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グラフに適応した分散アルゴリズムの設計

Research Project

Project/Area Number 22K21277
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 1001:Information science, computer engineering, and related fields
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

北村 直暉  大阪大学, 大学院情報科学研究科, 助教 (30963657)

Project Period (FY) 2022-08-31 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords分散アルゴリズム / パラメータ化アルゴリズム / 普遍的な最適アルゴリズム
Outline of Research at the Start

分散グラフシステムにおいて与えられた問題を計算機が協調して少ない計算で求めるようなアルゴリズムの設計は重要なことの一つである.従来の研究では,与えられたアルゴリズムに対して実行時間が最も長くなるようなネットワークグラフのインスタンスに対する計算時間を評価する最悪時実行時間計算量に基づくアルゴリズムの設計が主流であった.しかしネットワークグラフの構造が木や平面である等の良い性質を持つ場合は一般のグラフにおける下界を打ち破るような高速なアルゴリズムが存在することがある. 本研究では,個々のネットワークグラフに対して,そのグラフ上で特定の問題を解くための効率的なアルゴリズムの設計手法の確立を目指す.

Outline of Annual Research Achievements

本研究では個々のグラフに適応した分散アルゴリズムの設計を行うことを目的とする.従来の最悪計算時に基づく性能の評価では,一部の特殊なインスタンスだけが最悪計算時間になり,その他の多くのグラフでは高速に解くアルゴリズムが存在する場合が考えられる.本研究の課題は(1)グラフの種類を細分化し,特定のグラフに対する高速なアルゴリズムを設計すること(2)グラフ構造に適応した普遍的な最適アルゴリズムを他の問題に対しても考えることが可能であるかを明らかにすることである.
今年度の研究では分散アルゴリズム上での最大マッチング問題について取り扱っており,分散グラフシステムのモデルの一つであるCONGESTモデル上で入力サイズに対してほぼ線形(\tilde{O}(n)時間)で解くアルゴリズムを考案した.この結果は当該分野のトップカンファレンスの一つであるSODAに採択されており,高い評価を得ている.また,同内容はより多くの人に知ってもらうために,国内学会の電子情報通信学会においても招待講演を行っている.
また,前年度の報告書に記載したモバイルエージェントの結果について進展があった.0ビットの永続メモリを持つエージェントと1ビットの永続メモリの計算能力はグラフが2辺連結でない時は計算能力が異なることを示したが,複数台の0ビットの永続メモリを持つエージェントを用いて1ビットの永続メモリを持つエージェントがシュミレート可能であることを示した.この結果は国内学会であるLAシンポジウムにおいて発表を行っている.
その他,逐次型のパラメータアルゴリズムに関する結果では,トークンスライディング問題について取り扱っており,スピリットグラフに関する新しい結果を得ることができた.この結果は国内学会であるLAシンポジウムにおいて発表を行っている.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究実績の概要に記載のように今年度はトップカンファレンスへの採択がされており,研究としては質の高いものとなっている.一方でスライディングトークンやモバイルエージェント等に関する結果は国際学会並びにジャーナルで採択されておらず,成果のブラッシュアップや執筆作業が必要である.

Strategy for Future Research Activity

現在すでに結果が得られている,モバイルエージェントやスライディングトークンの結果について国際会議やジャーナルに投稿することを目指す.また,分散グラフシステムのモデルの一つであるHYBRIDモデルについて普遍的な最適アルゴリズムが設計できないかについて検討をする.

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022

All Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] A Nearly Linear-Time Distributed Algorithm for Exact Maximum Matching2024

    • Author(s)
      Taisuke Izumi, Naoki Kitamura, Yutaro Yamaguchi
    • Organizer
      ACM-SIAM Symposium on Discrete Algorithms (SODA)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] CONGESTモデルにおける最大マッチング問題に対する高速なアルゴリズム2024

    • Author(s)
      北村直暉
    • Organizer
      電子情報通信学会 総合大会 シンポジウムセッション COMP-AFSA学生シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 最短経路の最致命辺問題のパラメータ化複雑性2023

    • Author(s)
      芦田雄斗, 北村直暉, 泉泰介, 増澤利光
    • Organizer
      電子情報通信学会コンピュテーション研究会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 距離制限を設けたToken Jumping問題の計算困難性2023

    • Author(s)
      羽田野 裕貴, 北村 直輝, 泉 泰介, 伊藤 健洋, 増澤 利光
    • Organizer
      LAシンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 2体の無記憶エージェントによる記憶ありエージェントの模倣2023

    • Author(s)
      高本 皇輝, 北村 直暉, 泉 泰介, 増澤 利光
    • Organizer
      LAシンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Fully Polynomial-Time Distributed Computation in Low-Treewidth Graphs2022

    • Author(s)
      Taisuke Izumi, Naoki Kitamura, Takamasa Naruse, Gregory Schwartzman
    • Organizer
      34th ACM Symposium on Parallelism in Algorithms and Architectures (SPAA)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Computational Power of a Single Oblivious Mobile Agent in Two-Edge-Connected Graphs2022

    • Author(s)
      Taichi Inoue, Naoki Kitamura; Taisuke Izumi, Toshimitsu Masuzawa
    • Organizer
      26th International Conference on Principles of Distributed Systems (OPODIS)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Circulating Exploration of an Arbitrary Graph by Energy-sharing Agents2022

    • Author(s)
      Xingzhe Sun, Naoki Kitamura, Taisuke Izumi, Toshimitu Masuzawa
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-09-01   Modified: 2024-12-25  

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