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2014 年度 実施状況報告書

大規模行列の固有値問題:演算と通信を同時に最小化する世界初の数値解法

研究課題

研究課題/領域番号 26870149
研究機関東京大学

研究代表者

中務 佑治  東京大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (10723554)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード国際共同研究、イギリス+ドイツ / 国際研究者交流、イギリス+ドイツ / 固有値アルゴリズム / 固有値の他分野への応用
研究実績の概要

固有値分解のアルゴリズムについては対称固有値問題と特異値分解に対してカリフォルニア大学デービス校のRoland Freund教授と共同関数近似論による高速・並列化の研究は論文執筆を終え、投稿中である.MATLABプログラムも書けており、随時一般公開する予定である.一般化固有値問題に対しては最適化問題などで多くの応用が発見されており、論文を執筆中、プログラムは改良点である.
また、マンチェスター大学のVanni Noferini氏との共著で多項式根をコンパニオン型行列の固有値によって計算する手法の数値安定性について解析し、特に応用上重要なチェビシェフ多項式を基底とする場合の安定性を示した.本論文はMathematics of Computation誌に投稿、受理されている.
また、Noferini氏とMITのAlex Townsend氏と共同研究で二変数多項式の共通根計算の論文を完成させ出版された.また、多項式固有値問題に対する線形化手法について新しい見方を導入し幾つかの定理を統一的で簡潔な理解ができることを示し、論文にして投稿した.
他にも、最適化問題への固有値アルゴリズムの応用による効率的アルゴリズム開発、圧縮センシング関連の低ランク行列基底を計算する問題や、QR分解の数値安定性に関する研究を行い、論文にしている.行列指数関数の効率的アルゴリズムの研究もマンチェスター大学Stefan Guettel氏と共同で研究を進めており、論文が完成間近である.

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

予定よりも論文の書き上がり状況が良好であり、研究代表者の専門である固有値問題を軸に多方面への発展や応用ができている.

今後の研究の推進方策

このまま固有値問題アルゴリズムとその周辺分野での研究を推し進める.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] On the stability of computing polynomial roots via confederate linearizations2015

    • 著者名/発表者名
      Yuji Nakatsukasa and Vanni Noferini
    • 雑誌名

      Mathematics of Computation

      巻: 未定 ページ: 未定

    • DOI

      TBD

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Computing the common zeros of two bivariate functions via Bezout resultants2015

    • 著者名/発表者名
      Yuji Nakatsukasa, Vanni Noferini and Alex Townsend
    • 雑誌名

      Numerische Mathematik

      巻: 129 ページ: 181-209

    • DOI

      10.1007/s00211-014-0635-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Roundoff Error Analysis of the CholeskyQR2 Algorithm2015

    • 著者名/発表者名
      Yusaku Yamamoto, Yuji Nakatsukasa, Yuka Yanagisawa and Takeshi Fukaya
    • 雑誌名

      Electronic Transactions on Numerical Analysis.

      巻: 未定 ページ: 未定

    • DOI

      TBD

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Using Zolotarev's Rational Approximation for Computing the Polar, Symmetric Eigenvalue, and Singular Value Decompositions2015

    • 著者名/発表者名
      Yuji Nakatsukasa and Roland W. Freund
    • 雑誌名

      未定

      巻: 未定 ページ: 未定

    • DOI

      TBD

  • [雑誌論文] Vector spaces of linearizations for matrix polynomials: A bivariate polynomial approach2015

    • 著者名/発表者名
      Yuji Nakatsukasa, Vanni Noferini and Alex Townsend
    • 雑誌名

      未定

      巻: 未定 ページ: 未定

    • DOI

      TBD

  • [雑誌論文] Finding a low-rank basis in a matrix subspace2015

    • 著者名/発表者名
      Yuji Nakatsukasa, Tasuku Soma and Andre Uschmajew
    • 雑誌名

      未定

      巻: 未定 ページ: 未定

    • DOI

      TBD

  • [雑誌論文] CholeskyQR2: A Simple and communication-avoiding algorithm for computing a tall-skinny QR factorization on a large-scale parallel system2014

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fukaya, Yuji Nakatsukasa, Yuka Yanagisawa and Yusaku Yamamoto
    • 雑誌名

      ScalA 2014

      巻: なし ページ: 31-38

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 副対角 Pade 近似による行列指数関数の効率的アルゴリズム2015

    • 著者名/発表者名
      中務佑治
    • 学会等名
      応用数理学会 研究部会連合発表会
    • 発表場所
      中野、東京
    • 年月日
      2015-03-06 – 2015-03-07
  • [学会発表] コンパニオン型行列固有値による有理関数の根計算2014

    • 著者名/発表者名
      中務佑治
    • 学会等名
      応用数理学会年会
    • 発表場所
      政策研究大学院大学, 東京
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-05
  • [学会発表] Using Zolotarev’s rational approximation for computing the polar, symmetric eigenvalue, and singular value decompositions2014

    • 著者名/発表者名
      Yuji Nakatsukasa
    • 学会等名
      Householder Symposium XIX
    • 発表場所
      Spa, Belgium
    • 年月日
      2014-06-08 – 2014-06-13
    • 招待講演
  • [学会発表] Algorithms and Perturbation Theory for Matrix Eigenvalue Problems and the SVD2014

    • 著者名/発表者名
      Yuji Nakatsukasa
    • 学会等名
      Householder Symposium XIX
    • 発表場所
      Spa, Belgium
    • 年月日
      2014-06-08 – 2014-06-13
    • 招待講演
  • [学会発表] Eigenvector error bounds and perturbation for nonlinear eigenvalue problems2014

    • 著者名/発表者名
      Yuji Nakatsukasa
    • 学会等名
      Workshop on Nonlinear Eigenvalue Problems
    • 発表場所
      Manchester, UK
    • 年月日
      2014-04-23 – 2014-04-25
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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