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離散最適化技法による行列束のロバスト数値計算とシステム解析への応用

Research Project

Project/Area Number 17760065
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Engineering fundamentals
Research InstitutionKyoto University (2006-2007)
The University of Tokyo (2005)

Principal Investigator

岩田 覚  Kyoto University, 数理解析研究所, 准教授 (00263161)

Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2007: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2006: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords行列束 / Kronecker標準形 / アルゴリズム / 組合せ緩和法 / 微分代数方程式 / 大規模システム / ロバスト計算 / 組合せ最適化 / 大規模疎行列
Research Abstract

行列束のKronecker標準形は,微分代数方程式で記述される動的システムの解析において本質的な役割を果たしている.しかし,標準形の摂動に対する感度が非常に高く,計算誤差の発生しうる数値計算によって正確な標準形を得ることには困難を伴う.
本研究課題では,計算誤差が発生し得ない組合せ的計算を利用することによって数値計算の負担を減らして,できるだけ正確な標準形を安定に計算する手法を確立することを目的としている.従来の研究の結果,Kronecker標準形の構造指数のうち,冪零指数に関して,2部グラフ上の最大重みマッチングを利用した組合せ緩和法が確立されている.本研究課題は,組合せ緩和法に基づいて行指数・列指数を計算するアルゴリズムの設計と計算機上での実現を目的としている.
昨年度までの研究成果より,周期的な構造を有する2部グラフ上の最大マッチングを計算することによって,行指数・列指数の推定値が得られることが明らかとなった.
本年度は,引き続き,組合せ緩和法の設計に取り組み,世界標準的なソフトであるGUPTRIで採用されているアルゴリズムよりも効率的な新たなアルゴリズムを得た.しかし,計算精度に関しては,GUPTRIの方が優れているため,現時点では,組合せ的な推定値とGUPTRIとを併用するのが,最も適切な計算法であるとの結論に達した.
また,微分代数方程式の指数減少法への応用研究を行い,電気回路の数値解析手法として知られる混合解析の枠組みにおいて,最小指数を達成する微分代数方程式を導出する効率的なアルゴリズムを開発した.

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2008 2007 2006 2005

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Submodular Function Minimization2008

    • Author(s)
      S. Iwata
    • Journal Title

      Mathematical Programming 112

      Pages: 45-64

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Combinatorial Analysis on Singular Matrix Pencils2007

    • Author(s)
      S. Iwata and R. Shimizu
    • Journal Title

      SIAM J. Matrix Analysis and Applications 29

      Pages: 245-259

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Linking Systems and Matroid Pencils2007

    • Author(s)
      S. Iwata
    • Journal Title

      J. Operations Research Society of Japan 50

      Pages: 315-324

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Combinatorial Analysis on Singular Matrix Pencils2007

    • Author(s)
      S.Iwata, R.Shimizu
    • Journal Title

      SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications 29

      Pages: 245-259

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Computing the Inertia from Sign Patterns2007

    • Author(s)
      N.Kakimura, S.Iwata
    • Journal Title

      Mathematical Programming 110

      Pages: 229-244

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Submodular Function Minimization2007

    • Author(s)
      S.Iwata
    • Journal Title

      Mathematical Programming (to appear)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Solving Linear Programs from Sign Patterns2007

    • Author(s)
      S.Iwata, N.Kakimura
    • Journal Title

      Mathematical Programming (to appear)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Bisubmodular Function Minimization2006

    • Author(s)
      S.Fujishige, S.Iwata
    • Journal Title

      SIAM Journal on Discrete Mathematics 19

      Pages: 1065-1073

    • NAID

      110002812420

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] A Capacity Scaling Algorithm or M-Convex Su modular Flow2005

    • Author(s)
      S.Iwata, S.Moriguchi, K.Murota
    • Journal Title

      Mathematical Programming 103

      Pages: 181-202

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] A Strongly Polynomial Cut Canceling Algorithm for Minimum Cost Submodular Flow2005

    • Author(s)
      S.Iwata, S.T.McCormick, M.Shigeno
    • Journal Title

      SIAM Journal on Discrete Mathematics 19

      Pages: 304-320

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Matroid Matching via Mixed Skew-Symmetric Matrices2005

    • Author(s)
      J.F.Geelen, S.Iwata
    • Journal Title

      Combinatorica 25

      Pages: 187-215

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Presentation] RLC回路の混合解析における冪零指数の構造的特徴付け2007

    • Author(s)
      高松瑞代 岩田覚
    • Organizer
      日本応用数理学会年会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2007-09-17
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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