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真軌道計算の展開: 非線形現象の解明と擬似乱数生成への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15K00342
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 ソフトコンピューティング
研究機関公立はこだて未来大学

研究代表者

斉藤 朝輝  公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 准教授 (60344040)

研究分担者 田村 純一  津田塾大学, 数学・計算機科学研究所, 研究員 (90418905)
安富 真一  東邦大学, 理学部, 教授 (60230231)
山口 明宏  福岡工業大学, 情報工学部, 教授 (60281789)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード真軌道計算 / カオス / 非線形現象 / 擬似乱数 / 代数的数 / p進数 / 連分数 / Lagrangeの定理 / 乱数検定
研究成果の概要

誤差の入らない新しいシミュレーション法である真軌道計算を使った非線形現象の解明と真軌道計算の擬似乱数生成への応用に関する研究を行った.特に,擬似乱数生成に関しては,初期点(種)を良質な擬似乱数列に変換するアルゴリズムだけでなく,初期点の適切な選択方法についても明らかにした.また関連する連分数の研究(p進連分数アルゴリズムの構築とその周期性の証明)も行った.
なお,研究成果の一部をまとめた論文Saito, Yamaguchi, Chaos 28, 103122 (2018)は,掲載された論文誌のFeatured Articleに選ばれ,また一般向けの紹介記事がAIP Scilightに掲載された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

擬似乱数は,モンテカルロ法を使った数値計算や暗号通信で欠かせないのはもちろん,シミュレーションなどでも活用されており,現代社会を支える基盤技術の1つと言える.本研究で得られた真軌道擬似乱数生成器によって,高品質な(非周期性などの性質が理論的に保証され,また統計性も極めて良好な)擬似乱数列を大量に生成できるようになった.
また,真軌道計算は従来のシミュレーション法とは比較にならないほど高精度なシミュレーションを実現する.しかし,提案されてから日が浅く,とりわけ応用に関しては初歩的な段階にとどまっており,発展の余地が大きい.本研究課題によって,特に擬似乱数生成への応用に関しては研究が大きく進展した.

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (57件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (47件) (うち国際学会 23件、 招待講演 13件)

  • [雑誌論文] Continued fraction algorithms and Lagrange's theorem in Q_p2019

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito, Jun-ichi Tamura, Shin-ichi Yasutomi
    • 雑誌名

      Commentarii Mathematici Universitatis Sancti Pauli

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multidimensional p-adic continued fraction algorithms2019

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito, Jun-ichi Tamura, Shin-ichi Yasutomi
    • 雑誌名

      Mathematics of Computation

      巻: 印刷中 号: 321 ページ: 351-372

    • DOI

      10.1090/mcom/3458

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pseudorandom number generator based on the Bernoulli map on cubic algebraic integers2018

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito, Akihiro Yamaguchi
    • 雑誌名

      Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science

      巻: 28 号: 10 ページ: 103122-103122

    • DOI

      10.1063/1.5048115

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] テント写像の真軌道計算とその擬似乱数生成への応用2018

    • 著者名/発表者名
      斉藤朝輝
    • 雑誌名

      北海道大学数学講究録

      巻: 172 ページ: 18-23

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] p進数体上の連分数アルゴリズムとその周期性2018

    • 著者名/発表者名
      斉藤朝輝, 田村純一, 安冨真一
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 掲載予定

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multidimensional p-adic continued fraction algorithms2018

    • 著者名/発表者名
      安冨真一, 斉藤朝輝, 田村純一
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 掲載予定

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pseudorandom number generation using chaotic true orbits of the Bernoulli map2016

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito and Akihiro Yamaguchi
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: 26 号: 6 ページ: 063122-063122

    • DOI

      10.1063/1.4954023

    • NAID

      130006710895

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dual substitutions over R > 0-powered symbols2016

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura and Shin-ichi Yasutomi
    • 雑誌名

      RIMS Kokyuroku Bessatsu

      巻: B58 ページ: 231-242

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Substitutions over C-powered symbols, and Rauzy fractals for imaginary directions2016

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura and Shin-ichi Yasutomi
    • 雑誌名

      RIMS Kokyuroku Bessatsu

      巻: B58 ページ: 191-229

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] True orbit simulation of piecewise linear and linear fractional maps of arbitrary dimension using algebraic numbers2015

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito, Shin-ichi Yasutomi, Jun-ichi Tamura and Shunji Ito
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: 25 号: 6 ページ: 063103-063103

    • DOI

      10.1063/1.4921938

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] An exact formula related to simultaneous approximations of p-adic numbers2019

    • 著者名/発表者名
      田村純一
    • 学会等名
      Workshop「数論とエルゴード理論」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Algebraic integers and pseudorandom number generation2018

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Workshop on Fractal Geometry and Related Topics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3次代数的整数上のカオス真軌道を利用した擬似乱数生成2018

    • 著者名/発表者名
      斉藤朝輝,山口明宏
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] C.elegansの歩行の調節と神経系のダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      尾ヶ瀬拓哉,斉藤朝輝
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Foundation of Rauzy fractals in the p-adic world2018

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      Workshop on Fractal Geometry and Related Topics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Generation of a set of complex numbers satisfying certain Boolean inequality2018

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      Workshop on Fractal Geometry and Related Topics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Finite-state approximation of a pseudorandom number generator using true orbits of the Bernoulli map2018

    • 著者名/発表者名
      斉藤朝輝
    • 学会等名
      Workshop「数論とエルゴード理論」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Some multi-dimensional continued fractions and the linear independence measure of related values2018

    • 著者名/発表者名
      田村純一
    • 学会等名
      Workshop「数論とエルゴード理論」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Certain p-adic continued fraction expansion2018

    • 著者名/発表者名
      安冨真一
    • 学会等名
      Workshop「数論とエルゴード理論」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Certain multidimension p-adic continued fraction algorithm and cubic numbers2018

    • 著者名/発表者名
      Shin-Ichi Yasutomi
    • 学会等名
      Diophantine Analysis and Related Fields 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 乱数性の劣る2値系列を用いた乱数検定の特徴付けについて2018

    • 著者名/発表者名
      山口明宏, 斉藤朝輝
    • 学会等名
      日本応用数理学会第14回研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Bernoulli写像のカオス的真軌道を使った擬似乱数生成2017

    • 著者名/発表者名
      斉藤朝輝,山口明宏
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 真軌道計算とカオス2017

    • 著者名/発表者名
      斉藤朝輝
    • 学会等名
      複雑系数理の新展開
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2017-02-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Algorithms for p-adic continued fractions and Lagrange's theorem2017

    • 著者名/発表者名
      斉藤朝輝
    • 学会等名
      Workshop「数論とエルゴード理論」
    • 発表場所
      金沢大学サテライト・プラザ(石川県金沢市)
    • 年月日
      2017-02-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] p-adic substitutions, convergence theorems, and Rauzy fractals2017

    • 著者名/発表者名
      田村純一
    • 学会等名
      Workshop「数論とエルゴード理論」
    • 発表場所
      金沢大学サテライト・プラザ(石川県金沢市)
    • 年月日
      2017-02-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] On multidimensional p-adic continued fraction algorithms and p-reduced matrices2017

    • 著者名/発表者名
      安冨真一
    • 学会等名
      Workshop「数論とエルゴード理論」
    • 発表場所
      金沢大学サテライト・プラザ(石川県金沢市)
    • 年月日
      2017-02-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Rauzy fractals in the p-adic world2017

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      New Advances in Symbolic Dynamics
    • 発表場所
      Marseille (France)
    • 年月日
      2017-02-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Continued fraction algorithms and Lagrange's theorem in Qp2017

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      New Advances in Symbolic Dynamics
    • 発表場所
      Marseille (France)
    • 年月日
      2017-02-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pseudorandom number generator based on the binary expansion of algebraic integers and its p-adic analogue2017

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Prime Numbers and Automatic Sequences: Determinism and Randomness
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Continued fractions and pseudorandom numbers based on p-adic chaotic maps2017

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Workshop “Number Theoretical Aspects of Tilings and Dynamics”
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 代数的整数上のBernoulli写像による擬似乱数生成2017

    • 著者名/発表者名
      斉藤朝輝
    • 学会等名
      第3回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Continued fraction algorithms and Lagrange's theorem in the p-adic number field2017

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Analytic Number Theory and Related Areas
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Convergence theorems of substitutions and Rauzy fractals in the p-adic world2017

    • 著者名/発表者名
      Jun-Ichi Tamura
    • 学会等名
      Prime Numbers and Automatic Sequences: Determinism and Randomness
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multidimensional p-adic continued fraction algorithms and p-reduced matrices2017

    • 著者名/発表者名
      Shin-Ichi Yasutomi
    • 学会等名
      Prime Numbers and Automatic Sequences: Determinism and Randomness
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On p-reduced lattice and multidimensional p-adic continued fraction algorithms2017

    • 著者名/発表者名
      Shin-Ichi Yasutomi
    • 学会等名
      Analytic Number Theory and Related Areas
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multidimensional p-adic continued fraction algorithms and cubic number fields2017

    • 著者名/発表者名
      Shin-Ichi Yasutomi
    • 学会等名
      Workshop “Number Theoretical Aspects of Tilings and Dynamics”
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 乱数検定の独立性解析に向けた区分線形写像のカオス真軌道によるマルコフ過程の構成2017

    • 著者名/発表者名
      山口明宏, 斉藤朝輝
    • 学会等名
      日本応用数理学会2017年度年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] NIST検定の検定結果の独立性2017

    • 著者名/発表者名
      山口明宏
    • 学会等名
      第3回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] p-adic continued fractions and Lagrange's theorem2016

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Analysis on Fractals and Graphs Workshop
    • 発表場所
      Sanya (China)
    • 年月日
      2016-12-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On multidimensional p-adic continued fraction2016

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Yasutomi
    • 学会等名
      Analysis on Fractals and Graphs Workshop
    • 発表場所
      Sanya (China)
    • 年月日
      2016-12-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] p-adic substitutions and Rauzy fractals2016

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      Analysis on Fractals and Graphs Workshop
    • 発表場所
      Sanya (China)
    • 年月日
      2016-12-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multidimensional p-adic continued fraction algorithm2016

    • 著者名/発表者名
      安冨真一
    • 学会等名
      研究集会:エルゴード理論とその周辺
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] カオス真軌道から構成した相関系列に対するNIST乱数検定の判定結果の解析2016

    • 著者名/発表者名
      山口明宏,斉藤朝輝
    • 学会等名
      日本応用数理学会2016年度年会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Fractional calculi of substitutions, Rauzy fractals, and diophantine approximation of complex numbers II2016

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      Substitutions and Continued Fractions (satellite)
    • 発表場所
      Lyon (France)
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fractional calculi of substitutions, Rauzy fractals, and diophantine approximation of complex numbers I2016

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      Substitutions and Continued Fractions
    • 発表場所
      Paris (France)
    • 年月日
      2016-03-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of stepped surfaces via modified Jacobi-Perron algorithm and cubic numbers2016

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Yasutomi
    • 学会等名
      Substitutions and Continued Fractions
    • 発表場所
      Paris (France)
    • 年月日
      2016-03-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pseudorandom number generators using true orbits of the 2x modulo 1 map on algebraic integers2016

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Substitutions and Continued Fractions
    • 発表場所
      Paris (France)
    • 年月日
      2016-03-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pseudorandom number generator with the Bernoulli map on cubic algebraic integers2016

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Workshop Number Theory and Ergodic Theory 2016
    • 発表場所
      金沢大学サテライト・プラザ (石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-02-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Fractional calculi of substitutions, Rauzy fractals, and multidimensional complex continued fractions2016

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      Workshop Number Theory and Ergodic Theory 2016
    • 発表場所
      金沢大学サテライト・プラザ (石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-02-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Generalization of stepped surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Yasutomi
    • 学会等名
      Workshop Number Theory and Ergodic Theory 2016
    • 発表場所
      金沢大学サテライト・プラザ (石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-02-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Pseudorandom number generation using true orbits of the Bernoulli map on algebraic integers2015

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Sino-Japanese Workshop on Dynamical Systems and Fractals 2016
    • 発表場所
      Ningbo (China)
    • 年月日
      2015-12-27
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fractional calculi of substitutions, Rauzy fractals, and continued fractions2015

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      Sino-Japanese Workshop on Dynamical Systems and Fractals 2016
    • 発表場所
      Ningbo (China)
    • 年月日
      2015-12-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dual fractional substitutions2015

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Yasutomi
    • 学会等名
      Sino-Japanese Workshop on Dynamical Systems and Fractals 2016
    • 発表場所
      Ningbo (China)
    • 年月日
      2015-12-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fractional calculus of substitutions and Rauzy fractals for imaginary directions2015

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      エルゴード理論とその周辺
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス (神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2015-11-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] NIST乱数検定におけるP値の一様性に基づく検定結果の判定法について2015

    • 著者名/発表者名
      山口明宏,斉藤朝輝
    • 学会等名
      日本応用数理学会2015年度年会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス (石川県・金沢市)
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Certain multidimensional continued fraction algorithm2015

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Yasutomi
    • 学会等名
      Natural Extention of Arithmetic Algorithms and S-adic System
    • 発表場所
      東京大学玉原国際セミナーハウス (群馬県沼田市)
    • 年月日
      2015-07-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fractional calculus of substitutions, the Kolakoski word, the Minkowski Question - Mark function and continued fractions2015

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      Natural Extention of Arithmetic Algorithms and S-adic System
    • 発表場所
      東京大学玉原国際セミナーハウス (群馬県沼田市)
    • 年月日
      2015-07-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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