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2009 年度 実績報告書

階層構造を持つ最適化問題の解明と信号処理工学への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21300091
研究機関東京工業大学

研究代表者

山田 功  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50230446)

キーワード階層構造を持つ最適化 / 非可微分最適化 / 非拡大写像の不動点集合 / ハイブリッド最急降下法 / Moreau-Yosida近似 / 適応スパースシステム同定問題
研究概要

2009年度は「階層構造を持つ最適化とその応用」に関する多くの解説論文・招待講演の機会をいただいたこともあり、前半は、これまで申請者が開発してきたいくつかのアプローチを整理するとともに周辺の研究動向にも目を配り、位置づけをはっきりさせることにした。この過程で、非可微分凸最適化問題の主要な解法として最近注目されている「proximal forward backward splitting」や「Douglas-Rachford splitting」がいずれも問題の解集合を特別な非拡大写像の不動点集合として表現している事実に気がついた。一方、申請者が提案し、拡張をすすめてきた「ハイブリッド最急降下法」は非拡大写像や準非拡大写像の不動点集合上で微分可能な凸関数の最小化を実現したアルゴリズムである。これらのアイディアを組み合わせることにより、非可微分凸最適化問題の解集合上で微分可能な凸関数の最小化も実現できる。2009年度後半は、このアイディアを応用し、「不動点集合上で非可微分凸関数を最小化する問題」の近似解法を実現することを検討した。「ハイブリッド最急降下法の収束定理」は凸関数の勾配のリプシッツ連続性が要請されているため、非可微分凸関数をリプシッツ連続な勾配を持つ凸関数でうまく近似、これにハイブリッド最急降下法を滴用する方針が考えられる。申請者は、非可微分凸関数のMoreau-Yosida Envelopeがリプシッツ連続性と非可微分凸関数への一様収束を達成することに注目し、これにハイブリッド最急降下法を適用する方法を提案し、これをMIMO無線通信システムのアンテナ選択問題に応用し、有効性を明らかにしている。また、非可微分凸最適化問題の解集合に単調接近する非拡大写像を近接点写像を用いて構成し、スパースシステムの適応同定問題に応用し、その有効性を明らかにするなど、いくつかの適応学習問題の新解法を提案している。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Multi-domain Adaptive Learning Based on Feasibility Splitting and Adaptive Projected Subgradient Method2010

    • 著者名/発表者名
      M.Yukawa, I.Yamada
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Fundamentals E93-A

      ページ: 456-466

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adaptive Constrained Filtering in Reproducing Kernel Hilbert Spaces : The Beamforming Case2009

    • 著者名/発表者名
      K.Slavakis, S.Theodoridis, I.Yamada
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Signal Processing 57

      ページ: 4744-4764

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Unified View of Adaptive Variable-metric Projection Algorithms2009

    • 著者名/発表者名
      M.Yukawa, I.Yamada
    • 雑誌名

      EURASIP J.Advances in Signal Processing vol.2009

      ページ: 1-13

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 最適化と信号処理(前編)-射影勾配法の2つの一般化2009

    • 著者名/発表者名
      山田功
    • 雑誌名

      映像情報メディア学会誌 68

      ページ: 1088-1093

  • [雑誌論文] 最適化と信号処理(後編)-低階数最小分散擬似不偏推定法2009

    • 著者名/発表者名
      山田功
    • 雑誌名

      映像情報メディア学会誌 68

      ページ: 1207-1212

  • [学会発表] Minimal Antenna-Subset Selection under Capacity Constraint for Power-Efficiency MIMO Systems : A Relaxed L1 Minimization Approach2010

    • 著者名/発表者名
      M.Yukawa, I.Yamada
    • 学会等名
      IEEE ICASSP 2010
    • 発表場所
      Dallas
    • 年月日
      2010-03-18
  • [学会発表] Alternating MinimizationTechniques for the Efficient Recovery of a Sparsely Corrupted Low-Rank Matrix2010

    • 著者名/発表者名
      G.Silvia, I.Yamada
    • 学会等名
      IEEE ICASSP 2010
    • 発表場所
      Dallas
    • 年月日
      2010-03-18
  • [学会発表] Multi-Domain Adaptive Filtering by Feasibility Splitting2010

    • 著者名/発表者名
      M.Yukawa, K.Slavakis, I.Yamada
    • 学会等名
      IEEE ICASSP 2010
    • 発表場所
      Dallas
    • 年月日
      2010-03-17
  • [学会発表] A Sparse Adaptive Filtering Using Time-Varying Soft-Thresholding Techniques2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Murakami, M.Yamagishi, M.Yukawa, I.Yamada
    • 学会等名
      IEEE ICASSP 2010
    • 発表場所
      Dallas
    • 年月日
      2010-03-16
  • [学会発表] A Deterministic Analysis of Variable-Metric Adaptive Filtering Algorithms under Small Metric-Fluctuations2010

    • 著者名/発表者名
      M.Yukawa, I.Yamada
    • 学会等名
      IEEE ICASSP 2010
    • 発表場所
      Dallas
    • 年月日
      2010-03-16
  • [学会発表] Link Probability Control for Probabilistic Diffusion Least-Mean Squares over Resource-Constrained Networks2010

    • 著者名/発表者名
      N.Takahashi, I.Yamada
    • 学会等名
      IEEE ICASSP 2010
    • 発表場所
      Dallas
    • 年月日
      2010-03-16
  • [学会発表] Minimizing the Moreau envelope of nonsmooth convex function over the fixed point set of certain quasinonexpansive mappings(招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      I.Yamada, M.Yukawa
    • 学会等名
      BIRS Interdisciplinary Workshop on Fixed-Point Algorithms for Inverse Problems in Science and Engineering
    • 発表場所
      Banff International Research Station for Mathematical Innovation and Discovery, Canada
    • 年月日
      2009-11-05
  • [学会発表] 階層構造を持つ最適化問題と信号処理(招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      山田功
    • 学会等名
      RAMPシンポジウム(日本オペレーションズリサーチ学会)
    • 発表場所
      松江
    • 年月日
      2009-09-23
  • [学会発表] 低階数最小分散擬似不偏推定法の考え方(招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      山田功
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会シンポジウムセッション:ブロードバンド通信のための信号処理技術
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      2009-09-16
  • [学会発表] Signal Processing Applications of a Pair of Simple Fixed Point Algorithms(招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      I.Yamada
    • 学会等名
      Approximation and Optimization in Image Restoration and Reconstruction
    • 発表場所
      Ile de Porquerolles
    • 年月日
      2009-06-10
  • [図書] 工学のための関数解析2009

    • 著者名/発表者名
      山田功
    • 総ページ数
      256
    • 出版者
      数理工学社(サイエンス社)

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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