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SAT技術に基づく系統的探索と確率的探索の統合的技法の研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K11828
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60050:ソフトウェア関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

番原 睦則  名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (80290774)

研究分担者 田村 直之  神戸大学, DX・情報統括本部, 名誉教授 (60207248)
宋 剛秀  神戸大学, DX・情報統括本部, 准教授 (00625121)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード解集合プログラミング / 組合せ最適化 / 巨大近傍探索 / 命題論理の充足可能性判定(SAT) / 組合せ最適化問題 / 時間割問題 / 車両装備仕様問題
研究開始時の研究の概要

命題論理の充足可能性判定(SAT) 技術を用いて系統的探索と確率的局所探索を統合的かつ効率的に扱うアルゴリズム技法,およびソルバーの研究開発を進める.また,電力網問題・時間割問題等,社会的に重要な応用研究を通じて,SAT 技術の特長を活かした技法の利点・有効性・実用性を明らかにする.

研究成果の概要

本研究では,SAT 技術の発展形である解集合プログラミング (Answer Set Programming; ASP) を用いて,系統的探索と確率的局所探索を統合的に扱うハイブリッド手法の研究開発を進めた.巡回セールスマン問題や最小ヒント数独生成問題をはじめとする求解困難なベンチマーク問題を使って提案手法を評価し,ASP 技術の特長を活かした技法の利点・有効性・効率性を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の主要成果の一つである優先度付き巨大近傍探索 (Large Neighborhood Prioritized Search; LNPS) は,組合せ最適化問題に対するメタ戦略の一種である.この LNPS は,系統的探索の長所である最適性の保証と確率的局所探索の長所であるスケーラビリティの両方の長所を兼ね備えたハイブリッド手法である.この成果は,高度な知識表現・推論・最適化を必要とするソフトウェア開発において,既存技術では解くことが困難だった問題に対し,高性能かつ高機能な推論基盤を提供するものである.

報告書

(4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
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 6件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] ポツダム大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] ポツダム大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Combinatorial Reconfiguration with Answer Set Programming: Algorithms, Encodings, and Empirical Analysis2024

    • 著者名/発表者名
      Yamada Yuya、Banbara Mutsunori、Inoue Katsumi、Schaub Torsten、Uehara Ryuhei
    • 雑誌名

      Proceedings of the 18th International Conference and Workshops on Algorithms and Computation (WALCOM 2024)

      巻: LNCS 14549 ページ: 242-256

    • DOI

      10.1007/978-981-97-0566-5_18

    • ISBN
      9789819705658, 9789819705665
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On the Computational Complexity of Generalized Common Shape Puzzles2024

    • 著者名/発表者名
      Banbara Mutsunori、Minato Shin-ichi、Ono Hirotaka、Uehara Ryuhei
    • 雑誌名

      Proceedings of the 49th International Conference on Current Trends in Theory and Practice of Computer Science (SOFSEM 2024)

      巻: LNCS 14519 ページ: 55-68

    • DOI

      10.1007/978-3-031-52113-3_4

    • ISBN
      9783031521126, 9783031521133
    • 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] SQL 型制約プログラミングシステム CombSQL+ の複数制約ソルバー連携2023

    • 著者名/発表者名
      小菅 脩司、酒井 正彦、番原 睦則
    • 雑誌名

      人工知能学会研究会資料 人工知能基本問題研究会

      巻: 125 号: 0 ページ: 54-59

    • DOI

      10.11517/jsaifpai.125.0_54

    • ISSN
      2436-4584
    • 年月日
      2023-08-21
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] 解集合プログラミングを用いた配電網問題の解法2023

    • 著者名/発表者名
      山田 健太郎、湊 真一、田村 直之、番原 睦則
    • 雑誌名

      コンピュータ ソフトウェア

      巻: 40 号: 2 ページ: 2_3-2_18

    • DOI

      10.11309/jssst.40.2_3

    • ISSN
      0289-6540
    • 年月日
      2023-04-21
    • 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] Recongo: Bounded Combinatorial Reconfiguration with Answer Set Programming2023

    • 著者名/発表者名
      Yamada Yuya、Banbara Mutsunori、Inoue Katsumi、Schaub Torsten
    • 雑誌名

      Proceedings of the 18th Edition of the European Conference on Logics in Artificial Intelligence (JELIA 2023)

      巻: LNAI 14281 ページ: 278-286

    • DOI

      10.1007/978-3-031-43619-2_20

    • ISBN
      9783031436185, 9783031436192
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hamiltonian Cycle Reconfiguration with Answer Set Programming2023

    • 著者名/発表者名
      Hirate Takahiro、Banbara Mutsunori、Inoue Katsumi、Lu Xiao-Nan、Nabeshima Hidetomo、Schaub Torsten、Soh Takehide、Tamura Naoyuki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 18th European Conference on Logics in Artificial Intelligence (JELIA 2023)

      巻: LNAI 14281 ページ: 262-277

    • DOI

      10.1007/978-3-031-43619-2_19

    • ISBN
      9783031436185, 9783031436192
    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] SAF: SAT-Based Attractor Finder in?Asynchronous Automata Networks2023

    • 著者名/発表者名
      Soh Takehide、Magnin Morgan、Le Berre Daniel、Banbara Mutsunori、Tamura Naoyuki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 21st International Conference on Computational Methods in Systems Biology (CMSB 2023)

      巻: LNCS 14137 ページ: 175-183

    • DOI

      10.1007/978-3-031-42697-1_12

    • ISBN
      9783031426964, 9783031426971
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] SAT-based Method for Finding Attractors in Asynchronous Multi-valued Networks2023

    • 著者名/発表者名
      Takehide Soh, Morgan Magnin, Daniel Le Berre, Mutsunori Banbara and Naoyuki Tamura
    • 雑誌名

      Proceedings of the 14th International Conference on Bioinformatics Models, Methods and Algorithms (BIOINFORMATICS 2023)

      巻: - ページ: 163-174

    • DOI

      10.5220/0011675100003414

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Solving Vehicle Equipment Specification Problems with Answer Set Programming2023

    • 著者名/発表者名
      Raito Takeuchi, Mutsunori Banbara, Naoyuki Tamura, and Torsten Schaub
    • 雑誌名

      Proceedings of the 25th International Symposium on Practical Aspects of Declarative Languages (PADL 2023)

      巻: 13880 ページ: 232-249

    • DOI

      10.1007/978-3-031-24841-2_15

    • ISBN
      9783031248405, 9783031248412
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] レプ・タイルの定式化を用いた各種ソルバの性能比較2022

    • 著者名/発表者名
      番原 睦則、安田 宜仁、橋本 健二、堀山 貴史、湊 真一、中村 駆、西野 正彬、酒井 正彦、上原 隆平、宇野 裕之
    • 雑誌名

      人工知能学会研究会資料 人工知能基本問題研究会

      巻: 119 号: 0 ページ: 02-07

    • DOI

      10.11517/jsaifpai.119.0_02

    • NAID

      130008143051

    • ISSN
      2436-4584
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 解集合プログラミングに基づく系統的探索と確率的局所探索の統合的手法に関する一考察2021

    • 著者名/発表者名
      桑原 和也、田村 直之、番原 睦則
    • 雑誌名

      人工知能学会全国大会論文集

      巻: JSAI2021 号: 0 ページ: 2E1OS13a01-2E1OS13a01

    • DOI

      10.11517/pjsai.JSAI2021.0_2E1OS13a01

    • NAID

      130008051599

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 解集合プログラミングを用いた多目的車両装備仕様問題の解法2021

    • 著者名/発表者名
      竹内 頼人、田村 直之、番原 睦則
    • 雑誌名

      人工知能学会全国大会論文集

      巻: JSAI2021 号: 0 ページ: 1H4GS1c03-1H4GS1c03

    • DOI

      10.11517/pjsai.JSAI2021.0_1H4GS1c03

    • NAID

      130008051554

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 解集合プログラミングを用いた支配集合遷移2024

    • 著者名/発表者名
      加藤聖人, 宋剛秀, 田村直之, 番原睦則
    • 学会等名
      第26回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] heulingo: 組合せ最適化のための解集合プログラミングに基づく優先度付き巨大近傍探索の実装2024

    • 著者名/発表者名
      杉森唯瑠未, 宋剛秀, 田村直之, 井上克巳, 鍋島英知, 番原睦則
    • 学会等名
      第26回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2024) ポスター発表
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Answer Set Programming を用いた圧縮指標の計算2024

    • 著者名/発表者名
      クップル ドミニク, 番原睦則
    • 学会等名
      2023年度冬のLAシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 解集合プログラミングを用いた支配集合遷移問題の解法に関する考察2023

    • 著者名/発表者名
      加藤聖人, 宋剛秀, 田村直之, 番原睦則
    • 学会等名
      2023年度人工知能学会全国大会(第37回)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 解集合プログラミングを用いたトークンスライディング型・独立集合遷移問題の解法に関する考察2023

    • 著者名/発表者名
      髙田和紀, 山田悠也, 番原睦則
    • 学会等名
      2023年度人工知能学会全国大会(第37回)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 解集合プログラミングを用いたハミルトン閉路遷移問題の解法2023

    • 著者名/発表者名
      平手貴大, 番原睦則, 井上克巳, 盧暁南, 鍋島英知, 宋剛秀, 田村直之
    • 学会等名
      第25回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2023)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] A ZDD-Based Method for Exactly Enumerating All Lower-Cost Solutions of Combinatorial Problems2022

    • 著者名/発表者名
      Shin-Ichi Minato, Mutsunori Banbara, Takashi Horiyama, Jun Kawahara, Ichigaku Takigawa and Yutaro Yamaguchi
    • 学会等名
      Fifth Workshop on Enumeration Problems and Applications (WEPA-2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 解集合プログラミングを用いたクイーン支配問題の解法に関する一考察2022

    • 著者名/発表者名
      加藤聖人, 田村直之, 番原睦則
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第39回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 解集合プログラミングに基づく組合せ遷移ソルバーとその性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      山田悠也, 番原睦則
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第39回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Solving Rep-tile by Computers2022

    • 著者名/発表者名
      Mutsunori Banbara, Kenji Hashimoto, Takashi, Horiyama, Shin-ichi Minato, Kakeru Nakamura, Masaaki Nishino, Masahiko Sakai, Ryuhei Uehara, Yushi Uno, Norihito Yasuda
    • 学会等名
      14th Gathering 4 Gardner Conference (2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] チャネリング制約を用いたalldifferent 制約の SAT 符号化2022

    • 著者名/発表者名
      小菅脩司, 宋剛秀, 田村直之, 番原睦則
    • 学会等名
      情報処理学会第84回全国大会 1L-03
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 解集合プログラミングを用いた優先度付き巨大近傍探索の実装と評価2022

    • 著者名/発表者名
      桑原和也, 宋剛秀, 田村直之, 番原睦則
    • 学会等名
      情報処理学会第84回全国大会 1L-04
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 解集合プログラミングを用いた配電網問題の解法2022

    • 著者名/発表者名
      山田健太郎, 湊真一, 田村直之, 番原睦則
    • 学会等名
      第24回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2022)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] レプ・タイルの定式化を用いた各種ソルバの性能比較2022

    • 著者名/発表者名
      番原睦則, 橋本健二, 堀山貴史, 湊真一, 中村駆, 西野正彬, 酒井正彦, 上原隆平, 宇野裕之, 安田宜仁
    • 学会等名
      第16回組合せゲーム・パズル研究集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ZDDの区間メモ化探索技法によるコスト制約組合せ問題の高速な解列挙2022

    • 著者名/発表者名
      湊真一, 番原睦則, 堀山貴史, 川原純, 瀧川一学, 山口勇太郎
    • 学会等名
      情報処理学会アルゴリズム研究会 第187回アルゴリズム研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Towards CEGAR-based Parallel SAT Solving2021

    • 著者名/発表者名
      Takehide Soh, Hidetomo Nabeshima, Mutsunori Banbara, Naoyuki Tamura,and Katsumi Inoue
    • 学会等名
      Pragmatics of SAT (PoS 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 解集合プログラミングに基づく組合せ遷移ソルバーの実装方式に関する考察2021

    • 著者名/発表者名
      山田悠也, 湊真一, 番原睦則
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第38回大会 46-L
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 解集合プログラミングを用いたハミルトン閉路問題の解法に関する考察2021

    • 著者名/発表者名
      平手貴大, 宋剛秀, 田村直之, 番原睦則
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第38回大会 34-L
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] The Art of Computer Programming Volume 4B Combinatorial Algorithms Part 2 日本語版2023

    • 著者名/発表者名
      Donald E.Knuth、和田 英一、岩崎 英哉、田村 直之、寺田 実
    • 総ページ数
      728
    • 出版者
      ドワンゴ
    • ISBN
      9784048931144
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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