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2011 Fiscal Year Annual Research Report

大規模なセンサネットワーク位置推定問題の数値解法に関する研究

Research Project

Project/Area Number 22310089
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

小島 政和  東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (90092551)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三好 直人  東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 准教授 (20263121)
藤澤 克樹  中央大学, 理工学部, 准教授 (40303854)
岡本 吉央  北陸先端科学技術大学, 大学院・教育イニシアティブセンター, 特任准教授 (00402660)
山下 真  東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助教 (20386824)
Keywords最適化問題 / 半正定値計画 / センサネットワーク / 位置推定
Research Abstract

本年度の研究の主目的は以下の2つであった。
(A)計算効率を高め大規模な問題をさらに高速に解けるように改良。
(B)精度の評価および向上。
(A)に関しては以下の2つ新たな手法を開発した。
(A-1)大規模なセンサネットワーク位置推定問題に対するホモトピー法。
この開発にはすでに終了しており,論文を投稿して受理されている。この方法はその位置が分かっているアンカーの個数が比較的多い大規模なセンサネットワークに極めて有効であり,センサの個数が数万の問題を高速にとくことに成功している。
(A-2)SuccessiveSDPRelaxation法
この手法に関してはその骨格をすでに構築しており,パラメータの調整およびプログラムの細部の整理の段階にある。上記の(A-1)とは逆にアンカーの個数が少ない場合に有効に働く。特に,アンカーが無い3次元の問題に対して極めて有効であることを予備実験により検証している。本格的な実験および論文としてまとめるのは次年度の課題となる。
(B)に関してはこれまでに開発した多項式最適化問題における誤差評価手法をSFSDPに組み込んだ成果が挙げられる。もう1つは上記の(A-2)の枠組みのなかで1つのセンサの位置推定が多く(たとえば,40個)与えられたときに,そこから真の解に近い推定値を合成する統計的な方法を研究中である。この方向に沿っても成果を挙げつつあるが結論を出すまでには至っていない。これも次年度に引き継ぐ課題となる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

上記の(A)および(B)で新しい手法を提案しそれらの効果が十分に見込まれることを検証している。詳細な計算実験し,ソフトウェアとして完成するまでの時間は取れなかったが十分な成果が順調にあがっていると評価している。

Strategy for Future Research Activity

平成24年度はこの研究課題の最終年度にあたる。上述した(A)および(B)の目的に沿って研究を進めるとともに3次元でアンカーがない場合を含むさまざまな大規模センサネットワーク問題を精度よく高速に解く手法を完成させソフトウェアとして提供することを目指す。

  • Research Products

    (37 results)

All 2012 2011

All Journal Article (18 results) (of which Peer Reviewed: 18 results) Presentation (17 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] SFSDP : a Sparse Version of Full Semidefinite Programming Relaxation for Sensor Network Localization Problem2012

    • Author(s)
      S.Kim, M.Kojima, H.Waki, M.Yamashita
    • Journal Title

      ACM Transactions on Mathematical Software

      Volume: (印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Continuation Method for Large-Sized Sensor Network Localization Problems2012

    • Author(s)
      S.Kim, M.Kojima
    • Journal Title

      Pacific Journal of Optimization

      Volume: (印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Parallel Solver for Semidefinite Programming Problem Having Sparse Schur Complement Matrix2012

    • Author(s)
      M.Yamashita, K.Fujisawa, M.Fukuda, K.Nakata, M.Nakata
    • Journal Title

      ACM Transactions on Mathematical Software

      Volume: (掲載確定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Drawing (Complete) Binary Tanglegrams : Hardness, Approximation, Fixed-Parameter Tractability2012

    • Author(s)
      K.Buchin, M.Buchin, J.Byrka, M.Noellenburg, Y.Okamoto, R.I.Silveira, A.Wolff
    • Journal Title

      Algorithmica

      Volume: 62 Pages: 309-332

    • DOI

      DOI.10.1007/s00453-010-9456-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Querying Two Boundary Points for Shortest Paths in a Polygonal Domain2012

    • Author(s)
      S.W.Bae, Y.Okamoto
    • Journal Title

      Computational Geometry : Theory and Applications

      Volume: (掲載予定)

    • DOI

      DOI:10.1016/j.comgeo2012.01.012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Exploiting Sparsity in Linear and Nonlinear Matrix Inequalities via Positive Semidefinite Matrix Completion2011

    • Author(s)
      S.Kim, M.Kojima, M.Mevissen, M.Yamashita
    • Journal Title

      Mathematical Programming

      Volume: 129 Pages: 33-68

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the Stationary LCFS-PR Single-Server Queue : A Characterization via Stochastic Intensity2011

    • Author(s)
      N.Miyoshi
    • Journal Title

      Numerical Algebra, Control and Optimization

      Volume: 1 Pages: 713-725

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 大規模最短路問題に対するダイクストラ法の高速化2011

    • Author(s)
      安井雄一郎, 藤澤克樹, 笹島啓史, 後藤和茂
    • Journal Title

      日本オペレーションズ・リサーチ学会論文誌

      Volume: 54 Pages: 10-17

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] NETAL : High-Performance Implementation of Network Analysis Library Considering Computer Memory Hierarchy2011

    • Author(s)
      Y.Yasui, K.Fujisawa, K.Goto, N.Kamiyama, M.Takamatsu
    • Journal Title

      Journal of the Operations Research Society of Japan

      Volume: 54 Pages: 259-280

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Performance Characteristics of Graph500 on Large-Scale Distributed Environment2011

    • Author(s)
      T.Suzumura, K.Ueno, H.Sato, K.Fujisawa, S. Matsuoka
    • Journal Title

      The proceedings of the 2011 IEEE International Symposium on Workload Characterization

      Volume: (CD-ROM) Pages: 149-158

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Polynomial-Time-Delay Polynomial-Space Algorithm for Enumeration Problems m Multi-Criteria Optimization2011

    • Author(s)
      Y.Okamoto, T.Uno
    • Journal Title

      European Journal of Operational Research

      Volume: 210 Pages: 48-56

    • DOI

      DOI:10.1016/j.ejor.201010.008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Adaptive Algorithms for Planar Convex Hull Problems2011

    • Author(s)
      H.K.Ahn, Y.Okamoto
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Information and Systems

      Volume: E94-D Pages: 182-189

    • DOI

      DOI:10.1587/transinf.E94.D.182

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The t-Pebbling Number is Eventually Linear in t2011

    • Author(s)
      M.Hoffmann, J.Matousek, Y.Okamoto, P.Zumstein
    • Journal Title

      The Electronic Journal of Combinatorics

      Volume: 18

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hardness Results and an Exact Exponential Algorithm for the Spanning Tree Congestion Problem2011

    • Author(s)
      Y.Okamoto, Y.Otachi, R.Uehara, T.Uno
    • Journal Title

      Journal of Graph Algorithms and Applications

      Volume: 15 Pages: 727-751

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hardness Results and an Exact Exponential Algorithm for the Spanning Tree Congestion Problem2011

    • Author(s)
      Y.Okamoto, Y.Otachi, R.Uehara, T.Uno
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 6648 Pages: 452-462

    • DOI

      DOI:10.1007/978-3-642-20877-5_44

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dominating Set Counting in Graph Classes2011

    • Author(s)
      S.Kijima, Y.Okamoto, T.Uno
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 6842 Pages: 13-24

    • DOI

      DOI:10.1007/978-3-642-22685-4_2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Approximability of the Path-Distance-Width for AT-Free Graphs2011

    • Author(s)
      Y.Otachi, T.Saitoh, K.Yamanaka, S.Kijima, Y.Okamoto, H.Ono, Y.Uno, K.Yamazaki
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 6986 Pages: 271-282

    • DOI

      DOI:10.1007/978-3-642-25870-1_25

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Constructing Polyhedral Homotopies on Grid-of-Clusters2011

    • Author(s)
      T.Mizutani, M.Yamashita
    • Journal Title

      Pacific Journal on Optimization

      Volume: Vol7 No2 Pages: 369-386

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 空間閾値グラフの連結性について2012

    • Author(s)
      丸山真介, 三好直人
    • Organizer
      待ち行列シンポジウム「確率モデルとその応用」
    • Place of Presentation
      ホテルクラウンパレス浜松
    • Year and Date
      2012-01-19
  • [Presentation] High Performance Solvers for Semidefinite Programs2011

    • Author(s)
      M.Yamashita, K.Fujisawa, M.Fukuda, K.Nakata, M.Nakata
    • Organizer
      KSIAM Annual Meeting 2011
    • Place of Presentation
      Seogwipo KAL Hotel(韓国)
    • Year and Date
      2011-11-25
  • [Presentation] Parallel Computation for SDPs Focusing on the Sparsity of Schur Complements Matrices2011

    • Author(s)
      M.Yamashita, K.Fujisawa, M.Fukuda, K.Nakata, M.Nakata
    • Organizer
      INFORMS Annual Meeting 2011
    • Place of Presentation
      Charlotte Conference Center(アメリカ)
    • Year and Date
      2011-11-15
  • [Presentation] レベル付き描画における頂点角解像度と交差角解像度2011

    • Author(s)
      岡本吉央
    • Organizer
      電子情報通信学会コンピュテーション研究会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県)
    • Year and Date
      2011-10-21
  • [Presentation] 2と3の違い2011

    • Author(s)
      岡本吉央
    • Organizer
      名古屋工業大学情報フロンティアセミナー
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学(愛知県)
    • Year and Date
      2011-10-18
  • [Presentation] 半正定値計画緩和による大域的最適化2011

    • Author(s)
      小島政和
    • Organizer
      ワークショップ「最適化理論の産業・諸科学への応用」
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス(招待講演)
    • Year and Date
      2011-10-13
  • [Presentation] 半正定値計画問題への招待2011

    • Author(s)
      小島政和
    • Organizer
      ワークショップ「最適化理論の産業・諸科学への応用」
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス(招待講演)
    • Year and Date
      2011-10-13
  • [Presentation] 列挙の基本と基礎的なアルゴリズム2011

    • Author(s)
      岡本吉央
    • Organizer
      列挙学校
    • Place of Presentation
      湘南国際村センター(神奈川県)
    • Year and Date
      2011-09-28
  • [Presentation] Vertex angle and crossing angle resolution of leveled trees2011

    • Author(s)
      Y.Okamoto
    • Organizer
      Mittagsseminar
    • Place of Presentation
      ETH Zurich(スイス)
    • Year and Date
      2011-09-13
  • [Presentation] 組合せ最適化理論における高次元離散幾何的アプローチ2011

    • Author(s)
      岡本吉央
    • Organizer
      第58回幾何学シンポジウム
    • Place of Presentation
      山口大学(山口県)
    • Year and Date
      2011-08-28
  • [Presentation] 組合せ最適化に対する代数的厳密アルゴリズム2011

    • Author(s)
      岡本吉央
    • Organizer
      京都大学数理解析研究所共同研究「組合せ最適化セミナー」
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府)
    • Year and Date
      2011-07-28
  • [Presentation] Long-tailed degree distribution of a random geometric graph constructed by the Boolean model with spherical grains2011

    • Author(s)
      N.Miyoshi, S.Maruyama, M.Ogura
    • Organizer
      16^<th> INFORMS Applied Probability Society Conference
    • Place of Presentation
      Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden
    • Year and Date
      2011-07-08
  • [Presentation] Controlling the spread over finite-size statistical network2011

    • Author(s)
      H.Toyoizumi, S.Tani, N.Miyoshi, Y.Okamoto
    • Organizer
      16^<th> INFORMS Applied Probability Society Conference
    • Place of Presentation
      Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden
    • Year and Date
      2011-07-07
  • [Presentation] Ellipsoid-type Confidential Bounds on Semi-algebraic Sets via SDP Relaxation2011

    • Author(s)
      M.Yamashita, M.Kojima
    • Organizer
      Siam Conference on Optimization 2011
    • Place of Presentation
      Darmstadtium Conference Center(ドイツ)
    • Year and Date
      2011-05-18
  • [Presentation] SDPA Project : Solving Large-scale Semidefinite Programs2011

    • Author(s)
      K.Fujisawa, M.Yamashita, M.Nakata, M.Fukuda
    • Organizer
      Siam Conference on Optimization 2011
    • Place of Presentation
      Darmstadtium Conference Center(ドイツ)
    • Year and Date
      2011-05-17
  • [Presentation] 間違えても大丈夫な凸包構成アルゴリズム2011

    • Author(s)
      岡本吉央
    • Organizer
      情報処理学会アルゴリズム研究会
    • Place of Presentation
      秋田県立大学(秋田県)
    • Year and Date
      2011-05-16
  • [Presentation] Planar convex hull against lies2011

    • Author(s)
      Y.Okamoto
    • Organizer
      4th Annual AAAC Meeting
    • Place of Presentation
      National Tsing Hua University(台湾)
    • Year and Date
      2011-04-16
  • [Book] Exploiting Sparsity in SDP Relaxation of Polynomial Optimization Problems in "Handbook on Semidefinite, Cone and Polynomial Optimization : Theory, Algorithms, Software and Applications"(edited by Miguel F.Anjos and Jean B.Lasserre)2011

    • Author(s)
      S.Kim, M.Kojima
    • Total Pages
      499-531(33)
    • Publisher
      Springer
  • [Book] Latest developments in the SDPA Family for solving large-scale SDPs in "Handbook on Semidefinite, Cone and Polynomial Optimization : Theory, Algorithms, Software and Applications"(edited by Miguel F.Anjos and Jean B.Lasserre)2011

    • Author(s)
      M.Yamashita, K.Fujisawa, M.Fukuda, K.Kobayashi, K.Nakta, M.Nakata
    • Total Pages
      687-713(27)
    • Publisher
      Springer

URL: 

Published: 2013-06-26  

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