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半整数制約付き種別構成問題に対する高性能錐最適化手法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 18K11176
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60020:数理情報学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

山下 真  東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (20386824)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード応用数学 / 数理最適化 / 錐最適化 / 混合整数計画問題 / 半整数制約 / 育種学 / 種別構成問題
研究成果の概要

本研究課題では、種別構成問題において各変数が半整数となるような制約を付加した最適化問題に対する効率的な計算手法の開発を行った。錐分割手法では、切除平面の計算が解析的に行えるようにし、半整数制約と合わせて混合整数計画問題を解く反復解法を構築した。また、別の手法として、半整数制約と錐制約をそれぞれの子問題に分解する方法を改良し、一部の制約を含ませることで良好な解を生成可能とした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

半整数制約は、変数が 0 あるいは一定の範囲の整数となっているような制約である。例えばポートフォリオ構築などであれば、資産をポートフォリオに組み込む場合に手数料などから最低限組み込むべき量が決まっている場合などが想定される。本研究で構築した計算手法は半整数制約を伴うような錐最適化問題に特に効果が高いと考えられる。また、数理最適化問題が複雑になったときに子問題への分解は良く行われる手法であり、特定の制約を含ませる本研究の方法は多くの手法の改善に利用できる可能性がある。

報告書

(5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
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Institut Teknologi Sepuluh Nopember(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Ewha Womans University(韓国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Ewha Womans University(韓国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The Swedish Forestry Research Institute(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Ewha Womans University(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The Swedish Forestry Research Institute(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] An infeasible interior-point arc-search algorithm for nonlinear constrained optimization2021

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Makoto、Iida Einosuke、Yang Yaguang
    • 雑誌名

      Numerical Algorithms

      巻: 89 号: 1 ページ: 249-275

    • DOI

      10.1007/s11075-021-01113-w

    • NAID

      40022730690

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Exploiting aggregate sparsity in second-order cone relaxations for quadratic constrained quadratic programming problems2021

    • 著者名/発表者名
      Heejune Sheen, Makoto Yamashita
    • 雑誌名

      Optimization Methods and Software

      巻: - 号: 2 ページ: 753-771

    • DOI

      10.1080/10556788.2020.1827256

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A dual spectral projected gradient method for log-determinant semidefinite problems2020

    • 著者名/発表者名
      1.Takashi Nakagaki, Mituhiro Fukuda, Sunyoung Kim, and Makoto Yamashita
    • 雑誌名

      Computational Optimization and Applications

      巻: 76 号: 1 ページ: 33-68

    • DOI

      10.1007/s10589-020-00166-2

    • NAID

      40021965296

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] POLYHEDRAL-BASED METHODS FOR MIXED-INTEGER SOCP IN TREE BREEDING2019

    • 著者名/発表者名
      Safarina Sena、Mullin Tim J.、Yamashita Makoto
    • 雑誌名

      日本オペレーションズ・リサーチ学会論文誌

      巻: 62 号: 4 ページ: 133-151

    • DOI

      10.15807/jorsj.62.133

    • NAID

      130007740374

    • ISSN
      0453-4514, 2188-8299
    • 年月日
      2019-10-31
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Solving pooling problems with time discretization by LP and SOCP relaxations and rescheduling methods2019

    • 著者名/発表者名
      Masaki Kimizuka, Sunyoung Kim and Makoto Yamashita
    • 雑誌名

      Journal of Global Optimization

      巻: 75 ページ: 631-654

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On the conditions for the finite termination of ADMM and its applications to SOS polynomials feasibility problems2019

    • 著者名/発表者名
      7.Hikaru Komeiji, Sunyoung Kim and Makoto Yamashita
    • 雑誌名

      Computational Optimization and Applications

      巻: 74 ページ: 317-344

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] An efficient approach with aggregate sparsity based on second order cone programming relaxations for quadratic constrained quadratic programming problems2021

    • 著者名/発表者名
      Makoto Yamashita*, Heejune Sheen
    • 学会等名
      IFORS 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Cone Decomposition Method for Semi-Integer Problems2021

    • 著者名/発表者名
      Sena Safarina*, Makoto Yamashita
    • 学会等名
      SIAM Conference on Optimization 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Conic Relaxation Approach for Semi-Integer arising from Tree Breeding2020

    • 著者名/発表者名
      Sena Safarina, Makoto Yamashita
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2021年春季研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 二次錐計画問題を用いた等式制約付き多項式最適化問題に対する緩和手法2020

    • 著者名/発表者名
      岡田智之*,Kim Sunyoung, 山下真
    • 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
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] An efficient mathematical approach for optimal selection problems in tree breeding2019

    • 著者名/発表者名
      Makoto Yamashita*, Sena Safarina, Tim J. Mullin, Satoko Moriguchi
    • 学会等名
      2019 International Symposium for Advanced Computing and Information Technology
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 非線形最適化問題に対する非実行可能 arc-search 内点法の数値実験による評価2019

    • 著者名/発表者名
      飯田 英之介,Yaguang Yang, 山下真
    • 学会等名
      最適化:モデリングとアルゴリズム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A polyhedral based method for optimal contribution selection problem2018

    • 著者名/発表者名
      Sena Safarina, Makoto Yamashita, Tim J. Mullin
    • 学会等名
      京都大学数理解析研究所共同研究「高度情報化社会に向けた数理最適化の新潮流」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] An Efficient Approach for Pooling Problems by Second-order Cone Programming Relaxations and Rescheduling Methods2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Yamashita, Masaki Kimizuka, Sunyoung Kim
    • 学会等名
      International Workshop on Control and Optimization
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 樹木園種別構成問題に現れる錐最適化問題への効率的な解法の構築2018

    • 著者名/発表者名
      山下真, Tim J. Mullin, Sena Safarina
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 研究部会 最適化とその応用
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] OpSel.jl

    • URL

      https://github.com/makoto-yamashita/OpSel.jl

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] Opsel.jl

    • URL

      https://github.com/makoto-yamashita/OpSel.jl

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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