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数値線形代数における高精度計算アルゴリズムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H03917
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計算科学
研究機関東京女子大学

研究代表者

荻田 武史  東京女子大学, 現代教養学部, 教授 (00339615)

研究分担者 尾崎 克久  芝浦工業大学, システム理工学部, 准教授 (90434282)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2016年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
キーワード高精度数値線形代数 / 高精度計算 / 数値線形代数 / 数値計算手法
研究成果の概要

連立一次方程式に対して、係数行列の条件数に関わらず常に最良の近似解を得ることが可能な数値計算アルゴリズムについて研究を実施した。
対称系の固有値問題に対して、2次収束性を持つ固有ベクトルの反復改良アルゴリズムを開発した。これによって、常に最良の近似解を得ることが可能な数値計算アルゴリズムの開発も可能となった。また、非対称行列の特異値問題に対して常に最良の近似解を得ることが可能な数値計算アルゴリズムを開発した。
上記の提案アルゴリズムの効率を高めるため、高精度な行列積計算アルゴリズムの開発を行った。また、数値線形代数におけるテスト問題として、厳密解がわかる問題の生成法を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

科学技術計算では、理工学の様々な分野において多くの問題を数値線形代数の問題に帰着する。本研究では、そのような問題において、常に最良の近似解を得ることが可能な数値計算アルゴリズムについて研究を実施した。これは、数値線形代数をはじめとして数値計算の新たな方向性を開拓するものであり、本研究の遂行が計算科学の分野に与える学術的な意義は極めて大きい。そして、すべての科学技術計算における品質及び信頼性の向上に貢献する研究であるため、実用上も非常に有用である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 16件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Hamburg University of Technology(Germany)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] KTH Royal Institute of Technology(Sweden)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] ハンブルク工科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Iterative refinement for symmetric eigenvalue decomposition II: clustered eigenvalues2019

    • 著者名/発表者名
      Ogita Takeshi、Aishima Kensuke
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 印刷中 号: 2 ページ: 435-459

    • DOI

      10.1007/s13160-019-00348-4

    • NAID

      210000174658

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Iterative refinement for symmetric eigenvalue decomposition2018

    • 著者名/発表者名
      Ogita Takeshi、Aishima Kensuke
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 35 号: 3 ページ: 1007-1035

    • DOI

      10.1007/s13160-018-0310-3

    • NAID

      210000169527

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Acceleration of a preconditioning method for ill-conditioned dense linear systems by use of a BLAS-based method2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kobayashi, T. Ogita, K. Ozaki
    • 雑誌名

      Reliable Computing

      巻: 25 ページ: 15-23

    • 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] Generation of Linear Systems with Specified Solutions for Numerical Experiments2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ozaki, T. Ogita
    • 雑誌名

      Reliable Computing

      巻: 25 ページ: 148-167

    • 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] Error-free transformation of matrix multiplication with a posteriori validation2016

    • 著者名/発表者名
      K. Ozaki, T. Ogita, S. Oishi
    • 雑誌名

      Numerical Linear Algebra with Applications

      巻: 23 号: 5 ページ: 931-946

    • DOI

      10.1002/nla.2061

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interval arithmetic with fixed rounding mode2016

    • 著者名/発表者名
      S. M. Rump, T. Ogita, Y. Morikura, S. Oishi
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 7 号: 3 ページ: 362-373

    • DOI

      10.1587/nolta.7.362

    • NAID

      130005161827

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2016 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] Accurate and efficient algorithm for solving ill-conditioned linear systems by preconditioning methods2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kobayashi, T. Ogita
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 7 号: 3 ページ: 374-385

    • DOI

      10.1587/nolta.7.374

    • NAID

      130005161826

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Iterative Refinement for Singular Value Decomposition2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ogita
    • 学会等名
      SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE19), Spokane Convention Center, Spokane, Washington, USA
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Test matrices with specified solutions for numerical linear algebra2019

    • 著者名/発表者名
      K. Ozaki, T. Ogita
    • 学会等名
      2019 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing, National Sun Yat-sen University, Kaohsiung, Taiwan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Iterative Refinement for Singular Value Decomposition2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ogita
    • 学会等名
      The 18th International Symposium on Scientific Computing, Computer Arithmetic, and Verified Numerical Computations, Waseda University, Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rounding Error Analysis of QR Decomposition Using LU Factors Based on CholeskyQR Algorithm2018

    • 著者名/発表者名
      T. Terao, K. Ozaki, T. Ogita
    • 学会等名
      IX Pan-American Workshop Applied Mathematics & Computational Science, Melia Varadero Hotel, Varadero, Cuba
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Test Matrices for Symmetric Eigenvalue Problems Using Weighing Matrices2018

    • 著者名/発表者名
      K. Ozaki, T. Ogita
    • 学会等名
      IX Pan-American Workshop Applied Mathematics & Computational Science, Melia Varadero Hotel, Varadero, Cuba
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Verified Numerical Computations in High-Performance Computing Environments2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ogita
    • 学会等名
      2018 Conference on Advanced Topics and Auto Tuning in High-Performance Scientific Computing (ATAT in HPSC 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Accurate and Verified Numerical Computations with HPC2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ogita
    • 学会等名
      SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing 2018 (SIAM PP18)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Verification of Computational Order of Dot Product from the Behavior of Rounding Errors2018

    • 著者名/発表者名
      A. Sakamoto, K. Ozaki
    • 学会等名
      The 10th Int'l Conference on Computational Intelligence and Software Engineering (CiSE 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Test Matrices with the Specified Solution for Numerical Linear Algebra2018

    • 著者名/発表者名
      K. Ozaki
    • 学会等名
      The 10th Int'l Conference on Computational Intelligence and Software Engineering (CiSE 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 丸め誤差を利用した計算順序を特定する例題について2018

    • 著者名/発表者名
      坂本 篤志,尾崎 克久
    • 学会等名
      日本応用数理学会部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 行列積に対する隣接浮動小数点丸めの結果を返すアルゴリズム2018

    • 著者名/発表者名
      尾崎 克久
    • 学会等名
      日本応用数理学会部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 連立一次方程式の数値解の下端・上端型区間による最適な包み込み2017

    • 著者名/発表者名
      落合 涼太,寺尾 剛史,尾崎 克久
    • 学会等名
      日本応用数理学会研究部会連合発表会
    • 発表場所
      電気通信大学,調布市
    • 年月日
      2017-03-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ブロックコレスキー分解を用いた連立一次方程式の数値解の精度保証法2017

    • 著者名/発表者名
      寺尾 剛史,尾崎 克久
    • 学会等名
      日本応用数理学会研究部会連合発表会
    • 発表場所
      電気通信大学,調布市
    • 年月日
      2017-03-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A preconditioning method for dense linear systems2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Ogita
    • 学会等名
      Numerical Analysis Seminar
    • 発表場所
      North Carolina State University, USA
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Iterative refinement of eigenvectors of symmetric matrices with clustered eigenvalues2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Ogita
    • 学会等名
      SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE17)
    • 発表場所
      Hilton Atlanta, USA
    • 年月日
      2017-03-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Faithful Rounding for Matrix Multiplication2017

    • 著者名/発表者名
      Katsuhisa Ozaki, Takeshi Ogita
    • 学会等名
      SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE17)
    • 発表場所
      Hilton Atlanta, USA
    • 年月日
      2017-03-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 線形問題におけるHPC向きの精度保証法と反復改良法2017

    • 著者名/発表者名
      荻田 武史
    • 学会等名
      第9回自動チューニング技術の現状と応用に関するシンポジウム(ATTA2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 数値線形代数における反復改良法,2017

    • 著者名/発表者名
      荻田 武史
    • 学会等名
      第17回AT研究会オープンアカデミックセッション(ATOS17)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 対称行列に対する固有値分解の反復改良法2017

    • 著者名/発表者名
      荻田 武史
    • 学会等名
      環瀬戸内ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Generation of Test Matrices with Exact Singular Values for Numerical Computations2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ozaki, T. Ogita
    • 学会等名
      The 2017 International Conference on Computational and Mathematical Methods in Science and Engineering ( CMMSE2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of Test matrices with Specified Eigenvalues2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ozaki, T. Ogita
    • 学会等名
      10th Summer Workshop on Interval Methods, and 3rd International Symposium on Set Membership - Applications, Reliability and Theory (SWIM-SMART 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 真の特異値や固有値がわかるテスト行列の生成法2017

    • 著者名/発表者名
      尾崎 克久,荻田 武史
    • 学会等名
      日本応用数理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Linear Systems with the Exact Solution for Numerical Tests2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuhisa Ozaki, Takeshi Ogita
    • 学会等名
      17th International Symposium on Scientific Computing, Computer Arithmetics and Verified Numerics (SCAN2016)
    • 発表場所
      Norrlands Nation, Uppsala, Sweden
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 連立一次方程式の数値解のためのテスト問題の生成法2016

    • 著者名/発表者名
      尾崎 克久, 荻田 武史
    • 学会等名
      日本応用数理学会年会
    • 発表場所
      北九州国際会議場,北九州市
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Efficient Preconditioning Methods for Dense Ill-conditioned Linear Systems2016

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Ogita
    • 学会等名
      5th European Seminar on Computing (ESCO 2016)
    • 発表場所
      Conference Center Secese, Pilsen, Czech Republic
    • 年月日
      2016-06-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 実対称行列の固有値分解に対する反復改良法2016

    • 著者名/発表者名
      荻田 武史
    • 学会等名
      応用解析研究会
    • 発表場所
      天満研修センター, 大阪市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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