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2021 年度 実績報告書

スパースな結合行列を持つ組合せ的構造の分析と構成

研究課題

研究課題/領域番号 18H01133
研究機関筑波大学

研究代表者

繆 いん  筑波大学, システム情報系, 教授 (10302382)

研究分担者 三嶋 美和子  岐阜大学, 工学部, 教授 (00283284)
盧 暁南  山梨大学, 大学院総合研究部, 特任助教 (10805683)
古賀 弘樹  筑波大学, システム情報系, 教授 (20272388)
LU SHAN  岐阜大学, 工学部, 助教 (30755385)
神保 雅一  中部大学, 現代教育学部, 教授 (50103049)
澤 正憲  神戸大学, システム情報学研究科, 准教授 (50508182)
鎌部 浩  岐阜大学, 工学部, 教授 (80169614)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワードincidence matrix / sparse / fingerprinting / list decoding / PIR scheme / all-or-nothing transform / locally recoverable code / all-or-nothing transform
研究実績の概要

本研究は、スパースな結合行列を持つ組合せ的構造を分析・構成し、デジタル指紋やグループ検査、多元接続通信などへ応用することを目的としている。今年度は特にマルチメディア指紋符号の追跡アルゴリズムや局所修復可能符号、組合せ論的AONT(All-or-nothing transform)の安全性に関する研究に力を入れた。
リスト復号は誤り訂正符号理論におけるより高性能な誤り訂正方式として研究されてきた。我々は指紋符号の符号化率を上げるために、リスト復号を指紋符号に適用し、新しい指紋符号を導入した。新しい指紋符号の符号化率は従来の指紋符号の符号化率をはるかに超えていて、将来は脚光を浴びる可能性が高い。
大規模分散ストレージシステムに保存されている情報をプライバシーを保ちながら検査・配布する方法の一つであるPIR (private information retrieval)scheme を検討した。サーバーに置く最小サブパケット数を決める問題をエントロピー関数や整数計画問題に基づいて解決し、小さなサブパケット数を持つPIR scheme を組合せ的に構成した。
大規模分散ストレージシステムに使える最大修復可能符号をReed-Solomon符号を用いて構成した。構成された最大修復可能符号のアルファベットのサイズは従来より小さく、省資源である。
AONTは、すべての出力が分かっていなければ反転するのが難しい性質を持つ、鍵のない、可逆で無作為化された変換である。AONTを使用すると、鍵のサイズを増やすことなく暗号化の強度を高めることができる。我々はエントロピー関数に基づいて組合せ論的AONTの安全性を調べ、最適な組合せ論的AONTを構成した。

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

本年度の主な研究計画は次のとおりである。(1) weak superimposed code のサイズの上下界を導く。(2) 局所修復可能符号に関する性質や代数的構成法を考える。(3) サーバーに置く最小サブパケット数を解決し、小さなサブパケット数を持つ PIR scheme を組合せ的に構成する。(4) 差分プライバシーとデジタル指紋の関係を調べ、統計量・統計モデルの公開や機械学習におけるプライバシー保護に貢献する。(5) スパースな結合行列を持つ組合せ的構造の分析・構成・応用に関するサーベイ論文を書き始める。
現段階では、(2)、(3)、(5)はおおむね順調に進展している。(1)はややは遅れて、結果をまとめる途中である。(4)は予想以上難しかったため、著しい進展がない。

今後の研究の推進方策

今後は引き続き、スパースな結合行列を持つ組合せ的構造を分析・構成し、グループ検査やデジタル指紋、多元接続通信などへの応用を開発する。特にスパースな結合行列を持つ組合せ的構造の機械学習への応用を試みる。
まず、スパースな結合行列を持つ組合せ的構造を機械学習の効率性向上などへ貢献できるように努力する。次に、耐雑音指紋符号に基づく追跡アルゴリズムを重点的に調べる。また、局所修復可能符号も引き続き体系的に調べる。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Southwest Jiaotong University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Southwest Jiaotong University
  • [国際共同研究] Tel Aviv University(イスラエル)

    • 国名
      イスラエル
    • 外国機関名
      Tel Aviv University
  • [国際共同研究] University of Waterloo(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      University of Waterloo
  • [国際共同研究] Skolkovo Institute of Sci. and Tech.(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      Skolkovo Institute of Sci. and Tech.
  • [雑誌論文] A construction of maximally recoverable codes with order-optimal field size2022

    • 著者名/発表者名
      H. Cai, Y. Miao, M. Schwartz, X. Tang
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Information Theory

      巻: 68 ページ: 204-212

    • DOI

      10.1109/TIT.2021.3120016

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An Improved Adaptive Algorithm for Locating Faulty Interactions in Combinatorial Testing2022

    • 著者名/発表者名
      Q. Yang, X.-N. Lu
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E105-A ページ: 930-942

    • DOI

      10.1587/transfun.2021EAP1071

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Capacity-achieving private information retrieval schemes from uncoded storage constrained servers with low sub-packetization2021

    • 著者名/発表者名
      J. Zhu, Q. Yan, X. Tang, Y. Miao
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Information Theory

      巻: 67 ページ: 5370-5386

    • DOI

      10.1109/TIT.2021.3087425

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quadrature公式の構成理論と実験計画法2021

    • 著者名/発表者名
      澤正憲
    • 雑誌名

      日本統計学会誌

      巻: 51 ページ: 1-33

    • DOI

      10.11329/jjssj.51.179

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Symmetric abelian group-invariant Steiner quadruple systems2021

    • 著者名/発表者名
      J. Ji, X.-N. Lu
    • 雑誌名

      Journal of Combinatorial Theory, Series A

      巻: 181 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1016/j.jcta.2021.105435

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis of measurement precision experiment with ordinal categorical variables2021

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, J.-I. Takeshita, M. Ogawa, X.-N. Lu, Y. Ojima
    • 雑誌名

      Frontiers in Statistical Quality Control

      巻: 13 ページ: 303-315

    • DOI

      10.1007/978-3-030-67856-2_17

    • 査読あり
  • [学会発表] Secure codes with list decoding2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Gu, I. Vorobyev, Y. Miao
    • 学会等名
      2022 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT)
    • 国際学会
  • [学会発表] On the security properties of combinatorial all-or-nothing transforms2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Gu, S. Akao, N. N. Esfahani, Y. Miao, K. Sakurai
    • 学会等名
      2022 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT)
    • 国際学会
  • [学会発表] 複数のアクセス構造をもつ最適な視覚暗号の構成について2022

    • 著者名/発表者名
      五百木来樹,古賀弘樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会情報理論研究会
  • [学会発表] Signature Code Designed by Binarized Neural Networks2022

    • 著者名/発表者名
      L. Wei, S. Lu, H. Kamabe
    • 学会等名
      信学技報, vol. 121, no. 327, IT2021-34, pp. 34-39
  • [学会発表] Rate-compatible LDPC Code in Dynamic Environment based on Reinforcement Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Z. Li, S. Lu, H. Kamabe
    • 学会等名
      信学技報, vol. 121, no. 327, IT2021-35, pp. 40-44
  • [学会発表] フェージングチャネル上のマルチユーザーシステムのための機械学習を用いた信号点配置の設計2022

    • 著者名/発表者名
      石橋弘也, 路サン, 鎌部浩
    • 学会等名
      信学技報, vol. 121, no. 327, IT2021-36, pp. 45-50
  • [学会発表] Almost external difference families via cyclotomy2022

    • 著者名/発表者名
      盧暁南, 川口翔大, 三嶋美和子
    • 学会等名
      日本数学会2022年度年会
  • [学会発表] Circulant almost orthogonal arrays: statistical optimality and related combinatorial structures2022

    • 著者名/発表者名
      X.-N. Lu, M. Mishima, N. Miyamoto, M. Jimbo
    • 学会等名
      Colloquium on Combinatorial Designs
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Loss function analysis for DNN iterative decoder on rayleigh fading massive random access2022

    • 著者名/発表者名
      S. Lu and H. Kamabe
    • 学会等名
      2022 5th World Symposium on Communication Engineering (WSCE)
    • 国際学会
  • [学会発表] Error-Correcting Locating Arrays for Interaction Fault Location in Combinatorial Testing2022

    • 著者名/発表者名
      X.-N. Lu, M. Jimbo
    • 学会等名
      2022 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT)
    • 国際学会
  • [学会発表] DNAストレージのための有限状態符号における誤りの検出及び訂正能力に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      丸茂巧, 鎌部浩, 路サン
    • 学会等名
      信学技報, vol. 121, no. 291, MRIS2021-13, pp. 11-16
  • [学会発表] Circulant almost orthogonal arrays and related problems in statistics and combinatorics2021

    • 著者名/発表者名
      X.-N. Lu, M. Mishima, N. Miyamoto, M. Jimbo
    • 学会等名
      Xinyang Normal University Math and Statistics Colloquium
    • 招待講演
  • [学会発表] Almost external difference families via cyclotomy2021

    • 著者名/発表者名
      X.-N. Lu, S. Kawaguchi, M. Mishima
    • 学会等名
      43rd Australasian Combinatorics Conference
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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