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グラフ理論的手法に基づく離散最適化アルゴリズムの設計

研究課題

研究課題/領域番号 17K00014
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 情報学基礎理論
研究機関京都大学

研究代表者

永持 仁  京都大学, 情報学研究科, 教授 (70202231)

研究分担者 Shurbevski A  京都大学, 情報学研究科, 助教 (70750230)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードアルゴリズム / 離散最適化 / グラフ / データマイニング / NP-困難 / グラフ描画 / 人工ニューラルネットワーク / 機械学習 / グラフ理論 / ネットワーク / 計算量 / 近似アルゴリズム / 経路探索 / ゲーム理論 / 情報工学 / 高速コンピューティング / 数理計画 / 最適化
研究成果の概要

グラフの分割問題、グラフの2頁埋め込み問題、トラックとドローンを組み合わせた配送計画問題、連結部分グラフを列挙するグラフマイニングの問題などにおいて有用な新しい定式化や拡張を行い、これらに対するアルゴリズムの設計・解析、および計算機実験を通じた有用性の確認を行った。この他、学習後の人工ニューラルネットワーク(ANN)に対して、所望の予測値を出力する入力ベクトルを逆推定するANNの逆問題が混合整数計画法として解けることを発見し、これを用いて化合物の分子構造を推定するシステムの設計・構築を進めている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

グラフ理論、グラフ描画に関する成果は離散数学の基礎となるものである。一方、配送計画問題やグラフマイニングに関する成果は産業や商業の部門において作業の効率化、経費節減およびデータからの新しい価値の発見のための技術設計に使われる。ANNの逆問題を組み入れた分子構造を推定するシステムはこれまで困難であった低分子化合物の精緻な探索を可能にしており、今後、計算機を用いた新しい材料開発や低分子の薬の開発などにおいて利用される可能性がある。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 5件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 20件)

  • [国際共同研究] シドニー大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 電子科学技術大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] シドニー大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 電子科学技術大学(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Some reduction operations to pairwise compatibility graphs2020

    • 著者名/発表者名
      Xiao, M., Nagamochi, H.
    • 雑誌名

      Information Processing Letters

      巻: 153 ページ: 105875-105875

    • DOI

      10.1016/j.ipl.2019.105875

    • 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] λ-Group Strategy-Proof Mechanisms for the Obnoxious Facility Game in Star Networks2019

    • 著者名/発表者名
      Yuhei Fuki, Aleksandar Shurbevski, Hiroshi Nagamochi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E102.A 号: 9 ページ: 1179-1186

    • DOI

      10.1587/transfun.E102.A.1179

    • NAID

      130007699484

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2019-09-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acute Constraints in Straight-Line Drawings of Planar Graphs2019

    • 著者名/発表者名
      Akane Seto, Aleksandar Shurbevski, Hiroshi Nagamochi, Peter Eades
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E102.A 号: 9 ページ: 994-1001

    • DOI

      10.1587/transfun.E102.A.994

    • NAID

      130007699537

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2019-09-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A linear-time algorithm for testing full outer-2-planarity2019

    • 著者名/発表者名
      Seok-Hee Hong, Hiroshi Nagamochi
    • 雑誌名

      Discrete Applied Mathematics

      巻: 255 ページ: 234-257

    • DOI

      10.1016/j.dam.2018.08.018

    • 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] Resource Cut, a New Bounding Procedure to Algorithms for Enumerating Tree-Like Chemical Graphs2019

    • 著者名/発表者名
      Yuhei Nishiyama, Aleksandar Shurbevski , Hiroshi Nagamochi, Tatsuya Akutsu
    • 雑誌名

      IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics

      巻: 16 号: 1 ページ: 77-90

    • DOI

      10.1109/tcbb.2018.2832061

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] COOMA: A Components Overlaid Mining Algorithm for Enumerating Connected Subgraphs with Common Itemsets2019

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Kazuya、Momoi Yusuke、Shurbevski Aleksandar、Nagamochi Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Graph Algorithms and Applications

      巻: 23 号: 2 ページ: 434-458

    • DOI

      10.7155/jgaa.00497

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Stable Roommates Problem with Unranked Entries2018

    • 著者名/発表者名
      H. Suto, A. Shurbevski, H. Nagamochi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E101.A 号: 9 ページ: 1412-1419

    • DOI

      10.1587/transfun.E101.A.1412

    • NAID

      130007479450

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2018-09-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simpler algorithms for testing two-page book embedding of partitioned graphs2018

    • 著者名/発表者名
      S.-H. Hong, H. Nagamochi
    • 雑誌名

      Theor. Comput. Sci.

      巻: 725 ページ: 79-98

    • DOI

      10.1007/978-3-319-08783-2_41

    • ISBN
      9783319087825, 9783319087832
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Polynomial-Space Exact Algorithms for the Bipartite Traveling Salesman Problem2018

    • 著者名/発表者名
      M. S. Othman, A. Shurbevski, H. Nagamochi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E101.D 号: 3 ページ: 611-612

    • DOI

      10.1587/transinf.2017FCL0003

    • NAID

      130006414060

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enumerating Substituted Benzene Isomers of Tree-Like Chemical Graphs2018

    • 著者名/発表者名
      J. Li, H. Nagamochi, T. Akutsu
    • 雑誌名

      IEEE/ACM Trans. Comput. Biology Bioinform.

      巻: 15(2) 号: 2 ページ: 633-646

    • DOI

      10.1109/tcbb.2016.2628888

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exact algorithms for maximum independent set2017

    • 著者名/発表者名
      Mingyu Xiao, Hiroshi Nagamochi
    • 雑誌名

      Inf. Comput.

      巻: 255 ページ: 126-146

    • DOI

      10.1016/j.ic.2017.06.001

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Parameterization of Strategy-Proof Mechanisms in the Obnoxious Facility Game2017

    • 著者名/発表者名
      Morito Oomine, Aleksandar Shurbevski, Hiroshi Nagamochi
    • 雑誌名

      Journal of Graph Algorithms and Applications

      巻: 21(3) ページ: 247-263

    • DOI

      10.1007/978-3-319-30139-6_23

    • ISBN
      9783319301389, 9783319301396
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Complexity and kernels for bipartition into degree-bounded induced graphs2017

    • 著者名/発表者名
      Mingyu Xiao, Hiroshi Nagamochi
    • 雑誌名

      Theoretial Computer Science

      巻: 659 ページ: 72-82

    • DOI

      10.1007/978-3-319-13075-0_34

    • ISBN
      9783319130743, 9783319130750
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An Exact Algorithm for Lowest Edge Dominating Set2017

    • 著者名/発表者名
      K. Iwaide, H. Nagamochi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E100.D 号: 3 ページ: 414-421

    • DOI

      10.1587/transinf.2016FCP0005

    • NAID

      130005397877

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A new integer linear programming formulationto the inverse QSAR/QSPR for acyclic chemical compoundsusing skeleton trees2020

    • 著者名/発表者名
      F. Zhang, J. Zhu, R. Chiewvanichakorn, A. Shurbevski, H. Nagamochi,T. Akutsu
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Industrial, Engineering and Other Applications of Applied Intelligent Systems
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A method for the inverse QSAR/QSPR based on artificial neuralnetworks and mixed integer linear programming2020

    • 著者名/発表者名
      N. A. Azam, R. Chiewvanichakorn, F. Zhang, A. Shurbevski, H. Nagamochi T. Akutsu
    • 学会等名
      BIOINFORMATICS2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A method for the inverse QSAR/QSPR based on artificial neural networks and mixed integer linear programming2020

    • 著者名/発表者名
      R. Chiewvanichakorn, C. Wang, Z. Zhang, A. Shurbevski, H. Nagamochi, T. Akutsu
    • 学会等名
      10th International Conference on Bioscience,Biochemistry and Bioinformatics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Counting Tree-Like Graphs with a Given Number of Vertices and Self-loops2019

    • 著者名/発表者名
      Naveed Ahmed Azam, Aleksandar Shurbevski, Hiroshi Nagamochi
    • 学会等名
      the Third International Workshop on Enumeration Problems and Applications (WEPA2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental Comparison of Connector Enumeration Algorithms2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Haraguchi, Hiroshi Nagamochi
    • 学会等名
      the Third International Workshop on Enumeration Problems and Applications (WEPA2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Routing Problem in Warehouse Graphs2019

    • 著者名/発表者名
      Xinhu Lan, Aleksandar Shurbevski, Hiroshi Nagamochi
    • 学会等名
      The 22nd Korea-Japan Joint Workshop on Algorithms and Computation (WAAC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Polynomial-delay Algorithm for Enumerating Connectors under Various Connectivity Conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Haraguchi, Hiroshi Nagamochi
    • 学会等名
      The 30th International Symposium on Algorithms and Computation
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Improved Method for Enumerating Pairwise Compatibility Graphs with a Given Number of Vertices2019

    • 著者名/発表者名
      Naveed Ahmed Azam, Aleksandar Shurbevski, Hiroshi Nagamochi
    • 学会等名
      The 12th Annual Meeting of the Asian Association for Algorithms and Computation (AAAC)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Integer Programming-Based Method to Control Problems in Boolean Networks2019

    • 著者名/発表者名
      Zhe Zhang, Hiroshi Nagamochi, Tatsuya Akutsu
    • 学会等名
      The 12th Annual Meeting of the Asian Association for Algorithms and Computation (AAAC)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Mixed Integer Linear Programming Formulation to Artificial Neural Networks2019

    • 著者名/発表者名
      T. Akutsu, H. Nagamochi
    • 学会等名
      2nd International Conference on Information Science and System
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brief Announcement: Bounded-Degree Cut is Fixed-Parameter Tractable2018

    • 著者名/発表者名
      M. Xiao, H. Nagamochi,
    • 学会等名
      ICALP 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] COOMA: A Components Overlaid Mining Algorithm for Enumerating Connected Subgraphs with Common Itemsets2018

    • 著者名/発表者名
      K. Haraguchi, Y. Momoi, A. Shurbevski, H. Nagamochi
    • 学会等名
      WEPA 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enumerating All Pairwise Compatibility Graphs with a Given Number of Vertices Based on Linear Programming2018

    • 著者名/発表者名
      N. A. Azam, M. Ito, A. Shurbevski, H. Nagamochi
    • 学会等名
      WEPA 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Truck Scheduling Problem with Boomerang Drone Delivery2018

    • 著者名/発表者名
      A. Seto, A. Shurbevski, H. Nagamochi
    • 学会等名
      Scheduling Symposium 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Acute Constraints in Straight-Line Drawings of Planar Graphs2018

    • 著者名/発表者名
      A. Seto, A. Shurbevski, H. Nagamochi, P. Eades
    • 学会等名
      In the 21st Korea-Japan Joint Workshop on Algorithms and Computation
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] λ Group Strategy Proof Mechanisms for the Obnoxious Facility Game in Star Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukui, A. Shurbevski, H. Nagamochi
    • 学会等名
      In the 21st Korea-Japan Joint Workshop on Algorithms and Computation
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Algorithms for the 2-Layer Crossing Minimization Problem2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Song, A. Shurbevski, H. Nagamochi
    • 学会等名
      The Thirteenth International Symposium on Operations Research and Its Applications
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A New ILP for Two-layer Crossing Minimization for Bipartite Graphs2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Song, A. Shurbevski, S.-H. Hong, H. Nagamochi
    • 学会等名
      in The 20th Korea-Japan Joint Workshop on Algorithms and Computation
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Stable Roommates Problem with Unranked Entries2017

    • 著者名/発表者名
      H. Suto, A. Shurbevski, H. Nagamochi
    • 学会等名
      In The 20th Japan Conference on Discrete and Computational Geometry, Graphs and Games
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Routing of Carrier-Vehicle Systems with Dedicated Last-Stretch Delivery Vehicle2017

    • 著者名/発表者名
      S. Othman, A. Shurbevski, H. Nagamochi
    • 学会等名
      International Symposium on Scheduling
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Approximation Algorithms for the Traveling Salesman with a Drone2017

    • 著者名/発表者名
      S. Othman, A. Shurbevski, H. Nagamochi
    • 学会等名
      The 10th Annual Meeting of the Asian Association for Algorithms and Computation
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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