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難解複雑な制約を伴う非平滑準凸最適化への高効率高速算法《不動点理論に基づく解決》

研究課題

研究課題/領域番号 17J09220
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
研究機関明治大学

研究代表者

菱沼 和弘  明治大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード準凸最適化 / 不動点近似法 / Cobb-Douglas 生産効率問題 / 分数計画問題 / サポートベクトルマシン学習
研究実績の概要

前年度に引き続き、不動点制約付き準凸関数最適化問題を解くための手法の研究を行い、3箇年に渡る研究の総括を行った。具体的な研究実績は、下記の3点である。

1.【不動点準凸劣勾配法とその効率検証】不動点準凸劣勾配法の効率性についての評価に取り組んだ。不動点準凸劣勾配法は、前年度までの研究において、難解複雑な制約を伴う非平滑準凸最適化に対する問題解決の突破口として開発したアルゴリズムである。今年度においてはこの効率性について、①目的関数値の意味での収束率解析、②制約近似度の意味での収束率解析、③有限回収束性を得るための十分条件、の3点を解明した。これらの成果は論文および国内外での学会発表として公表した。
2.【計算機特性を活かした高速な不動点制約付き準凸最適化算法の実現】上述不動点準凸劣勾配法について、それに生じうる各種計算誤差を考慮した上での理論的な収束性および性能の評価を行った。コンピュータを用いて実際にアルゴリズムを動かす際には、コンピュータの特性に起因する計算誤差が生じ、理論通りの正確な計算ができないことがある。この点について、既存の非平滑準凸最適化アルゴリズムに対しては誤差を考慮した考察がなされている[Y. Hu, et al. (2016)]。これらに鑑み、不動点準凸劣勾配法に対しても、計算誤差を考慮した上で①収束解析および②効率検証を行い、その成果を論文にまとめた。
3.【その他】前年度に引き続き、本研究は受入研究者を研究代表者とする科学研究費助成事業『確率的不動点最適化アルゴリズムとアンサンブル学習への応用 (課題番号: JP18K11184)』と相互に発展し展開すべく共同研究を遂行した。具体的には、準非拡大写像の不動点集合上での非平滑凸最適化のための並列計算を用いた近接点法について共同研究を行い、その成果を論文として公表した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] Fixed point quasiconvex subgradient method2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Hishinuma, Hideaki Iiduka
    • 雑誌名

      European Journal of Operational Research

      巻: 282 号: 2 ページ: 428-437

    • DOI

      10.1016/j.ejor.2019.09.037

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Parallel computing proximal method for nonsmooth convex optimization with fixed point constraints of quasi-nonexpansive mappings2020

    • 著者名/発表者名
      Kengo Shimizu, Kazuhiro Hishinuma, Hideaki Iiduka
    • 雑誌名

      Applied Set-Valued Analysis and Optimization

      巻: 2 号: 1 ページ: 1-17

    • DOI

      10.23952/asvao.2.2020.1.01

    • 関連する報告書
      2019 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] Incremental and Parallel Machine Learning Algorithms With Automated Learning Rate Adjustments2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Hishinuma, Hideaki Iiduka
    • 雑誌名

      Frontiers in Robotics and AI

      巻: 6 ページ: 77-77

    • DOI

      10.3389/frobt.2019.00077

    • 関連する報告書
      2019 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] Convergence analysis of incremental and parallel line search subgradient methods in Hilbert space2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Hishinuma, Hideaki Iiduka
    • 雑誌名

      Journal of Nonlinear and Convex Analysis

      巻: 20 ページ: 1937-1947

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Applying Conditional Subgradient-like Directions to the Modified Krasnosel'skii-Mann Fixed Point Algorithm Based on the Three-Term Conjugate Gradient Method2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Hishinuma, Hideaki Iiduka
    • 雑誌名

      The Proceedings of the 10th International Conference on Nonlinear Analysis and Convex Analysis

      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] Evaluation of Stochastic Approximation Algorithm and Variants for Learning Support Vector Machines2018

    • 著者名/発表者名
      Keigo Fujiwara, Kazuhiro Hishinuma, Hideaki Iiduka
    • 雑誌名

      Linear and Nonlinear Analysis

      巻: 4 ページ: 29-61

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 不動点準凸劣勾配法の耐誤差評価2020

    • 著者名/発表者名
      菱沼 和弘, 飯塚 秀明
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2020年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Convergence rate analyses of fixed point quasiconvex subgradient method2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Hishinuma, Hideaki Iiduka
    • 学会等名
      Joint Conference NACA-ICOTA2019: International Conference on Nonlinear Analysis and Convex Analysis, International Conference on Optimization: Techniques and Applications
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 不動点準凸準劣勾配法の収束率について2019

    • 著者名/発表者名
      菱沼 和弘, 飯塚 秀明
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2019年秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Convergence property, computational performance, and usability of fixed point quasiconvex subgradient method2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Hishinuma, Hideaki Iiduka
    • 学会等名
      the 6th Asian Conference on Nonlinear Analysis and Optimization
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 増分劣勾配法および並列型劣勾配法のサポートベクトルマシン学習への適用とその得失2018

    • 著者名/発表者名
      菱沼 和弘, 飯塚 秀明
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2018年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Flexible stepsize selection of subgradient methods for constrained convex optimization2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Hishinuma, Hideaki Iiduka
    • 学会等名
      the 10th Anniversary Conference on Nonlinear Analysis and Convex Analysis
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Iterative method for solving constrained quasiconvex optimization problems based on the Krasnosel'skii-Mann fixed point approximation method2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Hishinuma, Hideaki Iiduka
    • 学会等名
      RIMS Workshop on Nonlinear Analysis and Convex Analysis
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 不動点制約付き準凸最小化問題に対する準劣勾配法2017

    • 著者名/発表者名
      菱沼 和弘, 飯塚 秀明
    • 学会等名
      京都大学数理解析研究所研究集会《数理最適化の発展:モデル化とアルゴリズム》
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 本研究のソースコードレポジトリ (GitHub)

    • URL

      https://github.com/iiduka-researches/201811-kaz

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [備考] 菱沼和弘(特別研究員) のウェブサイト

    • URL

      https://arnip.org

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 明治大学数理最適化研究室(受入研究者) ウェブサイト

    • URL

      https://iiduka.net

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 菱沼和弘(特別研究員)のウェブサイト

    • URL

      https://arnip.org

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考] 明治大学数理最適化研究室(受入研究者)ウェブサイト

    • URL

      https://iiduka.net

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 明治大学数理最適化研究室(受入研究者)ウェブサイト

    • URL

      http://www.mo.cs.meiji.ac.jp

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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