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離散最適化における新しい離散凸性の開拓とそれに基づく高性能アルゴリズム開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K00029
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 数理情報学
研究機関東京大学

研究代表者

平井 広志  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (20378962)

研究分担者 岩政 勇仁  京都大学, 情報学研究科, 助教 (70854602)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード離散凸解析 / 劣モジュラ最適化 / 多項式時間アルゴリズム / 代数的アルゴリズム / CAT(0)空間 / 組合せ最適化
研究成果の概要

本研究課題では,離散最適化において有用な新しいタイプの離散凸性の開拓とそれに基づくアルゴリズム開発を行った.非可換変数を含む行列のDieudonne行列式の次数計算という問題を導入し,それが,基本的な組合せ最適化問題の一般化とみなせること,そして,ユークリッド的ビルディング上での離散凸関数最小化として効率に計算されることを示した.一様セミモジュラ束という新しいクラスの束を導入し,それが離散凸関数の重要なクラスである付値マトロイドに同値となることを示した.離散凸関数の土台空間として期待される弱モジュラグラフと呼ばれるグラフクラスに対して系統的な研究を行い,非正曲率空間の関連を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでは整数格子のうえでの最適化のための離散凸性として研究されてきたことを,本研究課題では,より一般的なグラフや多面体を貼り合わせた空間上の最適化のための離散凸性へ拡張すること目標としている.そのような視点が有効となる問題が理論計算機科学の最先端においてじょじょに現れてきている.実際,本研究でも扱った非可換ランクの概念は,不変式論,量子情報,幾何学的計算量理論など広い分野にまたがる応用が見出されつつある.本課題の成果がそうした問題を扱う際の礎となることが期待される.

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 2件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 7件、 招待講演 7件)

  • [国際共同研究] Oxford University(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Aix-Marseille University(France)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Wroclaw University(Poland)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A Combinatorial Algorithm for Computing the Rank of a Generic Partitioned Matrix with 2x2 Submatrices2020

    • 著者名/発表者名
      Hirai Hiroshi、Iwamasa Yuni
    • 雑誌名

      Integer Programming and Combinatorial Optimization. IPCO 2020, Lecture Notes in Computer Science

      巻: 12125 ページ: 196-208

    • DOI

      10.1007/978-3-030-45771-6_16

    • ISBN
      9783030457709, 9783030457716
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Tractable Class of Binary VCSPs via M-Convex Intersection2019

    • 著者名/発表者名
      Hirai Hiroshi、Iwamasa Yuni、Murota Kazuo、Zivny Stanislav
    • 雑誌名

      ACM Transactions on Algorithms

      巻: 15 号: 3 ページ: 1-41

    • DOI

      10.1145/3329862

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Computing the Degree of Determinants via Discrete Convex Optimization on Euclidean Buildings2019

    • 著者名/発表者名
      Hirai Hiroshi
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Applied Algebra and Geometry

      巻: 3 号: 3 ページ: 523-557

    • DOI

      10.1137/18m1190823

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Counting Integral Points in Polytopes via Numerical Analysis of Contour Integration2019

    • 著者名/発表者名
      Hirai Hiroshi、Oshiro Ryunosuke、Tanaka Ken’ichiro
    • 雑誌名

      Mathematics of Operations Research

      巻: - 号: 2 ページ: 455-464

    • DOI

      10.1287/moor.2019.0997

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Uniform semimodular lattices and valuated matroids2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Hirai
    • 雑誌名

      Journal of Combinatorial Theory, Series A

      巻: 165 ページ: 325-359

    • DOI

      10.1016/j.jcta.2019.02.013

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Dual Descent Algorithm for Node-capacitated Multiflow Problems and Its Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Hirai
    • 雑誌名

      ACM Transactions on Algorithms

      巻: 15 号: 1 ページ: 1-24

    • DOI

      10.1145/3291531

    • NAID

      40020881936

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconstructing Phylogenetic Tree From Multipartite Quartet System2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Hirai and Yuni Iwamasa
    • 雑誌名

      29th International Symposium on Algorithms and Computation (ISAAC 2018)

      巻: 123

    • DOI

      10.4230/LIPICS.ISAAC.2018.57

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computing DM-decomposition of a partitioned matrix with rank-1 blocks2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Hirai
    • 雑誌名

      Linear Algebra and Its Applications

      巻: 547 ページ: 105-123

    • DOI

      10.1016/j.laa.2018.02.008

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Shortest A+B-path packing via hafnian ( A + B ) -Path Packing Via Hafnian2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Hirai and Hiroyuki Namba
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: 80 号: 8 ページ: 2678-2491

    • DOI

      10.1007/s00453-017-0334-0

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Weakly modular graphs and nonpositive curvature2018

    • 著者名/発表者名
      J. Chalopin, V. Chepoi, H. Hirai, and D. Osajda
    • 雑誌名

      Memoirs of the AMS

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] CAT(0)空間上のアルゴリズムと最適化について2018

    • 著者名/発表者名
      平井広志
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      巻: 101 ページ: 276-279

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A Combinatorial Algorithm for Computing the Rank of a Generic Partitioned Matrix with 2x2 Submatrices2020

    • 著者名/発表者名
      Yuni Iwamasa
    • 学会等名
      International Conference on Integer Programming and Combinatorial Optimization (IPCO 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A nonpositive curvature property of modular semilattices2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Hirai
    • 学会等名
      11th Hungarian-Japanese Symposium on Discrete Mathematics and Its Applications,
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 代数的組合せ最適化 --- Edmonds問題の最近の発展について ---2019

    • 著者名/発表者名
      平井広志
    • 学会等名
      RIMS総合研究「組合せ最適化セミナー」
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非正な曲率をもつ束と半束のクラスについて2019

    • 著者名/発表者名
      平井広志
    • 学会等名
      応用数理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Algorithmic and combinatorial aspects of CAT(0) spaces2019

    • 著者名/発表者名
      平井広志
    • 学会等名
      日本OR学会「超スマート社会のシステムデザインのための理論と応用」研究部会 第4回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 離散凸解析と最適化2019

    • 著者名/発表者名
      平井広志
    • 学会等名
      数理解析特別講義1 離散数学(集中講義)京都大学大学院理学研究科数学・数理解析専攻数理解析系
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Uniform semimodular lattice, valuated matroid, and Euclidean building2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Hirai
    • 学会等名
      Combinatorics Seminar
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 非可換な変数をもつ多項式行列の次数の計算について2018

    • 著者名/発表者名
      平井広志
    • 学会等名
      応用数理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Uniform semimodular lattice, valuated matroid, and Euclidean building2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Hirai
    • 学会等名
      Combinatorial Geometries 2018: matroids, oriented matroids and applications
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Computing degree of determinant via discrete convex optimization on Euclidean building2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Hirai
    • 学会等名
      Recent Development in Optimization 2
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CAT(0)空間上のアルゴリズムと最適化について2018

    • 著者名/発表者名
      平井広志
    • 学会等名
      「数学と諸分野の協働推進による学際的・総合的な新領域研究の開拓」講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 漸化式にもとづく多面体内の格子点の数え上げについて2018

    • 著者名/発表者名
      平井広志
    • 学会等名
      応用数理学会研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Reconstructing Phylogenetic Tree From Multipartite Quartet System2018

    • 著者名/発表者名
      Yuni Iwamasa
    • 学会等名
      29th International Symposium on Algorithms and Computation (ISAAC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CAT(0)空間上のアルゴリズムと最適化について2017

    • 著者名/発表者名
      平井広志
    • 学会等名
      ワークショップ 「離散構造とアルゴリズム」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 一様半モジュラ束と付値マトロイド2017

    • 著者名/発表者名
      平井広志
    • 学会等名
      応用数理学会研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Beyond JWP: A tractable class of binary VCSPs via M-convex intersection2017

    • 著者名/発表者名
      H. Hirai, Y. Iwamasa, K. Murota, and S. Zivny
    • 学会等名
      the 35th International Symposium on Theoretical Aspects of Computer Science (STACS'18)
    • 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: 2022-01-27  

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