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情報符号技術に関する統計力学的手法に基づいた典型性能評価法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 14084206
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学

研究代表者

樺島 祥介  東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (80260652)

研究分担者 高安 美佐子  東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 助教授 (20296776)
青西 亨  東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 講師 (00333352)
井上 真郷  早稲田大学, 理工学術院, 専任講師 (70376953)
研究期間 (年度) 2002 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
21,900千円 (直接経費: 21,900千円)
2005年度: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
2004年度: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
2003年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
2002年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワード統計力学 / 情報理論 / レプリカ法 / レプリカ対称性の破れ / 解析接続 / 確率伝搬法 / 符号 / スピングラス / 信念伝搬 / 確率推論 / 生命情報 / 要約伝搬 / レプリカ拡張 / 歪み有データ圧縮 / スピングラスモデル / 誤り指数 / CDMA通信方式 / 信念伝播 / マルチユーザー検出 / 誤り訂正符号 / 低密度パリティ検査符号 / 符号理論 / 信頼性関数
研究概要

統計力学の手法に基づいて,誤り訂正符号,圧縮符号,CD甑通信方式など各種符号の性能評価を行うための枠組みを発展させた.得られた枠組みは,以下の3つに大別される.
1.単位符号長を無限大とした極限における典型的な性能を与える方法
符号をランダムハミルトニアンで特徴づけられる一種のスピングラス系と見なし,符号長無限大の極限における復号の成功・失敗を統計力学における相概念と結びつけることにより,不則系の相転移解析から符号の典型的な性能を評価する
2.単位符号長が有限である場合に非典型的な振る舞いを特徴づける方法
大偏差確率の評価法と統計力学におけるレプリカ法を組合わせることにより,符号の性能が型値からずれる確率を評価する
3.単位符号長を無限大とした極限において,確率伝搬法の典型的性能を評価する方法
誤り訂正符号の実際的復号法として,近年,標準的な方法となりつつある確率伝搬法の典型的な性能を単位符号長が無限大となる極限で評価する
また,これらの研究を通じ,統計力学的計算手法に関して以下のような知見を得た.
4.レプリカ指数に関する解析性の破れの構造を厳密に解析できる例の発見
数学的正当性が未解決であるレプリカ法に関して,有限系でも現実的に許容できる計算時間でレプリカ法を用いずにレプリカ指数の解析接続が可能となる例を発見し,レプリカ指数に関る解析性の破れがレプリカ対称性の破れを引き起こすシナリオの1つを解明した
5.確率伝搬法の動的不安定性とAT不安定性との対応に対する予想
確率伝搬法が収束しなくなる条件が,レプリカ対称性の破れを引き起こす条件の1つであるAT不安定性条件と一般的に一致することを示唆する結果を得た

報告書

(5件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (31件) 図書 (1件) 文献書誌 (11件)

  • [雑誌論文] Statistical Mechanical Approach to Lossy Data Compression Theory and Practice2006

    • 著者名/発表者名
      T.Hosaka, Y.Kabashima
    • 雑誌名

      Physica A 365

      ページ: 113-119

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Statistical Mechanical Approach to Error Exponents of Lossy Data Compression2005

    • 著者名/発表者名
      T.Hosaka, Y.Kabashima
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 74

      ページ: 488-497

    • NAID

      110001979397

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Replicated Bethe Free Energy : A Variational Principle behind Survey Propagation2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Kabashima
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 74

      ページ: 2133-2136

    • NAID

      110001979674

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of dendritic backpropagation action potential on neural interaction2005

    • 著者名/発表者名
      T.Aonishi, H.Miyakawa, M.Inoue, M.Okada
    • 雑誌名

      Neurocomputing 65

      ページ: 343-348

    • NAID

      110003232426

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] An Exact Analytic Continuation to Complex Replica Number in the Discrete Random Energy Model of Finite System Size2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ogure, Y.Kabashima
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Phys. Suppl. 157

      ページ: 103-106

    • NAID

      110001275990

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Statistical Mechanics of Source Coding with a Fidelity Criterion2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Kabashima, T.Hosaka
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Phys. Suppl. 157

      ページ: 197-204

    • NAID

      110001276009

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A PCA approach to Sourlas code analysis2005

    • 著者名/発表者名
      M.Inoue, K.Hukushima, M.Okada
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Phys. Suppl. 157

      ページ: 246-249

    • NAID

      110001276016

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Security and Reliability of LDPC Based Public-Key Cryptosystems2005

    • 著者名/発表者名
      D.Saad, N.Skantzos, Y.Kabashima
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Phys. Suppl. 157

      ページ: 229-236

    • NAID

      110001276013

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Statistical Mechanincal Approach to Error Exponents of Lossy Data Compression2005

    • 著者名/発表者名
      T.Hosaka, Y.Kabashima
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 74

      ページ: 488-497

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Variational Principle behind Survey Propagation2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Kabashima, Replicated Bethe Free energy
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 74

      ページ: 2133-2136

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Statistical Mechanical Development of a Sparse Bayesian Classifier2005

    • 著者名/発表者名
      S.Uda, Y.Kabashima
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 74

      ページ: 2233-2242

    • NAID

      110001979698

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Statistical Mechanical Development of a Sparse Bayesian Classifier2005

    • 著者名/発表者名
      S.Uda, Y.Kabashima
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 74

      ページ: 2233-2242

    • NAID

      110001979698

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] An Exact Analytic Continuation to Complex Replica Number in the Discrete Random Energy Model of Finite System Size2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ogure, Y.Kabashima
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Supplement 157

      ページ: 103-106

    • NAID

      110001275990

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Statistical Mechanics of Source Coding with a Fidelity Criterion2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Kabashima, T.Hosaka
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Supplement 157

      ページ: 197-205

    • NAID

      110001276009

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Security and Reliability of LDPC Based Public-Key Cryptosystems,2005

    • 著者名/発表者名
      D.Saad, N.Skantzos, Y.Kabashima
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Supplement 157

      ページ: 229-236

    • NAID

      110001276013

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] An LDPCC decoding algorithm based on Bowman-Levin approximation -- Comparison with BP and CCCP --2005

    • 著者名/発表者名
      M Inoue, M Komiya, Y Kabashima
    • 雑誌名

      Proceedings of 2005 IEEE International Symposium on Information Theory

      ページ: 444-448

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Statistical Mechanical Approach to Error Exponents of Lossy Data Compression2005

    • 著者名/発表者名
      T.Hosaka, Y.Kabashima
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan 74

      ページ: 488-497

    • NAID

      110001979397

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Exact Analytic Continuation with Respect to the Replica Number in the Discrete Random Energy Model of Finite System Size2004

    • 著者名/発表者名
      K.Ogure, Y.Kabashima
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics 111

      ページ: 661-668

    • NAID

      110001196167

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Exact Analytic Continuation with Respect to the Replica Number in the Discrete Random Energy Model of Finite System Size2004

    • 著者名/発表者名
      K.Ogure, Y.Kabashima
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Phys. 111

      ページ: 661-688

    • NAID

      110001196167

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] TCP Optimization for Eliminating Duplicate Segments in Congested Networks2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Tamura, M.Takayasu, H.Takayasu
    • 雑誌名

      J. Inf. Proc. Soc. Jpn. 45

      ページ: 1672-1680

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 符号とスピングラス理論2004

    • 著者名/発表者名
      樺島祥介
    • 雑誌名

      数理科学 497

      ページ: 48-53

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] TCP Optimization for Eliminating Duplicate Segments in Congested Networks2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Tamura, M.Takayasu, H.Takayasu
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing Society of Japan 45

      ページ: 1672-1680

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A CDMA multiuser detection algorithm on the basis of belief propagation2003

    • 著者名/発表者名
      Y.Kabashima
    • 雑誌名

      Journal of Physics A : Mathematical and General 36

      ページ: 11111-11122

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Statistical mechanics of low-density parity-check codes2003

    • 著者名/発表者名
      Y.Kabashima, D.Saad
    • 雑誌名

      Journal of Physics A : Mathematical and General 36

    • NAID

      110003233526

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Propagating beliefs in spin-glass models2003

    • 著者名/発表者名
      Y.Kabashima
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 72

      ページ: 1645-1649

    • NAID

      110001954592

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A CDMA multiuser detection algorithm on the basis of belief propagation2003

    • 著者名/発表者名
      Y.Kabashima
    • 雑誌名

      J. Phys. A 36

      ページ: 11111-11122

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Average and reliability exponents in low-density parity-check codes2003

    • 著者名/発表者名
      N.Skantzos, J.van Mourik, D.Saad, Y.Kabashima
    • 雑誌名

      J. Phys. A 36

      ページ: 11131-11142

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Statistical mechanics of low-density parity-check codes2003

    • 著者名/発表者名
      Y.Kabashima, D.Saad
    • 雑誌名

      J. Phys. A 36

    • NAID

      110003233526

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Propagating beliefs in spin-glass models2003

    • 著者名/発表者名
      Y.Kabashima
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 72

      ページ: 1645-1649

    • NAID

      110001954592

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of dendritic backpropagating action potential on neural interaction

    • 著者名/発表者名
      T.Aonishi, H.Miyakawa, M.Inoue, M.Okada
    • 雑誌名

      Neurocomputing (in press)

    • NAID

      110003232426

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A PCA approach to Sourlas code analysis

    • 著者名/発表者名
      M.Inoue, K.Hukushima, M.Okada
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Supplement (in press)

    • NAID

      110001276016

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] 統計科学のフロンティア 計算統計I2003

    • 著者名/発表者名
      汪金芳, 田栗正章, 手塚集, 樺島祥介, 上田修功
    • 総ページ数
      196
    • 出版者
      岩波書店
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Skanzos, J.van Mourik, D.Saad, Y.Kabashima: "Average and reliability exponents in low-density parity-check codes"Journal of Physics A : Mathematical and General. 36. 11131-11142 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kabashima: "A CDMA multiuser detection algorithm on the basis of belief propagation"Journal of Physics A : Mathematical and General. 36. 11111-11122 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kabashima: "Propagating beliefs in spin-glass models"Journal of Physical Society of Japan. 72. 1645-1649 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kabashima, D.Saad: "Statistical mechanics of low-density parity-check codes"Journal of Physics A : Mathematical and General. 37. R1-R43 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 樺島祥介: "コトの物理学"日本物理学会誌2003年4月号. 239-246 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 樺島祥介: "統計力学的手法による誤り訂正符号の性能評価"計測と制御. 42・8. 642-647 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 江金芳, 田栗正章, 手塚集, 樺島祥介, 上田修功: "統計科学のフロンティア 計算統計I"岩波書店. 196 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kabashima, K.Nakamura, J.van Mourik: "Statistical mechanics of typical set decoding"Physical Review E. 66. 036125-1-036125-6 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.van Mourik, D.Saad, Y.Kabashima: "Critical noise level for low-density parity-check codes"Physical Review E. 66. 026705-1-026705-8 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hosaka, Y.Kabashima, H.Nishimori: "Statistical mechanics of lossy data compression using a non-monotonic perceptron"Physical Review E. 66. 066126-1-066126-8 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Nakamura, Y.Kabashima, R.Morelos-Zaragoza, D.Saad: "Statistical mechanics of broadcast channels using low-density parity-check codes"Physical Review E. (accepted for publication).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2018-03-28  

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