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論理関数の近似計算と厳密計算の困難さのギャップに関する研究

Research Project

Project/Area Number 15700003
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Fundamental theory of informatics
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

天野 一幸  東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (30282031)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2004: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2003: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Keywords論理関数 / 計算量 / 下界 / 単調論理回路 / しきい値回路 / 比較交換器回路 / 否定素子数限定論理回路 / マージング / クリーク関数
Research Abstract

本研究は,論理関数の計算における近似計算と厳密計算との間に生ずる困難さのギャップを解析することを通じて,論理関数の複雑さの下限導出が可能な汎用的手法を開発することを目的としたものである.これに対して本年度得られた主な成果は以下の通りである.
1.しきい値素子を用いた回路において,非限定的な重みを持つ1層のしきい値回路を,多項式的重みを持つ2層のしきい値回路によって模倣する,従来知られる手法よりも効率の良い手法を発見した.また,加算,比較等の基本的かつ重要な演算が,小さいサイズの2層のしきい値論理回路で計算可能であることを明らかにした.
2.単調論理回路における2次関数の複雑さに関して,これを単層回路により計算した場合に必要な積素子の個数と,複層回路により計算した場合に必要な積素子の個数に指数関数的なギャップが生じることを明らかにした.また,単層回路における最小回路のサイズと複層回路における最小回路のサイズが真に異なる単調論理関数が存在するか否かを問うた,単層予想と呼ばれる未解決問題に対して,複数の出力をもつ単調関数群に対してはこのようなものが存在することを明らかにし,部分的な解答を与えた.
3.一様分布における単調論理関数の学習問題について,極限的組み合わせ論における重要な結果であるKruskal-Katonaの定理を応用することにより,従来知られるものより単純かつ効率的な学習アルゴリズムを与えた.また,論理関数の感受度を解析することにより,理論的な性能限界を達成することのできる学習アルゴリズム構成のために必要な条件を発見した.

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (4 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] On Learning Monotone Boolean Functions under the Uniform Distribution2005

    • Author(s)
      Kazuyuki Amano
    • Journal Title

      Theoretical Computer Science (発表予定)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Better Simulation of Exponential Threshold Weights by Polynomial Weights2004

    • Author(s)
      Kazuyuki Amano
    • Journal Title

      Electronic Colloquium on Computational Complexity 11

    • NAID

      10014326006

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] On the Monotone Circuit Complexity of Quadratic Boolean Functions2004

    • Author(s)
      Kazuyuki Amano
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science 3341

      Pages: 28-40

    • NAID

      110003206393

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] The Potential of the Approximation Method2004

    • Author(s)
      Kazuyuki Amano
    • Journal Title

      SIAM Journal of Computing 33・2

      Pages: 433-447

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Kazuyuki Amano, Akira Maruoka: "On Learning Monotone Boolean Functions under the Uniform Distributions"Theoretical Computer Science. 発表予定. (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Kazuyuki Amano, Akira Maruoka: "A Superpolynomial Lower Bound for a Circuit Computing the Clique Function with at most 1/6loglog n Negation Gates"SIAM Journal on Computing. 発表予定. (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Kazuyuki Amano, Akira Maruoka: "The Potential of the Approximation Method"SIAM Journal on Computing. 33(2). 433-447 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Kazuyuki Amano, Akira Maruoka: "On Optimal Merging Networks"Lecture Notes in Computer Science (Proc.of 28^<th> MFCS). 2747. 152-162 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] K.Amano, K.Iwama, A.Maruoka, K.Matsuo, A.Matsuura: "Inclusion-Exclusion for k-CNF Formulas"Information Processing Letters. 87(2). 111-117 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Kazuyuki Amano, Akira Maruoka: "Some Properties of MODm Circuits Computing Simple Functions"Lecture Notes in Computer Science (Proc.of 5^<th> CIAC). 2653. 227-237 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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