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Research on Stochastic Optimization Based on Mathematical Games and Its Application to Evaluating the Effectiveness of Machine Learning

Research Project

Project/Area Number 21K12191
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 62040:Entertainment and game informatics-related
Research InstitutionNara Women's University

Principal Investigator

Shinoda Masato  奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (50271044)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 嶽村 智子  奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (40598140)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords数理ゲーム / 確率的最適化 / 機械学習 / 組合せゲーム理論
Outline of Research at the Start

人々が楽しめる様々なゲームにおいてプレイヤーが「勝利する」または「期待利得を最大にする」ためのベストな戦略を数学的に考察して厳密に解き、その解の特徴を調べることでそのゲームの持つ性質を明らかにし、実際に人々がそのゲームをプレイするときにより楽しめるようなルール設定の提案や、ゲームを一般化したときに現れる数学的に興味深い性質を追求する研究を行う。さらにこうして様々なゲームの理論解を求めておくことで、現在研究が盛んである機械学習による最適化の各手法の有用性と優劣を、これらの数理ゲームを用いて判定する方法を提案する。

Outline of Final Research Achievements

We conducted research that aims to clarify the mathematical structure of games by investigating their optimal strategies through mathematical analysis of various mathematical games. Focusing primarily on connections with combinatorial game theory, I studied several variants of Nim (a type of take-away game) and derived mathematical conditions under which a player can win. These results are exact solutions and can be used to evaluate the learning efficiency of computer strategies, such as those based on machine learning.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

探索空間(ゲームのパターン数)が非常に広いが戦略の最適解を数学的に先回りして得ることのゲームをいくつも準備しておくことで、さまざまな学習手法によって強化されたコンピュータプレイヤーがどれだけ強くなっているかという効率評価に役立てることができる。またゲームの研究は人々の興味を惹きやすく結果も明確であるため、数学的に得られた研究成果であってもわかりやすくアピールすることができる。

Report

(5 results)
  • 2024 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2025 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 5 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Nimの拡張となる石取りゲームの提案2024

    • Author(s)
      荻沼弘実、篠田正人
    • Journal Title

      研究報告ゲーム情報学(GI)

      Volume: 2024-GI-52, 7 Pages: 1-7

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
  • [Journal Article] 3山得点付きニムの利得関数2024

    • Author(s)
      荻沼弘実、篠田正人
    • Journal Title

      ゲームプログラミングワークショップ2024論文集

      Volume: 2024 Pages: 1-8

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 収縮円形ニム2024

    • Author(s)
      荻沼弘実, 篠田正人
    • Journal Title

      研究報告ゲーム情報学(GI)

      Volume: 2024-GI-51 Pages: 1-8

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] Proposing a New Security Game with Reward and Penalty2023

    • Author(s)
      Yoshioka Riku、Sakurai Yuko、Oyama Satoshi、Shinoda Masato
    • Journal Title

      2023 IEEE/WIC International Conference on Web Intelligence and Intelligent Agent Technology (WI-IAT)

      Volume: - Pages: 205-212

    • DOI

      10.1109/wi-iat59888.2023.00033

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sample Complexity of Learning Multi-value Opinions in Social Networks2022

    • Author(s)
      Shinoda Masato, Sakurai Yuko, Oyama Satoshi
    • Journal Title

      the series Lecture Notes in Computer Science, Principles and Practice of Multi-Agent Systems, 2022

      Volume: 13753 Pages: 192-207

    • DOI

      10.1007/978-3-031-21203-1_12

    • ISBN
      9783031212024, 9783031212031
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 分割削除ニムの勝敗判定2022

    • Author(s)
      安福 智明, 坂井 公, 篠田 正人, 末續 鴻輝
    • Journal Title

      ゲームプログラミングワークショップ2022論文集

      Volume: 2022 Pages: 17-24

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] 報酬と失敗コストを導入した数当てゲーム2022

    • Author(s)
      吉岡 陸, 櫻井 祐子, 小山 聡, 篠田 正人
    • Journal Title

      ゲームプログラミングワークショップ2022論文集

      Volume: 2022 Pages: 25-28

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] 拡張削除ニム2022

    • Author(s)
      安福 智明, 坂井 公, 篠田 正人, 末續 鴻輝
    • Journal Title

      研究報告ゲーム情報学(GI)

      Volume: 2022-GI-48, 14 Pages: 1-5

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Delete Nimの一般化と勝敗判定2022

    • Author(s)
      篠田 正人
    • Journal Title

      研究報告ゲーム情報学(GI)

      Volume: 2022-GI-47 Pages: 1-8

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ニムのいくつかの拡張ルールと最適戦略2025

    • Author(s)
      篠田正人
    • Organizer
      第10回広島岡山代数+ゲームシンポジウム
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] Nimの拡張となる石取りゲームの提案2024

    • Author(s)
      荻沼弘実
    • Organizer
      情報処理学会第52回ゲーム情報学研究会
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] Shrinking Circular Nim2024

    • Author(s)
      Hiromi Oginuma
    • Organizer
      the Japan Conference on Discrete and Computational Geometry, Graphs, and Games 2024
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3山得点付きニムの利得関数2024

    • Author(s)
      荻沼弘実
    • Organizer
      ゲームプログラミングワークショップ2024
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
  • [Presentation] 収縮円形ニム2024

    • Author(s)
      荻沼弘実
    • Organizer
      情報処理学会ゲーム情報学研究会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Proposing a New Security Game with Reward and Penalty2023

    • Author(s)
      Yuko Sakurai
    • Organizer
      2023 IEEE International Conference on Web Intelligence and Intelligent Agent Technology
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 分割削除ニムの勝敗判定2022

    • Author(s)
      篠田 正人
    • Organizer
      ゲームプログラミングワークショップ2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 拡張削除ニム2022

    • Author(s)
      篠田 正人
    • Organizer
      情報処理学会ゲーム情報学研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Delete Nimの一般化と勝敗判定2022

    • Author(s)
      篠田 正人
    • Organizer
      情報処理学会第47回ゲーム情報学研究発表会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] 研究発表スライド

    • URL

      https://www.nara-wu.ac.jp/math/personal/shinoda/slides.htm

    • Related Report
      2024 Annual Research Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2026-01-16  

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