ビッグデータ時代の多様な検索要求を満たす統一的インデックス基盤の実現

• 研究課題/領域番号: 18H04095
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分60:情報科学、情報工学およびその関連分野
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 原 隆浩 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (20294043)
• 研究分担者: 天方 大地 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 助教 (40770649) ; 前川 卓也 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 准教授 (50447025)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 41,600千円 (直接経費: 32,000千円、間接経費: 9,600千円); 2022年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円); 2021年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円); 2020年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2019年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円); 2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
• キーワード: ビッグデータ / インデックス / データ検索

研究成果の概要

IoTを始めとして多種多様なビッグデータが発生しており、データ集合の特徴抽出や指定条件に合致するデータの取得など、検索技術へのニーズも多様化している。既存研究では、多種多様な検索要求に対して、個別にデータ構造（インデックス）とオンライン検索アルゴリズムを構築しており、メモリ・ストレージのコストや構築・メンテナンスの手間が膨大となる。本研究では、この問題を解決するため、（課題1）多様な検索要求を満たす統一的なインデックス構造の構築、および（2）統一的なインデックス構造上のオンライン検索アルゴリズムの構築について研究開発を行った。本研究の成果は、多数の最高権威の論文誌や国際会議で公表された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来研究では、個別のインデックス構造を構築し、そのうえでのみ効率的に動作する検索アルゴリズムを考案しているため、実システム上ではほとんど用いられていない。本研究は、多様な検索要求を満たすことができる統一的なインデックス構造とオンライン検索アルゴリズムを考案しており、実システム上の実現可能性が高い。さらに、従来技術よりも数十倍から数百倍高速に実行するアルゴリズムを考案しており、社会的な意義が極めて大きい。本研究の成果は、多数の最高権威の論文誌や国際会議で公表されており、学術的な意義も極めて大きい。

研究成果

• [雑誌論文] Reverse Maximum Inner Product Search: Formulation, Algorithms, and Analysis (2023)
  • 著者名/発表者名: Daichi Amagata, Takahiro Hara
  • 雑誌名: ACM Transactions on the Web 巻: - 号: 4 ページ: 1-23
  • DOI: 10.1145/3587215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Categorical Diversity-Aware Inner Product Search (2023)
  • 著者名/発表者名: Kohei Hirata, Daichi Amagata, Sumio Fujita, Takahiro Hara
  • 雑誌名: IEEE Access 巻: 11 ページ: 2586-2596
  • DOI: 10.1109/access.2023.3234072
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cardinality Estimation in Inner Product Space (2022)
  • 著者名/発表者名: Kohei Hirata, Daichi Amagata, Takahiro Hara
  • 雑誌名: IEEE Open Journal of the Computer Society 巻: 3 ページ: 208-216
  • DOI: 10.1109/ojcs.2022.3215206
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficient Retrieval of Top-k Weighted Triangles on Static and Dynamic Spatial Data (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Taniguchi, Daichi Amagata, Takahiro Hara
  • 雑誌名: IEEE Access 巻: 10 ページ: 55298-55307
  • DOI: 10.1109/access.2022.3177620
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fast, Exact, and Parallel-friendly Outlier Detection Algorithms with Proximity Graph in Metric Spaces (2022)
  • 著者名/発表者名: Amagata Daichi, Onizuka Makoto, and Hara Takahiro
  • 雑誌名: The VLDB Journal 巻: - 号: 4 ページ: 797-821
  • DOI: 10.1007/s00778-022-00729-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] 多次元ストリーミング時系列データの効率的なモチーフモニタリングアルゴリズム (2020)
  • 著者名/発表者名: 加藤 慎也, 天方 大地, 原 隆浩
  • 雑誌名: 情報処理学会論文誌 巻: 61・9 ページ: 1567-1576
  • NAID: 170000180623
  • 査読あり
• [雑誌論文] ストリーミング時系列データに対するディスコードモニタリング (2020)
  • 著者名/発表者名: 加藤 慎也, 天方 大地, 西尾 俊哉, 原 隆浩
  • 雑誌名: 情報処理学会論文誌 巻: 61(2) ページ: 510-519
  • NAID: 170000181709
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pub/Sub環境におけるkNNデータモニタリングの分散処理のためのクエリ割り当てアルゴリズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 鶴岡 翔平, 西尾 俊哉, 天方 大地, 原 隆浩
  • 雑誌名: 情報処理学会論文誌データベース（IPSJ-TOD） 巻: 12(4) ページ: 53-65
  • 査読あり
• [雑誌論文] ストリーミング時系列データに対するモチーフモニタリング (2019)
  • 著者名/発表者名: 加藤 慎也, 天方 大地, 西尾 俊哉, 原 隆浩
  • 雑誌名: 情報処理学会論文誌 巻: 60(7) ページ: 1260-1269
  • NAID: 170000150483
  • 査読あり
• [学会発表] Lamps: Location-Aware Moving Top-k Pub/Sub (Extended abstract) (2023)
  • 著者名/発表者名: Shunya Nishio, Daichi Amagata, Takahiro Hara
  • 学会等名: IEEE International Conference on Data Engineering (ICDE)
  • 国際学会
• [学会発表] Diversity Maximization in the Presence of Outliers (2023)
  • 著者名/発表者名: Daichi Amagata
  • 学会等名: AAAI Conference on Artificial Intelligence
  • 国際学会
• [学会発表] 埋め込み順序従属性の検証アルゴリズム (2023)
  • 著者名/発表者名: ラモス アレハンドロ, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: 第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2023）
• [学会発表] 公平性を考慮した高速な内積探索 (2023)
  • 著者名/発表者名: 青山 和禎, 天方 大地, 藤田 澄男, 原 隆浩
  • 学会等名: 第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2023）
• [学会発表] Scalable and Accurate Density-Peaks Clustering on Fully Dynamic Data (2022)
  • 著者名/発表者名: Daichi Amagata
  • 学会等名: IEEE International Conference on Big Data
  • 国際学会
• [学会発表] Retrieving Top-N Weighted Spatial k-cliques (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Taniguchi, Daichi Amagata, Takahiro Hara
  • 学会等名: IEEE International Conference on Big Data
  • 国際学会
• [学会発表] Learned k-NN Distance Estimation (2022)
  • 著者名/発表者名: Daichi Amagata, Yusuke Arai, Sumio Fujita, Takahiro Hara
  • 学会等名: ACM SIGSPATIAL International Conference on Advances in Geographic Information System (SIGSPATIAL)
  • 国際学会
• [学会発表] Solving Diversity-Aware Maximum Inner Product Search Efficiently and Effectively (2022)
  • 著者名/発表者名: Kohei Hirata, Daichi Amagata, Sumio Fujita, Takahiro Hara
  • 学会等名: ACM Recommender Systems Conference (RecSys)
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient Retrieval of Top-k Weighted Spatial Triangles (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Taniguchi, Daichi Amagata, Takahiro Hara
  • 学会等名: International Conference on Database Systems for Advanced Applications (DASFAA)
  • 国際学会
• [学会発表] 多様性を考慮した最大内積探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 平田 皓平, 天方 大地, 原 隆浩, 藤田 澄男
  • 学会等名: FIT2022 第21回情報科学技術フォーラム
• [学会発表] 高速・高精度なk最近傍距離推定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 新井 悠介, 天方 大地, 藤田 澄男, 原 隆浩
  • 学会等名: FIT2022 第21回情報科学技術フォーラム
• [学会発表] A Performance Study of One-dimensional Learned Cardinality Estimation (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuchen Ji, Daichi Amagata, Yuya Sasaki, and Takahiro Hara
  • 学会等名: International Workshop on Design, Optimization, Languages and Analytical Processing of Big Data (DOLAP)
  • 国際学会
• [学会発表] 空間データにおける重み付き三角形の効率的なTop-kモニタリング (2022)
  • 著者名/発表者名: 谷口 凌亮, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: 第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2022）
• [学会発表] 高速かつ高精度な内積空間におけるカーディナリティ推定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 平田 皓平, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: 第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2022）
• [学会発表] Approximate Top-k Inner Product Join with a Proximity Graph (2021)
  • 著者名/発表者名: Hayato Nakama, Daichi Amagata, and Takahiro Hara
  • 学会等名: IEEE International Conference on Big Data (IEEE BigData)
  • 国際学会
• [学会発表] Feat-SKSJ: Fast and Exact Algorithm for Top-k Spatial-Keyword Similarity Join (2021)
  • 著者名/発表者名: Daichi Amagata, Shohei Tsuruoka, Yusuke Arai, and Takahiro Hara
  • 学会等名: ACM SIGSPATIAL International Conference on Advances in Geographic Information System (SIGSPATIAL)
  • 国際学会
• [学会発表] Reverse Maximum Inner Product Search: How to Efficiently Find Users Who Would Like to Buy My Item? (2021)
  • 著者名/発表者名: Daichi Amagata and Takahiro Hara
  • 学会等名: ACM Recommender Systems Conference (RecSys)
  • 国際学会
• [学会発表] LGTM: A Fast and Accurate kNN Search Algorithm in High-dimensional Spaces (2021)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Arai, Daichi Amagata, Sumio Fujita, and Takahiro Hara
  • 学会等名: International Conference on Database and Expert Systems Applications (DEXA)
  • 国際学会
• [学会発表] Fast Density-Peaks Clustering: Multicore-based Parallelization Approach (2021)
  • 著者名/発表者名: Daichi Amagata and Takahiro Hara
  • 学会等名: ACM SIGMOD International Conference on Management of Data (SIGMOD)
  • 国際学会
• [学会発表] Fast and Exact Outlier Detection in Metric Spaces: A Proximity Graph-based Approach (2021)
  • 著者名/発表者名: Daichi Amagata, Makoto Onizuka, and Takahiro Hara
  • 学会等名: ACM SIGMOD International Conference on Management of Data (SIGMOD)
  • 国際学会
• [学会発表] 空間データにおける重み付き三角形の効率的なTop-k検索アルゴリズム (2021)
  • 著者名/発表者名: 谷口 凌亮, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: FIT2021 第20回情報科学技術フォーラム
• [学会発表] 内積空間におけるカーディナリティ推定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 平田 皓平, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: FIT2021 第20回情報科学技術フォーラム
• [学会発表] 近似最大内積探索問題を利用した効率的なアウトライア検出アルゴリズム (2021)
  • 著者名/発表者名: 仲摩 隼人, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: FIT2021 第20回情報科学技術フォーラム
• [学会発表] 高次元空間における効率的な近似k Nearest Neighbor検索アルゴリズム (2021)
  • 著者名/発表者名: 新井 悠介, 天方 大地, 原 隆浩, 藤田 澄
  • 学会等名: 第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2021）
• [学会発表] 位置・キーワードに基づくTop-k Similarity Joinの高速アルゴリズム (2021)
  • 著者名/発表者名: 鶴岡 翔平, 天方 大地, 新井 悠介, 原 隆浩
  • 学会等名: 第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2021）
• [学会発表] Distributed Spatial-Keyword kNN Monitoring for Location-aware Pub/Sub (2020)
  • 著者名/発表者名: Shohei Tsuruoka, Daichi Amagata, Shunya Nishio, Takahiro Hara
  • 学会等名: International Conference on Advances in Geographic Information System (SIGSPATIAL)
  • 国際学会
• [学会発表] メトリック空間における近接グラフを用いた高速アウトライアー検出 (2020)
  • 著者名/発表者名: 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: 第12回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2020）
• [学会発表] 近接グラフを用いたメトリック空間における効率的な近似範囲検索アルゴリズム (2020)
  • 著者名/発表者名: 新井 悠介, 天方 大地, 原 隆浩, 藤田 澄男
  • 学会等名: 第12回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2020）
• [学会発表] 位置・キーワードに基づくkNNデータモニタリングのための分散アルゴリズム (2020)
  • 著者名/発表者名: 鶴岡 翔平, 西尾 俊哉, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: 第12回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2020）
• [学会発表] メトリック空間におけるDensity Peaks Clusteringに対する木構造を用いた効率的なアルゴリズム (2020)
  • 著者名/発表者名: 中谷 諒平, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: 第12回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2020）
• [学会発表] 位置およびキーワードに基づく近似逆Top-k検索のためのバッチ処理アルゴリズム (2020)
  • 著者名/発表者名: 仲摩 隼人, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: 第12回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2020）
• [学会発表] 位置およびキーワードに基づく近似逆Top-k検索のためのバッチ処理アルゴリズム (2020)
  • 著者名/発表者名: 西尾 俊哉, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: 第12回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2020）
• [学会発表] Correlation Set Discovery on Time-series Data (2019)
  • 著者名/発表者名: Daichi Amagata, Takahiro Hara
  • 学会等名: International Conference on Database and Expert Systems Applications (DEXA)
  • 国際学会
• [学会発表] Discord Monitoring for Streaming Time-series (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kato, Daichi Amagata, Shunya Nishio, Takahiro Hara
  • 学会等名: International Conference on Database and Expert Systems Applications (DEXA)
  • 国際学会
• [学会発表] Identifying the Most Interactive Object in Spatial Databases (2019)
  • 著者名/発表者名: Daichi Amagata, Takahiro Hara
  • 学会等名: IEEE International Conference on Data Engineering (ICDE)
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic Set kNN Self-Join (2019)
  • 著者名/発表者名: Daichi Amagata, Takahiro Hara, Chuan Xiao
  • 学会等名: IEEE International Conference on Data Engineering (ICDE)
  • 国際学会
• [学会発表] 位置およびキーワードに基づく近似逆k最近傍検索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西尾 俊哉, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: 情報処理学会 マルチメディア通信と分散処理ワークショップ（DPSWS2019）
• [学会発表] 多次元ストリーミング時系列データの効率的なモチーフモニタリングアルゴリズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 加藤 慎也, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: 情報処理学会 マルチメディア通信と分散処理ワークショップ（DPSWS2019）
• [学会発表] ストリーミング時系列データの効率的なディスコードモニタリングアルゴリズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 加藤 慎也, 天方 大地, 西尾 俊哉, 原 隆浩
  • 学会等名: 第11回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2019）
• [学会発表] 空間データベースにおけるインタラクティブオブジェクトの高速検索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: 第11回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2019）
• [学会発表] ユーザの移動を考慮した位置・キーワードに基づくTop-kデータモニタリング (2019)
  • 著者名/発表者名: 西尾 俊哉, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: 第11回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2019）
• [学会発表] 位置・キーワードに基づくkNNデータモニタリングの分散処理のためのクエリ割り当てアルゴリズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 鶴岡 翔平, 西尾 俊哉, 天方 大地, 原 隆浩
  • 学会等名: 第11回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム（DEIMフォーラム2019）