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系列を表す二分決定グラフを用いた大規模データベースの解析処理アルゴリズムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J01937
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 知能情報学
研究機関北海道大学

研究代表者

伝住 周平  北海道大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード系列二分決定グラフ / 二分決定グラフ / 非循環決定性オートマトン / 簡潔データ構造 / 圧縮処理 / アルゴリズム / データ構造 / 離散構造 / 知識発見とデータマイニング / アルゴリズム理論 / 情報検索
研究実績の概要

系列二分決定グラフ(SeqBDD)は2009年に提案されたデータ構造である.SeqBDDは従来の非循環決定性有限オートマトン(ADFA)に二分決定グラフ(BDD)の技術を導入したもので,系列の集合を効率良く表現・操作することができる.
BDDとはグラフを用いたブール関数データの表現方法であり,VLSI設計自動化の分野で発展してきた技術である.その特徴は,実メモリ上に大規模な単一のハッシュ表を用意し,冗長な部分グラフの生成を一切排除する技法である.SeqBDDはBDDから継承した多様なアルゴリズムを保持しており,系列集合に対して効率良く演算を実行することができる.
情報検索において扱うデータが巨大になると,索引構造の構築時間やサイズ,検索速度が問題となる.SeqBDDを用いる場合,構築時間と検索速度に関しては問題ないが,データ構造を実メモリ上に展開するため,他の索引に比べ非常に多くの主記憶領域を必要とする.また,SeqBDDはその基本的な性質もわかっていなかった.
今年度は,二分決定グラフの構造情報を木構造・整数列・ビット列に変換した後に圧縮して格納することで,コンパクトかつ高速検索可能なデータ構造を生成するアルゴリズムの基盤を構築した.さらに簡潔データ構造の技法を用いて,メンバシップ演算を高速に実行するための冗長性を追加する方法の検討を進め,記憶効率と計算速度のトレードオフの見極めを行った.加えて,従来のSeqBDDの技術を組合わせ,高速性・簡潔性と動的な更新を両立させるハイブリッド手法を考案した.
また,SeqBDDの最小性や,基礎的な演算の計算量,ADFAと比べてコンパクトであることなどを明らかにした.
本研究成果は,国際会議SEA2014と論文誌DAMで発表された.簡潔データ構造の分野で著名な研究者と活発に意見交換し,さらなる発展への道筋を得ることができた.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Sequence Binary Decision Diagram: Minimization, Relationship to Acyclic Automata, and Complexities of Boolean Set Operations2014

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Denzumi, Ryo Yoshinaka, Hiroki Arimura, Shin-ichi Minato
    • 雑誌名

      Discrete Applied Mathematics

      巻: 未確定 ページ: 61-80

    • DOI

      10.1016/j.dam.2014.11.022

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Manipulation of Sets of Strings Using Sequence Binary Decision Diagrams2015

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Denzumi
    • 学会等名
      24th International Workshop on Post-Binary ULSI Systems
    • 発表場所
      Federation Hall at the University of Waterloo, 200 University Avenue West, Waterloo, Ontario, N2L 3G1 Canada
    • 年月日
      2015-05-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DenseZDD: A Compact and Fast Index for Families of Sets2014

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Denzumi, Jun Kawahara, Koji Tsuda, Hiroki Arimura, Shin-ichi Minato, Kunihiko Sadakane
    • 学会等名
      Symposium on Experimental Algorithms 2014
    • 発表場所
      The Danish Society of Engineers, IDA Kalvebod Brygge 31-33 DK-1780 Copenhagen, Denmark
    • 年月日
      2014-06-29 – 2014-07-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Compact Complete Inverted Files for Texts and Directed Acyclic Graphs Based on Sequence Binary Decision Diagrams2013

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Denzumi
    • 学会等名
      Prague Stringology Conference 2013
    • 発表場所
      Czech Technical University (Czech Republic)
    • 年月日
      2013-09-04
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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