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実計算代数手法に関する効率化と数理科学分野への応用

研究課題

研究課題/領域番号 20K19745
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分60010:情報学基礎論関連
研究機関九州大学

研究代表者

深作 亮也  九州大学, 数理学研究院, 助教 (40778924)

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
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード包括的グレブナー基底系 / ホップ分岐 / グレブナー基底 / 限量子消去 / 因子分析 / 代数計算 / 一変数留数計算 / 因子分析モデル / 計算代数 / 数式処理 / 実限量記号消去
研究開始時の研究の概要

実数領域における計算代数手法 (実計算代数手法) の効率化と応用に取り組む。特に、実数領域における限量記号消去 (実限量記号消去) 等の効率化と応用に取り組みたい。
実限量記号消去のような実計算代数手法は、与えられた数理問題の実数解を正確に与えることができる。一方で、正確な実数解を与えるという利点の副作用によって、膨大な計算資源を要求するというような課題も持っている。
本研究では、実限量記号消去等のような実計算代数手法を数理科学分野に応用したい。特に力学系・特異点論・統計学等への応用を目指している。各応用分野に特化した効率化や、各応用分野のための新しい計算方法の創出を行いたいと考えている。

研究成果の概要

本研究課題では、固定された重複度を持つホップ分岐に関連する代数的な判定法を提案するとともに、包括的グレブナー基底系の表現の簡略化などの方法を提案することができ、一定の成果をあげることができたと考えている。特に、ホップ分岐の重複度はリミットサイクルの個数の上限となる概念である。力学系と関連するような実計算代数手法を提案できたことを意義深く感じる。また、包括的グレブナー基底系の表現の簡略性は実限量記号消去の計算時間や使用メモリなどに強い影響を与える。計算代数手法は膨大な計算時間や使用メモリを要求しやすいので、包括的グレブナー基底系の表現の簡略化は計算効率に関連する非常に重要なトピックの一つである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

計算代数手法は厳密な計算やパラメータを記号的に使うような計算を行うことができる。一方で、数値計算手法などと比べて膨大な計算資源(計算時間・計算メモリなど)を要求し易いような傾向を持っている。本研究では、厳密な計算やパラメータを記号的に使うような計算が可能であるというメリットを数理科学分野に活用してきた。また、膨大な計算資源が要求され易い傾向を持つというデメリットを、計算の効率化などを目指すことで、解消しようとする研究であると考えている。そして、今後、多くの学術的問題・社会的問題に計算代数手法を用いることを目指しているという点に学術的意義や社会的意義を持っていると考える。

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

    (12件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Criteria for Hopf Bifurcations with Fixed Multiplicities2021

    • 著者名/発表者名
      Fukasaku Ryoya
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2021 on International Symposium on Symbolic and Algebraic Computation

      巻: - ページ: 147-154

    • DOI

      10.1145/3452143.3465519

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 計算機代数に基づく因子分析の最尤推定2023

    • 著者名/発表者名
      深作亮也,廣瀬慧,加葉田雄太朗,寺本圭佑
    • 学会等名
      日本計算機統計学会第37回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 代数計算に基づく因子分析モデルの最尤推定値候補の算出2023

    • 著者名/発表者名
      深作亮也,廣瀬慧,加葉田雄太朗,寺本圭佑
    • 学会等名
      日本数式処理学会第32回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] On simplification of comprehensive Gr¨obner systems2023

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Sato, Ryoya Fukasaku
    • 学会等名
      The 28th International Conference on Applications of Computer Algebra ACA’2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 因子分析における代数計算の可能性2023

    • 著者名/発表者名
      深作亮也
    • 学会等名
      九州大学IMI共同利用・短期共同研究「記号計算の高速化と産業課題解決への応用」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 因子分析へのグレブナー基底に基づくアプローチ2022

    • 著者名/発表者名
      深作亮也, 廣瀬慧, 加葉田雄太朗, 寺本圭佑
    • 学会等名
      RIMS共同研究(公開型)「Computer Algebra - Foundations and Applications 」
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 効率的な一変数留数計算アルゴリズム2022

    • 著者名/発表者名
      深作亮也, 田島慎一
    • 学会等名
      日本数学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Criteria for Hopf bifurcations with fixed multiplicities2021

    • 著者名/発表者名
      Ryoya Fukasaku
    • 学会等名
      The International Symposium on Symbolic and Algebraic Computation (ISSAC) 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 一変数留数計算について2021

    • 著者名/発表者名
      深作亮也, 田島慎一
    • 学会等名
      RIMS共同研究(公開型)「Computer Algebra - Foundations and Applications」
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 重複ホップ分岐が発生するようなパラメータ条件の計算アルゴリズム2020

    • 著者名/発表者名
      深作亮也
    • 学会等名
      日本数式処理学会第29回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 単純ホップ分岐判定法の実装2020

    • 著者名/発表者名
      深作亮也,田島慎一
    • 学会等名
      RIMS共同研究(公開型)Computer Algebra Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 重複ホップに関する実装

    • URL

      https://www2.math.kyushu-u.ac.jp/~fukasaku/software/Bifurcation/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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