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数理的手法を用いた非線形システムの大域的求解法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K04151
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21020:通信工学関連
研究機関中央大学

研究代表者

山村 清隆  中央大学, 理工学部, 教授 (30182603)

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 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード非線形理論・回路 / 非線形数値解析 / 大規模集積回路 / 全解探索 / 数理計画法 / 整数計画法 / ホモトピー法 / 区間解析 / 回路シミュレーション / 予測子修正子法 / 非線形システム
研究成果の概要

大規模集積回路をはじめとする非線形システムの解析問題は科学技術における重要かつ難しい問題の一つで、現在でも「解に収束しない」「効率的な解法が存在しない」「実用化が難しい」などの困難が生じている。本研究では、非線形システムの解析問題の中でも特に難しいとされる「解に収束することが理論的に保証された解法」「すべての解を確実に求めることができる解法」などの大域的求解法の分野を対象に、数理的手法(ホモトピー法、線形計画法、整数計画法など)を用いた非線形システムの“効率的で実用的な”大域的求解法の開発を行った。また「連続系の全解探索問題」に「離散系の最適化ソルバー」を適用するという新しい方法論を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大規模集積回路をはじめとする非線形システムの解析問題は科学技術における重要かつ難しい問題の一つで、現在でも「解に収束しない」「効率的な解法が存在しない」「実用化が難しい」などの困難が生じている。本研究では、非線形システムの解析問題の中でも特に難しいとされる「解に収束することが理論的に保証された解法」「すべての解を確実に求めることができる解法」などの大域的求解法の分野を対象に、数理的手法(ホモトピー法、線形計画法、整数計画法など)を用いた非線形システムの“効率的で実用的な”大域的求解法の開発を行い、集積回路設計、ニューラルネットワーク、AIなどの分野の発展に貢献した。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2021 2019 2018

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] An efficient algorithm for finding all solutions of nonlinear equations using parallelogram LP test2021

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Applied Mathematics

      巻: 382 ページ: 113080-113080

    • DOI

      10.1016/j.cam.2020.113080

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Finding all solution sets of piecewise-linear interval equations using an integer programming solver2021

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura
    • 雑誌名

      Journal of Computational and Applied Mathematics

      巻: 372 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1016/j.cam.2019.112616

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An efficient method for finding all characteristic curves of piecewise-linear resistive circuits using integer programming2019

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kuramoto and Kiyotaka Yamamura
    • 雑誌名

      Proceedings of 2019 IEEE Asia Pacific Conference on Postgraduate Research in Microelectronics and Electronics (PrimeAsia)

      巻: 1 ページ: 41-44

    • DOI

      10.1109/primeasia47521.2019.8950733

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finding all characteristic curves of piecewise-linear resistive circuits using an integer programming solver2019

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kuramoto and Kiyotaka Yamamura
    • 雑誌名

      Proceedings of 2019 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks

      巻: 1 ページ: 79-82

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ホモトピー法への感謝,すべての解への憧れ2019

    • 著者名/発表者名
      山村清隆
    • 雑誌名

      電子情報通信学会総合大会講演論文集

      巻: NK-1-1

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Finding all solution sets of piecewise-linear interval equations using an integer programming solver2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura
    • 雑誌名

      Book of Abstracts, SCAN2018 (The 18th International Symposium on Scientific Computing, Computer Arithmetic, and Verified Numerical Computations)

      巻: 1 ページ: 36-37

    • 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] An efficient variable-gain homotopy method for finding DC operating points of transistor circuits2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura and Takumi Shimada
    • 雑誌名

      Proceedings of 2018 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems

      巻: 1 ページ: 235-238

    • DOI

      10.1109/apccas.2018.8605634

    • 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] Finding all solutions of piecewise-linear resistive circuits using triangular LP test2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura and Hiroki Takahara
    • 雑誌名

      Proceedings of 2018 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems

      巻: 1 ページ: 243-246

    • DOI

      10.1109/apccas.2018.8605636

    • 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] Finding all solutions of piecewise-linear resistive circuits using rectangular and triangular LP tests2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura and Hiroki Takahara
    • 雑誌名

      Proceedings of 2018 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks

      巻: 1 ページ: 62-65

    • 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] An efficient method for finding all characteristic curves of piecewise-linear resistive circuits using integer programming2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura and Yuichiro Takane
    • 雑誌名

      Proceedings of 2018 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks

      巻: 1 ページ: 66-69

    • 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] An efficient variable-gain homotopy method for finding DC operating points of transistor circuits2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura and Takumi Shimada
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 1 ページ: 75-79

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] An efficient method for finding all characteristic curves of piecewise-linear resistive circuits using integer programming2019

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kuramoto and Kiyotaka Yamamura
    • 学会等名
      2019 IEEE Asia Pacific Conference on Postgraduate Research in Microelectronics and Electronics (PrimeAsia)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Finding all characteristic curves of piecewise-linear resistive circuits using an integer programming solver2019

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kuramoto and Kiyotaka Yamamura
    • 学会等名
      2019 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ホモトピー法への感謝,すべての解への憧れ2019

    • 著者名/発表者名
      山村清隆
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Finding all solution sets of piecewise-linear interval equations using an integer programming solver2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura
    • 学会等名
      SCAN2018 (The 18th International Symposium on Scientific Computing, Computer Arithmetic, and Verified Numerical Computations)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An efficient variable-gain homotopy method for finding DC operating points of transistor circuits2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura and Takumi Shimada
    • 学会等名
      2018 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Finding all solutions of piecewise-linear resistive circuits using triangular LP test2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura and Hiroki Takahara
    • 学会等名
      2018 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Finding all solutions of piecewise-linear resistive circuits using rectangular and triangular LP tests2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura and Hiroki Takahara
    • 学会等名
      2018 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An efficient method for finding all characteristic curves of piecewise-linear resistive circuits using integer programming2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura and Yuichiro Takane
    • 学会等名
      2018 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An efficient variable-gain homotopy method for finding DC operating points of transistor circuits2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Yamamura and Takumi Shimada
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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