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2016 年度 実績報告書

統計力学からの計算限界解明へのアプローチ

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 24106008
研究機関東京工業大学

研究代表者

渡辺 治  東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (80158617)

研究分担者 伊東 利哉  東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (20184674)
安藤 映  崇城大学, 情報学部, 助教 (20583511)
山本 真基  成蹊大学, 理工学部, 准教授 (50432414)
小柴 健史  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60400800)
森 立平  東京工業大学, 情報理工学院, 助教 (60732857)
研究期間 (年度) 2012-06-28 – 2017-03-31
キーワード制約式充足可能性問題 / 平均時間計算量 / SOS法 / 解空間の離散体積計算問題 / 回路設計問題 / 計算限界の確定
研究実績の概要

本研究課題では,統計力学的な観点から出てきた様々な解析テーマや解析技法について,それらを計算論的な立場から研究してきた。その中で,森がカーネギーメロン大学の研究者と共同で,(1) 充足性判定問題に対する様々なアルゴリズムの平均的な性能限界の解析に関して,現在のところ知られている最もすぐれた充足性判定アルゴリズム群 SOS 法(Sum of Squares 法)の平均的な計算限界を明確にすることができた。このような強力なアルゴリズムの計算限界の解明は,領域開始時に研究したメッセージ伝搬法ならびにその族の性能限界の研究の(現時点での)究極的な目標といえる。その意味で,本研究課題の目標の1つを達成できたと言える。また,安藤は来嶋(B02 班) と共同で,(2) 統計力学で重要となる体積計算(離散版)の研究で,近似性能限界を達成するアルゴリズムを得ることができ,それによって近似可能性の限界を明確にすることができた。一方,樺島,福島らは,統計力学本来の手法を用いて,計算論的な問題についての考察を深めた。それに対して,渡辺は,回路の設計問題と呼ばれる,計算論の古くからの基本問題に対し,東京大学の博士課程学生との共同研究を開始し,(3) 回路設計問題の複雑さを解析するための新たな枠組みを提案し,その難しさが予想されているように NP-完全問題ほど困難ではない証拠を示すことができた。さらに,小柴は,計算複雑さの結果を情報セキュリティ技術へ応用する展開研究を行い,プライバシーを保存したままのデータに対してパターンマッチングを行う手法を見出した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (39件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (27件) (うち国際共著 9件、 査読あり 27件、 オープンアクセス 22件、 謝辞記載あり 27件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件) 図書 (3件)

  • [国際共同研究] カーネギーメロン大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      カーネギーメロン大学
  • [雑誌論文] An FPTAS for computing the distribution function of the longest path length in DAGs with uniformly distributed edge lengths2017

    • 著者名/発表者名
      E. Ando
    • 雑誌名

      in Proc. WALCOM2017

      巻: LNCS 10167 ページ: 421-432

    • DOI

      10.1007/978-3-319-53925-6_33

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An enhancement of privacy-preserving wildcards pattern matching2017

    • 著者名/発表者名
      T.K. Saha and T. Koshiba
    • 雑誌名

      in Proc. the 9th International Symposium on Foundations & Practice of Security (FPS 2016)

      巻: LNCS 10128 ページ: 145-160

    • DOI

      10.1007/978-3-319-51966-1_10

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analysis of decreasing squared-sum of Gram-Schmidt lengths for short lattice vectors2017

    • 著者名/発表者名
      M. Yasuda, K. Yokoyama, T. Shimoyama, J. Kogure, and T. Koshiba
    • 雑誌名

      Journal of Mathematical Cryptology

      巻: 11(1) ページ: 1-24

    • DOI

      10.1515/jmc-2016-0008

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Private conjunctive query over encrypted data2017

    • 著者名/発表者名
      T.K. Saha and T. Koshiba
    • 雑誌名

      in Proc. AFRICACRYPT 2017

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sum of squares lower bounds for refuting any CSP2017

    • 著者名/発表者名
      P. K. Kothari, R. Mori, R. O'Donnell, and D. Witmer
    • 雑誌名

      in Proc. of the 49th Annual ACM Symposium on the Theory of Computing (STOC 2017)

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Approximately counting paths and cycles in a graph2017

    • 著者名/発表者名
      M. Yamamoto
    • 雑誌名

      Discrete Applied Mathematics

      巻: Volume 217, Part 2 ページ: 381-387

    • DOI

      10.1016/j.dam.2016.09.002

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Local restrictions from the Furst-Saxe-Sipser paper2017

    • 著者名/発表者名
      S. Tamaki and O. Watanabe
    • 雑誌名

      Theory of Computing Systems

      巻: 60(1) ページ: 20-32

    • DOI

      10.1007/s00224-016-9730-0

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Detectability thresholds of general modular graphs2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kawamoto and Y. Kabashima
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 95(1) ページ: 5 pages

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.95.012304

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An FPTAS for the volume computation of 0-1 knapsack polytopes based on approximate convol2016

    • 著者名/発表者名
      E. Ando and S. Kijima
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: 76(4) ページ: 1245-1263

    • DOI

      10.1007/s00453-015-0096-5

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Pairing cryptography meets isogeny: A new framework of isogenous pairing groups2016

    • 著者名/発表者名
      T. Koshiba and K. Takashima
    • 雑誌名

      IACR Cryptology ePrint Archive

      巻: 2016/1138 ページ: 36 pages

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Three-input majority function as the unique optimal function for the bias amplification using nonlocal boxes2016

    • 著者名/発表者名
      R. Mori
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 94 ページ: 8 pages

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.94.052130

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Lower bounds for CSP refutation by SDP hierarchies2016

    • 著者名/発表者名
      R. Mori and D. Witmer
    • 雑誌名

      in Proc. of the Approximation, Randomization, and Combinatorial Optimization. Algorithms

      巻: LIPIcs 60 ページ: 41:1-41:30

    • DOI

      10.4230/LIPIcs.APPROX-RANDOM.2016.41

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Average shortest path length of graphs of diameter 32016

    • 著者名/発表者名
      N. Shimizu and R. Mori
    • 雑誌名

      in Proc. of the 10th IEEE/ACM International Symposium on Networks-on-Chip (NOCS 2016)

      巻: - ページ: 6 pages

    • DOI

      10.1109/NOCS.2016.7579335

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Limits of minimum circuit size problem as oracle2016

    • 著者名/発表者名
      S. Hirahara and O. Watanabe
    • 雑誌名

      in Proc. the 31st Conference on Computational Complexity

      巻: LIPIcs 18 ページ: 18:1--18:20

    • DOI

      10.4230/LIPIcs.CCC.2016.18

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Resilience of antagonistic networks with regard to the effects of initial failures and degree-degree correlations2016

    • 著者名/発表者名
      S. Watanabe and Y. Kabashima
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 94 ページ: 14 pages

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.94.032308

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Statistical mechanics analysis of thresholding 1-bit compressed sensing2016

    • 著者名/発表者名
      Y.-Y. Xu and Y. Kabashima
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      巻: 2016 ページ: 16 pages

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2016/08/083405

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cross validation in LASSO and its acceleration2016

    • 著者名/発表者名
      T. Obuchi and Y. Kabashima
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      巻: 2016 ページ: 36 pages

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2016/05/053304

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phase transitions and sample complexity in Bayes-optimal matrix factorization2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kabashima, F. Krzakala, M. Mezard, A. Sakata, and L. Zdeborova
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Information Theory

      巻: 62(7) ページ: 4228-4265

    • DOI

      10.1109/TIT.2016.2556702

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Typical performance of approximation algorithms for NP-hard problems2016

    • 著者名/発表者名
      S. Takabe and K. Hukushima
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      巻: 2016(11) ページ: 113401

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2016/11/113401

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bayesian inversion analysis of nonlinear dynamics in surface heterogeneous reactions2016

    • 著者名/発表者名
      T. Omori, T. Kuwatani, A. Okamoto, and K. Hukushima
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 94(3) ページ: 11 pages

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.94.033305

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Irreversible simulated tempering2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakai and K. Hukushima
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 85(10) ページ: 7 pages

    • DOI

      10.7566/JPSJ.85.104002

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phase transitions and ordering structures of a model of chiral helimagnet in three dimensions2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Nishikawa and K. Hukushima
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 94(6) ページ: 10 pages

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.94.064428

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Statistical mechanical analysis of linear programming relaxation for combinatorial optimization problems2016

    • 著者名/発表者名
      S. Takabe and K. Hukushima
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 93(5) ページ: 053308

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.93.053308

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Eigenvalue analysis of an irreversible random walk with skew detailed balance conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakai and K. Hukushima
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 93(4) ページ: 043318

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.93.043318

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Set membership with non-adaptive bit probes2016

    • 著者名/発表者名
      M. Garg and J. Radhakrishnan
    • 雑誌名

      in Proc. 34th International Symposium on Theoretical Aspects of Computer Science (STACS 2017)

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On hard instances of non-commutative permanent2016

    • 著者名/発表者名
      C. Engels and B. V. Raghavendra Rao
    • 雑誌名

      in Proc. the 22nd International Conference on Computing and Combinatorics (COCOON 2016)

      巻: LNCS 9797 ページ: 171-181

    • DOI

      10.1007/978-3-319-42634-1_14

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Strong ETH and resolution via games and the multiplicity of strategies2016

    • 著者名/発表者名
      I. Bonacina and N. Talebanfard
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: online ページ: -

    • DOI

      10.1007/s00453-016-0228-6

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Extension of the vertex cover problem to the size-t cycle cover problems2017

    • 著者名/発表者名
      B. Dashdemberel and O. Watanabe
    • 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
      名古屋市
    • 年月日
      2017-03-07
  • [学会発表] Non-transferable proxy re-encryption for group membership/non-membership2017

    • 著者名/発表者名
      Lwin San, Ei Mon Cho, and T. Koshiba
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Computer Applications (ICCA 2017)
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2017-02-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Cloud deduplication based on multiple group signature scheme2017

    • 著者名/発表者名
      Ei Mon Cho and T. Koshiba
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Computer Applications (ICCA 2017)
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2017-02-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Hayashi-Morimaeブラインド量子計算に対する第三者検証可能性2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤 豪, 森前 智行, 小柴 健史
    • 学会等名
      2017年暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS2017)
    • 発表場所
      那覇
    • 年月日
      2017-01-27
  • [学会発表] フーリエ基底を用いた関数秘密分散2017

    • 著者名/発表者名
      大澤 卓矢, 黒河 徳大, 小柴 健史
    • 学会等名
      2017年暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS2017)
    • 発表場所
      那覇
    • 年月日
      2017-01-24
  • [学会発表] 非局所箱を用いたXORゲームにおける確率のバイアス増幅についての3変数多数決関数の最適性2016

    • 著者名/発表者名
      森 立平
    • 学会等名
      第35回量子情報技術研究会 (QIT-35)
    • 発表場所
      筑波
    • 年月日
      2016-11-24
  • [学会発表] Perfectly secure message transmission scheme against rational adversaries2016

    • 著者名/発表者名
      M. Fujita and T. Koshiba
    • 学会等名
      The 19th Japan-Korea Joint Workshop on Algorithms and Computation (WAAC 2016)
    • 発表場所
      函館
    • 年月日
      2016-08-31
    • 国際学会
  • [学会発表] Logging with maximum length constraint2016

    • 著者名/発表者名
      E. Ando, A. Kawamura, M. Kiyomi, E. Miyano and H. Ono
    • 学会等名
      The 19th Japan-Korea Joint Workshop on Algorithms and Computation (WAAC2016)
    • 発表場所
      函館
    • 年月日
      2016-08-30 – 2016-08-31
    • 国際学会
  • [図書] 観測に基づく量子計算2017

    • 著者名/発表者名
      小柴 健史,藤井 啓祐,森前 智行
    • 総ページ数
      196
    • 出版者
      コロナ社
  • [図書] 量子暗号理論の展開(電子版)2017

    • 著者名/発表者名
      小芦 雅斗, 小柴 健史
    • 総ページ数
      144
    • 出版者
      サイエンス社
  • [図書] 確率的グラフィカルモデル2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木 譲, 植野 真臣 編著,黒木 学,清水 昌平,湊 真一,石畠 正和,樺島 祥介,田中 和之,本村 陽一,玉田 嘉紀
    • 総ページ数
      292
    • 出版者
      共立出版

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-01-28  

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