| 研究課題/領域番号 |
20K11682
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| 研究機関 | 中央大学 |
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研究代表者 |
今井 桂子 中央大学, 理工学部, 教授 (70203289)
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| 研究分担者 |
森口 昌樹 中央大学, 理工学部, 准教授 (10525893)
今井 浩 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (80183010)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 計算幾何学 / 計算位相幾何学 / 動的環境 / トポロジカル量子計算 |
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| 研究実績の概要 |
計算幾何学は幾何情報処理のアルゴリズムを開発し,それを計算量理論によって解析する分野であり,計算位相幾何学は幾何情報の持つ位相そのものを抽出することや位相幾何学的な不変量をコンピュータで計算するための手法を構築する分野として発展してきた.本研究では,動的環境における計算幾何学の問題を計算位相幾何学の問題として捉え直すことにより,これまで個別に対応してきた動的環境における計算幾何学の問題を統一的に扱えるようにすることを目指して研究を進めている．トポロジカル量子計算は計算位相幾何学と密接に関係があり，これを融合することで新たな基盤を形成することを目的としている．
昨年度までは，これまでに研究を行ってきた計算幾何学や計算位相幾何学の問題の整理を行い，それを基に研究を進めてきた．今年度もその研究方針のもとで研究を進めてきた．ラベル配置問題においては，島の集合である島群に対するラベル配置問題に対して，拡大縮小を念頭においたラベル配置問題の解法を多くの計算幾何学の概念やアルゴリズムを利用することにより新たな問題を解決する手法を開発してきた．島群に対するラベル配置の方法はすでにいくつか提案しているが，実際に地図を制作している現場からの要望を受けて，今年度はより実用的な場面への応用を目指し，実際の地図において現実的に利用可能な汎用的なアルゴリズムの開発を行ってきた．メッシュ生成や変形などの計算幾何学に関する基礎的な研究や量子アルゴリズムに関する研究も行い，動的環境における問題の統一的な手法の構築に取り組んでいる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究では以下の3つの課題に焦点を当てて研究を行っている．(a)動的環境における問題に対する計算幾何学アルゴリズムの開発，(b)位相量子計算パラダイムを用いて位相幾何学の各種不変量を計算する手法の構築，(c)動的環境に現れる大規模データを位相幾何学的に捉え、そこに現れる問題をトポロジカル量子計算的なアプローチを用いて解く手法の構築を目指し、計算幾何学・計算位相幾何学における応用の拡張．
(a)については，各種のラベル配置問題に対するアルゴリズムを研究してきた．特に，実際の日本地図における地図生成の現場の要望を受けて，それに対応できるような汎用的なアルゴリズムの開発を行ってきた．現場の要望を反映できるような効率的なアルゴリズムの開発にやや時間がかかっており，論文などとしてまとめる段階にはまだ至っていない．しかし，一部は現場の要望に沿ったものができつつあり，まとめる段階に入れる目途は立ってきている．(b)においては，研究分担者を中心として，3次元構造の表面メッシュの類似度に関する研究を行っている．量子計算アルゴリズムに関する研究に関しても学術論文としての公表や口頭発表を行ってきた．(c)に関しては，まだ，論文としてのまとめられていない部分もあるが，高速道路網の渋滞情報などの動的情報の効率的な処理を念頭に，利用できる理論の調査や整理を行っている．
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| 今後の研究の推進方策 |
動的環境における大量のデータを持つ路線図に対する略地図生成に関しては，引き続き，より高速な描画方法の開発や高速道路の渋滞情報も含めた道路網の描画やその更新方法に関する研究を進める予定である．これまでの地下鉄路線図の描画手法を応用すると共に，高速道路の渋滞情報に応じた変化への対応という社会的要請に応じるためには動的な環境変化を考慮する必要もある．また，複数車線や通行方向などに対応し，かつ高速に処理ができるようなデータ構造や新しい手法も提案する予定である．
計算幾何学や計算位相幾何学の基本となるメッシュ生成や変形及びその応用に関する研究も引き続き行い，位相の変化の様子をトポロジカル量子計算の枠組みでとらえるための研究を行っていく．動的環境に現れる大規模データを位相幾何学的に捉え、そこに現れる問題をトポロジカル量子計算的なアプローチを用いていく手法に関しては，萌芽的な側面が強いが，これまで行ってきた既存の研究の調査を進め，得られている研究成果を精査し，計算幾何学・計算位相幾何学，量子計算の融合を目指して研究をさらに進める予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型ウイルス感染症の流行していた時期に使用予定であった旅費などが使用できなかったため，翌年度から，その分の予算を研究予算を少しずつ増やして使用しているが，すべてを使用しつくしたわけではないため，次年度使用額が生じた．
効率的なアルゴリズムの開発を進めてきており，実用的なデータで計算機実験を行うために，高性能の計算機が必要となってきている．また，計算幾何学の研究のために使用してきた3Dプリンタの老朽化も進んできており，新しい機能を利用できる3Dプリンタの購入も予定している．次年度使用額については，次年度の予算を含め，計算機や3Dプリンタの購入，学会発表での旅費に使用する予定である．
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