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大規模な凸計画問題に対する効率のよい解法の開発とその応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14750052
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 工学基礎
研究機関京都大学

研究代表者

山下 信雄  京都大学, 情報学研究科, 助手 (30293898)

研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2004年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2003年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2002年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード凸計画問題 / 準ニュートン法 / ロバスト最適化 / 正定値行列補完 / 2次錐相補性問題 / アレイアンテナ / DSL / 非線形相補性問題 / 変分不等式問題 / 非線形方程式 / 信号処理
研究概要

本年度は本研究課題に関連して以下の成果が得られた.
●制約なし最小化問題の解法として準ニュートン法が有名である.しかし,準ニュートン法は密な行列を保存する必要があるため,大規模な問題には適用することができなかった.そのような欠点を克服するために,正定値行列補完を用いた準ニュートン法を提案した.この手法は目的関数のヘッセ行列の疎な構造を利用するため,必要とするメモリーが既存の準ニュートン法に比べて劇的に少なくなる.また,数値実験をとおして,既存の準ニュートンタイプの手法にくらべて,高速に解を求めることを確認した.
●凸計画問題のひとつである2次錐計画問題は,ロバスト最適化問題などを定式化するさいに表れる非常に重要な問題である.そのような問題に対して正則化と平滑化を行ったアルゴリズムを提案した.また,適当な仮定のもとで,提案したアルゴリズムが大域的収束かつ超一次収束することを示した.
●非協力ゲームにおけるNash均衡は,各ユーザがゲームの情報を正確に知っていることを前提にしている.そこで,各ユーザが不完全な情報しか持っていない状況下で,ロバスト最適な戦略をとることを想定した均衡状態を考え,そのモデルを2次錐相補性問題に定式化した.数値実験をとおして,その均衡状態の性質を考察した.
●実際の資産運用では,数理モデルによる投資戦略どおりに投資活動することができない.そのような運用誤差をロバスト最適化するモデルを提案した.さらにその問題が凸計画問題のひとつである半正定値計画問題に定式化できることを示した.実際のデータを用いた数値実験を行ったところ,提案モデルに従った投資計画は既存のモデルのものよりも良好であることがわかった.

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (5件) 文献書誌 (11件)

  • [雑誌論文] A matrix splitting method for symmetric affine second-order cone complementarity problems2005

    • 著者名/発表者名
      S.Hayashi, T.Yamaguchi, N.Yamashita, M.Fukushima
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Applied Mathematics 175・2

      ページ: 335-353

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A combined smoothing and regularization method for monotone second-order cone complementarity problems2005

    • 著者名/発表者名
      S.Hayashi, N.Yamashita, M.Fukushima
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Optimization 15・2

      ページ: 593-615

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Levenberg-Marquardt methods for constrained nonlinear equations with strong local convergence properties2004

    • 著者名/発表者名
      C.Kanzow, N.Yamashita, M.Fukushima
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Applied Mathematics 172・2

      ページ: 375-397

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A nonlinear complementarity approach to multiuser power control for digital subscriber lines2004

    • 著者名/発表者名
      N.Yamashita, Z.-Q.Luo
    • 雑誌名

      Optimization Methods and Softwere 19・3

      ページ: 633-652

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Robust Nash equilibria and second-order cone complementarity problems

    • 著者名/発表者名
      S.Hayashi, N.Yamashita, M.Fukushima
    • 雑誌名

      Journal of Nonlinear and Convex Analysis (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] S.Hayashi: "A matrix splitting method for symmetric affine second-order cone complementarity problems"Journal of Computational and Applied Mathematics. 発表予定.

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] C.Kanzow: "Levenberg-Marquardt methods for constrained nonlinear equations with strong local convergence properties"Journal of Computational and Applied Mathematics. 発表予定.

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] N.Yamashita: "A nonlinear complementarity approach to multiuser power control for digital subscriber lines"Optimization Methods and Software. 発表予定.

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] D.H.Li: "Regularized Newton methods for convex minimization problems with singular solutions"Computational Optimization and Applications. 発表予定.

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] N.Yamashita: "On the identification of degenerate indices in the nonlinear complementarity problem with the problem with the proximal point algorithm"Mathematical Programming. 99. 377-397 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Moriyama: "The incremental Gauss-Newton algorithm with adaptive stepsize rule"Computational Optimization and Applications. 26. 107-141 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] R.S.Bipasha: "A linearly convergent descent method for strongly monotone variational inequalities"Journal of Nonlinear and Convex Analysis. (発表予定).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Dan: "A superlinearly convergent algorithm for the monotone complementarity problem without uniqueness and nondegeneracy conditions"Mathematics of Operations Research. (発表予定).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Moriyama: "The incremental Gauss-Newton algorithm with adaptive stepsize rule"Computational Optimization and Applications. (発表予定).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Dan: "Convergence properties of the inexact Levenberg-Marquardt method under local error bound"Optimization Methods and Software. 17. 605-626 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 久保幹雄: "応用教理計画ハンドブック"朝倉書店. 1354 (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: 2016-04-21  

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