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Development of algorithms for infinite-dimensional optimization problems and application to transportation and economics models

Research Project

Project/Area Number 19K11836
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60020:Mathematical informatics-related
Research InstitutionHosei University (2020-2024)
Tohoku University (2019)

Principal Investigator

Hayashi Shunsuke  法政大学, 理工学部, 教授 (20444482)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2025-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords最適化 / 数理工学 / 均衡問題 / 都市経済モデル / 交通モデル / インフラ最適化 / 情報基礎 / アルゴリズム
Outline of Research at the Start

本研究課題は無限次元最適化問題に対するアルゴリズム開発・数理的解析を目指したものである.しかしながら,既存の理論面に重点を置いた研究とは一線を画し,交通工学や都市経済学における具体的なモデルに対する応用が念頭に置かれたものである.実際,無限次元とはいっても,これらのモデルに現れる最適化問題の多くは時空間上で定義される関数を変数としたものである.これらの問題に対して,共通の本質的な構造を抽出しながら,その特殊な構造を活かしたアルゴリズムの開発を目指す.

Outline of Final Research Achievements

During the six years of research period, we have achieved the results for model research and algorithmic research. The former are mainly results on the optimal design approach for rockfall protection embankments and the departure time choice equilibrium problem, both of which are concrete mathematical models in civil engineering and civil planning. On the other hand, the latter are the results for the sequential injective algorithm and the alpha-BB cutting-plane method. We have shown the theoretical convergence for both methods and found that they are effective for certain types of problems. However, the development of algorithms for infinite dimensional optimization problems, as originally expected, remains a challenge.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた成果の学術的意義として挙げられるのが,既存の最適化研究に対する理論強化と言える.特に逐次単射アルゴリズムは,既存アルゴリズムをサブクラスとして内包しており,多くのアルゴリズムの収束解析に活用できることが期待される.一方,社会的意義として挙げられるのが,最適化の土木工学分野への応用である.土木工学と数理最適化は元々別の分野として発展してきたが,近年,土木工学における最適化の重要性は増しており,両分野に跨る研究が多くなされている.実際,落石対策工に対する最適設計アプローチなどは我々の社会生活に直結する社会的意義のある成果と言える.

Report

(7 results)
  • 2024 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 2022 2021 2019 Other

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

  • [Journal Article] 都市経済モデルにおける非線形最適化 ―Fujita-Ogawaモデルを例に―2023

    • Author(s)
      林 俊介
    • Journal Title

      オペレーションズ・リサーチ

      Volume: 68 Pages: 629-635

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] Inexact sequential injective algorithm for weakly univalent vector equation and its application to regularized smoothing Newton algorithm for mixed second-order cone complementarity problems2022

    • Author(s)
      Shunsuke Hayashi
    • Journal Title

      Numerical Algebra, Control and Optimization

      Volume: - Issue: 2 Pages: 284-297

    • DOI

      10.3934/naco.2022024

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A new look at departure time choice equilibrium models with heterogeneous users2021

    • Author(s)
      Takashi Akamatsu, Kentaro Wada, Takamasa Iryo, and Shunsuke Hayashi
    • Journal Title

      Transportation Research Part B: Methodological

      Volume: 148 Pages: 152-182

    • DOI

      10.1016/j.trb.2021.04.003

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A computational design optimization method for rockfall protection embankments2021

    • Author(s)
      Hasuka Kanno, Shuji Moriguchi, Shunsuke Hayashi, and Kenjiro Terada
    • Journal Title

      Engineering Geology

      Volume: 284 Pages: 105920-105920

    • DOI

      10.1016/j.enggeo.2020.105920

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Complementarity problem formulation of Fujita-Ogawa model with heterogeneous players2024

    • Author(s)
      Shunsuke Hayashi
    • Organizer
      33rd European Conference on Operational Research (EURO2024)
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Heterogeneous extension of 2-dimensional Fujita-Ogawa model in spatial economics2023

    • Author(s)
      Shunsuke Hayashi
    • Organizer
      The 20th EUROpt Workshop (EUROPT 2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 都市の集積経済と均衡解析モデル2023

    • Author(s)
      林 俊介
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 研究部会「最適化手法とアルゴリズム」 (SOMA) ,第8回研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 無限次元線形計画問題に対する区分線形性を用いた解法とその拡張2019

    • Author(s)
      遠藤貴裕,林俊介
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会東北支部 東北ORセミナー2019 若手研究交流会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 分枝限定法を用いた混合整数線形半無限計画問題の解法2019

    • Author(s)
      佐々木一帆,林俊介
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会東北支部 東北ORセミナー2019 若手研究交流会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 二次元Fujita-Ogawaモデルの効率的解法について2019

    • Author(s)
      夏井陸,林俊介
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会東北支部 東北ORセミナー2019 若手研究交流会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 動的経路選択均衡問題に対する効率的解法2019

    • Author(s)
      海野光吹,林俊介
    • Organizer
      日本オペレーションズ・リサーチ学会東北支部 東北ORセミナー2019 若手研究交流会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 林 俊介のウェブページ

    • URL

      https://optima.ws.hosei.ac.jp/hayashi/

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
  • [Remarks] 林 俊介のウェブページ

    • URL

      http://optima.ws.hosei.ac.jp/hayashi/

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report 2021 Research-status Report 2020 Research-status Report 2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2026-01-16  

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