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ナチュラルコンピューティングにおける実行の高速化を実現する計算手法

研究課題

研究課題/領域番号 20K11681
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60010:情報学基礎論関連
研究機関九州工業大学

研究代表者

藤原 暁宏  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (10295008)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードアルゴリズム / ナチュラルコンピューティング
研究開始時の研究の概要

ナチュラルコンピューティングの一つとして,生物の細胞などの生態系を計算のためのハードウェアとみなして計算を行うための研究が注目を集めている.しかしながら,理論的に計算可能であっても,生体系をハードウェアとして仮定した場合の計算の実行速度についての検証はほとんど行われていなかった.
本研究では,ナチュラルコンピューティングの現実世界での計算の実行速度に焦点を当て,高速に実行可能な問題解法(アルゴリズム)の提案を行う.また,アルゴリズムを実行可能な並列計算シミュレータを開発し,提案アルゴリズムの正当性,及び,実効性の検証を行うとともに,解の精度や計算速度についても評価を行う.

研究成果の概要

ナチュラルコンピューティングでは,生体系を並列分散処理のハードウェアとみなして計算困難問題の解を求める計算モデルとしての研究が注目を集めている.本研究では,従来の研究では考慮されることの少なかったナチュラルコンピューティングの現実世界での実行速度に焦点を当て,アルゴリズムの実行速度を考慮した場合の計算モデルの計算能力の検証や,高速に実行可能な計算操作を用いた計算困難問題に対するアルゴリズムの提案を行なった.また,提案計算モデルに対する並列計算シミュレータを開発し,シミュレータ上において提案アルゴリズムの正当性,及び,実効性の検証を行うとともに,解の精度や計算速度についても評価を行なった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,生物の細胞の生命活動などの自然界のシステムを計算に用いるナチュラルコンピューティングにおいて,実行速度を考慮した計算モデルと効率のよいアルゴリズムの提案を行なった.これにより,従来の計算機では正確な解を求めることが非常に困難である問題に対して,実用的な時間で問題を解くナチュラルコンピューティングの実現に一歩近づくことができたことになる.また,提案モデルに対して高速に動作するシミュレータの開発を行っており,ナチュラルコンピューティングにおけるアルゴリズムの正確な評価や検証について貢献できているものと考えられる.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 10件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] An asynchronous P system with the Bron-Kerbosch algorithm for solving the maximum clique2023

    • 著者名/発表者名
      Noguchi Takuya、Fujiwara Akihiro
    • 雑誌名

      International Journal of Networking and Computing

      巻: 13 号: 2 ページ: 131-148

    • DOI

      10.15803/ijnc.13.2_131

    • ISSN
      2185-2839, 2185-2847
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An asynchronous P system with a DPLL algorithm for solving SAT2022

    • 著者名/発表者名
      Noguchi Takuya, Fujiwara Akihiro
    • 雑誌名

      International Journal of Networking and Computing

      巻: 12 号: 2 ページ: 238-252

    • DOI

      10.15803/ijnc.12.2_238

    • ISSN
      2185-2839, 2185-2847
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An asynchronous P system with a DPLL algorithm for solving SAT2022

    • 著者名/発表者名
      T. Noguchi, A. Fujiwara
    • 雑誌名

      International Journal of Networking and Computing

      巻: (掲載決定)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] P systems with branch and bound for solving two hard graph problems2020

    • 著者名/発表者名
      K. Umetsu, A. Fujiwara
    • 雑誌名

      International Journal of Networking and Computing

      巻: 10 号: 2 ページ: 159-173

    • DOI

      10.15803/ijnc.10.2_159

    • NAID

      130007878671

    • ISSN
      2185-2839, 2185-2847
    • 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
  • [学会発表] An asynchronous P system for solving the minimum Steiner tree with branch and bound2023

    • 著者名/発表者名
      Reo Ueno, Akihiro Fujiwara
    • 学会等名
      15th International Workshop on Parallel and Distributed Algorithms and Applications
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An asynchronous P system using branch and bound for the minimum Steiner tree2023

    • 著者名/発表者名
      上野礼央, 藤原暁宏
    • 学会等名
      第19回情報科学ワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Robustness proofs for asynchronous P systems2022

    • 著者名/発表者名
      N. Tojima, A. Fujiwara
    • 学会等名
      10th International Symposium on Applied Engineering and Science (SAES2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An asynchronous P system for solving the maximum clique problem with the Bron-Kerbosch algorithm2022

    • 著者名/発表者名
      T. Noguchi, A. Fujiwara
    • 学会等名
      4th International Workshop on Parallel and Distributed Algorithms and Applications
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust Asynchronous P Systems for Basic Operations2021

    • 著者名/発表者名
      N. Tojima, A. Fujiwara
    • 学会等名
      The 2021 International Conference on Computational Science and Computational Intelligence
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An asynchronous P system with branch and bound for solving the subset sum problem2021

    • 著者名/発表者名
      K. Nagao, A. Fujiwara
    • 学会等名
      13th International Workshop on Parallel and Distributed Algorithms and Applications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An asynchronous P system with a DPLL algorithm for solving a satisfiability problem2021

    • 著者名/発表者名
      T. Noguchi, A. Fujiwara
    • 学会等名
      Ninth International Symposium on Computing and Networking
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An asynchronous P system for bitonic sort2021

    • 著者名/発表者名
      K. Nagao, A. Fujiwara
    • 学会等名
      International Conference on Foundations of Computer Science
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An asynchronous P system with branch and bound for solving the knapsack problem2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakano, A. Fujiwara
    • 学会等名
      The Ninth International Symposium on Computing and Networking
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An asynchronous P system for counting sort2020

    • 著者名/発表者名
      K. Nagao, A. Fujiwara
    • 学会等名
      The Ninth International Symposium on Computing and Networking
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An asynchronous P system using branch and bound for maximum independent set2020

    • 著者名/発表者名
      K. Umetsu, A. Fujiwara
    • 学会等名
      11th International Workshop on Networking, Computing, Systems, and Software
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Pythonで学ぶ アルゴリズムとデータ構造2023

    • 著者名/発表者名
      藤原暁宏
    • 総ページ数
      200
    • 出版者
      森北出版
    • ISBN
      4627872615
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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