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組合せ最適化問題に対する乗算と浮動小数点演算を用いない高速大域最適化手法

研究課題

研究課題/領域番号 15K11990
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 数理情報学
研究機関神戸大学

研究代表者

森 耕平  神戸大学, システム情報学研究科, 助教 (70359868)

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
2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
キーワード01二次計画 / 大域最適化 / 組合せ最適化 / 緩和問題 / 最適制御 / スケジューリング / 数理計画 / 浮動小数点演算 / MAX-CUT / Lyapunov関数 / スマートハウス / 最適化アルゴリズム
研究成果の概要

01二次計画は,基本的かつ非常に単純な形でありながら,現実的な規模であっても現実的な時間で解くことが困難な計算問題である.
この問題を掛け算も小数も使わずに解く風変わりな計算手順を提案・解析し,コンピュータプログラムとして記述するための詳細を検討し,問題の規模が大きくない場合には極めて効率的な計算手順であることを示した.
また,この問題を一般化した数学の問題が持ついくつかの性質を証明した.さらに,ロボット等の動的システムを思い通りに動かす問題や学習塾の時間割を作成する問題への応用を検討し,研究により得られた見地がこれらの応用につながることを確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

ハードとソフトの両面の豊富な資源の利用を念頭に置くことなく,極めて基本的な演算である加減算の使い方の工夫や計算順序の交換により難しい計算(最適化)問題を高速に解く試みは,この分野の黎明期を除いてほぼ行われていない.そのため,この問題設定の下で解析的(数学的)な性質を示したことは,研究成果としての希少性の意義だけではなく,多くの場合に間接的であろうが,広い応用分野における計算の効率化をもたらしうる.実際に,本来の研究対象を一般化した数理計画問題やスケジューリングにおける応用の検討も行えている.

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

    (12件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うちオープンアクセス 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] 01二次計画に対する乗算と浮動小数点演算を使わない高速列挙解法2018

    • 著者名/発表者名
      森耕平
    • 雑誌名

      システム/制御/情報

      巻: 62 号: 5 ページ: 169-174

    • DOI

      10.11509/isciesci.62.5_169

    • NAID

      130007511454

    • ISSN
      0916-1600, 2424-1806
    • 年月日
      2018-05-15
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 多項式カーネルを用いた非線形システムの安定性の数値的解析方法2017

    • 著者名/発表者名
      森耕平・久保田雄大
    • 雑誌名

      システム制御情報学会論文誌

      巻: 30 ページ: 66-71

    • NAID

      130006890020

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 個別指導学習塾の生徒-講師-科目の割当問題の係数行列のtotally unimodularity2019

    • 著者名/発表者名
      森耕平,吉岡由貴,羅志偉
    • 学会等名
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Outer Approximations Using Dikin Ellipsoid Based Nonconvex Sets2018

    • 著者名/発表者名
      森耕平
    • 学会等名
      第61回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A Random Sampling Approach to Prove Stability/Instability of Dynamical Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Mori
    • 学会等名
      日本・アジア青少年サイエンス交流事業さくらサイエンスプラン(Sakura Science)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 01二次計画の高速列挙解法におけるインスタンスに応じた下界の調整2017

    • 著者名/発表者名
      松井一歩・森耕平
    • 学会等名
      第61回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 01二次計画に対する乗算の不要な列挙解法の高速化技法2017

    • 著者名/発表者名
      森耕平
    • 学会等名
      第60回 自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 予測制御における小規模な01二次計画の非常に軽い解法2016

    • 著者名/発表者名
      森耕平
    • 学会等名
      平成28年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2016-08-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 楕円制約下での大域最適化における局所最適性条件の扱い2016

    • 著者名/発表者名
      森耕平・原井夏樹
    • 学会等名
      第60回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 楕円制約下での大域最適化における局所最適性条件の扱い2016

    • 著者名/発表者名
      森 耕平,原井 夏樹
    • 学会等名
      第60回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 多項式カーネルを用いた非線形システムの不安定性の数値的理由付け2015

    • 著者名/発表者名
      森 耕平,久保田雄大
    • 学会等名
      第58回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-11-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 01二次計画に対する乗算不要な列挙解法中の下界と局所最適性条件の解析2015

    • 著者名/発表者名
      森 耕平,原井 夏樹,松井 一歩
    • 学会等名
      第59回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 発表場所
      中央電気クラブ(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2015-05-20
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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