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新時代の線形計画問題に対する高速アルゴリズムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K01272
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 社会システム工学・安全システム
研究機関東京理科大学

研究代表者

施 建明  東京理科大学, 経営学部ビジネスエコノミクス学科, 教授 (70287465)

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
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード線形計画 / LP-Newton法 / 強多項式のアルゴリズム / 平面回転 / 線形計画法 / 強多項式時間 / 最小ノルム点問題 / 多項式時間 / Wolfeのアルゴリズム / 線形最適化 / 強多項式アルゴリズム / 最適化
研究成果の概要

ボックス制約の線形計画問題に対して, ボックス制約の頂点に対応する「面」をなどるようにアルゴリズムの設計をした. Wolfeの最小ノルム点を求めるアルゴリズムをZonotopeの上で利用しないで, 最適解を求めることができた.
計算機実験により, 本研究のアルゴリズムはLP-Newton法と比較した. 次元=1000, 制約の個数=150の場合, LP-Newton法は34.3(秒)に対して, 提案手法は5.9(秒)でした. Newton stepsの利用は平均で4.0回から2.0回まで下がった. 提案手法は計算速度の面で, 優位であることが観測されたことは言えると思われる.

研究成果の学術的意義や社会的意義

LP 問題はある種の計算幾何学の問題に帰着でき,既存の変換よりさらに高速のアルゴリズムの開発を今後期待できる.本研究では, LP-Newton法の改良法の一例を示したが,今後も大きな改良を行われ,線形計画のさらなる発展につなげたい.
今まで以上にデータ分析を必要とする新時代に,かつてない高速なアルゴリズムは人工知能, 機械学習などの分野に広く利用され,大きな意義がある. また,線形計画問題に対する強多項式のアルゴリズムの開発に少しでも刺激を与えて, 多くの若い研究者が参入し,線形計画の分野に革新をもたらすて頂けると,データサイエンスや人工智能,数値計算などの周辺分野の発展に寄与することになる.

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 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] A new mixed integer programming approach for optimization over the efficient set of a multiobjective linear programming problem2020

    • 著者名/発表者名
      K Lu, S Mizuno, J Shi
    • 雑誌名

      ptimization Letters

      巻: 未定 号: 8 ページ: 2323-2333

    • DOI

      10.1007/s11590-020-01554-7

    • 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] A New MIP Approach on the Least Distance Problem in DEA2020

    • 著者名/発表者名
      Xu Wang, Kuan Lu,Jianming Shi, Takashi Hasuike
    • 雑誌名

      Asia-Pacific Journal of Operational Research

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Numerical Study on MIP Approaches over the Efficient Set2019

    • 著者名/発表者名
      Kuan Lu, Shinji Mizuno, Jianming Shi
    • 雑誌名

      Optimization of Complex Systems: Theory, Models, Algorithms and Applications

      巻: 991 ページ: 611-616

    • DOI

      10.1007/978-3-030-21803-4_61

    • ISBN
      9783030218027, 9783030218034
    • 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] A MIXED INTEGER PROGRAMMING APPROACH FOR THE MINIMUM MAXIMAL FLOW2018

    • 著者名/発表者名
      K Lu, S Mizuno, J Shi
    • 雑誌名

      日本オペレーションズ・リサーチ学会論文誌

      巻: 61 号: 4 ページ: 261-271

    • DOI

      10.15807/jorsj.61.261

    • NAID

      130007502005

    • ISSN
      0453-4514, 2188-8299
    • 年月日
      2018-10-25
    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Monotonicity of minimum distance inefficiency measures for Data Envelopment Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Kazutoshi Andoa, Masato Minamidea, Kazuyuki Sekitani, Jianming Shi
    • 雑誌名

      European Journal of Operational Research

      巻: 260 号: 1 ページ: 232-243

    • DOI

      10.1016/j.ejor.2016.12.028

    • 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
  • [学会発表] Solving Optimization over the Efficient Set of a Multiobjective Linear Programming Problem as a Mixed Integer Problem2019

    • 著者名/発表者名
      Kuan Lu, Shinji Mizuno, Jianming Shi
    • 学会等名
      the Sixth International Conference on Continuous Optimization, a flagship conference of the Mathematical Optimization Society (MOS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Facet Pivoting Algorithm for Solving Linear Programming with Box Constraints2019

    • 著者名/発表者名
      Jianming Shi
    • 学会等名
      the Sixth International Conference on Continuous Optimization, a flagship conference of the Mathematical Optimization Society (MOS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Numerical Study on MIP Approaches over the Efficient Set2019

    • 著者名/発表者名
      Kuan Lu, Shinji Mizuno, Jianming Shi
    • 学会等名
      World Congress on Global Optimization 2019, University of Lorraine
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Mechanism of the Sequential Defaults by the two Firms Interconnected: A Model2018

    • 著者名/発表者名
      JIanming Shi, Teruyoshi Suzuki, Kyoko Yagi
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会  数理計画研究部会 (RAMP: Research Association of Mathematical Programming)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 効率的な集合上の最適化問題に対する混合整数問題2018

    • 著者名/発表者名
      呂 寛, 水野 眞治, 施建明
    • 学会等名
      京都大学 数理解析研究所 共同研究 (公開型) 「高度情報化社会に向けた数理最適化の新潮流」 New Trends of Numerical Optimization in Advanced Information-Oriented Society
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A polarity-based algorithm for solving linear programming problems2018

    • 著者名/発表者名
      JIanming Shi
    • 学会等名
      The 23rd International Symposium on Mathematical Programming (2018), July 1-6, Bordeaux, France.
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Solving the Minimum Maximal Flow as a Mixed Integer Problem2018

    • 著者名/発表者名
      Kuan Lu, Shiji Mizuno, Jianming Shi
    • 学会等名
      NFORMS International Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Method of Computing the Closest Efficient Projection Point in Data Envelopment Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      LU Kuan, Jianming Shi, WANG Xu
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会2018年春期研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 最小極大フロー問題に対するMIPスキーム2018

    • 著者名/発表者名
      呂 寛, 水野 眞治, 施建明
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会2018年春期研究発表会
    • 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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