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大規模な凸計画問題に対する効率のよい解法の開発とその応用に関する研究

Research Project

Project/Area Number 14750052
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Engineering fundamentals
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

山下 信雄  京都大学, 情報学研究科, 助手 (30293898)

Project Period (FY) 2002 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2002: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords凸計画問題 / 準ニュートン法 / ロバスト最適化 / 正定値行列補完 / 2次錐相補性問題 / アレイアンテナ / DSL / 非線形相補性問題 / 変分不等式問題 / 非線形方程式 / 信号処理
Research Abstract

本年度は本研究課題に関連して以下の成果が得られた.
●制約なし最小化問題の解法として準ニュートン法が有名である.しかし,準ニュートン法は密な行列を保存する必要があるため,大規模な問題には適用することができなかった.そのような欠点を克服するために,正定値行列補完を用いた準ニュートン法を提案した.この手法は目的関数のヘッセ行列の疎な構造を利用するため,必要とするメモリーが既存の準ニュートン法に比べて劇的に少なくなる.また,数値実験をとおして,既存の準ニュートンタイプの手法にくらべて,高速に解を求めることを確認した.
●凸計画問題のひとつである2次錐計画問題は,ロバスト最適化問題などを定式化するさいに表れる非常に重要な問題である.そのような問題に対して正則化と平滑化を行ったアルゴリズムを提案した.また,適当な仮定のもとで,提案したアルゴリズムが大域的収束かつ超一次収束することを示した.
●非協力ゲームにおけるNash均衡は,各ユーザがゲームの情報を正確に知っていることを前提にしている.そこで,各ユーザが不完全な情報しか持っていない状況下で,ロバスト最適な戦略をとることを想定した均衡状態を考え,そのモデルを2次錐相補性問題に定式化した.数値実験をとおして,その均衡状態の性質を考察した.
●実際の資産運用では,数理モデルによる投資戦略どおりに投資活動することができない.そのような運用誤差をロバスト最適化するモデルを提案した.さらにその問題が凸計画問題のひとつである半正定値計画問題に定式化できることを示した.実際のデータを用いた数値実験を行ったところ,提案モデルに従った投資計画は既存のモデルのものよりも良好であることがわかった.

Report

(3 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (5 results) Publications (11 results)

  • [Journal Article] A matrix splitting method for symmetric affine second-order cone complementarity problems2005

    • Author(s)
      S.Hayashi, T.Yamaguchi, N.Yamashita, M.Fukushima
    • Journal Title

      Journal of Computational and Applied Mathematics 175・2

      Pages: 335-353

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] A combined smoothing and regularization method for monotone second-order cone complementarity problems2005

    • Author(s)
      S.Hayashi, N.Yamashita, M.Fukushima
    • Journal Title

      SIAM Journal on Optimization 15・2

      Pages: 593-615

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Levenberg-Marquardt methods for constrained nonlinear equations with strong local convergence properties2004

    • Author(s)
      C.Kanzow, N.Yamashita, M.Fukushima
    • Journal Title

      Journal of Computational and Applied Mathematics 172・2

      Pages: 375-397

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] A nonlinear complementarity approach to multiuser power control for digital subscriber lines2004

    • Author(s)
      N.Yamashita, Z.-Q.Luo
    • Journal Title

      Optimization Methods and Softwere 19・3

      Pages: 633-652

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Robust Nash equilibria and second-order cone complementarity problems

    • Author(s)
      S.Hayashi, N.Yamashita, M.Fukushima
    • Journal Title

      Journal of Nonlinear and Convex Analysis (印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] S.Hayashi: "A matrix splitting method for symmetric affine second-order cone complementarity problems"Journal of Computational and Applied Mathematics. 発表予定.

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] C.Kanzow: "Levenberg-Marquardt methods for constrained nonlinear equations with strong local convergence properties"Journal of Computational and Applied Mathematics. 発表予定.

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] N.Yamashita: "A nonlinear complementarity approach to multiuser power control for digital subscriber lines"Optimization Methods and Software. 発表予定.

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] D.H.Li: "Regularized Newton methods for convex minimization problems with singular solutions"Computational Optimization and Applications. 発表予定.

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] N.Yamashita: "On the identification of degenerate indices in the nonlinear complementarity problem with the problem with the proximal point algorithm"Mathematical Programming. 99. 377-397 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] H.Moriyama: "The incremental Gauss-Newton algorithm with adaptive stepsize rule"Computational Optimization and Applications. 26. 107-141 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] R.S.Bipasha: "A linearly convergent descent method for strongly monotone variational inequalities"Journal of Nonlinear and Convex Analysis. (発表予定).

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] H.Dan: "A superlinearly convergent algorithm for the monotone complementarity problem without uniqueness and nondegeneracy conditions"Mathematics of Operations Research. (発表予定).

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] H.Moriyama: "The incremental Gauss-Newton algorithm with adaptive stepsize rule"Computational Optimization and Applications. (発表予定).

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] H.Dan: "Convergence properties of the inexact Levenberg-Marquardt method under local error bound"Optimization Methods and Software. 17. 605-626 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] 久保幹雄: "応用教理計画ハンドブック"朝倉書店. 1354 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report

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Published: 2002-04-01   Modified: 2016-04-21  

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