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連続緩和法の高速化による高性能組合せ最適化アルゴリズムの実用化

研究課題

研究課題/領域番号 17K00040
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
研究機関中央大学 (2019)
国立研究開発法人理化学研究所 (2017-2018)

研究代表者

福永 拓郎  中央大学, 理工学部, 准教授 (60452314)

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
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード近似アルゴリズム / 最適化 / クラスタリング / 劣モジュラ最適化 / 線形計画法 / 組合せ最適化 / ネットワーク設計問題 / 劣モジュラ最大化 / 能動学習 / 相関クラスタリング / 予算割り当て問題 / 連続緩和
研究成果の概要

本研究では,解くのが難しい組合せ最適化問題に対して連続緩和法に基づく実用的な高性能近似アルゴリズムの開発を行った.連続緩和法には柔軟で運用性が高いという利点があるが,同時に,計算速度が遅いという欠点がある.本研究では,連続緩和法で用いる連続緩和の定式を工夫したり,連続緩和を高速に解くアルゴリズムを開発することで,連続緩和の欠点を克服することを目指した.
研究成果として,ハイパーグラフ上での相関クラスタリング問題,ナップサック制約下での確率的劣モジュラ最大化問題,一般化予算割り当て問題など多様な最適化問題に対して新たなアルゴリズムを得るなどの成果を上げた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により,多くの組合せ最適化問題について実用的なアルゴリズムを得ることができた.また,未知の組合せ最適化問題を効率的に解くための理論基盤になるような知見を得ることもできた.組合せ最適化問題は,ロジスティクスなどの産業分野から機械学習のような人工知能技術まで多様な場面で現れるので,組合せ最適化問題を解く効率的なアルゴリズムの実用化は利便性の高い情報システム実現につながる重要な成果である.

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

    (14件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 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 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] LP-based pivoting algorithm for higher-order correlation clustering2019

    • 著者名/発表者名
      Takuro Fukunaga
    • 雑誌名

      Journal of Combinatorial Optimization

      巻: 37 号: 4 ページ: 1312-1326

    • DOI

      10.1007/s10878-018-0354-y

    • 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
  • [雑誌論文] Submodular maximization under uncertain knapsack constraints SIAM Journal on Discrete Mathematics2019

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Kawase, Hanna Sumita, Takuro Fukunaga
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Discrete Mathematics

      巻: 3 ページ: 1121-1145

    • 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
  • [雑誌論文] Stochastic Submodular Maximization with Performance-Dependent Item Costs2019

    • 著者名/発表者名
      Takuro Fukunaga, Takuya Konishi, Sumio Fujita, Ken-ichi Kawarabayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of the Thirty-Third AAAI Conference on Artificial Intelligence

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] LP-Based Pivoting Algorithm for Higher-Order Correlation Clustering2018

    • 著者名/発表者名
      Takuro Fukunaga
    • 雑誌名

      Proceedings of the 24th International Conference on Computing and Combinatorics, COCOON 2018. Lecture Notes in Computer Science

      巻: 10976 ページ: 51-62

    • DOI

      10.1007/978-3-319-94776-1_5

    • ISBN
      9783319947754, 9783319947761
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Boosting PageRank Scores by Optimizing Internal Link Structure2018

    • 著者名/発表者名
      Naoto Ohsaka, Tomohiro Sonobe, Naonori Kakimura, Takuro Fukunaga, Sumio Fujita, Ken-ichi Kawarabayashi
    • 雑誌名

      Database and Expert Systems Applications, DEXA 2018. Lecture Notes in Computer Science

      巻: 11029 ページ: 424-439

    • DOI

      10.1007/978-3-319-98809-2_26

    • ISBN
      9783319988085, 9783319988092
    • 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] Submodular Maximization with Uncertain Knapsack Capacity2018

    • 著者名/発表者名
      Kawase Yasushi、Sumita Hanna、Fukunaga Takuro
    • 雑誌名

      13th Latin American Theoretical Informatics Symposium (LATIN 2018), Lecture Notes in Computer Science

      巻: 10807 ページ: 653-668

    • DOI

      10.1007/978-3-319-77404-6_48

    • ISBN
      9783319774039, 9783319774046
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Sublinear-Regret Algorithms for Online Sparse Linear Regression with Limited Observation2017

    • 著者名/発表者名
      Shinji Ito,Daisuke Hatano,Hanna Sumita,Akihiro Yabe,Takuro Fukunaga,Naonori Kakimura,Ken-ichi Kawarabayashi
    • 雑誌名

      Advances in Neural Information Processing Systems 30: Annual Conference on Neural Information Processing Systems

      巻: - ページ: 4102-4111

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Stochastic Submodular Maximization with Performance-Dependent Item Costs2019

    • 著者名/発表者名
      Takuro Fukunaga
    • 学会等名
      Thirty-Third AAAI Conference on Artificial Intelligence (AAAI-19)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 確率的組合せ最適化問題に対する適応的アルゴリズム2019

    • 著者名/発表者名
      福永拓郎
    • 学会等名
      日本OR学会研究部会「最適化とその応用」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] LP-Based Pivoting Algorithm for Higher-Order Correlation Clustering2018

    • 著者名/発表者名
      Takuro Fukunaga
    • 学会等名
      24th International Computing and Combinatorics Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stochastic Submodular Maximization with Performance-Dependent Item Costs2018

    • 著者名/発表者名
      Takuro Fukunaga
    • 学会等名
      NUS SoC-RIKEN AIP Workshop on Artificial Intelligence
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイパーグラフ上の相関クラスタリングに対する近似アルゴリズム2017

    • 著者名/発表者名
      福永拓郎
    • 学会等名
      情報処理学会第163回アルゴリズム研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Recent progress on the network activation problem2017

    • 著者名/発表者名
      Takuro Fukunaga
    • 学会等名
      10th Japanese-Hungarian Symposium on Discrete Mathematics and Its Applications
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 単位円グラフ上での高連結度支配集合問題に対する主双対近似アルゴリズム2017

    • 著者名/発表者名
      福永拓郎
    • 学会等名
      第16回情報科学技術フォーラム(FIT2017)
    • 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: 2021-02-19  

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