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Solving graph optimization problems by compressing and storing solution space

Research Project

Project/Area Number 18K04610
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 25010:Social systems engineering-related
Research InstitutionKyoto University (2019-2020)
Nara Institute of Science and Technology (2018)

Principal Investigator

Kawahara Jun  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (20572473)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsグラフアルゴリズム / データ構造 / 二分決定グラフ / 区間グラフ / 平面グラフ / ホットスポット検出 / 選挙区割 / ネットワーク信頼性評価 / グラフ最適化問題 / 組合せ最適化 / 列挙アルゴリズム / 多目的最適化
Outline of Final Research Achievements

In this research, a framework of compressing and storing search space is enhanced by increasing graph classes, constraints, and objective functions that the framework can treat. Using the framework, methods for detecting a hotspot, electoral redistricting, computing Shapley values for crowd sourcing, and network reliability with imperfect vertices, are proposed. The framework is implemented as a software library and has been published for non-specialists of algorithms.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

実社会に現れる最適化問題は、整数計画法として定式化が行われ、CPLEX等のソルバーソフトウェアを用いて解かれることが多いが、グラフの問題では整数計画法による定式化が難しい場合がある。そのような問題に対しても、解空間圧縮保持の技法を用いて解くことができる可能性がある。本研究では、解空間圧縮保持の技法の有用性を高めるため、扱うことのできるグラフの種類や制約条件、目的関数等を強化し、いくつかのグラフ最適化問題を解くための手法を提案した。本研究では、解空間圧縮保持の技法を非専門家でも扱えるよう、ソフトウェアとして整備して公開した。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] ハーバード大学(米国)

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      Fifield Benjamin, Imai Kosuke, Kawahara Jun, Kenny Christopher T.
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      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 52-68

    • DOI

      10.1080/2330443x.2020.1791773

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      Yu Nakahata, Masaaki Nishino, Jun Kawahara, Shin-ichi Minato
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      Volume: 160

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      Nakahata Yu, Kawahara Jun, Horiyama Takashi, Minato Shin-ichi
    • Journal Title

      In Proceedings of the 14th International Conference and Workshops on Algorithms and Computation (WALCOM 2020)

      Volume: 12049 Pages: 211-222

    • DOI

      10.1007/978-3-030-39881-1_18

    • ISBN
      9783030398804, 9783030398811
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    • Author(s)
      Jun Kawahara, Koki Sonoda, Takeru Inoue, and Shoji Kasahara
    • Journal Title

      Reliability Engineering & System Safety

      Volume: 188 Pages: 142-154

    • DOI

      10.1016/j.ress.2019.03.026

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      Fumio Ishioka, Jun Kawahara, Masahiro Mizuta, Shin-ichi Minato, and Koji Kurihara
    • Journal Title

      Japanese Journal of Statistics and Data Science

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 241-262

    • DOI

      10.1007/s42081-018-0030-6

    • NAID

      210000185707

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      川原 純
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    • URL

      http://graphillion.org

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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