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線形方程式系に対する新型反復ソルバーの数理的解析と新展開

研究課題

研究課題/領域番号 15K17498
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 計算科学
研究機関東京都市大学 (2017)
東京理科大学 (2015-2016)

研究代表者

相原 研輔  東京都市大学, 知識工学部, 講師 (70735498)

研究協力者 細田 陽介  福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授
佐藤 寛之  京都大学, 白眉センター, 助教
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード大規模連立一次方程式 / 悪条件最小二乗問題 / クリロフ部分空間法 / 帰納的次元縮小法 / 丸め誤差解析 / 連続最適化 / シュティーフェル多様体 / ニュートン方程式 / スムージング / LSQR法 / レトラクション / 最小二乗問題 / 正則化法 / ニュートン法 / 特異値分解
研究成果の概要

クリロフ部分空間法は大規模な連立一次方程式を数値的に解くための反復ソルバーとして,広く利用されている.本研究では,特に短い漸化式を用いるクリロフ部分空間法の丸め誤差解析を行い,それに基づいて従来よりも優れた収束性を持つアルゴリズムを開発した.また,近年の新しい枠組みである帰納的次元縮小法の性能向上に向けた研究に取り組んだ.さらに,悪条件な最小二乗問題やリーマン多様体上の最適化問題を効率よく解くための数値計算手法を開発した.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] CGS系統の反復法に対する近似解精度の改善に向けたスムージング技術の再考2018

    • 著者名/発表者名
      米山 涼介,相原 研輔,石渡 恵美子
    • 雑誌名

      日本応用数理学会論文誌

      巻: 28 号: 1 ページ: 18-38

    • DOI

      10.11540/jsiamt.28.1_18

    • NAID

      130006549736

    • ISSN
      2424-0982
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] データにノイズを含む悪条件最小二乗問題に対するLSQR法の反復停止則について2018

    • 著者名/発表者名
      小澤 伸也,細田 陽介,相原 研輔
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌 A, 研究速報

      巻: J101-A

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variants of the groupwise update strategy for short-recurrence Krylov subspace methods2017

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Aihara
    • 雑誌名

      Numerical Algorithms

      巻: 75 号: 2 ページ: 397-412

    • DOI

      10.1007/s11075-016-0183-y

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 一般化シュティーフェル多様体上のレトラクションとその効果的な実装について2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 2027

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 行列の二重対角化を用いた正則化法による悪条件問題の数値計算法2017

    • 著者名/発表者名
      小澤 伸也,細田 陽介,相原 研輔
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌 A

      巻: J100-A

    • 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] A matrix-free implementation of Riemannian Newton's method on the Stiefel manifold2016

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Aihara and Hiroyuki Sato
    • 雑誌名

      Optimization Letters

      巻: 印刷中 号: 8 ページ: 1729-1741

    • DOI

      10.1007/s11590-016-1090-9

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] シュティーフェル多様体上のニュートン法とその収束性解析2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • 雑誌名

      京都大学数理解析研究所講究録

      巻: 1981 ページ: 127-142

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] グラスマン多様体上のニュートン方程式の水平空間での表現とその求解について2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • 学会等名
      日本応用数理学会2018年研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Solving a Newton Equation on the Stiefel Manifold with Matrix-Free Krylov Subspace Methods2018

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Aihara, Hiroyuki Sato
    • 学会等名
      SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing (PP18)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Alternative implementation of the residual smoothing technique for improving the convergence of CGS-type methods2018

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Aihara, Ryosuke Komeyama, Emiko Ishiwata
    • 学会等名
      The 12th Workshop on Computer-Assisted Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 一般化シュティーフェル多様体上の最適化におけるレトラクションについて2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会2017年春季研究発表会
    • 発表場所
      沖縄県市町村自治会館(沖縄県那覇市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] データにノイズを含んだ悪条件問題に対するLSQR法の反復停止条件について2017

    • 著者名/発表者名
      小澤 伸也,畠中 康宏,細田 陽介,相原 研輔
    • 学会等名
      日本応用数理学会2017年研究部会連合発表会
    • 発表場所
      電気通信大学(東京都調布市)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] CGS系統の反復法に対するスムージング技術の新しい実装法2017

    • 著者名/発表者名
      米山 涼介,相原 研輔,石渡 恵美子
    • 学会等名
      日本応用数理学会2017年研究部会連合発表会
    • 発表場所
      電気通信大学(東京都調布市)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 短い漸化式を用いるKrylov部分空間法の偽収束改善について2017

    • 著者名/発表者名
      相原 研輔
    • 学会等名
      RIMS共同研究(公開型)数値解析学の最前線 -理論・方法・応用-
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大規模悪条件最小二乗問題に対するLSQR法の反復停止則について2017

    • 著者名/発表者名
      小澤 伸也,細田 陽介,相原 研輔
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] Numerical study on combining the CGS-type methods and the residual smoothing technique2017

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Aihara, Ryosuke Komeyama, Emiko Ishiwata
    • 学会等名
      2017 Meeting of the International Linear Algebra Society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] データにノイズを含む悪条件最小二乗問題に対するLSQR法の反復停止則2017

    • 著者名/発表者名
      小澤 伸也,畠中 康宏,細田 陽介,相原 研輔,
    • 学会等名
      第46回数値解析シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Smoothed variants of the CGS-type methods for solving linear systems of equations2017

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Aihara, Ryosuke Komeyama, Emiko Ishiwata
    • 学会等名
      Workshop on Matrix Computations and their Applications
    • 発表場所
      University of Tsukuba(茨城県つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] クリロフ部分空間法に対するスムージング技術の新しい適用法について2016

    • 著者名/発表者名
      米山 涼介,相原 研輔,石渡 恵美子
    • 学会等名
      第14回計算数学研究会
    • 発表場所
      琵琶湖コンファレンスセンター(滋賀県彦根市)
    • 年月日
      2016-12-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] コレスキーQR分解に基づく一般化シュティーフェル多様体上のレトラクション2016

    • 著者名/発表者名
      相原 研輔,佐藤 寛之
    • 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] 一般化シュティーフェル多様体上のレトラクションとその効果的な実装について2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤 宏之, 相原 研輔
    • 学会等名
      京都大学数理解析研究所研究集会
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 漸化式に着目したクリロフ部分空間法の丸め誤差解析と収束性改善2016

    • 著者名/発表者名
      相原 研輔
    • 学会等名
      第5回岐阜数理科学研究会
    • 発表場所
      飛騨高山まちの博物館(岐阜県高山市)
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] A variant of the group-wise update strategy in Krylov subspace methods with short recurrences2016

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Aihara
    • 学会等名
      20th Conference of the International Linear Algebra Society (ILAS)
    • 発表場所
      Leuven (Belgium)
    • 年月日
      2016-07-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 短い漸化式を用いるKrylov部分空間法におけるresidual gapについて2016

    • 著者名/発表者名
      相原 研輔
    • 学会等名
      応用解析研究会 ~可積分系から計算数学まで~
    • 発表場所
      天満研修センター(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2016-05-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] シュティーフェル多様体上のニュートン法に基づく近接特異値をもつ行列に対する特異値分解アルゴリズム2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • 学会等名
      日本応用数理学会2016年研究部会連合発表会
    • 発表場所
      神戸学院大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 短い漸化式を用いるKrylov部分空間法の収束安定化について2016

    • 著者名/発表者名
      相原 研輔
    • 学会等名
      日本応用数理学会2016年研究部会連合発表会
    • 発表場所
      神戸学院大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] A group-wise updating strategy for the bi-conjugate residual method2016

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Aihara
    • 学会等名
      Workshop on Numerical Algebra, Algorithms, and Analysis
    • 発表場所
      国立情報学研究所(東京都千代田区)
    • 年月日
      2016-01-01
    • 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] 近似解精度の改善に向けたスムージング技術の再考2016

    • 著者名/発表者名
      米山 涼介,相原 研輔,石渡 恵美子
    • 学会等名
      日本応用数理学会
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] QR分解に基づくシュティーフェル多様体上のレトラクションの一般化について2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • 学会等名
      日本応用数理学会
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] シュティーフェル多様体上のニュートン法に対する線形反復解法の応用2015

    • 著者名/発表者名
      相原 研輔,佐藤 寛之
    • 学会等名
      2015年度応用数学合同研究集会
    • 発表場所
      龍谷大学(滋賀県大津市)
    • 年月日
      2015-12-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Matrix-Free Krylov Subspace Methods for Solving a Riemannian Newton Equation2015

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Aihara, Hiroyuki Sato
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applied Linear Algebra (LA15)
    • 発表場所
      Atlanta (USA)
    • 年月日
      2015-10-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シュティーフェル多様体上のニュートン法の数値的な収束性について2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • 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(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] 悪条件問題に対する行列の二重対角化を用いた正則化法2015

    • 著者名/発表者名
      小澤 伸也,細田 陽介,相原 研輔
    • 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(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] Flying restartを用いたKrylov部分空間法の収束性改善2015

    • 著者名/発表者名
      相原 研輔
    • 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(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] シュティーフェル多様体上のニュートン法とその収束性解析2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤 寛之,相原 研輔
    • 学会等名
      京都大学数理解析研究所研究集会
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-08-31
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Riemannian Newton's Method for Optimization Problems on the Stiefel Manifold2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Sato, Kensuke Aihara
    • 学会等名
      22nd International Symposium on Mathematical Programming (ISMP2015)
    • 発表場所
      Pittsburgh (USA)
    • 年月日
      2015-06-12
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リーマン多様体上のニュートン方程式に対するクリロフ部分空間法2015

    • 著者名/発表者名
      相原 研輔,佐藤 寛之
    • 学会等名
      第44回数値解析シンポジウム
    • 発表場所
      ぶどうの丘(山梨県甲州市)
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] 相原研輔のホームページ

    • URL

      http://www.comm.tcu.ac.jp/~aiharak/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実施状況報告書
  • [備考] 相原研輔のホームページ

    • URL

      http://www.ed.tus.ac.jp/kaihara/index.html

    • 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: 2019-03-29  

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