| Project/Area Number |
20H00581
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 60:Information science, computer engineering, and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
曽我部 知広 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (30420368)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荻田 武史 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00339615)
野中 千穂 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (10432238)
宮武 勇登 大阪大学, サイバーメディアセンター, 准教授 (60757384)
田中 健一郎 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (70610640)
星 健夫 核融合科学研究所, 研究部, 教授 (80272384)
臼田 毅 愛知県立大学, 情報科学部, 教授 (80273308)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥45,630,000 (Direct Cost: ¥35,100,000、Indirect Cost: ¥10,530,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥26,260,000 (Direct Cost: ¥20,200,000、Indirect Cost: ¥6,060,000)
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| Keywords | 行列関数 / 二重指数関数型数値積分公式（DE公式） / 二重指数型積分公式 / 二重指数関数型数値積分公式 / 二重指数関数型積分公式 |
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| Outline of Research at the Start |
高校で馴染みのある初等関数（実数乗・指数関数・対数関数・三角関数）の計算は現在では意識されないが、その行列版の計算は、超大規模行列の場合に未解決問題であるだけでなく、データ科学・気象物理学・素粒子物理学・物性物理学・量子情報科学において自然な要求として現れる。そこで超大規模行列に対する行列関数の数値計算法を確立すべく、二重指数関数型積分公式という積分の数値計算法を高度化する理論を構築し、前述した実問題に適用することで当該分野の新たな知の創出を狙う。研究期間は５年であり、理論チームと応用チームの分野横断的な知の交流に基づき解法の開発を行うことが本研究課題推進における特色の一つである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
行列関数は初等関数の行列への拡張であり、行列実数乗・行列指数関数・行列対数関数が代表的であり、本研究では、行列関数の「任意の要素を高精度から低精度まで算出可能」とする超大規模行列関数の数値計算法の理論を確立し、理論と応用のフィードバック構造を有する密な連携により総合的数値計算法の創成・実用化を図ることを目的としている。具体的には、行列関数の積分表示に着目し、国産の強力な数値積分公式である二重指数関数型数値積分公式を活用した計算法の創成を行う。
これまで、行列実数乗と行列対数関数の数値計算法の開発は成功した。そこで今年度は、理論面では行列対数関数の数値計算法の開発に着手した。これまでと異なり積分表示が知られていないため、積分表示を明らかにする研究を進めた。この積分表示を見つけられたことが研究の進展であった。しかしながら、被積分関数はこれまでとは異なる振動型であり、通常の二重指数関数型数値積分公式とは相性が悪い。そこで、振動型に対応する特殊な二重指数関数型数値積分公式を活用し、数値計算法の設計を行なっている途中である。一方、行列実数乗と行列対数関数の数値計算法については成書（Springer）の中にまとめることができた。また、理論研究の一つである精度保証法についてもテスト行列の生成法に関する成果が得られた。応用面においても一定の成果が得られた。具体的にはデータ解析ソフトウェアの開発、量子色力学の研究、データ同化、微分方程式の数値解法、量子信号のグラム行列の固有値の研究などである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
行列対数関数の数値計算法は完成しなかったものの約80％は進んだと判断している。これまでの行列関数計算法が洋書に掲載されたこと、研究実績の概要に書かれた一連の結果から、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、行列対数関数の数値計算法を完成させ論文にまとめること、これまでの成果を国際会議で報告するなどの広報活動を行う。そして引き続き、理論・応用の両軸で行列関数計算法の高度化を行う予定である。
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