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2014 年度 実績報告書

凸最適化の手法を用いたオンライン意思決定に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 23300003
研究機関九州大学

研究代表者

瀧本 英二  九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 教授 (50236395)

研究分担者 畑埜 晃平  九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 助教 (60404026)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
キーワードオンライン予測 / 凸最適化理論 / バンディット問題 / 競合比解析
研究実績の概要

本研究では,意思決定とデータの提示が交互に繰り返される「オンライン意思決定」の問題に対し,アルゴリズムの設計と解析に関する一般的な方法論を確立することを目的としている.本年度は,主に以下の3つの成果を得た.
1.オンライン予測アルゴリズムの性能解析においては,正則化項の強凸性が重要な役割を果たすことが知られているが,本研究では,新しい強凸性の概念を導入することにより,従来よりもタイトな性能限界を導出する解析技法を与えることに成功した.この技法は,今後この分野の教科書に掲載されるべき画期的なものである.また,この解析技法を用いることにより,対数行列式を正則化項として持つアルゴリズムが,行列の広いクラスに対して最適な性能を与えることを示した.これは,協調フィルタリングによる推薦システムなど幅広い応用が期待される結果である.
2.順列のオンライン予測問題に対し,学習者へのフィードバック情報が制限されたバンディット型アルゴリズムを与えた.従来手法では,データ構造から順列を取り出すために#P困難問題を解く必要があったが,本手法では,乱択ソーティングを行うだけでよく,効率を著しく改善することに成功している.
3.メトリカルタスクシステム(MTS)問題は古くから研究されている代表的なオンライン意思決定問題であり,様々なアルゴリズムが提案されている.しかし,動的ルーティング問題における経路や全域木のように,決定集合が組合せ論的に定義されるような場合には,従来手法では計算量が指数的になるという問題があった.本研究では,MTS問題が決定集合上の乱択サンプリングの問題に帰着できることを示すとともに,経路や全域木など様々な組合せ集合が,実際に効率よくサンプリング可能であることを示した.これにより,実時間で解けるMTS問題のクラスを飛躍的に拡大することに成功した.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Lower bounds for linear decision trees with bounded weights2015

    • 著者名/発表者名
      Kei Uchizawa, Eiji Takimoto
    • 雑誌名

      Proc. 41st International Conference on Current Trends in Theory and Practice of Computer Science (SOFSEM 2015), Lecture Notes in Computer Science

      巻: 8939 ページ: 412-422

    • DOI

      10.1007/978-3-662-46078-8_34

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bandit online optimization over permutahedron2014

    • 著者名/発表者名
      Nir Ailon, Kohei Hatano, Eiji Takimoto
    • 雑誌名

      Proc. 25th International Conference on Algorithmic Learning Theory (ALT 2014), Lecture Notes in Artificial Ingtelligence

      巻: 8776 ページ: 215-229

    • DOI

      10.1007/978-3-319-11662-4_16

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Online matrix prediction for sparse loss matrices2014

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichiro Moridomi, Kohei Hatano, Eiji Takimoto, Koji Tsuda
    • 雑誌名

      Proc. 6th Asian Conference on Machine Learning (ACML 2014), JMLR: Workshop and Conference Proceedings

      巻: 39 ページ: 250-265

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An online policy gradient algorithm for Markov decision processes with continuous states and actions2014

    • 著者名/発表者名
      Yao Ma, Tingting Zhao, Kohei Hatano, Masashi Sugiyama
    • 雑誌名

      Proc. Machine Learning and Knowledge Discovery in Databases (ECML/PKDD 2014), Lecture Notes in Computer Science

      巻: 8725 ページ: 354-369

    • DOI

      10.1007/978-3-662-44851-9_23

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 計算能力制限付き通信計算量に基づく回路計算量の下界の導出2015

    • 著者名/発表者名
      黒木守人, 畑埜晃平, 瀧本英二
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会COMP-ELC学生シン ポジウム
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県草津市)
    • 年月日
      2015-03-10 – 2015-03-10
  • [学会発表] Online linear optimization over permutations with precedence constraints2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Fujita, Kohei Hatano, Shuji Kijima, Eiji Takimoto
    • 学会等名
      NIPS 2014 Workshop on Discrete Optimization in Machine Learning (DISCML)
    • 発表場所
      Montreal (Canada)
    • 年月日
      2014-12-13 – 2014-12-13
  • [学会発表] Online prediction with Bradley-Terry models2014

    • 著者名/発表者名
      Issei Matsumoto, Kohei Hatano, Eiji Takimoto
    • 学会等名
      NIPS 2014 Workshop on Analysis of Rank Data: Confluence of Social Choice, Operations Research, and Machine Learning
    • 発表場所
      Montreal (Canada)
    • 年月日
      2014-12-13 – 2014-12-13
  • [学会発表] 組み合わせ論的MTS 問題2014

    • 著者名/発表者名
      中薗拓巳, 瀧本英二, 畑埜晃平
    • 学会等名
      情報処理学会アルゴリズム研究会
    • 発表場所
      大濱信泉記念館(沖縄県石垣市)
    • 年月日
      2014-11-20 – 2014-11-20
  • [学会発表] Online scheduling of precedence-constrained jobs on a single machine2014

    • 著者名/発表者名
      藤田隆寛, 畑埜晃平, 来嶋秀治, 瀧本英二
    • 学会等名
      情報処理学会アルゴリズム研究会
    • 発表場所
      大濱信泉記念館(沖縄県石垣市)
    • 年月日
      2014-11-20 – 2014-11-20
  • [学会発表] 順列に対するバンディット問題2014

    • 著者名/発表者名
      Nir Ailon, 畑埜晃平, 瀧本英二
    • 学会等名
      第17 回情報論的学習理論ワークショップ (IBIS2014)
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-18
  • [学会発表] 疎な損失行列に対する行列のオンライン予測2014

    • 著者名/発表者名
      森富賢一郎, 畑埜晃平, 瀧本英二, 津田宏治
    • 学会等名
      第17 回情報論的学習理論ワークショップ (IBIS2014)
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-18
  • [学会発表] 順序制約下でのオンラインジョブスケジューリング2014

    • 著者名/発表者名
      藤田隆寛, 畑埜晃平, 来嶋秀治, 瀧本英二
    • 学会等名
      スケジューリング・シンポジウム2014
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県富山市)
    • 年月日
      2014-09-29 – 2014-09-29
  • [学会発表] Online prediction over permutations under precedence constraints2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Fujita, Kohei Hatano, Shuji Kijima, Eiji Takimoto
    • 学会等名
      ELC Workshop on Learning Theory and Complexity collocated with the 12th International Conference on Grammatical Inference (ICGI 2014)
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-16
  • [学会発表] オンライン凸最適化2014

    • 著者名/発表者名
      瀧本英二
    • 学会等名
      京都大学数理解析研究所「組合せ最適化セミナー」
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-08-01 – 2014-08-01
    • 招待講演
  • [学会発表] Online linear optimization over permutations with precedence constraints2014

    • 著者名/発表者名
      藤田隆寛, 畑埜晃平, 来嶋秀治, 瀧本英二
    • 学会等名
      夏のLA シンポジウム
    • 発表場所
      半月庵(山口県岩国市)
    • 年月日
      2014-07-17 – 2014-07-17

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公開日: 2016-06-01  

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