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2013 年度 実施状況報告書

代謝パスウェイ解析のための制約プログラミングシステムの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 25730042
研究種目

若手研究(B)

研究機関神戸大学

研究代表者

宋 剛秀  神戸大学, 学内共同利用施設等, 助教 (00625121)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードSAT技術 / 制約プログラミング / 動的制約 / ドメイン特化言語 / ハミルトン閉路問題 / 推論技術 / 国際情報交換 / フランス
研究概要

近年,命題論理式の充足可能性判定 (SAT) 問題を解くためのSAT技術が大きく発展を遂げており,その拡張と応用に注目が集まっている.本研究の目的は,制約の追加・削除に対応したSAT型制約プログラミングシステムを研究開発することにより,既存のSAT技術では困難あるいは不可能だった代謝パスウェイおよびそれを動的に制御する遺伝子調節ネットワークの複合モデルを解析することである.
平成25年度は動的な制約の追加・削除を行うことが可能なSAT型制約プログラミングシステムであるScarabの研究開発を行い,その応用を進めた.Scarabは制約プログラミングのためのドメイン特化言語 (DSL) であるScarab DSL,SAT符号化モジュール,そしてバックエンドのSATソルバーへのインターフェースから構成される.SAT型システム開発者はScarab DSLを用いることで様々な問題を柔軟に制約モデル化可能になる.またScarabはSAT, Max-SAT, 擬似ブール制約など命題論理およびその拡張における推論技術のライブラリであるSat4jと密に結合されており,Java 仮想マシン上で連携して動作することが可能である.
Scarabの基本性能を評価するためにScarabを用いたハミルトン閉路問題のインクリメンタル解法の研究を進め,従来方法と比較して高速な解法システムを実現することに成功した.
これまでSAT技術を応用したシステムは数多く提案されてきたが,Scarabのように制約プログラミングのためのDSLを備えて,Java仮想マシン上でSATソルバーと連携しながら実行できるシステムは少ない.Scarab開発には進歩を続けるSAT技術の応用基盤の提供という意義が存在する.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究における研究課題は大きく分けて次の3つである: (A) パスウェイの制約モデル, (B) 求解システム, (C) 評価と成果物公開. 平成25年度は (B) の求解システムの開発を行い,SAT型制約プログラミングシステムである Scarab を実現し性能を確認した.このことから研究は順調に進行していると考えている.

今後の研究の推進方策

本研究における研究課題は大きく分けて次の3つである: (A) パスウェイの制約モデル, (B) 求解システム, (C) 評価と成果物公開. 平成25年度は (B) の求解システムの開発を行い,SAT型制約プログラミングシステムである Scarab を実現し性能を確認した.平成26年度は (A) のパスウェイの制約モデルに取り組む予定である.この課題に取り組む中で Scarab に機能や性能についての不足がある場合には適宜改善を行う予定である.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] パッキング配列問題の制約モデリングとSAT符号化2014

    • 著者名/発表者名
      則武治樹, 番原睦則, 宋剛秀, 田村直之, 井上克巳
    • 雑誌名

      コンピュータソフトウェア

      巻: 31(1) ページ: 116-130

    • DOI

      10.11309/jssst.31.1_116

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scarab: A Rapid Prototyping Tool for SAT-based Constraint Programming Systems2013

    • 著者名/発表者名
      Takehide Soh, Naoyuki Tamura, and Mutsunori Banbara
    • 雑誌名

      Proceedings of the 16th International Conference on Theory and Applications of Satisfiability Testing (SAT 2013)

      巻: LNCS Vol. 7962 ページ: 429-436

    • DOI

      10.1007/978-3-642-39071-5_34

    • 査読あり
  • [雑誌論文] PBSugar: Compiling Pseudo-Boolean Constraints to SAT with Order Encoding2013

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Tamura, Mutsunori Banbara, and Takehide Soh
    • 雑誌名

      Proceedings of the 25th IEEE International Conference on Tools with Artificial Intelligence (ICTAI 2013)

      巻: なし ページ: 1020-1027

    • DOI

      10.1109/ICTAI.2013.153

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aspartame: Solving Constraint Satisfaction Problems with Answer Set Programming2013

    • 著者名/発表者名
      Mutsunori Banbara, Martin Gebser, Katsumi Inoue, Torsten Schaub, Takehide Soh, Naoyuki Tamura and Matthias Weise
    • 雑誌名

      Proceedings of the Sixth Workshop on Answer Set Programming and Other Computing Paradigms (ASPOCP 2013)

      巻: なし ページ: 33-48

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Answer Set Programming as a Modeling Language for Course Timetabling2013

    • 著者名/発表者名
      Mutsunori Banbara, Takehide Soh, Naoyuki Tamura, Katsumi Inoue and Torsten Schaub
    • 雑誌名

      Theory and Practice of Logic Programming

      巻: 13(4-5) ページ: 783-798

    • DOI

      10.1017/S1471068413000495

    • 査読あり
  • [学会発表] Answer Set Programming as a Modeling Language for Course Timetabling2014

    • 著者名/発表者名
      Mutsunori Banbara, Takehide Soh, Naoyuki Tamura, Katsumi Inoue, Torsten Schaub
    • 学会等名
      第16回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ (PPL 2014)
    • 発表場所
      阿蘇の司ビラパークホテル
    • 年月日
      20140306-20140306
  • [学会発表] Scala 上で実現されたSAT型制約プログラミングシステムのための開発ツール Scarab について2013

    • 著者名/発表者名
      宋剛秀, 番原睦則, 田村直之, Daniel Le Berre, Stephanie Roussel
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第30回大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      20130913-20130913
  • [学会発表] パッキング配列問題の制約モデリングとSAT符号化2013

    • 著者名/発表者名
      則武治樹, 番原睦則, 宋剛秀, 田村直之, 井上克巳
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第30回大会
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      20130913-20130913
  • [学会発表] SAT型制約プログラミングシステムのための高速開発ツール2013

    • 著者名/発表者名
      宋 剛秀
    • 学会等名
      論理と推論の理論, 実装, 応用に関する合同セミナー
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      20130725-20130725
  • [学会発表] CSPSAT Projects and their SAT Related Tools2013

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Tamura, Takehide Soh, Mutsunori Banbara, and Katsumi Inoue
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Theory and Applications of Satisfiability Testing (SAT 2013), Combined tool demo and poster session
    • 発表場所
      University of Helsinki, Finland
    • 年月日
      20130711-20130711
  • [学会発表] System Architecture and Implementation of a Prototyping Tool for SAT-based Constraint Programming Systems2013

    • 著者名/発表者名
      Takehide Soh, Naoyuki Tamura, Mutsunori Banbara, Daniel Le Berre, and Stephanie Roussel
    • 学会等名
      The 4th International Workshop on Pragmatics of SAT (PoS 2013)
    • 発表場所
      University of Helsinki, Finland
    • 年月日
      20130708-20130708
  • [学会発表] PBSugar: Compiling Pseudo-Boolean Constraints to SAT with Order Encoding2013

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Tamura, Mutsunori Banbara, and Takehide Soh
    • 学会等名
      The 4th International Workshop on Pragmatics of SAT (PoS 2013)
    • 発表場所
      University of Helsinki, Finland
    • 年月日
      20130708-20130708
  • [学会発表] 正方形詰込み問題の制約モデルとSAT符号化を用いた解法2013

    • 著者名/発表者名
      佐古田淳史, 宋剛秀, 番原睦則, 田村直之
    • 学会等名
      2013年度人工知能学会全国大会
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      20130605-20130605
  • [備考] Scarab: a Tool for SAT-based CP Systems

    • URL

      http://kix.istc.kobe-u.ac.jp/~soh/scarab/

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公開日: 2015-05-28  

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