情報爆縮に基づくIoTデータ処理基盤の構築

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H04098
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 竹田 正幸 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (50216909)
• 研究分担者: 定兼 邦彦 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (20323090) ; 坂本 比呂志 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (50315123) ; 瀧本 英二 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (50236395) ; 喜田 拓也 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (70343316) ; 坂内 英夫 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (20323644) ; 畑埜 晃平 九州大学, 基幹教育院, 准教授 (60404026) ; 稲永 俊介 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (60448404) ; 井 智弘 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (20773360) ; 中島 祐人 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (80804682)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 情報爆縮 / 圧縮データ処理 / 圧縮データ構造 / 簡潔データ構造 / IoTデータ処理

研究実績の概要

IoT時代が到来し，製造・産業界，モビリティ・交通インフラ，医療・ヘルスケアなど，広範な分野において技術革新が生み出され新たな価値が創出されると期待されている．一方，IoTデータの急増に伴い，クラウドサーバへのデータ処理の集中，ネットワーク回線の逼迫，データ送信の遅延などの技術的問題が深刻化している．現在のIoTに対する取り組みは実証フェーズのものが多くIoTを用いた価値創出に重点が置かれているため，上記の問題の抜本的な解決は後回しとなっている．代表者らは，これまでに，入力データや計算に用いるデータ構造に潜む冗長性の 除去に基づいて計算そのものの効率化を図る「情報爆縮」の研究を行ってきた．本研究プロジェクトでは，この情報爆縮技術を核に据え，理論と実用的の両面 から，エッジ側とクラウド側の処理を効率化する技術を開発し低コストでデータを収集・集約・送信・蓄積・検索・解析できる新しいIoTデータテ処理基盤を構築を目指す．
このために，以下の３つの研究項目をおいて研究を行う．
(A) 圧縮データストリームに対するリアルタイム抽出・集計技術．
(B) 圧縮データに対する高速質問処理技術．
(C) 解釈可能な圧縮データ錬成技術．
初年度である平成30年度は，特に(B)に力点を置いて研究を行い多くの研究成果を得た．また，(C)については，パターン枚挙アルゴリズムの出力における「パターンの同値性の可視化の観点」から同値性判定アルゴリズムを実装し，実環境下での性能評価を行っている.

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

初年度は基礎的研究に重点を置くため，それほど多くの成果が出るものと期待していなかったが，予想を上回る数の研究成果が生まれ，それらを国際雑誌論文/国際会議論文として発表することができた.このように，本研究プロジェクトは当初計画以上にうまく進展しているといえる.

今後の研究の推進方策

初年度は非常に順調であったが，2年目以降はさらに総力を挙げて情報爆縮に基づいたIoT基盤技術の開発に邁進する．特に，省領域かつ線形時間で動作するストリーム圧縮手法について，これまで以上に圧縮率を向上させることに力を注ぐ.

研究成果

• [雑誌論文] Improved upper bounds on all maximal α-gapped repeats and palindromes (2019)
  • 著者名/発表者名: I Tomohiro, K?ppl Dominik
  • 雑誌名: Theoretical Computer Science 巻: 753 ページ: 1～15
  • DOI: 10.1016/j.tcs.2018.06.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Space-Efficient Fully Dynamic DFS in Undirected Graphs (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Kengo, Sadakane Kunihiko
  • 雑誌名: Algorithms 巻: 12 ページ: 52～52
  • DOI: 10.3390/a12030052
  • 査読あり
• [雑誌論文] DenseZDD: A Compact and Fast Index for Families of Sets (2018)
  • 著者名/発表者名: Denzumi Shuhei, Kawahara Jun, Tsuda Koji, Arimura Hiroki, Minato Shin-ichi、Sadakane Kunihiko
  • 雑誌名: Algorithms 巻: 11 ページ: 128～128
  • DOI: 10.3390/a11080128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lempel-Ziv Factorization Powered by Space Efficient Suffix Trees (2018)
  • 著者名/発表者名: Fischer Johannes, I Tomohiro, Koppl Dominik, Sadakane Kunihiko
  • 雑誌名: Algorithmica 巻: 80 ページ: 2048～2081
  • DOI: 10.1007/s00453-017-0333-1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Diverse Palindromic Factorization is NP-Complete (2018)
  • 著者名/発表者名: Bannai Hideo, Gagie Travis, Inenaga Shunsuke, Karkkainen Juha, Kempa Dominik, Piatkowski Marcin, Sugimoto Shiho
  • 雑誌名: International Journal of Foundations of Computer Science 巻: 29 ページ: 143～163
  • DOI: 10.1142/S0129054118400014
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic RLE-Compressed Edit Distance Tables Under General Weighted Cost Functions (2018)
  • 著者名/発表者名: Hyyro Heikki, Inenaga Shunsuke
  • 雑誌名: International Journal of Foundations of Computer Science 巻: 29 ページ: 623～645
  • DOI: 10.1142/S0129054118410083
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A hardness result and new algorithm for the longest common palindromic subsequence problem (2018)
  • 著者名/発表者名: Inenaga Shunsuke, Hyyro Heikki
  • 雑誌名: Information Processing Letters 巻: 129 ページ: 11～15
  • DOI: 10.1016/j.ipl.2017.08.006
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Online Combinatorial Optimization with Multiple Projections and Its Application to Scheduling Problem (2018)
  • 著者名/発表者名: FUJITA Takahiro, HATANO Kohei, KIJIMA Shuji, TAKIMOTO Eiji
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E101.A ページ: 1334～1343
  • DOI: 10.1587/transfun.E101.A.1334
  • 査読あり
• [雑誌論文] Approximate Frequent Pattern Discovery in Compressed Space (2018)
  • 著者名/発表者名: FUKUNAGA Shouhei, TAKABATAKE Yoshimasa, I Tomohiro, SAKAMOTO Hiroshi
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Information and Systems 巻: E101.D ページ: 593～601
  • DOI: 10.1587/transinf.2017FCP0010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient Reformulation of 1-Norm Ranking SVM (2018)
  • 著者名/発表者名: SUEHIRO Daiki, HATANO Kohei, TAKIMOTO Eiji
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Information and Systems 巻: E101.D ページ: 719～729
  • DOI: 10.1587/transinf.2017EDP7233
  • 査読あり
• [雑誌論文] Online Linear Optimization with the Log-Determinant Regularizer (2018)
  • 著者名/発表者名: MORIDOMI Ken-ichiro, HATANO Kohei, TAKIMOTO Eiji
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Information and Systems 巻: E101.D ページ: 1511～1520
  • DOI: 10.1587/transinf.2017EDP7317
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tighter Generalization Bounds for Matrix Completion Via Factorization Into Constrained Matrices (2018)
  • 著者名/発表者名: MORIDOMI Ken-ichiro, HATANO Kohei, TAKIMOTO Eiji
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Information and Systems 巻: E101.D ページ: 1997～2004
  • DOI: 10.1587/transinf.2017EDP7339
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discovering Co-Cluster Structure from Relationships between Biased Objects (2018)
  • 著者名/発表者名: OHAMA Iku, KIDA Takuya, ARIMURA Hiroki
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Information and Systems 巻: E101.D ページ: 3108～3122
  • DOI: 10.1587/transinf.2017EDP7195
  • 査読あり
• [雑誌論文] A faster implementation of online RLBWT and its application to LZ77 parsing (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohno Tatsuya, Sakai Kensuke, Takabatake Yoshimasa, I Tomohiro, Sakamoto Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of Discrete Algorithms 巻: 52-53 ページ: 18～28
  • DOI: 10.1016/j.jda.2018.11.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Algorithms and combinatorial properties on shortest unique palindromic substrings (2018)
  • 著者名/発表者名: Inoue Hiroe, Nakashima Yuto, Mieno Takuya, Inenaga Shunsuke, Bannai Hideo, Takeda Masayuki
  • 雑誌名: Journal of Discrete Algorithms 巻: 52-53 ページ: 122～132
  • DOI: 10.1016/j.jda.2018.11.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Order-Preserving Pattern Matching Indeterminate Strings (2018)
  • 著者名/発表者名: Rui Henriques, Alexandre P. Francisco, Luis M. S. Russo, Hideo Bannai
  • 雑誌名: CPM 2018 巻: - ページ: 2:1～2:15
  • DOI: 10.4230/LIPIcs.CPM.2018.2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Online LZ77 Parsing and Matching Statistics with RLBWTs (2018)
  • 著者名/発表者名: Hideo Bannai, Travis Gagie, Tomohiro I
  • 雑誌名: CPM2018 巻: - ページ: 7:1～7:12
  • DOI: 10.4230/LIPIcs.CPM.2018.7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Faster Online Elastic Degenerate String Matching (2018)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Aoyama, Yuto Nakashima, Tomohiro I, Shunsuke Inenaga, Hideo Bannai, Masayuki Takeda
  • 雑誌名: CPM2018 巻: - ページ: 9:1～9:10
  • DOI: 10.4230/LIPIcs.CPM.2018.9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Longest substring palindrome after edit (2018)
  • 著者名/発表者名: Mitsuru Funakoshi, Yuto Nakashima, Shunsuke Inenaga, Hideo Bannai, Masayuki Takeda
  • 雑誌名: CPM 2018 巻: - ページ: 12:1～12:14
  • DOI: 10.4230/LIPIcs.CPM.2018.12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computing longest common square subsequences (2018)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Inoue, Shunsuke Inenaga, Heikki Hyyro, Hideo Bannai, Masayuki Takeda
  • 雑誌名: CPM 2018 巻: - ページ: 15:1～15:13
  • DOI: 10.4230/LIPIcs.CPM.2018.15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lyndon Factorization of Grammar Compressed Texts Revisited (2018)
  • 著者名/発表者名: Isamu Furuya, Yuto Nakashima, Tomohiro I, Shunsuke Inenaga, Hideo Bannai, Masayuki Takeda
  • 雑誌名: CPM 2018 巻: - ページ: 24:1～24:10
  • DOI: 10.4230/LIPIcs.CPM.2018.19
  • 査読あり
• [雑誌論文] Block Palindromes: A New Generalization of Palindromes (2018)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Goto, Tomohiro I, Hideo Bannai, Shunsuke Inenaga
  • 雑誌名: SPIRE 2018 巻: - ページ: 183～190
  • DOI: 10.1007/978-3-030-00479-8\_15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recovering, Counting and Enumerating Strings from Forward and Backward Suffix Arrays (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kuhara, Yuto Nakashima, Shunsuke Inenaga, Hideo Bannai, Masayuki Takeda
  • 雑誌名: SPIRE 2018 巻: - ページ: 254～267
  • DOI: 10.1007/978-3-030-00479-8\_21
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compaction of Church Numerals for Higher-Order Compression (2018)
  • 著者名/発表者名: Furuya Isamu, Kida Takuya
  • 雑誌名: DCC 2018 巻: - ページ: 408
  • DOI: 10.1109/DCC.2018.00061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combinatorial Online Prediction (2018)
  • 著者名/発表者名: Hatano Kohei
  • 雑誌名: ISITA 2018 巻: - ページ: 40～44
  • DOI: 10.23919/ISITA.2018.8664224
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boosting over Non-deterministic ZDDs (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Fujita, Kohei Hatano, Eiji Takimoto
  • 雑誌名: WALCOM 2018 巻: - ページ: 195～206
  • DOI: 10.1007/978-3-319-75172-6\_17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decision Diagrams for Solving a Job Scheduling Problem Under Precedence Constraints (2018)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Matsumoto, Kohei Hatano, Eiji Takimoto
  • 雑誌名: SEA 2018 巻: - ページ: 5:1～5:12
  • DOI: 10.4230/LIPIcs.SEA.2018.5
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Runs Theorem and Beyond (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro I
  • 雑誌名: DLT 2018 巻: - ページ: 18～23
  • DOI: 10.1007/978-3-319-98654-8\_2
  • 査読あり
• [雑誌論文] LZ-ABT: A Practical Algorithm for α-Balanced Grammar Compression (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Ohno, Keisuke Goto, Yoshimasa Takabatake, Tomohiro I, Hiroshi Sakamoto
  • 雑誌名: IWOCA 2018 巻: - ページ: 323～335
  • DOI: 10.1007/978-3-319-94667-2\_27
  • 査読あり
• [雑誌論文] Privacy-Preserving String Edit Distance with Moves (2018)
  • 著者名/発表者名: Shunta Nakagawa, Tokio Sakamoto, Yoshimasa Takabatake, Tomohiro I, Kilho Shin, Hiroshi Sakamoto
  • 雑誌名: SISAP 2018 巻: - ページ: 226～240
  • DOI: 10.1007/978-3-030-02224-2\_18
  • 査読あり
• [学会発表] Order-Preserving Pattern Matching Indeterminate Strings (2018)
  • 著者名/発表者名: Rui Henriques
  • 学会等名: 29th Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching
• [学会発表] Online LZ77 Parsing and Matching Statistics with RLBWTs (2018)
  • 著者名/発表者名: Hideo Bannai
  • 学会等名: 29th Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching
• [学会発表] Faster Online Elastic Degenerate String Matching (2018)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Aoyama
  • 学会等名: 29th Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching
• [学会発表] Longest substring palindrome after edit (2018)
  • 著者名/発表者名: Mitsuru Funakoshi
  • 学会等名: 29th Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching
• [学会発表] Computing longest common square subsequences (2018)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Inenaga
  • 学会等名: 29th Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching
• [学会発表] Longest Lyndon Substring After Edit (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Urabe
  • 学会等名: 29th Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching
• [学会発表] Lyndon Factorization of Grammar Compressed Texts Revisited (2018)
  • 著者名/発表者名: Isamu Furuya
  • 学会等名: 29th Annual Symposium on Combinatorial Pattern Matching
• [学会発表] Block Palindromes: A New Generalization of Palindromes (2018)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Goto
  • 学会等名: 25th International Symposium on String Processing and Information Retrieval
• [学会発表] Recovering, Counting and Enumerating Strings from Forward and Backward Suffix Arrays (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kuhara
  • 学会等名: 25th International Symposium on String Processing and Information Retrieval
• [学会発表] Combinatorial Online Prediction (2018)
  • 著者名/発表者名: Kohei Hatano
  • 学会等名: International Symposium on Information Theory and Its Applications
• [学会発表] Decision Diagrams for Solving a Job Scheduling Problem Under Precedence Constraints (2018)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Matsumoto
  • 学会等名: 17th International Symposium on Experimental Algorithms
• [学会発表] The Runs Theorem and Beyond (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro I
  • 学会等名: 22nd International Conference on Developments in Language Theory
• [学会発表] LZ-ABT: A Practical Algorithm for α-Balanced Grammar Compression (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Ohno
  • 学会等名: International Workshop on Combinatorial Algorithms
• [学会発表] Privacy-Preserving String Edit Distance with Moves (2018)
  • 著者名/発表者名: Shunta Nakagawa
  • 学会等名: 11th International Conference on Similarity Search and Applications