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主双対スパース最適化モデルの構築とその効率的な解法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K00032
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
研究機関京都大学

研究代表者

山下 信雄  京都大学, 情報学研究科, 教授 (30293898)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021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)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードスパース最適化 / 双対問題 / 多目的最適化 / 乗数法 / ロバスト最適化 / 近接勾配法 / 凸最適化 / 情報基礎 / 応用数学 / 最適化
研究成果の概要

本研究では,データ解析,機械学習,金融工学などであらわれる大規模な最適化問題に対して,主変数および双対変数が疎となる主双対スパースモデルを考え,それに対する効率のよい解法を開発し,いくつかの応用問題に対して適用した.主に二つの主双対スパースモデルを考案し,乗数法およびimplicit programming法に基づく解法を提案した.さらに,この研究で得た知見を,多目的最適化,Levenberg-Marquardt法,多値サポートベクターマシンなどに応用した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

データ解析,機械学習,金融工学などであらわれる数理最適化問題は年々大規模化している.これまでは,精度の高い解を求めることを諦めて,現実的な時間内で妥当な解を求めていた.本研究では,スパース性を利用して,必要な性質を保存したまま問題規模の縮小が可能なことを示している.この結果は,高精度の解が必要となる応用において大きな意義がある.

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 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

    (26件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Convergence rates analysis of a multiobjective proximal gradient method2022

    • 著者名/発表者名
      Tanabe, H., Fukuda, E., and Yamashita, N.
    • 雑誌名

      Optimization Letters

      巻: - 号: 2 ページ: 333-350

    • DOI

      10.1007/s11590-022-01877-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An alternating direction method of multipliers with the BFGS update for structured convex quadratic optimization2021

    • 著者名/発表者名
      Gu Yan、Yamashita Nobuo
    • 雑誌名

      Computational and Applied Mathematics

      巻: 40 号: 3

    • DOI

      10.1007/s40314-021-01467-w

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A proximal ADMM with the Broyden family for convex optimization problems2020

    • 著者名/発表者名
      Gu Yan、Yamashita Nobuo
    • 雑誌名

      Journal of Industrial & Management Optimization

      巻: - 号: 5 ページ: 2715-2715

    • DOI

      10.3934/jimo.2020091

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 連続最適化問題に対する陽に書ける双対問題とその活用事例2020

    • 著者名/発表者名
      山下信雄
    • 雑誌名

      システム制御情報

      巻: 64 ページ: 104-110

    • NAID

      130007904638

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Nonmonotone line searches for unconstrained multiobjective optimization problems2019

    • 著者名/発表者名
      Kanako MIta, Ellen Fukuda and Nobuo Yamashita
    • 雑誌名

      Journal of Global Optimization

      巻: 75 号: 1 ページ: 63-90

    • DOI

      10.1007/s10898-019-00802-0

    • 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] 一次法としてみた座標降下法,乗数法, 交互方向乗数法2019

    • 著者名/発表者名
      山下信雄
    • 雑誌名

      オペレーションズ・リサーチ

      巻: 64 ページ: 335-343

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Proximal gradient methods for multiobjective optimization and their applications2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tanabe, Ellen H. Fukuda, Nobuo Yamashita
    • 雑誌名

      Computational Optimization and Applications

      巻: 72 ページ: 339-361

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Duality of nonconvex optimization with positively homogeneous functions2018

    • 著者名/発表者名
      Shota Yamanaka and Nobuo Yamashita
    • 雑誌名

      Computational Optimization and Applications

      巻: 71 ページ: 435-456

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ベクトル値SVMとその数値解法2021

    • 著者名/発表者名
      羽原 圭吾,福田 エレン 秀美,山下 信雄
    • 学会等名
      SSOR2021 関西支部
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] An accelerated proximal gradient method for multiobjective optimization2021

    • 著者名/発表者名
      Tanabe, H., Fukuda, E., and Yamashita, N.
    • 学会等名
      SIAM Conference on Optimization 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 確率変分不等式問題に対する分布的ロバスト期待残差最小化モデル2021

    • 著者名/発表者名
      堀 篤史
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 多目的最適化問題に対する加速付き近接勾配法2021

    • 著者名/発表者名
      田辺 広樹
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 多目的最適化問題に対する様々なメリット関数とl_1正則化項を含んだ多目的最適化問題に対するメリット関数の効率的な計算方法2020

    • 著者名/発表者名
      田辺 広樹,福田 エレン 秀美,山下 信雄
    • 学会等名
      オペレーションズリサーチ学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] An alternating direction method of multipliers with the BFGS update for structured convex quadratic optimization2019

    • 著者名/発表者名
      Yan Gu and Nobuo Yamahsihta
    • 学会等名
      The Sixth International Conference on Continuous Optimization
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-monotone regularized limited memory BFGS method with line search for unconstrained optimization2019

    • 著者名/発表者名
      Hardik Tankaria and Nobuo Yamashita
    • 学会等名
      The Sixth International Conference on Continuous Optimization
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiobjective proximal gradient methods and application to robust multiobjective optimization2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tanabe, Ellen Fukuda and Nobuo Yamashita
    • 学会等名
      17th Workshop on Advances in Continuous Optimization
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Merit functions for nonlinear multiobjective optimization and convergence rates analysis of proximal gradient methods2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tanabe, Ellen Fukuda and Nobuo Yamashita
    • 学会等名
      30th European Conference on Operational Research
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多目的最適化問題に対するメリット関数とそれを用いた様々な解析2019

    • 著者名/発表者名
      田辺 広樹,福田 エレン 秀美,山下 信雄
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2019年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Solving nonlinear conic programming problems with a new DC approach2018

    • 著者名/発表者名
      E. H. Fukuda, I. Isonishi and N. Yamashita
    • 学会等名
      23rd International Symposium on Mathematical Programming
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A proximal gradient method for multiobjective optimization and application to robust multiobjective optimization2018

    • 著者名/発表者名
      H. Tanabe, E. H. Fukuda and N. Yamashita
    • 学会等名
      Society of Instrument and Control Engineers Annual Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 正斉次最適化問題の一般化とその双対問題2018

    • 著者名/発表者名
      加茂 寛也,山下 信雄
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2018年秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 基底追跡ノイズ除去に対する有効制約法2017

    • 著者名/発表者名
      引間 友也, 山下 信雄
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 関西支部 若手研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 多目的最適化問題に対する非単調直線探索を用いた降下法とその大域的収束性2017

    • 著者名/発表者名
      三田 佳那子,福田 エレン 秀美,山下 信雄
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2017年秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 非線形錐計画問題に対する新しいDC法とその収束性2017

    • 著者名/発表者名
      磯西 市路,福田 エレン 秀美,山下 信雄
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2017年秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 微分不可能な損失関数をもつL1正則化問題に対する有効制約法2017

    • 著者名/発表者名
      引間 友也, 山下 信雄
    • 学会等名
      第61回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Sub-homogeneous optimization problems and its applications2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Yamanaka, Nobuo Yamashita
    • 学会等名
      SIAM Conference on Optimization 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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