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マルコフ連鎖の脱乱択化:決定性近似アルゴリズム設計に対する新しい汎用手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15J03840
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 情報学基礎理論
研究機関九州大学

研究代表者

白髪 丈晴  九州大学, システム情報科学府, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードマルコフ連鎖 / 脱乱択化 / ネットワーク探索 / 全訪問時間 / ロータールーターモデル / 総変動距離
研究実績の概要

本年度はマルコフ連鎖の脱乱択化研究のなかで, 全訪問時間研究において顕著な成果をあげることに成功した.
これまで行ってきた研究は, 各時刻ごとのトークン配置の誤差解析であり, 即ちマルコフ連鎖(確率過程)とそれに類似する決定性過程の``空間平均''の誤差解析であった. 本年度はこの空間平均にあたるトークン分布の誤差解析を, ``時間平均''の誤差解析へ拡張することに成功した. 具体的には, 確率過程, 決定性過程のトークンがある頂点を訪問した回数(訪問頻度)の誤差の上界の導出に成功した. 既存研究でも時間平均にあたる訪問頻度の誤差解析は行われていたが, グラフ上の1トークン単純ランダムウォークに対応するものにとどまっており, 一般の可逆な遷移確率かつ複数トークンまで拡張に成功した本研究の意義は大きい.
特に, 訪問頻度の解析手法を用いることで, 一般の遷移確率を持つマルコフ連鎖に類似する決定性過程の, 全訪問時間の上界を得ることに成功した. これは一般の遷移確率に対する初の全訪問時間の上界であり, 本年度にこの成果をまとめ, 国際会議に採択され発表済みである. 更に, 本成果は既存の複数トークン単純ランダムウォークに対応する決定性過程のものを改善している.
全訪問時間解析を更に洗練させることにも成功しつつあり, 特定の構造上ではあるが, 遷移確率を工夫することによるランダムウォークの高速化アルゴリズムに習い, それを模倣する決定性過程の全訪問時間が通常の単純なものよりも高速化出来ることを示しており, 29年度, 国際会議に投稿予定である.
このように, 本年度の研究でこれまで行ってきた空間平均の解析と時間平均の解析が研ぎ澄まされ, MCMC法の脱乱択化へ大きな進歩が見られた.

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] King's College London(英国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] King's College London(英国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Total Variation Discrepancy of Deterministic Random Walks for Ergodic Markov Chains2016

    • 著者名/発表者名
      Takeharu Shiraga, Yukiko Yamauchi, Shuji Kijima, Masafumi Yamashita
    • 雑誌名

      Proceedings of the meeting of Analytic Algorithmics and Combinatorics (ANALCO 2016)

      巻: 1 ページ: 138-148

    • DOI

      10.1137/1.9781611974324.13

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fast consensus for voting on general expander graphs2015

    • 著者名/発表者名
      Colin Cooper, Robert Elsasser, Tomasz Radzik, Nicolas Rivera, Takeharu Shiraga
    • 雑誌名

      Distributed Computing

      巻: 9363 ページ: 248-262

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] L∞-discrepancy analysis of polynomial-time deterministic samplers emulating rapidly mixing chains2014

    • 著者名/発表者名
      Takeharu Shiraga, Yukiko Yamauchi, Shuji Kijima, Masafumi Yamashita
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 8591 ページ: 25-36

    • DOI

      10.1007/978-3-319-08783-2_3

    • ISBN
      9783319087825, 9783319087832
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 一般のマルコフ連鎖と決定的過程の総変動誤差2016

    • 著者名/発表者名
      白髪丈晴
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会秋季研究発表会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 一般の遷移確率に対する決定性ランダムウォークの全訪問時間2016

    • 著者名/発表者名
      白髪丈晴
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2016年度 年会
    • 発表場所
      北九州
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The cover time of deterministic random walks for general transition probabilities2016

    • 著者名/発表者名
      Takeharu Shiraga
    • 学会等名
      the 27th International Conference on Probabilistic, Combinatorial and Asymptotic Methods for the Analysis of Algorithms (AofA'16)
    • 発表場所
      Krakow, Poland
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 一般の遷移確率を持つマルコフ連鎖の脱乱択化2016

    • 著者名/発表者名
      白髪丈晴
    • 学会等名
      「最適化の基盤とフロンティア ─ 未来を担う若手研究者の集い2016 ─」
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2016-05-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Total Variation Discrepancy of Deterministic Random Walks for Ergodic Markov Chains2016

    • 著者名/発表者名
      *Takeharu Shiraga, Yukiko Yamauchi, Shuji Kijima, Masafumi Yamashita
    • 学会等名
      Meeting on Analytic Algorithmics and Combinatorics (ANALCO 2016)
    • 発表場所
      Arlington, Virginia, USA
    • 年月日
      2016-01-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fast consensus for voting on general expander graphs2015

    • 著者名/発表者名
      Colin Cooper, Robert Elsasser, Tomasz Radzik, Nicolas Rivera, *Takeharu Shiraga
    • 学会等名
      the 29th International Symposium on Distributed Computing (DISC 2015)
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-10-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deterministic Random Walks for Rapidly Mixing Chains2015

    • 著者名/発表者名
      *Takeharu Shiraga, Yukiko Yamauchi, Shuji Kijima, Masafumi Yamashita
    • 学会等名
      the 9th Hungarian-Japanese Symposium on Discrete Mathematics and Its Applications
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2015-06-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] ランダムウォークの脱乱択化, 分散投票モデル

    • URL

      http://tcslab.csce.kyushu-u.ac.jp/~shiraga/index_ja.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] ランダムウォークの脱乱択化

    • URL

      http://tcslab.csce.kyushu-u.ac.jp/~shiraga/dRW.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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