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カオス真軌道を用いた乱数検定の独立性解析

研究課題

研究課題/領域番号 17K00355
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 ソフトコンピューティング
研究機関福岡工業大学

研究代表者

山口 明宏  福岡工業大学, 情報工学部, 教授 (60281789)

研究分担者 斉藤 朝輝  公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 教授 (60344040)
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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードカオス真軌道 / 乱数検定 / 類似性 / 擬似乱数生成 / 安全性評価 / 独立性 / 安全性 / 最小集合 / マルコフ過程 / 主成分分析 / 多次元尺度構成法 / カオス / 真軌道計算
研究成果の概要

本研究では,相関構造を調整可能なカオス真軌道,乱数検定プログラムの高速化,乱数検定の類似性の評価について研究を行った.更に,カオス真軌道計算の高速化や乱数検定の安全性の評価についても研究を行った.乱数検定の類似性については,乱数性の異なる複数の系列の検定結果のp値から構成した特徴ベクトルを構成し,その距離で類似度を評価する方法を提案した.更に乱数検定間の距離の総和を最小化するように乱数検定を選択することで,類似性が低い乱数検定の集合を構成できることを実験的に示した.この結果は,特徴ベクトルの構成に使用する系列に依存すると考えられるため,その依存性の解析は次の課題である.

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在の情報基盤の一つである暗号などのセキュリティ技術において擬似乱数は広く用いられており,その乱数性の評価は重要な課題の一つである.本研究の成果の一つである類似性の評価は,乱数検定の独立性を考える上で,検定結果の統計的独立性とは意味での評価指標を与えるものであり,最適な乱数検定集合を議論するための指標として有用であると考えられる.更に,安全性の評価については,現在の乱数検定で広く用いられている2段階の検定において Kolmogorov-Smirnov検定を用いる場合のp値の厳密分布と一様分布のずれの影響を解析しており,検定の安全性の指標として有用であると考えられる.

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

    (22件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Second-level randomness test based on the Kolmogorov-Smirnov test2022

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Yamaguchi and Asaki Saito
    • 雑誌名

      JSIAM Letters

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pseudorandom number generator based on the Bernoulli map on cubic algebraic integers2018

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito, Akihiro Yamaguchi
    • 雑誌名

      Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science

      巻: 28 号: 10 ページ: 103122-103122

    • DOI

      10.1063/1.5048115

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] テント写像の真軌道計算とその擬似乱数生成への応用2018

    • 著者名/発表者名
      斉藤朝輝
    • 雑誌名

      北海道大学数学講究録

      巻: 172 ページ: 18-23

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Characterization of randomness tests by using tests results of weakly correlated chaotic sequences2022

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Yamaguchi and Asaki Saito
    • 学会等名
      ICAROB2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bernoulli写像のカオス真軌道を用いた擬似乱数生成法のNewton法による高速化2021

    • 著者名/発表者名
      山口明宏, 斉藤朝輝
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2021年 研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] P値の厳密分布が一様分布と異なる場合のKolmogorov-Smirnov検定を用いた乱数性の判定について2020

    • 著者名/発表者名
      山口明宏, 斉藤朝輝
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2020年度 年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] P値の分布とのKolmogorov-Smirnov検定を用いた乱数性判定へのカオス真軌道の応用2020

    • 著者名/発表者名
      山口 明宏, 斉藤 朝輝
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2020年 研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Generating High-Quality Pseudorandom Sequences Using Chaotic True Orbits on Algebraic Integers2019

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito, Akihiro Yamaguchi
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Monte Carlo Methods and Applications, July 8-12, 2019, Sydney, Australia.
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 乱数性の劣る2値系列を用いた乱数検定の特徴付けと類似性の評価について2019

    • 著者名/発表者名
      山口 明宏, 斉藤 朝輝
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2019年度 年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Arnold の猫写像におけるパラメーター推定の困難さの分類と乱数性向上の試み2019

    • 著者名/発表者名
      小森雅弘,柿本侑毅,伴内湧生,田村健太郎,山口明宏
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2019年 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] Algebraic integers and pseudorandom number generation2018

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Workshop on Fractal Geometry and Related Topics
    • 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] 3次代数的整数上のカオス真軌道を利用した擬似乱数生成2018

    • 著者名/発表者名
      斉藤朝輝,山口明宏
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] カオス真軌道から生成した相関系列を用いた乱数検定の特徴付け2018

    • 著者名/発表者名
      山口明宏,斉藤朝輝
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Arnoldの猫写像のカオス真軌道の生成と乱数性の解析2018

    • 著者名/発表者名
      多久島秀平,田村健太郎,斉藤朝輝,山口明宏
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2018年度 年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 一様分布との適合度検定を用いた乱数性判定におけるP値の分布の離散性の影響の解析2018

    • 著者名/発表者名
      山口明宏,斉藤朝輝
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2018年度 年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Finite-state approximation of a pseudorandom number generator using true orbits of the Bernoulli map2018

    • 著者名/発表者名
      斉藤朝輝
    • 学会等名
      Workshop「数論とエルゴード理論」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 乱数性の劣る2値系列を用いた乱数検定の特徴付けについて2018

    • 著者名/発表者名
      山口明宏, 斉藤朝輝
    • 学会等名
      日本応用数理学会 第14回 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] Pseudorandom number generator based on the binary expansion of algebraic integers and its p-adic analogue2017

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Prime Numbers and Automatic Sequences: Determinism and Randomness
    • 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] 乱数検定の独立性解析に向けた区分線形写像のカオス真軌道によるマルコフ過程の構成2017

    • 著者名/発表者名
      山口明宏, 斉藤朝輝
    • 学会等名
      日本応用数理学会2017年度年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] NIST検定の検定結果の独立性2017

    • 著者名/発表者名
      山口明宏
    • 学会等名
      第3回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 代数的整数上のBernoulli写像による擬似乱数生成2017

    • 著者名/発表者名
      斉藤朝輝
    • 学会等名
      第3回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Continued fractions and pseudorandom numbers based on p-adic chaotic maps2017

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Workshop “Number Theoretical Aspects of Tilings and Dynamics”
    • 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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