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Analysis and new developments on the novel iterative solvers for linear systems

Research Project

Project/Area Number 15K17498
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Computational science
Research InstitutionTokyo City University (2017)
Tokyo University of Science (2015-2016)

Principal Investigator

Aihara Kensuke  東京都市大学, 知識工学部, 講師 (70735498)

Research Collaborator HOSODA Yohsuke  福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授
SATO Hiroyuki  京都大学, 白眉センター, 助教
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords大規模連立一次方程式 / 悪条件最小二乗問題 / クリロフ部分空間法 / 帰納的次元縮小法 / 丸め誤差解析 / 連続最適化 / シュティーフェル多様体 / ニュートン方程式 / スムージング / LSQR法 / レトラクション / 最小二乗問題 / 正則化法 / ニュートン法 / 特異値分解
Outline of Final Research Achievements

Krylov subspace methods are extensively used as iterative solvers for large linear system of equations. In this study, we have given a rounding error analysis to the short recurrence Krylov subspace methods, and have proposed more effective algorithms than do the conventional ones. We have also worked on improving the convergence of the recent novel iterative solvers which are referred to as the induced dimension reduction (IDR)-type methods. Moreover, we have proposed efficient numerical solvers for the ill-conditioned least squares problems and for the optimization problems on Riemannian manifolds.

Report

(4 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (39 results)

All 2018 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (30 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Reconsideration of Residual Smoothing Technique for Improving the Accuracy of Approximate Solutions of CGS-type Iterative Methods2018

    • Author(s)
      米山 涼介,相原 研輔,石渡 恵美子
    • Journal Title

      Transactions of the Japan Society for Industrial and Applied Mathematics

      Volume: 28 Issue: 1 Pages: 18-38

    • DOI

      10.11540/jsiamt.28.1_18

    • NAID

      130006549736

    • ISSN
      2424-0982
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] データにノイズを含む悪条件最小二乗問題に対するLSQR法の反復停止則について2018

    • Author(s)
      小澤 伸也,細田 陽介,相原 研輔
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌 A, 研究速報

      Volume: J101-A

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      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Variants of the groupwise update strategy for short-recurrence Krylov subspace methods2017

    • Author(s)
      Kensuke Aihara
    • Journal Title

      Numerical Algorithms

      Volume: 75 Issue: 2 Pages: 397-412

    • DOI

      10.1007/s11075-016-0183-y

    • Related Report
      2017 Annual Research Report 2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 一般化シュティーフェル多様体上のレトラクションとその効果的な実装について2017

    • Author(s)
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • Journal Title

      京都大学数理解析研究所講究録

      Volume: 2027

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] 行列の二重対角化を用いた正則化法による悪条件問題の数値計算法2017

    • Author(s)
      小澤 伸也,細田 陽介,相原 研輔
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌 A

      Volume: J100-A

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A matrix-free implementation of Riemannian Newton's method on the Stiefel manifold2016

    • Author(s)
      Kensuke Aihara and Hiroyuki Sato
    • Journal Title

      Optimization Letters

      Volume: 印刷中 Issue: 8 Pages: 1729-1741

    • DOI

      10.1007/s11590-016-1090-9

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      2017 Annual Research Report 2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] シュティーフェル多様体上のニュートン法とその収束性解析2016

    • Author(s)
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • Journal Title

      京都大学数理解析研究所講究録

      Volume: 1981 Pages: 127-142

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      2015 Research-status Report
    • Open Access
  • [Presentation] グラスマン多様体上のニュートン方程式の水平空間での表現とその求解について2018

    • Author(s)
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • Organizer
      日本応用数理学会2018年研究部会連合発表会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Solving a Newton Equation on the Stiefel Manifold with Matrix-Free Krylov Subspace Methods2018

    • Author(s)
      Kensuke Aihara, Hiroyuki Sato
    • Organizer
      SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing (PP18)
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Alternative implementation of the residual smoothing technique for improving the convergence of CGS-type methods2018

    • Author(s)
      Kensuke Aihara, Ryosuke Komeyama, Emiko Ishiwata
    • Organizer
      The 12th Workshop on Computer-Assisted Science
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 一般化シュティーフェル多様体上の最適化におけるレトラクションについて2017

    • Author(s)
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会2017年春季研究発表会
    • Place of Presentation
      沖縄県市町村自治会館(沖縄県那覇市)
    • Year and Date
      2017-03-16
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] データにノイズを含んだ悪条件問題に対するLSQR法の反復停止条件について2017

    • Author(s)
      小澤 伸也,畠中 康宏,細田 陽介,相原 研輔
    • Organizer
      日本応用数理学会2017年研究部会連合発表会
    • Place of Presentation
      電気通信大学(東京都調布市)
    • Year and Date
      2017-03-06
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] CGS系統の反復法に対するスムージング技術の新しい実装法2017

    • Author(s)
      米山 涼介,相原 研輔,石渡 恵美子
    • Organizer
      日本応用数理学会2017年研究部会連合発表会
    • Place of Presentation
      電気通信大学(東京都調布市)
    • Year and Date
      2017-03-06
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 短い漸化式を用いるKrylov部分空間法の偽収束改善について2017

    • Author(s)
      相原 研輔
    • Organizer
      RIMS共同研究(公開型)数値解析学の最前線 -理論・方法・応用-
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 大規模悪条件最小二乗問題に対するLSQR法の反復停止則について2017

    • Author(s)
      小澤 伸也,細田 陽介,相原 研輔
    • Organizer
      日本応用数理学会2017年度年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Numerical study on combining the CGS-type methods and the residual smoothing technique2017

    • Author(s)
      Kensuke Aihara, Ryosuke Komeyama, Emiko Ishiwata
    • Organizer
      2017 Meeting of the International Linear Algebra Society
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] データにノイズを含む悪条件最小二乗問題に対するLSQR法の反復停止則2017

    • Author(s)
      小澤 伸也,畠中 康宏,細田 陽介,相原 研輔,
    • Organizer
      第46回数値解析シンポジウム
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Smoothed variants of the CGS-type methods for solving linear systems of equations2017

    • Author(s)
      Kensuke Aihara, Ryosuke Komeyama, Emiko Ishiwata
    • Organizer
      Workshop on Matrix Computations and their Applications
    • Place of Presentation
      University of Tsukuba(茨城県つくば市)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] クリロフ部分空間法に対するスムージング技術の新しい適用法について2016

    • Author(s)
      米山 涼介,相原 研輔,石渡 恵美子
    • Organizer
      第14回計算数学研究会
    • Place of Presentation
      琵琶湖コンファレンスセンター(滋賀県彦根市)
    • Year and Date
      2016-12-17
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] コレスキーQR分解に基づく一般化シュティーフェル多様体上のレトラクション2016

    • Author(s)
      相原 研輔,佐藤 寛之
    • Organizer
      日本応用数理学会2016年度年会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • Year and Date
      2016-09-12
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 一般化シュティーフェル多様体上のレトラクションとその効果的な実装について2016

    • Author(s)
      佐藤 宏之, 相原 研輔
    • Organizer
      京都大学数理解析研究所研究集会
    • Place of Presentation
      京都大学数理解析研究所(京都府京都市)
    • Year and Date
      2016-08-25
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 漸化式に着目したクリロフ部分空間法の丸め誤差解析と収束性改善2016

    • Author(s)
      相原 研輔
    • Organizer
      第5回岐阜数理科学研究会
    • Place of Presentation
      飛騨高山まちの博物館(岐阜県高山市)
    • Year and Date
      2016-08-08
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] A variant of the group-wise update strategy in Krylov subspace methods with short recurrences2016

    • Author(s)
      Kensuke Aihara
    • Organizer
      20th Conference of the International Linear Algebra Society (ILAS)
    • Place of Presentation
      Leuven (Belgium)
    • Year and Date
      2016-07-11
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      2015 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 短い漸化式を用いるKrylov部分空間法におけるresidual gapについて2016

    • Author(s)
      相原 研輔
    • Organizer
      応用解析研究会 ~可積分系から計算数学まで~
    • Place of Presentation
      天満研修センター(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2016-05-19
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] シュティーフェル多様体上のニュートン法に基づく近接特異値をもつ行列に対する特異値分解アルゴリズム2016

    • Author(s)
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • Organizer
      日本応用数理学会2016年研究部会連合発表会
    • Place of Presentation
      神戸学院大学(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2016-03-04
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 短い漸化式を用いるKrylov部分空間法の収束安定化について2016

    • Author(s)
      相原 研輔
    • Organizer
      日本応用数理学会2016年研究部会連合発表会
    • Place of Presentation
      神戸学院大学(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2016-03-04
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] A group-wise updating strategy for the bi-conjugate residual method2016

    • Author(s)
      Kensuke Aihara
    • Organizer
      Workshop on Numerical Algebra, Algorithms, and Analysis
    • Place of Presentation
      国立情報学研究所(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-01-01
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      2015 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 近似解精度の改善に向けたスムージング技術の再考2016

    • Author(s)
      米山 涼介,相原 研輔,石渡 恵美子
    • Organizer
      日本応用数理学会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] QR分解に基づくシュティーフェル多様体上のレトラクションの一般化について2016

    • Author(s)
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • Organizer
      日本応用数理学会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] シュティーフェル多様体上のニュートン法に対する線形反復解法の応用2015

    • Author(s)
      相原 研輔,佐藤 寛之
    • Organizer
      2015年度応用数学合同研究集会
    • Place of Presentation
      龍谷大学(滋賀県大津市)
    • Year and Date
      2015-12-17
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] Matrix-Free Krylov Subspace Methods for Solving a Riemannian Newton Equation2015

    • Author(s)
      Kensuke Aihara, Hiroyuki Sato
    • Organizer
      SIAM Conference on Applied Linear Algebra (LA15)
    • Place of Presentation
      Atlanta (USA)
    • Year and Date
      2015-10-26
    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シュティーフェル多様体上のニュートン法の数値的な収束性について2015

    • Author(s)
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • Organizer
      日本応用数理学会2015年度年会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-09
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 悪条件問題に対する行列の二重対角化を用いた正則化法2015

    • Author(s)
      小澤 伸也,細田 陽介,相原 研輔
    • Organizer
      日本応用数理学会2015年度年会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-09
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] Flying restartを用いたKrylov部分空間法の収束性改善2015

    • Author(s)
      相原 研輔
    • Organizer
      日本応用数理学会2015年度年会
    • Place of Presentation
      金沢大学(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-09
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] シュティーフェル多様体上のニュートン法とその収束性解析2015

    • Author(s)
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • Organizer
      京都大学数理解析研究所研究集会
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-08-31
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] Riemannian Newton's Method for Optimization Problems on the Stiefel Manifold2015

    • Author(s)
      Hiroyuki Sato, Kensuke Aihara
    • Organizer
      22nd International Symposium on Mathematical Programming (ISMP2015)
    • Place of Presentation
      Pittsburgh (USA)
    • Year and Date
      2015-06-12
    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] リーマン多様体上のニュートン方程式に対するクリロフ部分空間法2015

    • Author(s)
      相原 研輔,佐藤 寛之
    • Organizer
      第44回数値解析シンポジウム
    • Place of Presentation
      ぶどうの丘(山梨県甲州市)
    • Year and Date
      2015-06-08
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Remarks] 相原研輔のホームページ

    • URL

      http://www.comm.tcu.ac.jp/~aiharak/index.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report 2016 Research-status Report
  • [Remarks] 相原研輔のホームページ

    • URL

      http://www.ed.tus.ac.jp/kaihara/index.html

    • Related Report
      2015 Research-status Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2019-03-29  

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