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2023 年度 実施状況報告書

分類関数の変数最小化とその応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K11739
研究機関明治大学

研究代表者

笹尾 勤  明治大学, 研究・知財戦略機構(生田), 研究推進員(客員研究員) (20112013)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード国際研究者交流, 米国,スエーデン / 関数分解 / 分類関数 / 線形関数 / 機械学習 / データマイニング
研究実績の概要

分類関数は, インターネット用ルータやパケット・フィルタ等の機能を数学的に表現したものである. 申請者は, 分類関数を線形回路と非線形回路に分解する方法(線形分解)を考案した, 線形分解では, 線形回路のコストは入力数nに比例する. もとのデータがn変数で, サンプル数がkの場合, 線形回路を用いると変数の個数を2log_2 k 個以下に削減できる. 従って, kが2^nに比べて十分小さい場合, 与えられたn変数関数を, 線形回路と非線形回路に分解することにより, 全体の回路のコストを大幅に削減できる. 今期は,
1. 分類関数の変数削減アルゴリズムを改良し, 入力数nが1000以上の場合にも実用時間内に解が得られるようなアルゴリズムを開発した(SASIMI-2024). 従来法では,サンプル数をkとしたとき, nk^2 の計算量が必要であった. 今回開発した方法では, 計算量がn^3 klog kである。従来法と今回開発した方法を併用すると, kが大きな関数に対しても短時間に良好な解が得られる.
2. 分類関数を機械学習に応用する場合, 変数削減や多値論理式の簡単化により, 汎化性能(テスト精度)を改良できることを実験的に示した. 学習容易な論理関数のクラスを探索した.コンピュータシミュレーションで予測精度の評価を行った. (IEICE Transactions on Information and Systems採録決定)
3. データマイニングや手書き数字認識などの機械学習の分野でも利用可能であることをUCI (University of California Irvine) のベンチマーク関数に関して実験を行い 確認した. また、これらの手法を纏めた単行本をSpringer Nature 社から出版した.
(Classification Functions).

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

COVID-19による渡航制限が3年間続いたが, 渡航制限が解除されたので,
海外から研究者を招聘して共同研究をおこなった.
海外からの研究者の助けで英文の修正が効率的に行えたため、単行本の出版が円滑に行えた.

今後の研究の推進方策

分類関数の応用分野を開発し, その実用化を試みる. 近似合成について考察する。

次年度使用額が生じた理由

COVID-19のために予算の一部の執行が遅れたが、数か月以内に使い切る予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件) 図書 (1件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Naval Postgraduate School(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Naval Postgraduate School
  • [国際共同研究] Umea University(スウェーデン)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      Umea University
  • [雑誌論文] On easily reconstructable logic functions2024

    • 著者名/発表者名
      T. Sasao
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E107-D ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Data mining using multi-valued logic minimization2023

    • 著者名/発表者名
      T. Sasao
    • 学会等名
      International Symposium on Multiple-Valued Logic (ISMVL-2023),
    • 国際学会
  • [学会発表] Easily reconstructable functions2023

    • 著者名/発表者名
      T. Sasao
    • 学会等名
      International Symposium on Multiple-Valued Logic (ISMVL-2023),
    • 国際学会
  • [学会発表] A logical method to predict outcomes after coronary artery bypass grafting2023

    • 著者名/発表者名
      T. Sasao, A. Holmgren and P. Eklund
    • 学会等名
      International Symposium on Multiple-Valued Logic (ISMVL-2023),
    • 国際学会
  • [学会発表] Decomposition-based representation of symmetric multiple-valued functions2023

    • 著者名/発表者名
      S. Nagayama, T. Sasao and J. Butler
    • 学会等名
      International Symposium on Multiple-Valued Logic (ISMVL-2023),
    • 国際学会
  • [学会発表] Enumeration of symmetric boolean functions by sensitivity,2023

    • 著者名/発表者名
      J.T.Butler, T. Sasao, S. Nagayama
    • 学会等名
      Reed-Muller Workshop (RM-2023)
    • 国際学会
  • [図書] Classification Functions for Machine Learning and Data Mining2023

    • 著者名/発表者名
      T. Sasao
    • 総ページ数
      144
    • 出版者
      Springer Nature
    • ISBN
      978-3-031-35346-8
  • [備考] 笹尾勤

    • URL

      https://www.lsi-cad.com/sasao/index-j.html

  • [学会・シンポジウム開催] Reed-Muller worskhop2023

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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