Engineering Approach for Expanding Combinatorial Reconfiguration: Toward a General-Purpose Solver Using Power Distribution Systems as a Steppingstone
Project Area | Fusion of Computer Science, Engineering and Mathematics Approaches for Expanding Combinatorial Reconfiguration |
Project/Area Number |
20H05794
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Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Transformative Research Areas, Section (IV)
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
川原 純 京都大学, 情報学研究科, 准教授 (20572473)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯岡 大輔 中部大学, 工学部, 教授 (30377808)
戸田 貴久 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (50451159)
宋 剛秀 神戸大学, 情報基盤センター, 准教授 (00625121)
鈴木 顕 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (10723562)
照山 順一 兵庫県立大学, 情報科学研究科, 准教授 (40709862)
中畑 裕 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50942067)
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Project Period (FY) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥43,550,000 (Direct Cost: ¥33,500,000、Indirect Cost: ¥10,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000)
Fiscal Year 2021: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000)
Fiscal Year 2020: ¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000)
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Keywords | 組合せ遷移 / グラフアルゴリズム / SAT / モデル検査 / ゼロサプレス型二分決定グラフ / 二分決定グラフ / 配電網の開閉器切替 / 配電切替 / SATソルバー |
Outline of Research at the Start |
本研究の大目標は「組合せ遷移に対する実装技術の構築と産業応用」であり,組合せ遷移の理論研究と産業応用の橋渡しとすべく,共通のコミュニケーション基盤となるソフトウェア開発を目指す.そのために本計画研究では,(i) 3つの技法を用いて組合せ遷移の汎用ソルバーを開発し,それを用いて (ii) 配電制御システムを題材とした産業応用を実践することで具体的な応用事例を提示する.本計画研究 (B01班) では,組合せ遷移のアルゴリズム設計技法 (A01班) や数学理論を用いた前処理技術 (C01班) を活用しながら,組合せ遷移アルゴリズムを利活用するための土台を作り上げる.
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究では組合せ遷移の実装技術の構築とその産業応用に向けて、研究開発の共通基盤となるソフトウェア開発を目標とする。最終年度にあたる本年度は、前年度まで開発した組合せ遷移問題に対する汎用的なアプローチのさらなる発展と統合を行った。二分決定グラフ(ZDD)と呼ばれるデータ構造を用いた手法と、モデル検査を用いた手法を融合させ、組合せ遷移問題の解空間グラフの直径を求めるなど、問題の構造を明らかにする手法を提案した。ZDDを用いた手法をさらに発展させ、複雑な遷移ルールをもつ組合せ遷移問題に対しても、ZDDの手法が適用可能であることを示した。ZDDの手法については理論的な計算量評価も行った。 組合せ遷移技術の配電網への適用について、既に通電している区間を停電させずに、最短の配電切替手順を求める手法を開発し、特許出願と取得を行った。組合せ遷移の実装技術の統一的評価やコミュニティ醸成を目的とした、組合せ遷移技術の競技会「CoRe Challenge 2023」を、前年度に引き続き主催した。競技会で得られた結果に対する考察を行った。ソルバーの比較のためのベンチマークデータについて、アルゴリズム的に検討を行った。 最終的なソフトウェアの成果物としては以下の通りである。組合せ遷移ソルバーに他の研究者や実務家がアクセスしやすいよう、Python 言語によるライブラリ Reconfillion の開発と、C++ 言語によるプログラム ddreconf の開発を行い、それぞれ公開した。モデル検査ベースの組合せ遷移ソルバー pygplib の開発を行い、公開した。SAT ベースの独立集合遷移問題ソルバーも公開した。GUIインターフェイス CoReViewer の開発を前年度に引き続き行い、様々な組合せ遷移問題への対応等の強化を行ったバージョンを公開した。
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Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(113 results)
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[Journal Article] ZDD-based algorithmic framework for solving shortest reconfiguration problems2023
Author(s)
Takehiro Ito, Jun Kawahara, Yu Nakahata, Takehide Soh, Akira Suzuki, Junichi Teruyama and Takahisa Toda
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Journal Title
Proceedings of the 20th International Conference on the Integration of Constraint Programming, Artificial Intelligence, and Operations Research (CPAIOR 2023), Lecture Notes in Computer Science (LNCS)
Volume: 13884
Pages: 1-17
DOI
ISBN
9783031332708, 9783031332715
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Reconfiguration of Time-Respecting Arborescences2023
Author(s)
Ito Takehiro、Iwamasa Yuni、Kamiyama Naoyuki、Kobayashi Yasuaki、Kobayashi Yusuke、Maezawa Shun-ichi、Suzuki Akira
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Journal Title
Algorithms and Data Structures (WADS 2023)
Volume: 14079
Pages: 521-532
DOI
ISBN
9783031389054, 9783031389061
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Hamiltonian Cycle Reconfiguration with Answer Set Programming2023
Author(s)
Hirate Takahiro、Banbara Mutsunori、Inoue Katsumi、Lu Xiao-Nan、Nabeshima Hidetomo、Schaub Torsten、Soh Takehide、Tamura Naoyuki
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Journal Title
Proceedings of the 18th European Conference on Logics in Artificial Intelligence (JELIA 2023)
Volume: LNAI 14281
Pages: 262-277
DOI
ISBN
9783031436185, 9783031436192
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] On Computing a?Center Persistence Diagram2023
Author(s)
Higashikawa Yuya、Katoh Naoki、Lin Guohui、Miyano Eiji、Tamaki Suguru、Teruyama Junichi、Zhu Binhai
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Journal Title
Proc of 24th International Symposium on Fundamentals of Computation Theory
Volume: LNCS 14292
Pages: 262-275
DOI
ISBN
9783031435867, 9783031435874
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Red-black dpanners for mixed-charging vehicular networks2023
Author(s)
Sergey Bereg, Yuya Higashikawa, Naoki Katoh, Junichi Teruyama, Yuki Tokuni, Binhai Zhu
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Journal Title
Proc. of 29th International Computing and Combinatorics Conference (COCOON 2023), Lecture Notes in Computer Science
Volume: 14422
Pages: 220-231
DOI
ISBN
9783031491894, 9783031491900
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Path cover problems with length cost2023
Author(s)
Kenya Kobayashi, Guohui Lin, Eiji Miyano, Toshiki Saitoh, Akira Suzuki, Tadatoshi Utashima and Tsuyoshi Yagita
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Journal Title
Algorithmica
Volume: -
Issue: 11
Pages: 3348-3375
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Independent set reconfiguration on directed graphs2022
Author(s)
Takehiro Ito, Yuni Iwamasa, Yasuaki Kobayashi, Yu Nakahata, Yota Otachi, Masahiro Takahashi, Kunihiro Wasa
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Journal Title
Proc. of 47th International Symposium on Mathematical Foundations of Computer Science (MFCS 2022), Leibniz International Proceedings in Informatics
Volume: 241
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Sorting balls and water: Equivalence and computational complexity2022
Author(s)
Takehiro Ito, Jun Kawahara, Shin-ichi Minato, Yota Otachi, Toshiki Saitoh, Akira Suzuki, Ryuhei Uehara, Takeaki Uno, Katsuhisa Yamanaka, Ryo Yoshinaka
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Journal Title
Proc. of 11th International Conference on Fun with Algorithms (FUN 2022), Leibniz International Proceedings in Informatics
Volume: 226
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Happy set problem on subclasses of co-comparability graphs2022
Author(s)
Hiroshi Eto, Takehiro Ito, Eiji Miyano, Akira Suzuki, Yuma Tamura
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Journal Title
Proc. of 16th International Conference and Workshops on Algorithms and Computation (WALCOM 2022), Lecture Notes in Computer Science
Volume: 13174
Pages: 149-160
DOI
ISBN
9783030967307, 9783030967314
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Path Cover Problems with Length Cost2022
Author(s)
Kobayashi Kenya、Lin Guohui、Miyano Eiji、Saitoh Toshiki、Suzuki Akira、Utashima Tadatoshi、Yagita Tsuyoshi
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Journal Title
Lecture Notes in Computer Science
Volume: 13174
Pages: 396-408
DOI
ISBN
9783030967307, 9783030967314
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Max-Min 3-Dispersion Problems2021
Author(s)
Takashi Horiyama, Shin-ichi Nakano, Toshiki Saitoh, Koki Suetsugu, Akira Suzuki, Ryuhei Uehara, Takeaki Uno, and Kunihiro Wasa
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Journal Title
IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences
Volume: E104.A
Issue: 9
Pages: 1101-1107
DOI
NAID
ISSN
0916-8508, 1745-1337
Year and Date
2021-09-01
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Decrease and reset for power‐down2021
Author(s)
James Andro-Vasko, Wolfgang Bein, Hiro Ito, Shoji Kasahara, and Jun Kawahara
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Journal Title
Energy Systems, Springer
Volume: September
Issue: 2
Pages: 445-471
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Locating evacuation centers optimally in path and cycle networks2021
Author(s)
Robert Benkoczi, Binay Bhattacharya, Yuya Higashikawa, Tsunehiko Kameda, Naoki Katoh, Junichi Teruyama
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Journal Title
Proc. of 21st Symposium on Algorithmic Approaches for Transportation Modelling, Optimization, and Systems (ATMOS 2021), Open Access Series in Informatics
Volume: 96
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Path cover problems with length cost2022
Author(s)
Kenya Kobayashi, Guohui Lin, Eiji Miyano, Toshiki Saitoh, Akira Suzuki, Tadatoshi Utashima, Tsuyoshi Yagita
Organizer
16th International Conference and Workshops on Algorithms and Computation (WALCOM 2022)
Related Report
Int'l Joint Research
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