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2020 年度 実績報告書

大局的エントロピー予測によるデータ圧縮の最適化技法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H04152
研究機関筑波大学

研究代表者

山際 伸一  筑波大学, システム情報系, 准教授 (10574725)

研究分担者 河原 吉伸  九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 教授 (00514796)
和田 耕一  筑波大学, システム情報系, 名誉教授 (30175145)
坂本 比呂志  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (50315123)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワードデータ圧縮
研究実績の概要

本年度は、データストリームの局所エントロピーの数値化技法の開発を実施した。この研究目標の中心は、局所エントロピーを圧縮の制御情報から数値化する技法を確立することであった。実験的に、データのエントロピーを既存のLCA-DLTで計測する方法を模索し、データストリームの局所エントロピーを数値化できる手法を開発した。また、その数値がどのように求められるかを様々な数式を試行し、その原理を解明できた。その原理に対し、数学的証明を与え、その制御情報でデータの複雑さを表現する技法を開発できた。以上のデータストリームの局所エントロピーを計測する手法を用いて、新たなストリームデータ圧縮方式として、ASE Codingを開発した。アルゴリズム開発において、情報エントロピーの理論を精査し、データ圧縮に利用されるシャノンの平均情報量に関する理論をロスレス圧縮に適合する形で実現することができた。さらに、上記開発項目の進み具合に従って、バンク方式での動的ハッシュ更新による大域的エントロピー予測技法の開発にも着手した。これまでの研究を通じて、データ圧縮に関わるパラメタを特定することが重要であり、圧縮率に大きな影響を与える要素が存在すると考えられる。このような要素の特定を行い、振る舞いを理解した上で、最適な圧縮率を実現するフィードバック技法を開発した。この手法はASE Codingにおけるパラメタを動的に判断させる機構をもち、エントロピーの変化に従って制御リソースの最適化を行う技法を内在している。以上の成果をジャーナル論文として公表した。

現在までの達成度 (区分)
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

当初の目的であるデータストリームの局所エントロピーの数値化を実現できるアルゴリズムと、パラメタを最適化する手法を開発できたため。

今後の研究の推進方策

今後はハードウェア開発を中心に研究を進めるが、動作確認や様々なデータによる動作の確認と、圧縮効果の有効性を調べるため、研究補助者により作業を促進する。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件)

  • [雑誌論文] Exception Handling Method Based on Event from Look-Up Table Applying Stream-Based Lossless Data Compression2021

    • 著者名/発表者名
      Yamagiwa Shinichi、Marumo Koichi、Kuwabara Suzukaze
    • 雑誌名

      Electronics

      巻: 10 ページ: 240~240

    • DOI

      10.3390/electronics10030240

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Autonomous Parameter Adjustment Method for Lossless Data Compression on Adaptive Stream-Based Entropy Coding2020

    • 著者名/発表者名
      Yamagiwa Shinichi、Kuwabara Suzukaze
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 8 ページ: 186890~186903

    • DOI

      10.1109/access.2020.3029705

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stream-Based Lossless Data Compression Applying Adaptive Entropy Coding for Hardware-Based Implementation2020

    • 著者名/発表者名
      Yamagiwa Shinichi、Hayakawa Eisaku、Marumo Koichi
    • 雑誌名

      Algorithms

      巻: 13 ページ: 159~159

    • DOI

      10.3390/a13070159

    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2022-12-28  

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