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統計力学的手法の計算機科学的解析

研究課題

研究課題/領域番号 14084207
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

渡辺 治  東京工業大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (80158617)

研究分担者 岩間 一雄  京都大学, 大学院・情報学研究科, 教授 (50131272)
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
25,100千円 (直接経費: 25,100千円)
2005年度: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
2004年度: 6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
2003年度: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
2002年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
キーワードアルゴリズムの平均的挙動の解析 / 充足可能性問題 / 局所探索アルゴリズム / 擬似平均 / ブースティング / 確率アルゴリズム / 乱択計算 / 局所探索法 / マルコフ過程 / 近似解析 / サンプリング技法 / 片誤り性 / 確立アルゴリズム / ランダマイズド計算 / 制約解探索問題 / アルゴリズムの状態確率の変化
研究概要

本研究課題では,統計力学などの分野で提唱されている様々な確率的手法のアルゴリズム的な有効性を牛析することを目的とした.研究成果は以下の3つに分類することができる.
1.局所探索法の平均的な振る舞いの解析:充足可能性問題などに対し,様々な種類の局所探索法が提案されており,その中のいくつかに対しては,平均的によい精度で解を求められることが実験的に示されている.本研究では,そうしたアルゴリズムを,できる限り理論的に解析する手法を開発した.その中で,比較的単純だが,状態数が多いマルコフ過程に対し,擬似平均という概念を導入し,簡便に解析する手法を提案し,その精度を解析した.
2.学習アルゴリズムの設計技法に関する研究:効率的な学習アルゴリズムを設計する技法の1つに1ブースティング技法がある.このブースティング技法のアルゴリズム論的な側面について研究し,ノイズに対して強いMadaBoostを提案した.また,それを有効に用いるためのサンプリング技法も提案し,その性能を厳密に解析した.以上の成果は,データマイニングで最も権威のある雑誌に掲載し,学習理論の代表的な国際会議でも発表した.さらに,以上の研究,ならびに統計的な側面の研究を,学習アルゴリズムの設計という観点からまとめた専門書を執筆した.
3.確率伝播法に基づいたメッセージ伝播型のアルゴリズムの提案と解析:人工知能,統計力学など,様々な分野で独立に発見され,近年,組合せ論的問題に有効であることで注目を集めている確率的伝播法に基づいたアルゴリズムを開発し,グラフの分割問題,MAX2SAT問題など,代表的なNP困難型最適化問題に応用した.このアルゴリズムに対しては,単なる実験的な評価ではなく,厳密なアルゴリズム論的な性能評価を得ることができた.

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

    (34件)

すべて 2006 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (22件) 図書 (1件) 文献書誌 (11件)

  • [雑誌論文] Distributions in the Ehrenfest process2006

    • 著者名/発表者名
      S.Balaji, H.M.Mahmoud, O.Watanabe
    • 雑誌名

      Statistics and Probability Letters Vol.76, No.7

      ページ: 666-674

    • 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] Average-case analysis for the MAX-2SAT problem2006

    • 著者名/発表者名
      O.Watanabe, M.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc. Int'l Conf. on Theory and Applications of Satisfiability Testing LNCS 4142

      ページ: 277-282

    • NAID

      10018162837

    • 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] Distributions in the Ehrenfest process2006

    • 著者名/発表者名
      S.Balaji, H.M.Mahmoud, 0.Watanabe
    • 雑誌名

      Statistics and Prob. Letters Vol.76, No.7

      ページ: 666-674

    • 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-case analysis for the MAX-2SAT problem2006

    • 著者名/発表者名
      O.Watanabe, M.Yamamoto
    • 雑誌名

      Proc. Int'l Conference on Theory and Applications of Satisfiability Testing LNCS 4142

      ページ: 277-282

    • NAID

      10018162837

    • 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] Boosting--Design Method for Learning Algorithms (in Japanese)2006

    • 著者名/発表者名
      O.Watanabe, T.Kanamori, K.Hatano
    • 雑誌名

      Morikita Pub. Co. Ltd.

      ページ: 207-207

    • 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 message passing algorithm for MAX2SAT2006

    • 著者名/発表者名
      渡辺治, 山本真基
    • 雑誌名

      電子情報通信学会全国大会 D-S

      ページ: 19-20

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Pseudo Expectation : A Tool for Analyzing Local Search Algorithm2005

    • 著者名/発表者名
      O.Watanabe
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Vol. 157

      ページ: 338-344

    • NAID

      110001276036

    • 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] Some heuristic analysis of local search algorithms for SAT problems2005

    • 著者名/発表者名
      O.Watanabe
    • 雑誌名

      Proc. Int'l Sympos on Stochastic Algorithms LNCS 3777

      ページ: 14-24

    • 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] Some heuristic analysis of local search algorithms for SAT problems2005

    • 著者名/発表者名
      O.Watanabe
    • 雑誌名

      Proc. Int'l Symposium on Stochastic Algorithms LNCS 3777

      ページ: 14-24

    • 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] Sequential sampling techniques for algorithmic learning theory2005

    • 著者名/発表者名
      O.Watanabe
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science Vol. 348

      ページ: 3-14

    • 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] Some heuristic analysis of local search algorithms for SAT problems2005

    • 著者名/発表者名
      O.Watanabe
    • 雑誌名

      3rd International Symposium on Stochastic Algorithms LNCS 3777

      ページ: 14-24

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Sequential sampling techniques for algorithmic learning theory2005

    • 著者名/発表者名
      O.Watanabe
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science 348

      ページ: 3-14

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Learning of r-of-k functions by boosting2004

    • 著者名/発表者名
      K.Hatano, O.Watanabe
    • 雑誌名

      Proc. Int'l Conference on Algorithmic Learning Theory LNCS 3244

      ページ: 114-126

    • 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] Relativized collapsing between BPP and PH under stringent oracle access2004

    • 著者名/発表者名
      J.Y.Cai, O.Watanabe
    • 雑誌名

      Information Processing Letter 90

      ページ: 147-154

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] On proving circuit lower bounds against the polynomial-time hierarch2004

    • 著者名/発表者名
      J.Y.Cai, O.Watanabe
    • 雑誌名

      SIAM J.Computing 33・4

      ページ: 984-1009

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Learning of r-of-k functions by boosting2004

    • 著者名/発表者名
      K.Hatano, O.Watanabe
    • 雑誌名

      Proc.15^<th> Intl Conference on Algorithmic Learning Theory LNCS3244

      ページ: 114-126

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis of a randomized local search algorithm for LDPCC decoding problem2003

    • 著者名/発表者名
      O.Watanabe, T.Sawai, H.Takayashi
    • 雑誌名

      Proc. Int'l Sympos on Stochastic Algorithms LNCS 2827

      ページ: 50-60

    • 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] Analysis of a randomized local search algorithm for LDPCC decoding problem2003

    • 著者名/発表者名
      O.Watanabe, T.Sawai, H.Takayashi
    • 雑誌名

      Proc. Int'l Symposium on Stochastic Algorithms LNCS 2827

      ページ: 50-60

    • 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] Adaptive sampling methods for scaling up knowledge discovery algorithm2002

    • 著者名/発表者名
      C.Domingo, R.Gavalda, O.Watanabe
    • 雑誌名

      Data Mining and Knowledge Discovery Vol.6, No.2

      ページ: 131-152

    • 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] Adaptive sampling methods for scaling up knowledge discovery algorithms2002

    • 著者名/発表者名
      C.Domingo, R.Gavalda, 0.Watanabe
    • 雑誌名

      Data Mining and Knowledge Discovery Vol. 6 No. 2

      ページ: 131-152

    • 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] Distributions in the Ehrenfest process

    • 著者名/発表者名
      S.Balaji, H.M.Mahmoud, O.Watanabe
    • 雑誌名

      Statistics and Probability Letters 掲載予定

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Pseudo Expectation : A Tool for Analyzing Local Search Algorithm

    • 著者名/発表者名
      O.Watanabe
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics (掲載予定)

    • NAID

      110001276036

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] ブースティング(学習アルゴリズムの設計技法)2006

    • 著者名/発表者名
      渡辺治, 金森敬文, 畑埜晃平
    • 総ページ数
      207
    • 出版者
      森北出版
    • 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] S.Aida, M.Crasmaru, K.Regan, O.Watanabe: "Games with a uniqueness property"Theory of Comput.Systems. 37. 29-47 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Y.Cai, O.Watanabe: "On proving circuit lower bounds against the polynomial-time hierarchy : positive and negative results"Proc.9th COCOON Conference, LNCS. 2697. 202-211 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] O.Watanabe, T.Sawai, H.Takayashi: "Analysis of a randomized local search algorithm for LDPCC decoding problem"Proc.2nd Int'l Sympos.on Stochastic Algorithms, LNCS. 2827. 50-60 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Cai, O.Watanabe: "Stringent relativization"Proc.23rd FSTTCS Conference, LNCS. 2914. 408-419 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 新倉康明, Johannes Schneider, 渡辺 治: "単純な規則で表わされるマルコフ過程の近似解析手法"コンピュテーション研究会TGCOMP. No.3. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 澤井 健, 渡辺 治: "LDPC符号に対するランダム復号法の解析"アルゴリズム研究会SIGAL. NO.3. 25-32 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Aida, R.Schuler, T.Tsukiji, O.Watanabe: "The Difference between polynominal-time many-one and truth-table reducibilities on distributional problems"Theory of Comput.Systems. 35. 449-463 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] C.Domingo, R.Gavalda, O.Watanabe: "Adaptive sampling methods for scaling up knowledge discovery algorithms"Data Mining and Knowledge Discovery. 6(2). 131-152 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Manlove, D., Irving, R., Iwama, K., Miyazaki, S., Morita, Y.: "Hard Variants of Stable Marriage"Theoretical Computer Science. 276. 261-279 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Iwama, K., Yamashita, S.: "Transformation Rules for Designing CNOT-based Quantum Circuits"Proc.39^<th> ACM/IEEE DAC. 419-424 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Iwama, K., Morizumi, H.: "An Explicit Lower Bound of $5n-o(n)$ for Boolean Circuits"Proc.MFCS2002. 353-364 (2002)

    • 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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