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解空間の圧縮保持によりグラフ最適化問題を解く技法

研究課題

研究課題/領域番号 18K04610
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25010:社会システム工学関連
研究機関京都大学 (2019-2020)
奈良先端科学技術大学院大学 (2018)

研究代表者

川原 純  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (20572473)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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)
キーワードグラフアルゴリズム / データ構造 / 二分決定グラフ / 区間グラフ / 平面グラフ / ホットスポット検出 / 選挙区割 / ネットワーク信頼性評価 / グラフ最適化問題 / 組合せ最適化 / 列挙アルゴリズム / 多目的最適化
研究成果の概要

本研究では、解空間圧縮保持の技法において扱うことのできるグラフクラス、制約、目的関数を大幅に増やすことで、技法の有用性を高めた。ホットスポット検出、選挙区割を求める問題、クラウドソーシングのシャープレイ値計算、ノードの故障も考慮したネットワークの信頼性評価等、様々なグラフ最適化問題を解くための手法を提案し、有効性を示した。本研究では、解空間圧縮保持の技法を非専門家でも扱えるよう、ソフトウェアとして整備して公開した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

実社会に現れる最適化問題は、整数計画法として定式化が行われ、CPLEX等のソルバーソフトウェアを用いて解かれることが多いが、グラフの問題では整数計画法による定式化が難しい場合がある。そのような問題に対しても、解空間圧縮保持の技法を用いて解くことができる可能性がある。本研究では、解空間圧縮保持の技法の有用性を高めるため、扱うことのできるグラフの種類や制約条件、目的関数等を強化し、いくつかのグラフ最適化問題を解くための手法を提案した。本研究では、解空間圧縮保持の技法を非専門家でも扱えるよう、ソフトウェアとして整備して公開した。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ハーバード大学(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] The Essential Role of Empirical Validation in Legislative Redistricting Simulation2020

    • 著者名/発表者名
      Fifield Benjamin, Imai Kosuke, Kawahara Jun, Kenny Christopher T.
    • 雑誌名

      Statistics and Public Policy

      巻: 7 号: 1 ページ: 52-68

    • DOI

      10.1080/2330443x.2020.1791773

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enumerating All Subgraphs under Given Constraints Using Zero-suppressed Sentential Decision Diagrams2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Nakahata, Masaaki Nishino, Jun Kawahara, Shin-ichi Minato
    • 雑誌名

      In Proceedings of the 18th Symposium on Experimental Algorithms (SEA 2020)

      巻: 160

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Implicit Enumeration of Topological-Minor-Embeddings and Its Application to Planar Subgraph Enumeration2020

    • 著者名/発表者名
      Nakahata Yu, Kawahara Jun, Horiyama Takashi, Minato Shin-ichi
    • 雑誌名

      In Proceedings of the 14th International Conference and Workshops on Algorithms and Computation (WALCOM 2020)

      巻: 12049 ページ: 211-222

    • DOI

      10.1007/978-3-030-39881-1_18

    • ISBN
      9783030398804, 9783030398811
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient Construction of Binary Decision Diagrams for Network Reliability with Imperfect Vertices2019

    • 著者名/発表者名
      Jun Kawahara, Koki Sonoda, Takeru Inoue, and Shoji Kasahara
    • 雑誌名

      Reliability Engineering & System Safety

      巻: 188 ページ: 142-154

    • DOI

      10.1016/j.ress.2019.03.026

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Hotspot Cluster Detection using Spatial Scan Statistic based on Exact Counting2019

    • 著者名/発表者名
      Fumio Ishioka, Jun Kawahara, Masahiro Mizuta, Shin-ichi Minato, and Koji Kurihara
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Statistics and Data Science

      巻: 2 号: 1 ページ: 241-262

    • DOI

      10.1007/s42081-018-0030-6

    • NAID

      210000185707

    • 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
  • [学会発表] 解の多様性を考慮したビームサーチと局所探索法によるフロンティア法を高速化するための変数順序付け2020

    • 著者名/発表者名
      長谷 洋斗、川原 純、笠原 正治
    • 学会等名
      人工知能学会 第112回人工知能基本問題研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ゼロサプレス型二分決定グラフによるマッチングの列挙2020

    • 著者名/発表者名
      桃井 雄資、川原 純、笠原 正治
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2020年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] グラフの全点対間の点カットを索引化する BDD の構築2020

    • 著者名/発表者名
      髙橋 昌大、川原 純、湊 真一
    • 学会等名
      2020年度 人工知能学会全国大会 (第34回)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 選挙区割問題に対する ZDD を用いた近似的列挙手法の提案と評価2020

    • 著者名/発表者名
      山崎 宏紀、川原 純、湊 真一
    • 学会等名
      第19回情報科学技術フォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] メニエルグラフと交差弦グラフを表すZDDの構築アルゴリズム2020

    • 著者名/発表者名
      馬場 瑛義、川原 純、笠原 正治
    • 学会等名
      情報処理学会 第180回アルゴリズム研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Enumerating All Subgraphs under Given Constraints Using Zero-suppressed Sentential Decision Diagrams2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Nakahata, Masaaki Nishino, Jun Kawahara, Shin-ichi Minato
    • 学会等名
      In Proceedings of the 18th Symposium on Experimental Algorithms (SEA 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二分決定図を用いた部分弦グラフと部分区間グラフの列挙2019

    • 著者名/発表者名
      川原 純
    • 学会等名
      電子情報通信学会コンピュテーション研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 二分決定グラフを用いたネットワーク信頼性計算の最近の動向2019

    • 著者名/発表者名
      川原 純
    • 学会等名
      電子情報通信学会ネットワークシステム研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Power set scan 法を用いた連結なホットスポット検出アルゴリズム2019

    • 著者名/発表者名
      川原 純
    • 学会等名
      基盤(S) 離散構造処理系プロジェクト 「2019年度 秋のワークショップ」
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] On implicit enumeration of subgraphs in some graph classes2019

    • 著者名/発表者名
      川原 純
    • 学会等名
      WINTER FESTA Episode 5
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Aggregating Crowd Opinions Using Shapley Value Regression2018

    • 著者名/発表者名
      Yuko Sakurai, Jun Kawahara, and Satoshi Oyama
    • 学会等名
      The 12th Multi-disciplinary International Conference on Artificial Intelligence (MIWAI 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フロンティア法のチュートリアル+最近の状況2018

    • 著者名/発表者名
      川原 純
    • 学会等名
      基盤(S)離散構造処理系プロジェクト京大拠点キックオフ ミニ集会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 決定グラフによる禁止マイナー演算2018

    • 著者名/発表者名
      中畑 裕, 川原 純, 堀山 貴史, 笠原 正治
    • 学会等名
      北海道大学 ERATO/基盤(S) 離散構造処理系プロジェクト 「2018年度 初夏のワークショップ」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフ集合を圧縮して活用するためのデータ構造とアルゴリズム2018

    • 著者名/発表者名
      川原 純
    • 学会等名
      第21回情報論的学習理論ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 禁止細分で特徴づけられる部分グラフの列挙索引化2018

    • 著者名/発表者名
      中畑 裕, 川原 純, 堀山 貴史, 湊 真一
    • 学会等名
      基盤(S) 離散構造処理系プロジェクト 「2018年度 秋のワークショップ」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフの連結成分列挙の改良2018

    • 著者名/発表者名
      川原 純
    • 学会等名
      基盤(S) 離散構造処理系プロジェクト 「2018年度 秋のワークショップ」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ZDDを用いた安定マッチング列挙の検討2018

    • 著者名/発表者名
      桃井 雄資, 川原 純, 笠原 正治
    • 学会等名
      基盤(S) 離散構造処理系プロジェクト 「2018年度 秋のワークショップ」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 二分決定グラフを用いたグラフ最適化2018

    • 著者名/発表者名
      川原 純
    • 学会等名
      平成30年電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] Graphillion - library for a huge number of graphs

    • URL

      http://graphillion.org

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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