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超大規模な最適化問題に対する行列補完を用いた準ニュートン法に関する研究

Research Project

Project/Area Number 17760068
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Engineering fundamentals
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

山下 信雄  Kyoto University, 情報学研究科, 准教授 (30293898)

Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords最適化問題 / 大規模 / 準ニュートン法 / 正定値行列補完 / 疎行列 / 数理計画問題 / コーダダルグラフ / スパース構造 / 超1次収束
Research Abstract

正定値行列補完を用いた準ニュートン法(MCQN法)は,目的関数のヘッセ行列において0とならない成分を既存の準ニュートン法で更新し,0となる成分を正定値行列補完で構成することによって,正定値行列となる疎な近似ヘッセ行列を生成するする手法である.これまでに,既存の準ニュートン法としてDFP法を用いた場合,MCQN法が超1次収束することが示されていた.本年度は,国科学院のDai教授と共に,DFP法よりもより実用度が高いBFGS法と組み合わせたMCQN法が超1次収束することを証明した.また,アルゴリズムに含まれるパラメータを自動的に更新する手法を複数考案した.さらに,疎構造を工夫することによって,理論的には超1次収束性を保証することができないが,計算時間,必要メモリーを減少させる手法を開発した.さらに,数値実験を通してその有効性を確認した.一方,制約つき最小化問題に対する逐次2次計画法にMCQN法を組み込む手法を開発したが,逐次2次計画法では,部分問題で2次計画法を解かなければならないため,不等式で表された制約条件を含むときにはMCQN法を用いると計算効率が非常に悪くなり,既存の手法よりもよい結果が得られなかった.内点法とMCQN法を組み合わせることが今後の課題である.

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2008 2007 2005 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Sparse quasi-Newton updates with positive definite matrix completion2008

    • Author(s)
      Nobuo Yamashita
    • Journal Title

      Mathematical Progaramming

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The traffic equilibrium problem with nonadditive costs and its monotone mixed complementarity problem2008

    • Author(s)
      R.P. Agdeppa, N. Yamashita and M. Fukushima
    • Journal Title

      Transportation research B

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] スペースデブリ観測レーダの操作計画に対する最長路アプローチ2007

    • Author(s)
      池端祐介, 山下信雄
    • Journal Title

      システム制御情報学会論文誌 20

      Pages: 205-215

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the level-boundedness of the natural residual function for variational inequality problems2005

    • Author(s)
      N.Yamashita, M.Fukushima
    • Journal Title

      Pacific Journal of Optimization 1

      Pages: 625-630

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Robust Nash equilibria and second-order cone complementarity problems2005

    • Author(s)
      S.Hayashi, N.Yamashita, M.Fukushima
    • Journal Title

      Journal of Nonlinear and Convex Analysis 6

      Pages: 625-630

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] A combined smoothing and regularization method for monotone second-order cone complementarity problems2005

    • Author(s)
      S.Hayashi, N.Yamashita, M.Fukushima
    • Journal Title

      SIAM Journal on Optimization 15

      Pages: 593-615

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] スペースデブリ観測レーダの操作計画問題に対する最長路アプローチ

    • Author(s)
      池端祐介, 山下信雄
    • Journal Title

      システム制御情報論文誌 (掲載予定)

    • NAID

      10019707519

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Sparse quasi-Newton updates with positive definite matrix completion

    • Author(s)
      N.Yamashita
    • Journal Title

      Mathemtatical Programming (掲載予定)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] The traffic equilibrium problem with nonadditive costs and its monotone mixed comeplementarity problem formulation

    • Author(s)
      R.P.Agdeppa, N.Yamashita, M.Fukushima
    • Journal Title

      Transportation research B (掲載予定)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] 大規模な制約なし最小化問題に対するコーダル部分グラフを用いたスパート準ニュートン法2007

    • Author(s)
      黒川 典俊, 山下 信雄
    • Organizer
      システム制御情報学会
    • Place of Presentation
      パルスプラザ京都
    • Year and Date
      2007-05-18
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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