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2021 年度 実績報告書

悪条件錐線形計画問題の理論とアルゴリズム

研究課題

研究課題/領域番号 20H04145
研究機関電気通信大学

研究代表者

村松 正和  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (70266071)

研究分担者 山下 真  東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (20386824)
奥野 貴之  国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, 研究員 (70711969)
蛯原 義雄  九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (80346080)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード半正定値計画 / リーマン多様体 / 錐線形計画 / 制御 / 2次制約2次計画
研究実績の概要

2020年度に引き続き以下の研究を実施した。
1. l2+誘導ノルムに基づくリカレント・ニューラルネットワークの安定性解析手法を,制御理論分野で非線形系の解 析において有効であることが広く知られている積分二次制約手法の枠組みに拡張した.
2. 安定なシステムは正定値錐の点として表現できるという事実に基づき, この同定問題を正定値錐上の制約付最適化問題として定式化した. この問題を, リーマン多様体上の問題としてみなすことで2020年度に開発した逐次2次最適化手法の改良版を適用し, 数値実験結果においてその優位性を実証した.
3. 2次制約2次計画(QCQP)に対する半正定値計画緩和の数理的構造の解析を行った。特にQCQPの持つ行列を森構造から2部グラフに拡張した場合に注目をした。非対角成分が非正となっているようなQCQPに対して半正定値計画緩和が厳密な最適値を与えることは既存研究によって知られていたが,これを2部グラフを用いて証明可能なことを示しており,今回の研究は,より多くの場合を含む解析方法となっている。また、二次錐計画問題について,等式条件と錐条件に一部を分離することで数値的な誤差が小さくなる場合があることを小規模な問題で確認した。
4. 半正定値計画(SDP)において、「主問題双対問題ともに内点許容解が存在するならば両者の最適解を求められる」というオラクルを仮定すれば、一般の(悪条件の)SDP を「完全に解く」ことができることを示した。「完全に解く」という概念は、元問題の許容性に従ってできる限りの情報を導き出すことに相当する。

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

前年に引き続き、各自が独立して研究を実施した。論文もでてきており、順調に進んでいると考えられる。

今後の研究の推進方策

これも前年に引き続いてであるが、今後はできる限り対面で議論する機会を設けて、お互いの研究が交わるようにしたい。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 オープンアクセス 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A stabilized sequential quadratic semidefinite programming method for degenerate nonlinear semidefinite programs.2021

    • 著者名/発表者名
      Yuya Yamakawa and Takayuki Okuno
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: 1909.13544 ページ: -

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 非負値入力に対するL2 誘導ノルムの解析と再帰型ニューラルネットワークの安定性解析への応用2021

    • 著者名/発表者名
      本岡駿人,蛯原義雄
    • 雑誌名

      システム制御情報学会論文誌

      巻: 35 ページ: 29-37

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exact SDP relaxations of quadratically constrained quadratic programs with forest structures2021

    • 著者名/発表者名
      Azuma Godai、Fukuda Mituhiro、Kim Sunyoung、Yamashita Makoto
    • 雑誌名

      Journal of Global Optimization

      巻: 82 ページ: 243-262

    • DOI

      10.1007/s10898-021-01071-6

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Solving SDP completely with an interior point oracle2021

    • 著者名/発表者名
      Lourenco Bruno F.、Muramatsu Masakazu、Tsuchiya Takashi
    • 雑誌名

      Optimization Methods and Software

      巻: 36 ページ: 425-471

    • DOI

      10.1080/10556788.2020.1850720

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] L2+ Induced Norm Analysis of Continuous-Time LTI Systems Using Positive Filters and Copositive Programming2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Ebihara, H. Waki, N. Sebe, V. Magron, D. Peaucelle, and S. Tarbouriech
    • 学会等名
      Proc. of the 18th European Control Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] L2+ 誘導ノルムの解析I: 上界値解析2022

    • 著者名/発表者名
      本岡駿人,蛯原義雄,脇隼人,瀬部昇
    • 学会等名
      第9 回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] L2+ 誘導ノルムの解析II: 下界値解析2022

    • 著者名/発表者名
      蛯原義雄,本岡駿人,脇隼人,瀬部昇
    • 学会等名
      第9 回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] 緩和法とペナルティ法を用いた二次錐計画問題に対する安 定した解法の構築2022

    • 著者名/発表者名
      坂井祐太, 山下真
    • 学会等名
      日本経営工学会関東支部2021年度学生論文発表会
  • [学会発表] 二部グラフで表現可能な疎性を持つ二次制約付き二次計画問題と狭小な半正定値計画緩和の条件2022

    • 著者名/発表者名
      東悟大, 福田光浩, Kim Sunyoung, 山下真
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会2022春季研究発表会
  • [学会発表] Stability Analysis of Dynamical Systems with Saturation Nonlinearities via IQC with Copositive Multipliers2022

    • 著者名/発表者名
      R. Saeki and Y. Ebihara
    • 学会等名
      Proc. of the SICE Annual Conference, Kumamoto, Japan
  • [学会発表] Exactness Conditions for Semidefinite Relaxation of Nonconvex QCQPS with Forest Structures2021

    • 著者名/発表者名
      Godai Azuma, Mituhiro Fukuda, Sunyoung Kim, Makoto Yamashita
    • 学会等名
      SIAM Conference on Optimization 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Exact semidefinite relaxations for QCQPs with forest-structured matrices and its applications2021

    • 著者名/発表者名
      Godai Azuma, Mituhiro Fukuda, Sunyoung Kim, Makoto Yamashita
    • 学会等名
      IFORS 2021
    • 国際学会
  • [備考] 悪条件錐線形計画問題の理論とアルゴリズム

    • URL

      https://muramatsu-lab.jp/seminar/kakenb/

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公開日: 2022-12-28  

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