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SATオラクルを用いた問題解法とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 19H04175
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分61030:知能情報学関連
研究機関九州大学

研究代表者

越村 三幸  九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (30274492)

研究分担者 藤田 博  九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (70284552)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード組合せ最適化 / 極小修正集合 / クリーク分割問題 / 実時間スケジューリング / 自動倉庫のスケジューリング / Robust MaxSAT / スケジューリング / 提携構造形成問題 / SAT解法 / SATオラクル / 推移律のSAT符号化 / 極小修正集合の列挙問題 / 擬似ブール制約 / Minimal Correction Set
研究開始時の研究の概要

本研究ではSATオラクル解法の性能向上を目指し、オラクル間の連携や探索ヒューリスティックスなどの技術課題を洗い出し、その解決を図る。また、いくつかの応用問題を通して、その効果を実証する。このため、「SAT/MaxSAT/PBソルバーの開発」、「極小修正集合の列挙」、「MaxSAT/PBソルバーの応用開発」の研究を進める。最後の応用開発では、実時間スケジューリング、提携構造形成問題などに取り組む。

研究成果の概要

SATソルバー呼び出しをNPオラクルのように用いるSATオラクル解法を利用し、次のような(1)から(4)の応用問題の解法の探求を行なった。(1)極小修正集合の列挙、(2)クリーク分割問題、(3)実時間スケジューリング、(4)自動倉庫の垂直搬送機のスケジューリング。
(1)では、単位ソフト節を多く含むような問題については従来手法より優れていることが確かめられた。(2)では、制約数を削減する手法を考案し、その正しさを証明するとともに、削減率についても理論的な見積もりを与えた。(3)では、従来の手法に比べ、処理時間を格段に短縮することに成功した。(4)では、実機の搬送能力の向上に寄与することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

(1)から(4)のいずれも手法でも有効性が確認できた。これは、SATオラクル解法の能力の高さを示している。特に、(2)は推移律というかなり一般的な制約についてその数の削減手法を提案しており、その恩恵を享受できる適用分野は広く学術的意義は高い。
(4)で用いられているのは、SAT分野の基礎的な符号化技術ではあるが、物流分野の重要な技術的課題である自動倉庫の高速化と省スペース化に貢献する成果であり、社会的意義は大きい。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Concise integer linear programming formulation for clique partitioning problems2022

    • 著者名/発表者名
      Miyuki Koshimura, Emi Watanabe, Yuko Sakurai, Makoto Yokoo
    • 雑誌名

      Constraints

      巻: 27 号: 1-2 ページ: 99-115

    • DOI

      10.1007/s10601-022-09326-z

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Impossibility of weakly stable and strategy-proof mechanism2022

    • 著者名/発表者名
      Sung-Ho Cho, Miyuki Koshimura, Pink Mandal, Kentaro Yahiro, Makoto Yokoo
    • 雑誌名

      Economics Letters

      巻: 217 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1016/j.econlet.2022.110675

    • 関連する報告書
      2022 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] Robust Weighted Partial Maximum Satisfiability Problem: Challenge to Σ2P-Complete Problem2022

    • 著者名/発表者名
      Sugahara Tomoya、Yamashita Kaito、Barrot Nathanael、Koshimura Miyuki、Yokoo Makoto
    • 雑誌名

      Pacific Rim International Conference on Artificial Intelligence

      巻: 1 ページ: 17-31

    • DOI

      10.1007/978-3-031-20862-1_2

    • ISBN
      9783031208614, 9783031208621
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Modeling and Solving Scheduling in Overloaded Situations with Weighted Partial Ma×SAT2021

    • 著者名/発表者名
      Xiaojuan Liao, Hui Zhang, Miyuki Koshimura, Rong Huang, Wenxin Yu, Fagen Li
    • 雑誌名

      Mathematical Problems in Engineering

      巻: 2021 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1155/2021/9615463

    • 関連する報告書
      2021 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] N-level Modulo-Based CNF encodings of Pseudo-Boolean constraints for MaxSAT2019

    • 著者名/発表者名
      Aolong Zha, Miyuki Koshimura, Hiroshi Fujita
    • 雑誌名

      Constraints

      巻: 24 号: 2 ページ: 133-161

    • DOI

      10.1007/s10601-018-9299-0

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分割決定木を用いた分割関数ゲームの提携構造形成アルゴリズム2019

    • 著者名/発表者名
      査 澳龍、越村 三幸、櫻井 祐子、横尾 真
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J102-D ページ: 313-323

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A comparative analysis and improvement of MaxSAT encodings for coalition structure generation under MC-nets2019

    • 著者名/発表者名
      Xiaojuan Liao、Miyuki Koshimura
    • 雑誌名

      Journal of Logic and Computation

      巻: 29 号: 6 ページ: 913-931

    • DOI

      10.1093/logcom/exz017

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ラムゼーグラフの二つの遷移2023

    • 著者名/発表者名
      越村 三幸、永野 崇
    • 学会等名
      2023年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 垂直搬送機のMaxSATによる最適スケジューリング2022

    • 著者名/発表者名
      越村 三幸、野田 五十樹
    • 学会等名
      スケジューリング・シンポジウム2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 敵対者が存在する重み付き MaxSAT の定式化と厳密アルゴリズムの提案2022

    • 著者名/発表者名
      山下魁人、菅原知地、越村 三幸、横尾真
    • 学会等名
      Symposium on Multi Agent Systems for Harmonization 2022 (SMASH22)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ADSAT:敵対者が存在するMaxSAT2021

    • 著者名/発表者名
      菅原知地、越村 三幸、横尾 真
    • 学会等名
      人工知能学会全国 大会(第35回)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] CNF Encodings for the Min-Max Multiple Traveling Salesmen Problem2020

    • 著者名/発表者名
      Aolong Zha, Rongxuan Gao, Qiong Chang, Miyuki Koshimura, Itsuki Noda
    • 学会等名
      2020 IEEE 32nd International Conference on Tools with Artificial Intelligence (ICTAI)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 推移関係を表すSAT節の削減2020

    • 著者名/発表者名
      越村 三幸, 廖 暁鵑, 渡部 恵海, 櫻井 祐子, 横尾 真
    • 学会等名
      2020年度人工知能学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] A Simple yet Efficient MCSes Enumeration with SAT Oracles2020

    • 著者名/発表者名
      Miyuki Koshimura, Ken Satoh
    • 学会等名
      12th Asian Conference on Intelligent Information and Database Systems
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SATソルバーGlucoseを用いたMCS列挙2019

    • 著者名/発表者名
      越村三幸、佐藤健
    • 学会等名
      2019年度人工知能学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Maximum Satisfiability Formulation for Optimal Scheduling in Overloaded Real-Time Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Xiaojuan Liao, Hui Zhang, Miyuki Koshimura, Rong Huang, Wenxin Yu
    • 学会等名
      PRICAI: 16th Pacific Rim International Conference on Artificial Intelligence
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Solving Coalition Structure Generation Problems over Weighted Graph2019

    • 著者名/発表者名
      Emi Watanabe, Miyuki Koshimura, Yuko Sakurai, Makoto Yokoo
    • 学会等名
      PRIMA 2019: 22nd International Conference on Principles and Practice of Multi-Agent Systems
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 物流倉庫の制御装置、及び物流倉庫の制御方法2022

    • 発明者名
      越村、岡本、野田、小出
    • 権利者名
      越村、岡本、野田、小出
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] 物流倉庫の制御装置、及び物流倉庫の制御方法2021

    • 発明者名
      越村、野田、加藤
    • 権利者名
      越村、野田、加藤
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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