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2015 年度 実績報告書

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型制約プログラミングシステム / システム生物学 / SAT符号化 / ハイブリッド符号化 / グラフ上の組合せ問題 / 制約充足問題 / SATソルバー / 国際情報交換
研究実績の概要

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の複合モデルを解析することである.

平成27年度は,これまで期間で研究開発したSAT型制約プログラミングシステム Scarab のさらなる拡張と応用に関する研究を進めた.主要な成果の一つはScarab の代謝パスウェイにおける Elementary Mode (EM) 解析への応用である.従来手法では EM の極小性を保証するためには解を全列挙する必要があったが,Scarab を用いた方法では EM を1つずつ計算することが可能である.公開されている大腸菌の代謝パスウェイ E. coli core [Orth, Fleming, Palsson 2010] を使って計算機実験を行ったところ EM 解析で最もよく使われている efmtool と比較して大きく性能を向上することに成功した.この成果の一部は日本ソフトウェア科学会第32回大会で発表し,開発ソフトウェアを web page で公開した.また順序符号化と対数符号化という2つのSAT符号化の長所を組み合わせたハイブリッド符号化の研究も今年度の成果の一つである.計算機実験の結果,ハイブリッド符号化の性能は順序符号化および対数符号化より優れており,両方の符号化で解くことが出来ない問題を解くことにも成功した.研究成果は査読付き国際学会 IEEE International Conference on Tools with Artificial Intelligence (ICTAI 2015) で発表し,開発ソフトウェアを web page で公開した.

上記の成果の他に国際会議を含む11件の研究発表を行った.

備考

本年度の研究に関わる3つのソフトウェア Scarabio, Diet-Sugar, Scarab の web page および,
受賞,招待講演,発表論文などの実績・業績を記載した web page 2つのURLを記載する.

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 1件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] Universite d'Artois/CRIL-CNRS UMR 8188(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Universite d'Artois/CRIL-CNRS UMR 8188
  • [国際共同研究] University of Potsdam(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University of Potsdam
  • [雑誌論文] A Hybrid Encoding of CSP to SAT Integrating Order and Log Encodings2015

    • 著者名/発表者名
      A Hybrid Encoding of CSP to SAT Integrating Order and Log Encodings
    • 雑誌名

      Proceedings of the 27th IEEE International Conference on Tools with Artificial Intelligence (ICTAI 2015)

      巻: 無し ページ: 421--428

    • DOI

      10.1109/ICTAI.2015.70

    • 査読あり
  • [雑誌論文] aspartame: Solving Constraint Satisfaction Problems with Answer Set Programming2015

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

      Proceedings of the 13th International Conference on Logic Programming and Non-monotonic Reasoning (LPNMR 2015)

      巻: 9345 ページ: 112-126

    • DOI

      10.1007/978-3-319-23264-5_10

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] クラウド上のソフトウェア要素最適配置問題の解法2016

    • 著者名/発表者名
      田村直之, 井上克巳, 鍋島英知, 番原睦則, 宋剛秀
    • 学会等名
      人工知能基本問題研究会(第100回)
    • 発表場所
      熊本市民会館(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2016-03-27 – 2016-03-28
  • [学会発表] 分子ネットワーク上の状態推定とその可視化による知識発見支援2016

    • 著者名/発表者名
      平沼祐人, 山本泰生, 守屋央朗, 宋剛秀, 岩沼宏治
    • 学会等名
      第45回バイオ情報学研究発表会
    • 発表場所
      北陸先端科学技術大学院大学(石川県・能美市)
    • 年月日
      2016-03-18 – 2016-03-19
  • [学会発表] インクリメンタルSAT解法を用いた高速ナンバーリンクソルバー2016

    • 著者名/発表者名
      迫龍哉, 川原征大, 宋剛秀, 番原睦則, 田村直之, 鍋島英知
    • 学会等名
      第18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 2016)
    • 発表場所
      ダイヤモンド瀬戸内マリンホテル(岡山県・玉野市)
    • 年月日
      2016-03-07 – 2016-03-09
  • [学会発表] 解集合プログラミングを用いた制約組合せテストケース生成2016

    • 著者名/発表者名
      兼行大将, 番原睦則, 宋剛秀, 田村直之, 井上克巳, 沖本天太
    • 学会等名
      第18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 2016)
    • 発表場所
      ダイヤモンド瀬戸内マリンホテル(岡山県・玉野市)
    • 年月日
      2016-03-07 – 2016-03-09
  • [学会発表] SATソルバーを用いた制約プログラミングシステムとその応用2016

    • 著者名/発表者名
      宋剛秀
    • 学会等名
      第57回プログラミング・シンポジウム
    • 発表場所
      ラフォーレ倶楽部伊東温泉湯の庭(静岡県・伊東市)
    • 年月日
      2016-01-08 – 2016-01-10
  • [学会発表] SATソルバーとそのアプリケーション開発について (SAT型制約ソルバー)2015

    • 著者名/発表者名
      宋剛秀
    • 学会等名
      第9回AIツール入門講座
    • 発表場所
      国立情報学研究所(東京都・千代田区)
    • 年月日
      2015-12-14 – 2015-12-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Scala 上に実現した生物の代謝パスウェイ解析用のドメイン特化言語について2015

    • 著者名/発表者名
      宋剛秀, 馬場知哉
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第32回大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2015-09-08 – 2015-09-11
  • [学会発表] SATソルバーを用いた高速な部分グラフ探索ツールの実装と評価2015

    • 著者名/発表者名
      川原征大, 宋剛秀, 番原睦則, 田村直之
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第32回大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2015-09-08 – 2015-09-11
  • [学会発表] iSugar : インクリメンタルSAT解法が利用可能なSAT型制約ソルバー2015

    • 著者名/発表者名
      迫龍哉, 宋剛秀, 番原睦則, 田村直之, 鍋島英知, 井上克巳
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第32回大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2015-09-08 – 2015-09-11
  • [学会発表] 順序符号化と対数符号化を融合した制約充足問題のハイブリッド符号化2015

    • 著者名/発表者名
      宋剛秀, 番原睦則, 田村直之
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第32回大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2015-09-08 – 2015-09-11
  • [学会発表] 組合せテストケース生成問題に対する制約解集合プログラミングの適用2015

    • 著者名/発表者名
      兼行大将, 番原睦則, 宋剛秀, 田村直之, 井上克巳
    • 学会等名
      2015年度人工知能学会全国大会
    • 発表場所
      公立はこだて未来大学(北海道・函館市)
    • 年月日
      2015-05-30 – 2015-06-02
  • [備考] Scarabio: SATソルバーを用いた Elementary Mode 解析システム

    • URL

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

  • [備考] Diet-Sugar: SATソルバーを用いたCSPソルバー

    • URL

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

  • [備考] Scarab --- SAT-based Constraint Programming System

    • URL

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

  • [備考] 研究実績(宋剛秀)

    • URL

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

  • [備考] 研究業績(宋剛秀)

    • URL

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

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公開日: 2017-01-06  

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