離散構造処理系の基盤アルゴリズムの研究

2019 年度 実績報告書

• 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, 情報科学研究院, 教授 (20222763) ; 瀧川 一学 国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, 研究員 (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

本研究課題の最終年度においても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で発表を行ったこと，統計的ホットスポット解析の論文で日本計算機統計学会より論文賞を受賞したこと，電力網解析への応用に向けた企業関係者との共同研究の推進，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, 列挙アルゴリズムの研究で初めて超難関会議STOCに採択(国際会議STOC2019），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し国際会議で発表（JCDCGGG2019）等が挙げられる．また列挙アルゴリズムに関する国際会議WEPA2019を本プロジェクトメンバが中心となって開催した．
(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（北海道千歳市）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．昨年度より引き続き短期滞在セミナー週間(SSSW2019.xx)を年間5回開催し，年間30件を超えるセミナ講演を北大拠点において実施した．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．
なお，本研究課題の後継プロジェクトの位置づけで科研費・基盤(A)を申請し，2020年4月に採択され今後5年間にわたり実施することとなった．

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Pisa 大学(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: Pisa 大学
• [雑誌論文] Dual graph convolutional neural network for predicting chemical networks (2020)
  • 著者名/発表者名: Harada Shonosuke、Akita Hirotaka、Tsubaki Masashi、Baba Yukino、Takigawa Ichigaku、Yamanishi Yoshihiro、Kashima Hisashi
  • 雑誌名: BMC Bioinformatics 巻: 21 ページ: 1-13
  • DOI: https://doi.org/10.1186/s12859-020-3378-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Complexity of Induced Tree Reconfiguration Problems (2019)
  • 著者名/発表者名: WASA Kunihiro、YAMANAKA Katsuhisa、ARIMURA Hiroki
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Information and Systems 巻: E102.D ページ: 464～469
  • DOI: https://doi.org/10.1587/transinf.2018FCP0010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sequentially Swapping Colored Tokens on Graphs (2019)
  • 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] Discovery of Regularized Areas with Maximal Confidence from Location Data (2019)
  • 著者名/発表者名: Inakoshi Hiroya、Asai Tatsuya、Kida Takuya、Arimura Hiroki
  • 雑誌名: Transactions of the Japanese Society for Artificial Intelligence 巻: 34 ページ: D～I56_1-10
  • DOI: doi:10.1527/tjsai.D-I56
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of hotspot cluster detection using spatial scan statistic based on exact counting (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishioka Fumio、Kawahara Jun、Mizuta Masahiro、Minato Shin-ichi、Kurihara Koji
  • 雑誌名: Japanese Journal of Statistics and Data Science 巻: 2 ページ: 241～262
  • DOI: 10.1007/s42081-018-0030-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient Approximate 3-Dimensional Point Set Matching Using Root-Mean-Square Deviation Score (2019)
  • 著者名/発表者名: SASAKI Yoichi、SHIBUYA Tetsuo、ITO Kimihito、ARIMURA Hiroki
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E102.A ページ: 1159～1170
  • DOI: 10.1587/transfun.E102.A.1159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Machine Learning for Catalysis Informatics: Recent Applications and Prospects (2019)
  • 著者名/発表者名: Toyao Takashi、Maeno Zen、Takakusagi Satoru、Kamachi Takashi、Takigawa Ichigaku、Shimizu Ken-ichi
  • 雑誌名: ACS Catalysis 巻: 10 ページ: 2260～2297
  • DOI: https://doi.org/10.1021/acscatal.9b04186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fully-Online Suffix Tree and Directed Acyclic Word Graph Construction for Multiple Texts (2019)
  • 著者名/発表者名: Takagi Takuya、Inenaga Shunsuke、Arimura Hiroki、Breslauer Dany、Hendrian Diptarama
  • 雑誌名: Algorithmica 巻: 82 ページ: 1346～1377
  • DOI: 10.1007/s00453-019-00646-w
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Statistical Analysis and Discovery of Heterogeneous Catalysts Based on Machine Learning from Diverse Published Data (2019)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Keisuke、Toyao Takashi、Maeno Zen、Takakusagi Satoru、Shimizu Ken‐ichi、Takigawa Ichigaku
  • 雑誌名: ChemCatChem 巻: 11 ページ: 4537～4547
  • DOI: https://doi.org/10.1002/cctc.201900971
  • 査読あり
• [雑誌論文] Legendre decomposition for tensors (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugiyama Mahito、Nakahara Hiroyuki、Tsuda Koji
  • 雑誌名: Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment 巻: 2019 ページ: 124017～124017
  • DOI: https://doi.org/10.1088/1742-5468/ab3196
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficient query autocompletion with edit distance-based error tolerance (2019)
  • 著者名/発表者名: Qin Jianbin、Xiao Chuan、Hu Sheng、Zhang Jie、Wang Wei、Ishikawa Yoshiharu、Tsuda Koji、Sadakane Kunihiko
  • 雑誌名: The VLDB Journal 巻: 29 ページ: 919～943
  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00778-019-00595-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An Efficient Algorithm for Enumerating Chordal Bipartite Induced Subgraphs in Sparse Graphs (2019)
  • 著者名/発表者名: Kurita Kazuhiro、Wasa Kunihiro、Uno Takeaki、Arimura Hiroki
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science book series 巻: 11638 ページ: 339～351
  • DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-25005-8_28
  • 査読あり
• [学会発表] Efficiently enumerating substrings with statistically significant frequencies of locally optimal occurrences in gigantic string (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakamura A, Takigawa I, Mamitsuka H
  • 学会等名: 34th AAAI Conference on Artificial Intelligence (AAAI-20)
  • 国際学会
• [学会発表] Designing Survivable Networks with Zero-suppressed Binary Decision Diagrams (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Suzuki, Masakazu Ishihata and Shin-ichi Minato
  • 学会等名: the 14th International Workshop of Algorithms and Computation (WALCOM2020)
  • 国際学会
• [学会発表] Implicit Enumeration of Topological-Minor-Embeddings and Its Application to Planar Subgraph Enumeration (2020)
  • 著者名/発表者名: Yu Nakahata, Jun Kawahara, Takashi Horiyama and Shin-ichi Minato
  • 学会等名: the 14th International Workshop of Algorithms and Computation (WALCOM2020)
  • 国際学会
• [学会発表] A Fast Algorithm for Combinatorial Hotspot Mining Based on Spatial Scan Statistic (2019)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Minato, Jun Kawahara, Fumio Ishioka, Masahiro Mizuta, and Koji Kurihara
  • 学会等名: SIAM International Conference on Data Mining (SDM2019)
  • 国際学会
• [学会発表] New polynomial delay bounds for maximal subgraph enumeration by proximity search (2019)
  • 著者名/発表者名: Alessio Conte,Takeaki Uno
  • 学会等名: the 51st Annual ACM SIGACT Symposium on Theory of Computing, STOC 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Enumeration of Distinct Support Vectors for Interactive Decision Making (2019)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kanamori, Satoshi Hara, Masakazu Ishihata, Hiroki Arimura
  • 学会等名: 2019 ICML Workshop on Human In the Loop Learning (HILL 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] An Efficient Algorithm for Enumerating Chordal Bipartite Induced, Subgraphs in Sparse Graphs (2019)
  • 著者名/発表者名: Kunihiro Wasa, Takeaki Uno, Hiroki Arimura
  • 学会等名: Combinatorial Algorithms - 30th International Workshop, IWOCA 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Maximal Irredundant Set Enumeration in Bounded-Degeneracy and Bounded-Degree Hypergraphs (2019)
  • 著者名/発表者名: Alessio Conte, Mamadou Moustapha Kante, Andrea Marino, Takeaki Uno
  • 学会等名: Combinatorial Algorithms - 30th International Workshop, IWOCA 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Max-Min 3-Dispersion Problems (2019)
  • 著者名/発表者名: Takashi Horiyama, Shin-Ichi Nakano, Toshiki Saitoh, Koki Suetsugu, Akira Suzuki, Ryuhei Uehara, Takeaki Uno, Kunihiro Wasa
  • 学会等名: 25th International Conference, COCOON 2019
  • 国際学会
• [学会発表] An Efficient Algorithm for Enumerating Chordal Bipartite Induced Subgraphs in Sparse Graphs (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Kurita, Kunihiro Wasa, Takeaki Uno, Hiroki Arimura
  • 学会等名: 30th International Workshop (IWOCA 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Listing Induced Steiner Subgraphs as a Compact Way to Discover Steiner Trees in Graphs (2019)
  • 著者名/発表者名: Alessio Conte, Roberto Grossi, Mamadou Moustapha Kante, Andrea Marino, Takeaki Uno, Kunihiro Wasa
  • 学会等名: 44th International Symposium on Mathematical Foundations of Computer Science, MFCS 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Polynomial-Delay Enumeration of Maximal Common Subsequences (2019)
  • 著者名/発表者名: Alessio Conte, Roberto Grossi, Giulia Punzi,T akeaki Uno
  • 学会等名: String Processing and Information Retrieval - 26th International Symposium, SPIRE 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Fast Identification of Heavy Hitters by Cached and Packed Group Testing (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusaku Kaneta, Takeaki Uno and Hiroki Arimura
  • 学会等名: the 26th International Symposium on String Processing and Information Retrieva, SPIRE2019l
  • 国際学会
• [学会発表] Learning relevant molecular representations via self-attentive graph neural networks (2019)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi S, Takigawa I, Oyama S, Kurihara M
  • 学会等名: Workshop on Deep Graph Learning: Methodologies and Applications (DGLMA'19), IEEE BigData'19 Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Dual graph convolutional neural network for predicting chemical networks (2019)
  • 著者名/発表者名: Harada S, Akita H, Tsubaki M, Baba Y, Takigawa I, Yamanishi Y, Kashima H
  • 学会等名: Joint 30th International Conference on Genome Informatics (GIW) and Australian Bioinformatics and Computational Biology Society (ABACBS) Annual Conference (GIW/ABACBS 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Enumeration Algorithm Basics (2019)
  • 著者名/発表者名: 宇野 毅明
  • 学会等名: Dagstuhl Seminar Enumeration in Database
  • 国際学会
• [学会発表] 深層学習に基づくペプチド由来イオンピークの新規検出手法 (2019)
  • 著者名/発表者名: 守屋勇樹, 田畑剛, 岩崎未央, 河野信, 五斗進, 石濱 泰, 瀧川一学, 吉沢明康
  • 学会等名: 第67回質量分析総合討論会
• [学会発表] ZDDを用いたグラフ細分構造の列挙 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中畑裕, 川原純, 堀山貴史, 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
• [学会発表] Fairness-aware Edit of Thresholds in a Learned Decision Tree Using a Mixed Integer Programming Formulation (2019)
  • 著者名/発表者名: 金森 憲太朗, 有村 博紀
  • 学会等名: 2019年度人工知能学会全国大会 (JSAI2019), 人工知能学会, インタラクティブセッション
• [学会発表] Amortized Time Complexity in Enumeration (2019)
  • 著者名/発表者名: 宇野 毅明
  • 学会等名: 2019理論計算機科学国際研討会
  • 国際学会
• [学会発表] 混合整数計画法に基づく公平性を考慮した決定木編集法 (2019)
  • 著者名/発表者名: 金森憲太朗, 有村博紀
  • 学会等名: RIMS研究集会「数理計画問題に対する理論とアルゴリズムの研究」, 京都大学 数理解析研究所
• [学会発表] New Polynomial Delay Bounds for Maximal Subgraph Enumerationby Proximity Search (2019)
  • 著者名/発表者名: 宇野 毅明
  • 学会等名: 電子情報通信学会コンピューテーション研究会
• [学会発表] 人工知能の基本問題：これまでとこれから (2019)
  • 著者名/発表者名: 瀧川一学
  • 学会等名: 人工知能学会 人工知能基本問題研究会(SIG-FPAI)
  • 招待講演
• [学会発表] 隣接互換による最短長ユニバーサル列 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤健洋, 川原純, 湊真一, 大舘陽太, 斎藤寿樹, 鈴木顕, 上原隆平, 宇野毅明, 山中克久, 吉仲亮
  • 学会等名: 電子情報通信学会コンピュテーション研究会
• [学会発表] Enumerating associative magic squares of order 7 (2019)
  • 著者名/発表者名: Go Kato, Shin-ichi Minato
  • 学会等名: Japan Conference on Discrete and Computational Geometry, Graphs, and Games (JCDCG^3 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] グラフ同型に関する代表元のグラフを列挙するZDDの構築について (2019)
  • 著者名/発表者名: 大澤賢悟, 中畑裕, 湊真一
  • 学会等名: 人工知能学会第110回人工知能基本問題研究会
• [学会発表] 機械学習によるメタン酸化カップリング反応に有効な触媒探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高尾基史, 鳥屋尾 隆, 前野禅, 高草木 達, 瀧川一学, 清水研一
  • 学会等名: 第42回ケモインフォマティクス討論会
• [学会発表] 大きな正規表現に対する系列二分決定グラフを用いた効率よい照合手法 (2019)
  • 著者名/発表者名: 瀧澤涼介, 喜田拓也, 有村博紀, 瀧川一学
  • 学会等名: 電子情報通信学会 コンピュテーション研究会（COMP）
• [学会発表] 化学情報の適応的選択によるグラフ畳み込み学習の解釈性の向上 (2019)
  • 著者名/発表者名: 菊地翔馬, 栗原正仁, 小山聡, 瀧川一学
  • 学会等名: 情報処理学会北海道シンポジウム2019
• [学会発表] A Constant Amortized Time Enumeration Algorithm for Independent Sets in Graphs with Bounded Clique Number (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Kurita, Kunihiro Wasa, Takeaki Uno, Hiroki Arimura
  • 学会等名: 3rd International Workshop on Enumeration Problems and Applications (WEPA 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] 説明可能な機械学習に向けて：整数計画法と列挙に基づく最適決定木の厳密学習アルゴリズムの実験的比較 (2019)
  • 著者名/発表者名: 王 叶, 有村 博紀
  • 学会等名: 第22回情報論的学習理論ワークショップ (IBIS 2019)
• [学会発表] Distribution-Aware Counterfactual Explanation by Mixed-Integer Linear Optimization (2019)
  • 著者名/発表者名: 金森憲太朗, 高木拓也, 小林健
  • 学会等名: 第22回情報論的学習理論ワークショップ (IBIS 2019)
• [学会発表] 最大クリークサイズが定数であるグラフに対する独立点集合のならし定数時間列挙 (2019)
  • 著者名/発表者名: 栗田 和宏, 和佐 州洋, 宇野 毅明, 有村博紀
  • 学会等名: コンピュテーション（COMP）研究会, 電子情報通信学会
• [学会発表] Machine Learning and Model-based Optimization for Heterogeneous Catalyst Design and Discovery (2019)
  • 著者名/発表者名: Takigawa I
  • 学会等名: The 2nd ICReDD International Symposium - Toward Interdisciplinary Research Guided by Theory and Calculation
  • 国際学会
• [学会発表] ランダム分割木に基づく勾配ブースティングの検証 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松田 祐汰, 瀧川一学, 有村博紀
  • 学会等名: 第22回情報論的学習理論ワークショップ (IBIS 2019)
• [学会発表] 決定木アンサンブル予測器の効率的ハードウェア実装のための簡約化に関する研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 26.松田 祐汰, 瀧川 一学, 有村 博紀
  • 学会等名: 第22回情報論的学習理論ワークショップ (IBIS 2019)
• [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] 3rd International Workshop on Enumeration Problems & Applications (WEPA2019) (2019)