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超大複雑ネットワークにおけるアルゴリズム:解析理論の構築と体系的な高性能化

Research Project

Project/Area Number 13J06563
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Fundamental theory of informatics
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

秋葉 拓哉  東京大学, 情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsグラフ / アルゴリズム / ソーシャルネットワーク / ウェブグラフ / 最短経路 / 頂点間特徴量 / 大規模グラフ / グラフアルゴリズム / 最短経路アルゴリズム / 最短経路クエリ / 到達可能クエリ
Outline of Annual Research Achievements

【Top-K 距離の高速なクエリ応答】グラフにおける 2 頂点間の関連度・類似度の強さを推定することは様々なタスクにおける基礎的な処理です.我々は,新たな "関連度" として Top-k 最短経路の長さを用いることを提案します.Top-k 最短経路とは,2 点間のパスのうち短いものから k 本のことです.ここで "関連度" とダブルクオーテーションで囲っているのは,Top-k 最短経路の長さは他の指標と異なり 1 つの数ではなく k 個の数のベクトルになるからです.例えば,機械学習の分類器などの特徴量として用いる場合,特徴ベクトルとして k 個の数を入れれば,その間の調整は問題ごとに分類器に任せることができます.そして,極めて高速な計算が求められる状況でも Top-k 最短経路を用いることができるようにするため,新たなアルゴリズムとデータ構造を提案しています.提案手法は常に正しい Top-k 最短経路を計算します.そして,実験により,千万辺クラスの大規模グラフから索引が構築でき,数十マイクロ秒で 2 点間の Top-k 最短経路が回答できることを示しています.
【時間情報のついた複雑ネットワークにおける最短経路クエリ】時間情報のついたネットワークに向け,2点間の距離の変化や過去の時点での距離などを問い合わせることのできるHistorical Pruned Landmark Labeling を開発しました.また,この手法を用いるとネットワークの成長に関連する今までできなかったような様々な解析が行えるようになることを示しました.
【Personalized PageRank に対する高速アルゴリズム】大規模複雑グラフにおいてPersonalized PageRank (PPR) を計算する高速アルゴリズムを提案しました.現実のグラフの Core-Fringe 構造を活用し LU 分解と反復法を組み合わせて Personalized PageRank の計算を効率化しました.

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Acknowledgement Compliant: 6 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Branch-and-Reduce Exponential/FPT Algorithms in Practice: A Case Study of Vertex Cover2015

    • Author(s)
      Takuya Akiba, Yoichi Iwata
    • Journal Title

      Proceedings of the 17th Meeting on Algorithm Engineering and Experiments

      Volume: - Pages: 70-81

    • DOI

      10.1137/1.9781611973754.7

    • ISBN
      9781611973754
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Efficient Top-k Shortest-path Distance Queries on Large Networks by Pruned Landmark Labeling2015

    • Author(s)
      Takuya Akiba, Takanori Hayashi, Nozomi Nori, Yoichi Iwata, Yuichi Yoshida
    • Journal Title

      Proceedings of the 29th AAAI Conference on Artificial Intelligence

      Volume: - Pages: 2-8

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] An Exact Algorithm for Diameters of Large Real Directed Graphs2015

    • Author(s)
      Takuya Akiba, Yoichi Iwata, Yuki Kawata
    • Journal Title

      Proceedings of the 14th International Symposium on Experimental Algorithms

      Volume: -

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Dynamic and Historical Shortest-Path Distance Queries on Large Evolving Networks by Pruned Landmark Labeling2014

    • Author(s)
      Takuya Akiba, Yoichi Iwata, Yuichi Yoshida
    • Journal Title

      Proceedings of the 23rd International Conference on World Wide Web

      Volume: - Pages: 237-248

    • DOI

      10.1145/2566486.2568007

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fast and Accurate Influence Maximization on Large Networks with Pruned Monte-Carlo Simulations2014

    • Author(s)
      Naoto Ohsaka, Takuya Akiba, Yuichi Yoshida, Ken-ichi Kawarabayashi
    • Journal Title

      Proceedings of the 28th AAAI Conference on Artificial Intelligence

      Volume: - Pages: 138-144

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Computing Personalized PageRank Quickly by Exploiting Graph Structures2014

    • Author(s)
      Takanori Maehara, Takuya Akiba, Yoichi Iwata, Ken-ichi Kawarabayashi
    • Journal Title

      Proceedings of the VLDB Endowment

      Volume: 7 Pages: 1023-1034

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fast shortest-Path Distance Queries on Road Networks by Pruned Highway Labeling2014

    • Author(s)
      Takuya Akiba, Yoichi Iwata, Ken-ichi Kawarabayashi, and Yuki Kawata
    • Journal Title

      Proceedings of the Sixteenth Meeting on Algorithm Engineering and Experiments (ALENEX '14)

      Pages: 147-154

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fast Exact Shortest-Path Distance Queries on Large Networks by Pruned Landmark Labeling2013

    • Author(s)
      Takuya Akiba, Yoichi Iwata, and Yuichi Yoshida
    • Journal Title

      Proceedings of the 2013 ACM SIGMOD International Conference on Management of Data (SIGMOD'13)

      Pages: 349-360

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fast and scalable reachability queries on graphs by pruned labeling with landmarks and paths2013

    • Author(s)
      Yōsuke Yano, Takuya Akiba, Yōichi Iwata, and Yuichi Yoshida
    • Journal Title

      Proceedings of the 22nd ACMuniternational conference on Conference on information & knowledge management (CIKM '13)

      Pages: 1601-1606

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Linear-time enumeration of maximal K-edge-connected subgraphs in large networks by random contraction2013

    • Author(s)
      Takuya Akiba, Yoichi Iwata, and Yuichi Yoshida
    • Journal Title

      Proceedings of the 22nd ACM international conference on Conference on information & knowledge management (CIKM '13)

      Pages: 909-918

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 動的なネットワークにおける媒介中心性の高速計算手法2015

    • Author(s)
      林孝紀, 秋葉拓哉, 吉田悠一
    • Organizer
      第7回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム
    • Place of Presentation
      ホテル華の湯(福島県)
    • Year and Date
      2015-03-02 – 2015-03-04
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ネットワーク上の頂点間特徴量としての Top-k 距離とその高速なクエリ応答2015

    • Author(s)
      秋葉拓哉, 林孝紀, 則のぞみ, 岩田陽一, 吉田悠一
    • Organizer
      第7回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム
    • Place of Presentation
      ホテル華の湯(福島県)
    • Year and Date
      2015-03-02 – 2015-03-04
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 大規模グラフ解析のための乱択スケッチ技法2014

    • Author(s)
      秋葉拓哉
    • Organizer
      第17回 情報論的学習理論ワークショップ
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
    • Year and Date
      2014-11-16 – 2014-11-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] An Efficient Depth-First Search Algorithm Based on SAT Solving Techniques for Hypergraph Dualization2014

    • Author(s)
      Takanori Hayashi, Takuya Akiba, Yoichi Iwata
    • Organizer
      17th Korea-Japan Joint Workshop on Algorithms and Computation
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県)
    • Year and Date
      2014-07-13 – 2014-07-15
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 2-Hopラベルの直接的な計算によるグラフ最短経路クエリ処理の効率化2014

    • Author(s)
      秋葉拓哉, 岩田陽一, 吉田悠一
    • Organizer
      第6回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム
    • Place of Presentation
      ウェスティン淡路(兵庫県)
    • Year and Date
      2014-03-05
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 枝刈り探索によるソーシャルネットワークでの影響最大化アルゴリズム2014

    • Author(s)
      大坂直人, 秋葉拓哉, 吉田悠一, 河原林健一
    • Organizer
      第6回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム
    • Place of Presentation
      ウェスティン淡路(兵庫県)
    • Year and Date
      2014-03-03
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 道路ネットワークでの枝刈りパスラベリングによる最短路クエリ2013

    • Author(s)
      河田祐樹, 秋葉拓哉, 岩田陽一
    • Organizer
      コンピュテーション研究会
    • Place of Presentation
      奈良女子大学(奈良県)
    • Year and Date
      2013-06-24
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ネットワーク管理装置、ネットワーク管理方法及びプログラム2014

    • Inventor(s)
      秋葉 拓哉, 岩田 陽一, 吉田 悠一
    • Industrial Property Rights Holder
      秋葉 拓哉, 岩田 陽一, 吉田 悠一
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2014-03-20
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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