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マルコフ連鎖の脱乱択化:決定性近似アルゴリズム設計に対する新しい汎用手法の開発

Research Project

Project/Area Number 15J03840
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Theory of informatics
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

白髪 丈晴  九州大学, システム情報科学府, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsマルコフ連鎖 / 脱乱択化 / ネットワーク探索 / 全訪問時間 / ロータールーターモデル / 総変動距離
Outline of Annual Research Achievements

本年度はマルコフ連鎖の脱乱択化研究のなかで, 全訪問時間研究において顕著な成果をあげることに成功した.
これまで行ってきた研究は, 各時刻ごとのトークン配置の誤差解析であり, 即ちマルコフ連鎖(確率過程)とそれに類似する決定性過程の``空間平均''の誤差解析であった. 本年度はこの空間平均にあたるトークン分布の誤差解析を, ``時間平均''の誤差解析へ拡張することに成功した. 具体的には, 確率過程, 決定性過程のトークンがある頂点を訪問した回数(訪問頻度)の誤差の上界の導出に成功した. 既存研究でも時間平均にあたる訪問頻度の誤差解析は行われていたが, グラフ上の1トークン単純ランダムウォークに対応するものにとどまっており, 一般の可逆な遷移確率かつ複数トークンまで拡張に成功した本研究の意義は大きい.
特に, 訪問頻度の解析手法を用いることで, 一般の遷移確率を持つマルコフ連鎖に類似する決定性過程の, 全訪問時間の上界を得ることに成功した. これは一般の遷移確率に対する初の全訪問時間の上界であり, 本年度にこの成果をまとめ, 国際会議に採択され発表済みである. 更に, 本成果は既存の複数トークン単純ランダムウォークに対応する決定性過程のものを改善している.
全訪問時間解析を更に洗練させることにも成功しつつあり, 特定の構造上ではあるが, 遷移確率を工夫することによるランダムウォークの高速化アルゴリズムに習い, それを模倣する決定性過程の全訪問時間が通常の単純なものよりも高速化出来ることを示しており, 29年度, 国際会議に投稿予定である.
このように, 本年度の研究でこれまで行ってきた空間平均の解析と時間平均の解析が研ぎ澄まされ, MCMC法の脱乱択化へ大きな進歩が見られた.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] King's College London(英国)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] King's College London(英国)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research]

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Total Variation Discrepancy of Deterministic Random Walks for Ergodic Markov Chains2016

    • Author(s)
      Takeharu Shiraga, Yukiko Yamauchi, Shuji Kijima, Masafumi Yamashita
    • Journal Title

      Proceedings of the meeting of Analytic Algorithmics and Combinatorics (ANALCO 2016)

      Volume: 1 Pages: 138-148

    • DOI

      10.1137/1.9781611974324.13

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fast consensus for voting on general expander graphs2015

    • Author(s)
      Colin Cooper, Robert Elsasser, Tomasz Radzik, Nicolas Rivera, Takeharu Shiraga
    • Journal Title

      Distributed Computing

      Volume: 9363 Pages: 248-262

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] L∞-discrepancy analysis of polynomial-time deterministic samplers emulating rapidly mixing chains2014

    • Author(s)
      Takeharu Shiraga, Yukiko Yamauchi, Shuji Kijima, Masafumi Yamashita
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 8591 Pages: 25-36

    • DOI

      10.1007/978-3-319-08783-2_3

    • ISBN
      9783319087825, 9783319087832
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 一般のマルコフ連鎖と決定的過程の総変動誤差2016

    • Author(s)
      白髪丈晴
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      山形大学
    • Year and Date
      2016-09-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 一般の遷移確率に対する決定性ランダムウォークの全訪問時間2016

    • Author(s)
      白髪丈晴
    • Organizer
      日本応用数理学会 2016年度 年会
    • Place of Presentation
      北九州
    • Year and Date
      2016-09-12
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] The cover time of deterministic random walks for general transition probabilities2016

    • Author(s)
      Takeharu Shiraga
    • Organizer
      the 27th International Conference on Probabilistic, Combinatorial and Asymptotic Methods for the Analysis of Algorithms (AofA'16)
    • Place of Presentation
      Krakow, Poland
    • Year and Date
      2016-07-04
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 一般の遷移確率を持つマルコフ連鎖の脱乱択化2016

    • Author(s)
      白髪丈晴
    • Organizer
      「最適化の基盤とフロンティア ─ 未来を担う若手研究者の集い2016 ─」
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2016-05-28
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Total Variation Discrepancy of Deterministic Random Walks for Ergodic Markov Chains2016

    • Author(s)
      *Takeharu Shiraga, Yukiko Yamauchi, Shuji Kijima, Masafumi Yamashita
    • Organizer
      Meeting on Analytic Algorithmics and Combinatorics (ANALCO 2016)
    • Place of Presentation
      Arlington, Virginia, USA
    • Year and Date
      2016-01-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fast consensus for voting on general expander graphs2015

    • Author(s)
      Colin Cooper, Robert Elsasser, Tomasz Radzik, Nicolas Rivera, *Takeharu Shiraga
    • Organizer
      the 29th International Symposium on Distributed Computing (DISC 2015)
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2015-10-04
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Deterministic Random Walks for Rapidly Mixing Chains2015

    • Author(s)
      *Takeharu Shiraga, Yukiko Yamauchi, Shuji Kijima, Masafumi Yamashita
    • Organizer
      the 9th Hungarian-Japanese Symposium on Discrete Mathematics and Its Applications
    • Place of Presentation
      Fukuoka, Japan
    • Year and Date
      2015-06-02
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] ランダムウォークの脱乱択化, 分散投票モデル

    • URL

      http://tcslab.csce.kyushu-u.ac.jp/~shiraga/index_ja.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] ランダムウォークの脱乱択化

    • URL

      http://tcslab.csce.kyushu-u.ac.jp/~shiraga/dRW.html

    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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