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2021 年度 実施状況報告書

局所構造を利用した高速なアルゴリズムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K22841
研究機関京都大学

研究代表者

牧野 和久  京都大学, 数理解析研究所, 教授 (60294162)

研究分担者 木村 慧  九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (00758716)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2023-03-31
キーワードアルゴリズム
研究実績の概要

本研究では,局所的な離散構造を利用することで,効率的なアルゴリズム設計のための基礎理論の構築を目指す.具体的には,離散的な構造解析手法に基づく,(1)局所解改善 の方法論,(2)局所解の列挙手法の研究を行う.本年度の研究においては、上記の視点を利用することで以下の6つの成果を得たが、以下では3点に絞り記述する。
1.制約充足問題に対するアルゴリズムにおいて,一部の変数のみへの割当を考える局所的なアルゴリズムは重要な位置を占めており,そのようなアルゴリズムで解くことのできる部分クラスと普遍代数学的性質の関係性が知られていた.本研究では,そのような普遍代数学的性質の圏論的な抽象化を行い,これにより,局所的なアルゴリズムが適用できる問題の範囲を拡張した.
また,2.遷移問題,すなわち,与えられた二つの解に対して解であることを保ったまま片方の解に局所的な変換を繰り返すことでもう片方の解に辿り着けるかを問う問題を扱った.どのような局所的な変換が解であることを保つかを精査することにより,整数計画問題の重要な部分クラスに対する先行研究のアルゴリズムの拡張を行った.
最後に,3.マルチエージェント経路探索は,ネットワークおよびそれぞれのエージェントの初期点と目標点が与えられた際に,すべてのエージェントが目標点に到達するまでの道のりにおいて,衝突が一度も発生しないような経路を求める問題である.それぞれのエージェントが自由に移動した際に生じる衝突を局所的な制約とみなすという先行研究のアルゴリズムを拡張し,数値実験によりその有効性を確かめた.

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

コロナ禍で移動ができず、円滑な研究推進が難しい状況ではあったが、上述のように、(1)局所解改善 の方法論,(2)局所解の列挙手法を利用することで、様々な問題に対して着実に研究成果を出している.

今後の研究の推進方策

コロナ禍で移動制限のために、ここ数年できていなかった、出張などを伴う研究打ち合わせ、また、海外などの学会での発表などを積極的に行う計画である.

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍で、さまざまな研究活動、特に、出張ができなかったため

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] ラトガース大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ラトガース大学
  • [国際共同研究] エトヴェシュ大学(ハンガリー)

    • 国名
      ハンガリー
    • 外国機関名
      エトヴェシュ大学
  • [国際共同研究] チャールズ大学(チェコ)

    • 国名
      チェコ
    • 外国機関名
      チャールズ大学
  • [国際共同研究] カリファ大学(アラブ首長国連邦)

    • 国名
      アラブ首長国連邦
    • 外国機関名
      カリファ大学
  • [国際共同研究] レイキャビック大学(アイスランド)

    • 国名
      アイスランド
    • 外国機関名
      レイキャビック大学
  • [雑誌論文] Posimodular Function Optimization2022

    • 著者名/発表者名
      Magnus M. Halldorsson, Toshimasa Ishii, Kazuhisa Makino, Kenjiro Takazawa
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: 84 ページ: 1107-1131

    • DOI

      10.1007/s00453-021-00910-y

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Online Scheduling on Identical Machines with a Metric State Space2022

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Goko, Akitoshi Kawamura, Yasushi Kawase, Kazuhisa Makino, Hanna Sumita
    • 雑誌名

      LIPICS STACS2022

      巻: 219 ページ: 32:1-32:21

    • DOI

      10.4230/LIPIcs.STACS.2022.32

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Maximally Satisfying Lower Quotas in the Hospitals/Residents Problem with Ties and Incomplete Lists2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuhisa Makino, Shuichi Miyazaki, Yu Yokoi
    • 雑誌名

      LIPICS STACS2022

      巻: 219 ページ: 31:1-31:20

    • DOI

      10.4230/LIPIcs.STACS.2022.31

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] マルチエージェント経路探索アルゴリズムの改良のための一検討2022

    • 著者名/発表者名
      柴田航志, 木村慧, 東藤大樹, 横尾真
    • 学会等名
      SMASH22 Winter Symposium
  • [学会発表] 多項式時間可解なHorn ILS及びTVPI ILSにおける遷移問題の拡張に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      重信賢直, 神山;直之,木村慧
    • 学会等名
      「組合せ遷移の展開に向けた計算機科学・工学・数学によるアプローチの融合」, 組合せ遷移の学生シンポジウム
  • [学会発表] Quantaloidal approach to constraint satisfaction2021

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Fujii, Yuni Iwamasa, Kei Kimura
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Applied Category Theory
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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