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2013 年度 実績報告書

数理論理学からの計算限界解析

計画研究

研究領域多面的アプローチの統合による計算限界の解明
研究課題/領域番号 24106002
研究機関京都大学

研究代表者

牧野 和久  京都大学, 数理解析研究所, 准教授 (60294162)

研究分担者 河村 彰星  東京大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (20600117)
垣村 尚徳  東京大学, 総合文化研究科, 講師 (30508180)
小林 佑輔  東京大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (40581591)
ロスマン ベンジャミン  国立情報学研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 研究員 (90599177)
研究期間 (年度) 2012-06-28 – 2017-03-31
キーワード計算複雑度
研究実績の概要

本研究では,数理論理学的な解析手法を用い,P≠NP予想に代表される計算限界に関する重要な未解決問題の解決を試みる.具体的には,記述複雑度と証明複雑度という2つの数理論理学の視点を通して解明を目指す.また,計算限界解明のための標準的な手法である情報理論・符号理論 (A02班)に基づく手法や領域・回路計算量(A03班)からの解析技法,さらに,境界他分野 (統計力学(C01班),量子力学(C02班),学習理論(C03班))の手法を数理論理学のレンズを通して解釈し直し計算量解析を行う.これらの横断的な共同研究を通して,数理論理学的な計算量理論の新しい基礎理論の展開,および,数理論理学に由来する新しい解析手法の開発も目指す.さらには,上記の研究成果を逆に利用することで,数理論理学を用いた効率的なアルゴリズムを開発する.
具体的には,実関数の計算複雑度,ゲーム論における均衡解を求める問題の計算複雑度,最適化分野における相補性問題などの計算複雑度などの解析を行った.
たとえば,相補性問題に対しては,入力である行列の各行が高々2個の非零要素をもつ場合でも一般にNP困難であるが,2個のうち1つが正,もう一方が負である場合は多項式時間で効率的に解けることを示した.
また,平面グラフに周辺の連結性に関連するいくつかの問題に対しても効率的なアルゴリズムの開発にも成功した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

数理論理学的な解析手法を用い,P≠NP予想に代表される計算限界に関する重要な未解決問題の解決を試みることを目的としているが,
実関数の計算複雑度,ゲーム論における均衡解を求める問題の計算複雑度,最適化分野における相補性問題など様々な問題の計算複雑度の解明に成功しているため

今後の研究の推進方策

今後も数理論理学的な解析手法を用い,計算限界の解明を目指す.また,計算限界解明のための標準的な手法である情報理論・符号理論 (A02班)に基づく手法や領域・回路計算量(A03班)からの解析技法,さらに,境界他分野 (統計力学(C01班),量子力学(C02班),学習理論(C03班))の手法を数理論理学のレンズを通して解釈し直し計算量解析を行う.
特に,本領域研究の他班との共同研究を推進するため,合同の研究集会や打ち合わせを活発に行う.解析結果を得るため,またその逆に,解析結果の実振る舞いを検証するために大規模な計算機実験を行う.

  • 研究成果

    (58件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (25件) (うち査読あり 25件) 学会発表 (33件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Computational Complexity of Smooth Differential Equations2014

    • 著者名/発表者名
      A.Kawamura, H.Ota, C.Rosnick, M.Ziegler
    • 雑誌名

      Logical Methods in Computer Science

      巻: 10 ページ: paper 6

    • DOI

      10.2168/LMCS-10(1:6)2014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Generalized Terminal Backup Problem2014

    • 著者名/発表者名
      Attila Bernath, Yusuke Kobayashi
    • 雑誌名

      SODA

      巻: 25 ページ: 1678-1686

    • DOI

      10.1137/1.9781611973402.121

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Derandomizing the HSSW Algorithm for 3-SAT2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuhisa Makino, Suguru Tamaki, Masaki Yamamoto
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: 67 ページ: 112-124

    • DOI

      10.1007/s00453-012-9741-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On discounted approximations of undiscounted stochastic games and Markov decision processes with limited randomness2013

    • 著者名/発表者名
      Endre Boros, Khaled Elbassioni, Vladimir Gurvich, Kazuhisa Makino
    • 雑誌名

      Operations Research Letter

      巻: 41 ページ: 357–362

    • DOI

      10.1016/j.orl.2013.04.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On Randomized Fictitious Play for Approximating Saddle Points over Convex Sets2013

    • 著者名/発表者名
      Khaled Elbassioni, Kazuhisa Makino, Kurt Mehlhorn, Fahimeh Ramezani
    • 雑誌名

      LNCS

      巻: 7936 ページ: 65-76

    • DOI

      10.1007/978-3-642-38768-5_8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Pseudo-Polynomial Algorithm for Mean Payoff Stochastic Games with Perfect Information and a Few Random Positions2013

    • 著者名/発表者名
      Endre Boros, Khaled Elbassioni, Vladimir Gurvich, Kazuhisa Makino
    • 雑誌名

      LNCS

      巻: 7965 ページ: 220-231

    • DOI

      10.1007/978-3-642-39206-1_19

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On Canonical Forms for Zero-Sum Stochastic Mean Payoff Games2013

    • 著者名/発表者名
      Endre Boros, Khaled Elbassioni, Vladimir Gurvich, Kazuhisa Makino
    • 雑誌名

      Dynamic Games and Applications

      巻: 3 ページ: 128-161

    • DOI

      10.1007/s13235-013-0075-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The distance 4-sector of two points is unique2013

    • 著者名/発表者名
      R.Fraser, M. He, A. Kawamura, A. Lopez-Ortiz, J.I.Munro, P.K.Nicholson
    • 雑誌名

      LNCS

      巻: 8283 ページ: 612-622

    • DOI

      10.1007/978-3-642-45030-3_57

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Morpion Solitaire 5D: a new upper bound of 121 on the maximum score2013

    • 著者名/発表者名
      Akitoshi Kawamura, Takuma Okamoto, Yuichi Tatsu, Yushi Uno, Masahide Yamato
    • 雑誌名

      CCCG

      巻: 25 ページ: 8-10

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust Independence Systems2013

    • 著者名/発表者名
      Naonori Kakimura, Kazuhisa Makino
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Discrete Mathematics

      巻: 27 ページ: 1257-1273

    • DOI

      10.1137/120899480

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Half-Integral Packing of Odd Cycles through Prescribed Vertices2013

    • 著者名/発表者名
      Naonori Kakimura, Ken-ichi Kawarabayashi
    • 雑誌名

      Combinatorica

      巻: 35 ページ: 549-572

    • DOI

      10.1007/s00493-013-2865-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sparse Linear Complementarity Problems2013

    • 著者名/発表者名
      Hanna Sumita, Naonori Kakimura, Kazuhisa Makino
    • 雑誌名

      Proceedings of the 8th Japanese-Hungarian Symposium on Discrete Mathematics and Its Applications

      巻: 8 ページ: 453-462

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Packing edge-disjoint K_5-immersions in 4-edge-connected graphs2013

    • 著者名/発表者名
      Naonori Kakimura, Ken-ichi Kawarabayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 8th Japanese-Hungarian Symposium on Discrete Mathematics and Its Applications

      巻: 8 ページ: 291-299

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sparse Linear Complementarity Problems2013

    • 著者名/発表者名
      Hanna Sumita, Naonori Kakimura, Kazuhisa Makino
    • 雑誌名

      LNCS

      巻: 7878 ページ: 358-369

    • DOI

      10.1007/978-3-642-38233-8_30

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust Matchings and Matroid Intersections2013

    • 著者名/発表者名
      Ryo Fujita, Yusuke Kobayashi, Kazuhisa Makino
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Discrete Mathematics

      巻: 27 ページ: 1234-1256

    • DOI

      10.1137/100808800

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Triangle-free 2-matchings and M-concave Functions on Jump Systems2013

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kobayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 8th Japanese-Hungarian Symposium on Discrete Mathematics and Its Applications

      巻: 8 ページ: 383-386

    • 査読あり
  • [雑誌論文] All-or-nothing Multicommodity Flow Problem with Bounded Fractionality in Planar Graphs2013

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Kawarabayashi, Yusuke Kobayashi
    • 雑誌名

      FOCS

      巻: 54 ページ: 383-386

    • DOI

      10.1109/FOCS.2013.28

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nash Equilibria with Minimum Potential in Undirected Broadcast Games2013

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Kawase, Kazuhisa Makino
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 482 ページ: 33-47

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2013.02.031

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Online Unweighted Knapsack Problem with Removal Cost2013

    • 著者名/発表者名
      Xin Han, Yasushi Kawase, Kazuhisa Makino
    • 雑誌名

      Proceedings of the 8th Japanese-Hungarian Symposium on Discrete Mathematics and Its Applications

      巻: 8 ページ: 191-200

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Randomized Algorithms for Removable Online Knapsack Problems2013

    • 著者名/発表者名
      Xin Han, Yasushi Kawase, Kazuhisa Makino
    • 雑誌名

      LNCS

      巻: 7924 ページ: 60-71

    • DOI

      10.1007/978-3-642-38756-2_9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unit Cost Buyback Problem2013

    • 著者名/発表者名
      Xin Han, Yasushi Kawase, Kazuhisa Makino
    • 雑誌名

      LNCS

      巻: 8283 ページ: 435-445

    • DOI

      10.1007/978-3-642-45030-3_41

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Complexity Index for Integer Linear Systems Based on Their Sign Patterns2013

    • 著者名/発表者名
      Kei Kimura, Kazuhisa Makino
    • 雑誌名

      Proceedings of the 8th Japanese-Hungarian Symposium on Discrete Mathematics and Its Applications

      巻: 8 ページ: 333-337

    • 査読あり
  • [雑誌論文] New Inapproximability Bounds for TSP2013

    • 著者名/発表者名
      Marek Karpinski, Michael Lampis, Richard Schmied
    • 雑誌名

      LNCS

      巻: 8283 ページ: 568-578

    • DOI

      10.1007/978-3-642-45030-3_53

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parameterized Algorithms for Modular-Width2013

    • 著者名/発表者名
      Jakub Gajarsky, Michael Lampis, Sebastian Ordyniak
    • 雑誌名

      LNCS

      巻: 8246 ページ: 163-176

    • DOI

      10.1007/978-3-319-03898-8_15

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Model Checking Lower Bounds for Simple Graphs2013

    • 著者名/発表者名
      Michael Lampis
    • 雑誌名

      LNCS

      巻: 7965 ページ: 673-683

    • DOI

      10.1007/978-3-642-39206-1_57

    • 査読あり
  • [学会発表] 線形相補性問題の整数性2014

    • 著者名/発表者名
      澄田範奈,垣村尚徳,牧野和久
    • 学会等名
      2014年研究集会「最適化:モデリングとアルゴリズム」
    • 発表場所
      政策研究大学院大学
    • 年月日
      2014-03-25 – 2014-03-26
  • [学会発表] 一般化ターミナルバックアップ問題に対する多項式時間アルゴリズム2014

    • 著者名/発表者名
      小林佑輔,松岡達也
    • 学会等名
      日本応用数理学会 研究部会連合発表会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2014-03-19 – 2014-03-20
  • [学会発表] 線形相補性問題の完全双対整数性2014

    • 著者名/発表者名
      澄田範奈,垣村尚徳,牧野和久
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      2014-03-18 – 2014-03-21
  • [学会発表] 制約充足問題に対する線形固定可能割当ての解析2014

    • 著者名/発表者名
      木村 慧,牧野 和久
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      2014-03-18 – 2014-03-21
  • [学会発表] 最適合成順問題2014

    • 著者名/発表者名
      河瀬康志,牧野和久,勢見賢人
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      2014-03-18 – 2014-03-21
  • [学会発表] 縮小写像による距離三等分線の構成2014

    • 著者名/発表者名
      河村彰星
    • 学会等名
      日本数学会年会
    • 発表場所
      学習院大学
    • 年月日
      2014-03-15 – 2014-03-18
  • [学会発表] 円板形領域損傷モデルにおける最大流最小カットアルゴリズムの実験的評価2014

    • 著者名/発表者名
      大槻兼資,小林佑輔,室田一雄
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 春季研究発表会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-03-06 – 2014-03-07
  • [学会発表] 線形相補性問題の完全双対整数性2014

    • 著者名/発表者名
      澄田範奈,垣村尚徳,牧野和久
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 春季研究発表会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-03-06 – 2014-03-07
  • [学会発表] 最適合成順問題2014

    • 著者名/発表者名
      河瀬康志,牧野和久,勢見賢人
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 春季研究発表会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-03-06 – 2014-03-07
  • [学会発表] 制約充足問題に対する線形固定可能割当ての解析2014

    • 著者名/発表者名
      木村 慧,牧野 和久
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 春季研究発表会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-03-06 – 2014-03-07
  • [学会発表] Resource-bounded randomness and differentiability2014

    • 著者名/発表者名
      河村彰星
    • 学会等名
      Computability Theory and Foundations of Mathematics
    • 発表場所
      Tokyo Institute of Technology
    • 年月日
      2014-02-17 – 2014-02-20
    • 招待講演
  • [学会発表] 境界上の重みの釣合せ2014

    • 著者名/発表者名
      河村彰星,マティアス・コルマン,唐淵,鄭地園,ジャン・ルー・ド・カルフェル,徳山豪,マイケル・ドビンズ,サンダー・バードンスホト,ヤーノシュ・パハ,ルイス・バルバ,ルードルフ・フライシャー,王天豪,岡本吉央
    • 学会等名
      冬のエルエーシンポジウム
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2014-01-28 – 2014-01-30
  • [学会発表] he Generalized Terminal Backup Problem2013

    • 著者名/発表者名
      Attila Bernath and Yusuke Kobayashi
    • 学会等名
      Bertinoro Workshop 2013 on Graph Theory and Algorithms
    • 発表場所
      Bertinoro, Italy
    • 年月日
      2013-12-15 – 2013-12-20
  • [学会発表] Randomized Algorithms for Online Knapsack Problems2013

    • 著者名/発表者名
      Han Xin, 河瀬 康志, 牧野 和久
    • 学会等名
      情報処理学会アルゴリズム研究会
    • 発表場所
      岩手県花巻市
    • 年月日
      2013-11-06 – 2013-11-07
  • [学会発表] Small type-two complexity classes for computable analysis2013

    • 著者名/発表者名
      A.Kawamura
    • 学会等名
      honan Seminar 033: Implicit Computational Complexity and Applications: Resource Control, Security, Real Number Computation
    • 発表場所
      Shonan Village Center
    • 年月日
      2013-11-04 – 2013-11-07
  • [学会発表] The distance 4-sector of two points is unique2013

    • 著者名/発表者名
      R.Fraser, M.He, A.Kawamura, A.Lopez-Ortiz, J.I.Munro, P.K.Nicholson
    • 学会等名
      Annual Fall Workshop on Computational Geometry
    • 発表場所
      City College of New York
    • 年月日
      2013-10-25 – 2013-10-26
  • [学会発表] 多項式時間ランダム性と微分可能性2013

    • 著者名/発表者名
      河村彰星,宮部賢志
    • 学会等名
      日本数学会秋季総合分科会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2013-09-24 – 2013-09-27
  • [学会発表] The inverse barycenter problem2013

    • 著者名/発表者名
      L. Barba, J.-L. De Carufel, R. Fleischer, A. Kawamura, M. Korman, Y. Okamoto, Y. Tang, T. Tokuyama, S. Verdonschot and T. Wang
    • 学会等名
      ixteenth Japan Conference on Discrete and Computational Geometry and Graphs
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2013-09-17 – 2013-09-19
  • [学会発表] Morpion Solitaire: New upper bounds on the maximum score2013

    • 著者名/発表者名
      A. Kawamura, T. Okamoto, Y. Tatsu, Y. Uno and M. Yamato
    • 学会等名
      ixteenth Japan Conference on Discrete and Computational Geometry and Graphs
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2013-09-17 – 2013-09-19
  • [学会発表] On shortest barriers2013

    • 著者名/発表者名
      A. Kawamura, S. Moriyama and Y. Otachi
    • 学会等名
      ixteenth Japan Conference on Discrete and Computational Geometry and Graphs
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2013-09-17 – 2013-09-19
  • [学会発表] オンラインナップサック問題に対する乱択アルゴリズム2013

    • 著者名/発表者名
      Han Xin, 河瀬 康志, 牧野 和久
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 秋季研究発表会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2013-09-11 – 2013-09-12
  • [学会発表] 解析学における計算量(ポスター発表)2013

    • 著者名/発表者名
      河村彰星
    • 学会等名
      情報科学技術フォーラム
    • 発表場所
      鳥取県鳥取市
    • 年月日
      2013-09-04 – 2013-09-06
  • [学会発表] Maximum Lifetime Coverage Problems with Battery Recovery Effects (ポスター発表)2013

    • 著者名/発表者名
      夫紀恵, スッパキットパイサーン ウォラポン, 木村慧, 垣村尚徳
    • 学会等名
      情報科学技術フォーラム
    • 発表場所
      鳥取県鳥取市
    • 年月日
      2013-09-04 – 2013-09-06
  • [学会発表] 定数個のランダム点をもつ完全情報である二人ゼロ和確率期待ゲームに対する擬多項式時間アルゴリズム2013

    • 著者名/発表者名
      Endre Boros,Khaled Elbassioni,Vladimir Gurvich,牧野和久
    • 学会等名
      電子情報通信学会コンピュテーション研究会
    • 発表場所
      鳥取環境大学
    • 年月日
      2013-09-03 – 2013-09-03
    • 招待講演
  • [学会発表] Complexity of Laplace's and Poisson's Equation compared to ordinary integration2013

    • 著者名/発表者名
      A. Kawamura, F. Steinberg and M. Ziegler
    • 学会等名
      Logic Colloquium
    • 発表場所
      Evora, Portugal
    • 年月日
      2013-07-22 – 2013-07-27
  • [学会発表] 遮光線の長さについて2013

    • 著者名/発表者名
      大舘陽太, 河村彰星, 森山園子
    • 学会等名
      夏のエルエーシンポジウム
    • 発表場所
      福岡県福岡市東区
    • 年月日
      2013-07-16 – 2013-07-18
  • [学会発表] Parameterized uniform complexity in numerics: from smooth to analytic, from NP-hard to polytime2013

    • 著者名/発表者名
      A. Kawamura, N. Th. Mueller, C. Roesnick and M. Ziegler
    • 学会等名
      Tenth International Conference on Computability and Complexity in Analysis
    • 発表場所
      Nancy, France
    • 年月日
      2013-07-08 – 2013-07-10
  • [学会発表] On the Computational Complexity of Laplace's and Poisson's Equations2013

    • 著者名/発表者名
      A. Kawamura, F. Steinberg and M. Ziegler
    • 学会等名
      Tenth International Conference on Computability and Complexity in Analysis
    • 発表場所
      Nancy, France
    • 年月日
      2013-07-08 – 2013-07-10
  • [学会発表] Polynomial-time randomness and differentiability2013

    • 著者名/発表者名
      A. Kawamura and K. Miyabe
    • 学会等名
      Computability in Europe
    • 発表場所
      Univ. of Milano-Bicocca
    • 年月日
      2013-07-01 – 2013-07-05
  • [学会発表] 除去可能オンラインナップサック問題に対する乱択アルゴリズム2013

    • 著者名/発表者名
      Han Xin, 河瀬 康志, 牧野 和久
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会「最適化の理論と応用」研究部会SOTA
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2013-06-29 – 2013-06-30
  • [学会発表] On small complexity classes for computable analysis2013

    • 著者名/発表者名
      Akitoshi Kawamura
    • 学会等名
      Continuity, Computability, Constructivity -- From Logic to Algorithms
    • 発表場所
      Swansea University
    • 年月日
      2013-06-26 – 2013-06-30
  • [学会発表] Morpion Solitaire: a new upper bound 121 of the maximum score2013

    • 著者名/発表者名
      Akitoshi Kawamura, Takuma Okamoto, Yuichi Tatsu, Yushi Uno, Masahide Yamato
    • 学会等名
      電子情報通信学会コンピュテーション研究会
    • 発表場所
      奈良女子大学
    • 年月日
      2013-06-24 – 2013-06-24
  • [学会発表] 掩蔽の最短化2013

    • 著者名/発表者名
      大舘,河村,森山
    • 学会等名
      第十七回列挙アルゴリズムセミナー
    • 発表場所
      群馬県渋川市
    • 年月日
      2013-04-12 – 2013-04-14

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公開日: 2016-06-01   更新日: 2023-03-16  

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