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2015 年度 実施状況報告書

真軌道計算の展開: 非線形現象の解明と擬似乱数生成への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15K00342
研究機関公立はこだて未来大学

研究代表者

斉藤 朝輝  公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 准教授 (60344040)

研究分担者 田村 純一  津田塾大学, 数学・計算機科学研究所, 研究員 (90418905)
安富 真一  東邦大学, 理学部, 教授 (60230231)
山口 明宏  福岡工業大学, 情報工学部, 准教授 (60281789)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード真軌道計算 / カオス / 非線形現象 / 擬似乱数 / 代数的数 / p進数 / 乱数検定 / 連分数
研究実績の概要

我々はあるクラスの力学系(区分的線形写像を含む区分的1次分数写像で表現される力学系)の真軌道を計算する新しい方法を構築した.この方法は,数として整数ベクトルで表現できる代数的数を採用し,計算機で正確に実行できる整数演算のみを用いて,軌道生成を行う点に特長がある.本研究課題では,この真軌道計算を使った非線形現象の解明と真軌道計算の擬似乱数生成への応用とに焦点をあてて研究を行っている.
初年度にあたる平成27年度では,カオス真軌道を使った擬似乱数生成器の構築と,それに関連する連分数の研究を主に行った.カオス真軌道を使った擬似乱数生成器として,以下の2つを構築した.
1. 3次実代数的整数上のBernoulli写像の真軌道を使った擬似乱数生成器
2. p進数体上のBernoulli写像の真軌道を使った擬似乱数生成器(p=2かつ数として2次代数的数を使用)
さらに,複数の擬似ランダムビット列を生成する上では,初期点(seed)を一様にとり,かつ,異なる初期点から始まる軌道が交わらないことが望ましいが,この両方を実現する初期点の選択法も開発した.(特に,p進数の一様性に関しては,一般の素数pおよびd>1に関して,Q上d次以下となる初期点をpZ_p上で一様に取ることが可能であることを示した.)さらに,これらの擬似乱数生成器から生成されたビット列の乱数性が良好であることを,NISTの乱数検定を行い確認した.

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

真軌道計算の擬似乱数生成への応用に関しては,関連する連分数の研究も含めて順調に研究が進展した.また,平成27年度は,査読付論文誌に1件,国内外の会議に14件の成果発表を行うことができた.以上から,本研究課題はおおむね順調に進展していると判断する.

今後の研究の推進方策

研究計画通りに,真軌道計算を使った非線形現象の解明と真軌道計算の擬似乱数生成への応用の研究を遂行することを目指す.

次年度使用額が生じた理由

代表者に次年度使用額が生じた理由は,平成28年3月の海外旅費が代表者配当分の残額を超え,本年度分として計上できなくなったため.また,分担者の1人に次年度使用額が生じた理由は,本年度の予算を次年度に配分し,計算機の購入にあてる必要が生じたため.

次年度使用額の使用計画

次年度の国内出張1回を取り止め,本年度の海外旅費の不足分にあてる.それ以外の次年度使用額は,分担者のもとでシミュレーションを行うための計算機の購入にあてる.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] True orbit simulation of piecewise linear and linear fractional maps of arbitrary dimension using algebraic numbers2015

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito, Shin-ichi Yasutomi, Jun-ichi Tamura and Shunji Ito
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: 25 ページ: 063103

    • DOI

      10.1063/1.4921938

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Fractional calculi of substitutions, Rauzy fractals, and diophantine approximation of complex numbers II2016

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      Substitutions and Continued Fractions (satellite)
    • 発表場所
      Lyon (France)
    • 年月日
      2016-03-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Fractional calculi of substitutions, Rauzy fractals, and diophantine approximation of complex numbers I2016

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      Substitutions and Continued Fractions
    • 発表場所
      Paris (France)
    • 年月日
      2016-03-11
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of stepped surfaces via modified Jacobi-Perron algorithm and cubic numbers2016

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Yasutomi
    • 学会等名
      Substitutions and Continued Fractions
    • 発表場所
      Paris (France)
    • 年月日
      2016-03-11
    • 国際学会
  • [学会発表] Pseudorandom number generators using true orbits of the 2x modulo 1 map on algebraic integers2016

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Substitutions and Continued Fractions
    • 発表場所
      Paris (France)
    • 年月日
      2016-03-08
    • 国際学会
  • [学会発表] Pseudorandom number generator with the Bernoulli map on cubic algebraic integers2016

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Workshop Number Theory and Ergodic Theory 2016
    • 発表場所
      金沢大学サテライト・プラザ (石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-02-08
  • [学会発表] Fractional calculi of substitutions, Rauzy fractals, and multidimensional complex continued fractions2016

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      Workshop Number Theory and Ergodic Theory 2016
    • 発表場所
      金沢大学サテライト・プラザ (石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-02-08
  • [学会発表] Generalization of stepped surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Yasutomi
    • 学会等名
      Workshop Number Theory and Ergodic Theory 2016
    • 発表場所
      金沢大学サテライト・プラザ (石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-02-08
  • [学会発表] Pseudorandom number generation using true orbits of the Bernoulli map on algebraic integers2015

    • 著者名/発表者名
      Asaki Saito
    • 学会等名
      Sino-Japanese Workshop on Dynamical Systems and Fractals 2016
    • 発表場所
      Ningbo (China)
    • 年月日
      2015-12-27
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fractional calculi of substitutions, Rauzy fractals, and continued fractions2015

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      Sino-Japanese Workshop on Dynamical Systems and Fractals 2016
    • 発表場所
      Ningbo (China)
    • 年月日
      2015-12-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dual fractional substitutions2015

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Yasutomi
    • 学会等名
      Sino-Japanese Workshop on Dynamical Systems and Fractals 2016
    • 発表場所
      Ningbo (China)
    • 年月日
      2015-12-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fractional calculus of substitutions and Rauzy fractals for imaginary directions2015

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      エルゴード理論とその周辺
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス (神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2015-11-07
  • [学会発表] NIST乱数検定におけるP値の一様性に基づく検定結果の判定法について2015

    • 著者名/発表者名
      山口明宏,斉藤朝輝
    • 学会等名
      日本応用数理学会2015年度年会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス (石川県・金沢市)
    • 年月日
      2015-09-09
  • [学会発表] Certain multidimensional continued fraction algorithm2015

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Yasutomi
    • 学会等名
      Natural Extention of Arithmetic Algorithms and S-adic System
    • 発表場所
      東京大学玉原国際セミナーハウス (群馬県沼田市)
    • 年月日
      2015-07-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Fractional calculus of substitutions, the Kolakoski word, the Minkowski Question - Mark function and continued fractions2015

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Tamura
    • 学会等名
      Natural Extention of Arithmetic Algorithms and S-adic System
    • 発表場所
      東京大学玉原国際セミナーハウス (群馬県沼田市)
    • 年月日
      2015-07-22
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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