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2018 年度 実績報告書

離散構造処理系の基盤アルゴリズムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H05711
研究機関京都大学

研究代表者

湊 真一  京都大学, 情報学研究科, 教授 (10374612)

研究分担者 有村 博紀  北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (20222763)
瀧川 一学  北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (10374597)
宇野 毅明  国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 教授 (00302977)
堀山 貴史  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60314530)
津田 宏治  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (90357517)
鷲尾 隆  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (00192815)
研究期間 (年度) 2015-05-29 – 2020-03-31
キーワード離散構造処理系 / 二分決定グラフ / 列挙アルゴリズム / ZDD / データ構造
研究実績の概要

平成30年4月1日付で,研究代表者の湊が京都大学情報学研究科に異動したが,本研究課題の中心的な研究活動は従来通り北大拠点で継続的に実施した.本年度より北大所属の研究分担者を1名追加した.本年度の研究実績の概要は以下のとおりである.
(1) ZDDおよびその派生形の演算処理の基盤アルゴリズムをさらに充実させ,様々な社会インフラ問題への応用を進めた.具体的には,統計的に発生率が高い地域を見出すホットスポット解析への応用について研究代表者自らが筆頭著者として論文執筆し,米国応用数学会の国際会議SDM2019に採択されたこと,電力網応用に関する国際論文誌への2件の論文採択, さらに化学反応ネットワークの解析に関する応用で3件の国内発表と1件の国際シンポジウム発表を行ったこと等が挙げられる.
(2) 離散構造処理系による効果的な組合せ探索法および列挙索引化法の開発を継続して進めた.具体的には, 組合せバンディット問題の高速解法(国際会議AISTATS2018発表),有向グラフの強連結性成分の解析によるネットワークの信頼性解析(国際会議COCOA2018発表)ベイジアンネットワークの確率推論の高速化(JSAI論文誌採択),魔方陣の列挙数え上げで7次対称方陣の数え上げに世界で初めて成功(オンライン数列百科事典に公式登録)等が挙げられる.
(3) ERATO研究者コミュニティの維持発展,および他の国家プロジェクトとの連携を図った.春(北大)と秋(北海道登別市)にワークショップを開催し,それぞれ約50人の参加者を集めた.今年度から短期滞在セミナー週間(SSSW2018.xx)を毎月企画し,年間のべ60件のセミナ講演を北大拠点に招いて実施した.これらの研究成果は講究録として出版を行っている.神田ラボでの研究交流も活発に行っている.国際会議の招待講演や論文誌の招待論文の執筆等も多数行った.

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

研究実績の概要に記載した通り,それぞれの研究項目において多くの研究成果が出ており,ERATOプロジェクトの研究活動を順調に引継ぎ,活動が軌道に乗っていると言える.他の国家プロジェクトとの連携についても盛んに行われており,ビッグデータCREST/さきがけ,ACT-I情報と未来,社会情報基盤さきがけ,および革新的アーキテクチャや材料科学系の異分野CRESTとの交流などが挙げられる.研究代表者は国内外の多くの会議で招待講演を務め,研究成果の広報に努めている.国際的な研究活動については,トップ国際会議での採択・発表,海外研究者の来訪受け入れ,有力研究グループとの相互人材訪問(Pisa大学Roberto Grossi教授のグループ,UC Berkeley Alan Mishchenko博士のグループ,京大David Avis博士のグループ等)が挙げられる.今後も一層の活性化を図りたい.

今後の研究の推進方策

これまでの研究をさらに発展させるとともに,最終年度の研究成果をまとめ,今後の関連研究プロジェクトにつながる知見を提供するように努める.具体的な研究計画は以下の通りである。
(1) 離散構造処理系の基盤アルゴリズム技術の確立とソフトウェアの整備: ZDDおよびその派生形であるSeqBDD,πDD,SDD等の演算処理の基盤アルゴリズムをさらに充実させ,様々な社会インフラ問題への応用を進める.開発したソフトウェアのドキュメント類の整備を進め,国内外の研究者・技術者による活用を促進する.
(2) 離散構造処理系による効果的な組合せ探索法および列挙索引化法の開発: 昨年度までの研究成果を受け継ぎ,さらに新たな探索アルゴリズムの研究開発を継続して進める.,統計データから地理的なホットスポットを網羅的に探索する方法の研究などを進める.
(3) ERATO研究者コミュニティの維持発展,および他の大型プロジェクトとの連携: 年2回のワークショップを最終年度も継続的に開催し,新たな研究成果への展開を目指す.昨年度に引き続き,特定の1週間を設定して,3~5人程度の研究者をまとめて本研究拠点に招へいする「短期滞在集中セミナ週間」を毎月開催し,さらなる活性化を目指す.他の国家プロジェクトとの情報交換や研究者交流,民間企業の研究開発部門との共同研究も積極的に支援する.最終年度は,各研究拠点において終了記念セミナを開催し,今後の関連研究プロジェクトの発展につなげたい.

  • 研究成果

    (49件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 5件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 9件、 招待講演 11件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] ピサ大学(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      ピサ大学
  • [雑誌論文] Sequentially Swapping Colored Tokens on Graphs2019

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka Katsuhisa、Demaine Erik D.、Horiyama Takashi、Kawamura Akitoshi、Nakano Shin-ichi、Okamoto Yoshio、Saitoh Toshiki、Suzuki Akira、Uehara Ryuhei、Uno Takeaki
    • 雑誌名

      Journal of Graph Algorithms and Applications

      巻: 23 ページ: 3~27

    • DOI

      DOI: 10.7155/jgaa.00482

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Scalable enumeration approach for maximizing hosting capacity of distributed generation2019

    • 著者名/発表者名
      Takenobu Yuji、Yasuda Norihito、Minato Shin-ichi、Hayashi Yasuhiro
    • 雑誌名

      International Journal of Electrical Power & Energy Systems

      巻: 105 ページ: 867~876

    • DOI

      10.1016/j.ijepes.2018.09.010

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of cause-effect inference by comparing regression errors2019

    • 著者名/発表者名
      Patrick Bloebaum, Dominik Janzing, Takashi Washio, Shohei Shimizu, Bernhard Schoelkopf
    • 雑誌名

      PeerJ Computer Science

      巻: 5 ページ: e169~e169

    • DOI

      10.7717/peerj-cs.169

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fast compilation of graph substructures for counting and enumeration2018

    • 著者名/発表者名
      Teruji Sugaya, Masaaki Nishino, Norihito Yasuda, and Shin-ichi Minato
    • 雑誌名

      Behaviormetrika, Springer

      巻: Vol. 45, No. 2 ページ: 423-450

    • DOI

      10.1007/s41237-018-0056-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Annual Energy Loss Reduction Based on Reconfiguration Scheduling2018

    • 著者名/発表者名
      Yuji Takenobu, Norihito Yasuda, Shunsuke Kawano, Yasuhiro Hayashi, and Shin-ichi Minato
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Smart Grid

      巻: Vol. 9, No. 3 ページ: 1986-1996

    • DOI

      10.1109/TSG.2016.2604922

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fast Enumeration of All Pareto-Optimal Solutions for 0-1 Multi-Objective Knapsack Problems Using ZDDs2018

    • 著者名/発表者名
      SUZUKI Hirofumi、MINATO Shin-ichi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E101.A ページ: 1375~1382

    • DOI

      10.1587/transfun.E101.A.1375

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Separate Compilation of Bayesian Networks for Efficient Exact Inference2018

    • 著者名/発表者名
      Gao Shan、Ishihata Masakazu、Minato Shin-ichi
    • 雑誌名

      Transactions of the Japanese Society for Artificial Intelligence

      巻: 33 ページ: A-I35_1-15

    • DOI

      10.1527/tjsai.A-I35

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient Bandit Combinatorial Optimization Algorithm with Zero-Suppressed Binary Decision Diagrams2018

    • 著者名/発表者名
      Shinsaku Sakaue, Masakazu Ishihata, and Shin-ichi Minato
    • 雑誌名

      Proc. of the 21st International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS 2018)

      巻: - ページ: 585-594

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exact Computation of Strongly Connected Reliability by BDDs2018

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Suzuki, Masakazu Ishihata, and Shin-ichi Minato
    • 雑誌名

      Proc. of the 12th Annual International Conference on Combinatorial Optimization and Applications (COCOA 2018)

      巻: LNCS 11346 ページ: 281-295

  • [雑誌論文] Optimization algorithm for k-anonymization of datasets with low information loss2018

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Murakami, Takeaki Uno
    • 雑誌名

      International Journal of Information Security

      巻: 17(6) ページ: 631-644

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s10207-017-0392-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ladder-Lottery Realization2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuhisa Yamanaka, Takashi Horiyama, Takeaki Uno, Kunihiro Wasa
    • 雑誌名

      Proc. of CCCG 2018

      巻: - ページ: 61-67

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Efficient Algorithm for Enumerating Induced Subgraphs with Bounded Degeneracy2018

    • 著者名/発表者名
      Kunihiro Wasa, Takeaki Uno
    • 雑誌名

      Proc. of the 12th Annual International Conference on Combinatorial Optimization and Applications (COCOA 2018)

      巻: LNCS 11346 ページ: 35-45

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cause-Effect Inference by Comparing Regression Errors2018

    • 著者名/発表者名
      Patrick Bloebaum, Dominik Janzing, Takashi Washio, Shohei Shimizu, Bernhard Schoelkopf
    • 雑誌名

      Proc. of AISTATS2018:The 21st International Conference on Artificial Intelligence and Statistics

      巻: - ページ: No. 298

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Novel Principle for Causal Inference in Data with Small Error Variance2018

    • 著者名/発表者名
      Patrick Bloebaum, Takashi Washio, Shohei Shimizu
    • 雑誌名

      Proc. of European Symposium on Artificial Neural Networks

      巻: ISBN: 978-287587039-1 ページ: 347-352

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Lowest probability mass neighbour algorithms: relaxing the metric constraint in distance-based neighbourhood algorithms2018

    • 著者名/発表者名
      Ting Kai Ming、Zhu Ye、Carman Mark、Zhu Yue、Washio Takashi、Zhou Zhi-Hua
    • 雑誌名

      Machine Learning

      巻: 108 ページ: 331~376

    • DOI

      10.1007/s10994-018-5737-x

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enumerating All Spanning Shortest Path Forests with Distance and Capacity Constraints2018

    • 著者名/発表者名
      NAKAHATA Yu、KAWAHARA Jun、HORIYAMA Takashi、KASAHARA Shoji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E101.A ページ: 1363~1374

    • DOI

      10.1587/transfun.E101.A.1363

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isomorphism Elimination by Zero-Suppressed Binary Decision Diagrams2018

    • 著者名/発表者名
      T. Horiyama, M. Miyasaka, R. Sasaki,
    • 雑誌名

      Proc. of the 30th Canadian Conference on Computational Geometry (CCCG 2018)

      巻: - ページ: 360~366

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 7次対称方陣の数え上げ2019

    • 著者名/発表者名
      加藤剛,湊真一
    • 学会等名
      情報処理学会アルゴリズム研究会, 情処研報, 2019-AL-171
  • [学会発表] 電力システムに貢献するアルゴリズム技術とその将来2019

    • 著者名/発表者名
      湊真一
    • 学会等名
      平成31年電気 学会全国大会 本部企画セッション
  • [学会発表] Algorithmic Techniques for Discrete Structure Manipulation and Application to Chemical Reaction Network Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Minato
    • 学会等名
      1st ICReDD International Symposium, Institute for Chemical Reaction Design and Discovery, Hokkaido University
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 離散構造処理系プロジェクト:10年の研究経過と今後の展開2019

    • 著者名/発表者名
      湊真一
    • 学会等名
      情報処理学会第81回全国大会, 特別講演3
    • 招待講演
  • [学会発表] 入力表現の適応的選択を伴うグラフ畳み込みネットワーク学習2019

    • 著者名/発表者名
      菊地翔馬, 瀧川一学
    • 学会等名
      情報処理学会 第81回全国大会
  • [学会発表] 非定常データストリームにおける適応的決定木を用いたアンサンブル学習2019

    • 著者名/発表者名
      菅原 優・瀧川一学
    • 学会等名
      人工知能学会 第109回人工知能基本問題研究会(SIG-FPAI)
  • [学会発表] 化学反応ネットワークにおける最適反応経路候補の列挙2019

    • 著者名/発表者名
      中野 裕太・瀧川一学
    • 学会等名
      情報処理学会 第122回数理モデル化と問題解決(MPS)研究発表会
  • [学会発表] Efficient Bandit Combinatorial Optimization Algorithm with Zero-Suppressed Binary Decision Diagrams2018

    • 著者名/発表者名
      Shinsaku Sakaue, Masakazu Ishihata, and Shin-ichi Minato
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Exact Computation of Strongly Connected Reliability by BDDs2018

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Suzuki, Masakazu Ishihata, and Shin-ichi Minato
    • 学会等名
      The 12th Annual International Conference on Combinatorial Optimization and Applications (COCOA 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] ZDD を用いたネットワーク設計2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木浩史, 石畠正和, 湊真一
    • 学会等名
      2018年度人工知能学会全国大会(第32回)
  • [学会発表] スキャン統計量に基づく組 合せホットスポット抽出を行う高速アルゴリズム2018

    • 著者名/発表者名
      湊 真一,川原純,水田正弘,石岡文生,栗原考次
    • 学会等名
      情報処理学会アルゴリズム 研究会, 情処研報, 2018-AL-169
  • [学会発表] SeqBDDを用いた集合分割の族の表現法と実験的 評価2018

    • 著者名/発表者名
      高橋翔哉,湊真一,瀧川一学
    • 学会等名
      情報処理学会アルゴリズム研究会, 情処研報, 2018-AL-169
  • [学会発表] 化学反応経路ネットワーク におけるZDDを用いたエネルギー制限付き経路列挙2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木浩史,中野裕太,住谷陽輔,湊真一,前田理
    • 学会等名
      情報処理学会アルゴリズム 研究会, 情処研報, 2018-AL-169
  • [学会発表] 離散構造処理系プロジェクトの近況について2018

    • 著者名/発表者名
      湊真一
    • 学会等名
      電子情報通信 学会コンピュテーション研究会, 信学技報, vol. 118 no. 268
  • [学会発表] SEA2018発表報告および最近の研究について2018

    • 著者名/発表者名
      中畑裕, 川原純
    • 学会等名
      電子情報通信 学会コンピュテーション研究会, 信学技報, vol. 118, no. 268
    • 招待講演
  • [学会発表] AISTATS2018発表報告および最近の研究について2018

    • 著者名/発表者名
      坂上晋作, 石畠正和
    • 学会等名
      電子情報通信 学会コンピュテーション研究会, 信学技報, vol. 118, no. 268
    • 招待講演
  • [学会発表] 離散構造処理系:その概要と最近の研究状況について2018

    • 著者名/発表者名
      湊真一
    • 学会等名
      第21回情報論的学習理論ワークショップ (IBIS 2018)
    • 招待講演
  • [学会発表] 離散構造処理系:グラフ集合を圧縮して活用するためのデータ構造と アルゴリズム2018

    • 著者名/発表者名
      川原純
    • 学会等名
      第21回情報論的学習理論ワークショップ (IBIS 2018)
  • [学会発表] 離散構造処理系の機械学習への応用2018

    • 著者名/発表者名
      石畠正和
    • 学会等名
      第21回情報論的学習理論ワークショップ (IBIS 2018)
  • [学会発表] Decision Diagram-Based Techniquesfor Enumeration Problems and Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Minato
    • 学会等名
      2nd International Workshop on Enumeration Problems & Applications (WEPA 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] グラフ・列挙・確率に関わる離散構造処理アルゴリズムの最近の研究 トピックについて2018

    • 著者名/発表者名
      湊真一
    • 学会等名
      人工知能学会 人工知能基本問題研究会 合同研究会企画シ ンポジウム (SIG-FPAI)
    • 招待講演
  • [学会発表] Jointly learning relevant subgraph patterns and nonlinear models of their indicators2018

    • 著者名/発表者名
      Shirakawa R, Yokoyama Y, Okazaki F, Takigawa I.
    • 学会等名
      The 14th International Workshop on Mining and Learning with Graphs (MLG 2018), London, UK (co-located with KDD 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子のグラフ表現と機械学習2018

    • 著者名/発表者名
      瀧川一学
    • 学会等名
      第79回応用物理学会特別シンポジウム:インフォマティクスへの招待 ~機械学習・インフォマティクスは応用物理をどう変えるか?~
    • 招待講演
  • [学会発表] Ladder-Lottery Realization2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuhisa Yamanaka, Takashi Horiyama, Takeaki Uno, Kunihiro Wasa
    • 学会等名
      CCCG 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] An Efficient Algorithm for Enumerating Induced Subgraphs with Bounded Degeneracy2018

    • 著者名/発表者名
      Kunihiro Wasa, Takeaki Uno
    • 学会等名
      The 12th Annual International Conference on Combinatorial Optimization and Applications (COCOA 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] New Approaches for Clustering Problems2018

    • 著者名/発表者名
      Takeaki Uno
    • 学会等名
      Asia-Pacific World Congress on Computer Science and Engineering 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New Approaches for Clustering Problems2018

    • 著者名/発表者名
      Takeaki Uno
    • 学会等名
      International Symposium on Computing and Networking 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] (基調講演) 列挙アルゴリズムとデザイン2018

    • 著者名/発表者名
      堀山貴史
    • 学会等名
      日本建築学会, 情報システム技術委員会デザイン科学数理知能小委員会,
    • 招待講演
  • [学会発表] 非同型な2 端子直並列グラフの列挙とランダムサンプリング2018

    • 著者名/発表者名
      伝住周平, 堀山貴史, 栗田和宏, 中畑裕, 鈴木浩史, 和佐州洋, 山崎一明
    • 学会等名
      電子情報通信 学会コンピュテーション研究会, 信学技報, vol. 118, no. 216
  • [備考] 北海道大学大学院情報科学研究科 基盤(S)離散構造処理系プロジェクト

    • URL

      http://www-erato.ist.hokudai.ac.jp/

  • [学会・シンポジウム開催] 2nd International Workshop on Enumeration Problems & Applications (WEPA 2018)2018

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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