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2020 年度 実績報告書

確率的グラフィカルモデルの形式検証とその人工知能への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18H03204
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

Affeldt Reynald  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (40415641)

研究分担者 勝股 審也  国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 特任研究員 (30378963)
中野 圭介  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (30505839)
J Garrigue  名古屋大学, 多元数理科学研究科, 教授 (80273530)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード形式検証 / 確率プログラミング / 測度論 / ルベーグ積分 / 確率論 / モナド
研究実績の概要

本プロジェクトの目的は、AIソフトウェアの厳密な品質評価ができるように、確率やグラフィカルモデルなどの数学的基盤を形式化することである。令和2年度、確率論に必要な実解析とモナドに基づくプログラミングに関する形式的検証の研究を行った。
昨年度行ったconvexとconical spacesの研究に基づいて、圏論の形式化を含む非決定性・確率プログラミングの検証基盤を完成させた。その成果は国際雑誌に掲載されている。一般的なモナドのプログラムをサポートするように、その検証基盤をモナドトランスフォーマとアレーモナドでモジュラーに拡張し、その成果を国際会議の会議録と国内学会で発表した。また、確率的なリーゾニングのため、モナド上のダイバージェンスを用いて関係プログラム論理を定式化し、その成果も国内学会で発表した。
昨年度開始した実解析の形式化に基づいて、測度論と積分をCoqで形式化し、国際ワークショップと国内学会で発表した。その形式化に基づいて、一般的な確率論の形式化を開始した。確率の因子分解の定理のファーストステップとして、昨年度開始したベイジアンネットワークの形式化を確率変数ベクトルを扱えるように拡張した。また、グラフィカルモデルに対する応用として、モジュラーなリーゾニングができるように、量子回路のゲートを線形変換として形式化した。そのゲートをノードとするグラフであり、 その意味論は確率分布上の関数として与えられる。
以上の成果は二つのソフトウェアとして配布している。 以上の研究のために、才川隆文(名古屋大学)、斉藤歩夢(東京工業大学)の協力を得た。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Practical Aspects of Monadic Equational Reasoning in Coq2022

    • 著者名/発表者名
      Ayumu Saito, Reynald Affeldt
    • 雑誌名

      第24回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2022)

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 関係プログラム論理のためのモナド上のダイバージェンス2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 哲也, 勝股 審也
    • 雑誌名

      第24回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2022)

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A trustful monad for axiomatic reasoning with probability and nondeterminism2021

    • 著者名/発表者名
      AFFELDT REYNALD、GARRIGUE JACQUES、NOWAK DAVID、SAIKAWA TAKAFUMI
    • 雑誌名

      Journal of Functional Programming

      巻: 31 ページ: E17

    • DOI

      10.1017/S0956796821000137

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Extending equational monadic reasoning with monad transformers2021

    • 著者名/発表者名
      Reynald Affeldt, David Nowak
    • 雑誌名

      26th International Conference on Types for Proofs and Programs (TYPES 2020), Leibniz International Proceedings in Informatics (LIPIcs)

      巻: 188 ページ: 2:1--2:21

    • DOI

      10.4230/LIPIcs.TYPES.2020.2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Formalization of the Lebesgue measure in MathComp-Analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Reynald Affeldt, Cyril Cohen
    • 雑誌名

      The Coq Workshop 2021, July 2, 2021, Jul 2021

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Porting the Mathematical Components library to Hierarchy Builder2021

    • 著者名/発表者名
      Reynald Affeldt, Xavier Allamigeon, Yves Bertot, Quentin Canu, Cyril Cohen, Pierre Roux, Kazuhiko Sakaguchi, Enrico Tassi, Laurent Thery, Anton Trunov
    • 雑誌名

      The Coq Workshop 2021, July 2, 2021, Jul 2021

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Competing Inheritance Paths in Dependent Type Theory: A Case Study in Functional Analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Affeldt Reynald、Cohen Cyril、Kerjean Marie、Mahboubi Assia、Rouhling Damien、Sakaguchi Kazuhiko
    • 雑誌名

      10th International Joint Conference on Automated Reasoning (IJCAR 2020), Paris, France, June 29--July 6, 2020, Lecture Notes in Artificial Intelligence

      巻: 12167 ページ: 3~20

    • DOI

      10.1007/978-3-030-51054-1_1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Reasoning with Conditional Probabilities and Joint Distributions in Coq2020

    • 著者名/発表者名
      Reynald Affeldt, Jacques Garrigue, Takafumi Saikawa
    • 雑誌名

      Computer Software

      巻: 37(3) ページ: 79~95

    • DOI

      10.11309/jssst.37.3_79

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Formal Adventures in Convex and Conical Spaces2020

    • 著者名/発表者名
      Affeldt Reynald、Garrigue Jacques、Saikawa Takafumi
    • 雑誌名

      13th Conference on Intelligent Computer Mathematics (CICM 2020), Bertinoro, Forli, Italy, July 26--31, 2020, Lecture Notes in Artificial Intelligence

      巻: 12236 ページ: 23~38

    • DOI

      10.1007/978-3-030-53518-6_2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Practical Aspects of Monadic Equational Reasoning in Coq2021

    • 著者名/発表者名
      Ayumu Saito, Reynald Affeldt
    • 学会等名
      第24回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショッ(PPL 2022)
  • [学会発表] 関係プログラム論理のためのモナド上のダイバージェンス2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤 哲也, 勝股 審也
    • 学会等名
      第24回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショッ(PPL 2022)
  • [学会発表] Formalization of the Lebesgue measure in MathComp-Analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Reynald Affeldt, Cyril Cohen
    • 学会等名
      The Coq Workshop 2021, online, July 2, 2021, Jul 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Porting the Mathematical Components library to Hierarchy Builder2021

    • 著者名/発表者名
      Reynald Affeldt, Xavier Allamigeon, Yves Bertot, Quentin Canu, Cyril Cohen, Pierre Roux, Kazuhiko Sakaguchi, Enrico Tassi, Laurent Thery, Anton Trunov
    • 学会等名
      The Coq Workshop 2021, online, July 2, 2021, Jul 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Progress report on the formalization of the Lebesgue integral in MathComp-Analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Reynald Affeldt, Cyril Cohen
    • 学会等名
      17th Theorem Proving and Provers Meeting (TPP2021), 2021/11/21-22
  • [学会発表] Extending Monae to formalize quicksort using monads in Coq2021

    • 著者名/発表者名
      Ayumu Saito, Reynald Affeldt
    • 学会等名
      17th Theorem Proving and Provers Meeting (TPP2021), 2021/11/21-22
  • [学会発表] Formalization of integration theory in Coq2021

    • 著者名/発表者名
      Reynald Affeldt, Cyril Cohen
    • 学会等名
      第24回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2022)
  • [学会発表] Formalizing quantum circuits with MathComp/Ssreflect2021

    • 著者名/発表者名
      才川 隆文
    • 学会等名
      17th Theorem Proving and Provers Meeting (TPP2021), 2021/11/21-22
  • [学会発表] Formalization of measure theory in Coq2020

    • 著者名/発表者名
      Reynald Affeldt, Cyril Cohen
    • 学会等名
      第23回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショッ(PPL 2021)
  • [備考] A trustful monad for axiomatic... (preprint)

    • URL

      https://arxiv.org/abs/2003.09993

  • [備考] Extending equational monadic... (preprint)

    • URL

      https://arxiv.org/abs/2011.03463

  • [備考] A Coq formalization of information... (preprint)

    • URL

      https://github.com/affeldt-aist/infotheo

  • [備考] Monadic effects and equational reasonig in Coq

    • URL

      https://github.com/affeldt-aist/monae

  • [備考] Math. Comp. compliant Analysis Library

    • URL

      https://github.com/math-comp/analysis

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公開日: 2022-12-28  

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