2016 Fiscal Year Annual Research Report
Research on Fundamental Algorithms of Discrete Structure Manipulation Systems
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15H05711
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
湊 真一 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (10374612)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津田 宏治 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (90357517)
宇野 毅明 国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 教授 (00302977)
鷲尾 隆 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (00192815)
有村 博紀 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (20222763)
堀山 貴史 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60314530)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 離散構造処理系 / 二分決定グラフ / ZDD / 列挙アルゴリズム / データ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H27年度まで実施されたERATO湊離散構造処理系プロジェクトの研究活動を引き継ぎ，本基盤研究を実施した．研究実績の概要は以下の通りである．
(1) ZDDおよびその派生形であるSeqBDDやπDD等の演算処理の基盤アルゴリズムをさらに充実させ，様々な社会インフラ問題への応用を進めた．具体的には，都道府県の隣接ブロックを全列挙することに初めて成功し，(独)統計センターの公的データベースに収録された（9/2に報道発表）．選挙区割りの列挙に関する成果を国際会議WALCOM2017で発表した．電力網解析についても着実な研究成果（国際会議PSCC2016で発表，IEEE Trans. Smart Gridに論文採択，3月の電気学会で優秀賞受賞）が得られた．その他にも有向グラフの連結確率の解析（トップ会議WWW2017に採択），ZDDの変数順序に関する研究（JSAI優秀賞受賞）等，多くの研究成果を得た．
(2) 離散構造処理系による効果的な組合せ探索法および列挙索引化法の開発継続して進めた．具体的には，ZSDDと呼ぶ新しい索引構造を用いたグラフ列挙手法の提案（トップ会議AAAI採択），制約付きグラフ経路探索法の開発（AAAI併設ワークショップで発表），確率的機械学習に関する研究（NIPSで共著論文発表）等が挙げられる．
(3) ERATO 研究者コミュニティの維持発展，および他の国家プロジェクトとの連携を図った．5月に神田サテライトラボのキックオフミーティングを開催し，本格的な活動を開始した．札幌では春と秋にワークショップを開催し、それぞれ約50人の参加者を集めた．年間20名の若手研究者を短期滞在者として北大に招聘し23件のセミナを実施した．未来館展示のアニメ動画の再生回数は190万回を超えている．その他、国際会議の招待講演や専門書の分担執筆等を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度(H27年度）はERATOプロジェクトとの重複期間であり，本基盤研究の本格的な研究活動はH28年度より開始された．研究実績の概要で記載した通り，それぞれの研究項目において多くの研究成果が出ており，ERATOプロジェクトの研究活動を順調に引継ぎ，活動が軌道に乗ってきている．他の国家プロジェクトとの連携についても盛んに行われており，河原林ERATO，ビッグデータCREST/さきがけ，新学術「計算限界」，電力系CREST等との交流などが挙げられる．国際的な研究活動については，海外研究者の来訪受け入れや国際会議での発表など一定の活動はしているが，さらなる活性化の余地が残っていると思われる．
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点では計画の大幅な修正は必要ないと考える．引き続き，以下の3項目について継続的に研究活動を行う．
(1) 離散構造処理系の基盤アルゴリズム技術の確立とソフトウェアの整備
ZDDおよびその派生形であるSeqBDDやπDD等の演算処理の基盤アルゴリズムをさらに充実させ，様々な社会インフラ問題への応用を進める．具体的には，過去にERATO湊プロジェクトで開発したフロンティア法による高速なZDD生成アルゴリズムをさらに発展させ，与えられたグラフに含まれる辺素なパス集合パタンを列挙して索引化する問題や，グラフの頂点集合の分割パタンを列挙・索引化する問題等に前年度に引き続き取り組む．
(2) 離散構造処理系による効果的な組合せ探索法および列挙索引化法の開発を行う．これまでの研究成果を受け継ぎ，さらに新たな探索アルゴリズムの研究開発を継続して進める．電力網，選挙区割り，生命情報学における列挙，探索，確率モデリング等の応用研究を進め，実応用分野のデータに適用する．
(3) ERATO湊プロジェクトで形成された研究者コミュニティによる年２回程度のワークショップおよび不定期のセミナ（講演会）を継続的に開催し，最新の技術情報を交換するとともに新たな研究成果への展開を目指す．また，国内学会との共催イベントや国際ワークショップの開催，学会論文誌特集号や単行本の執筆等も積極的に行う．さらに東京・神田のサテライト研究拠点をベースとして，他の国家プロジェクトとの情報交流や研究者交流を実施し，連携を強化していく．産業界との連携も積極的に行う．必要に応じ国際ワークショップの共同開催を企画するなど，離散構造処理系に関する日本の研究コミュニティをしっかり確立させた上で，海外とのパートナーシップの醸成を目指す．
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[Journal Article] Sequentially Swapping Colored Tokens on Graphs2017
Author(s)
K. Yamanaka, E. D. Demaine, T. Horiyama, A. Kawamura, S. Nakano, Y. Okamoto, T. Saitoh, A. Suzuki, R. Uehara, T. Uno
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Journal Title
Proc. of the 11th InternationalWorkshop on Algorithms and Computation (WALCOM 2017)（査読付き国際会議論文）
Volume: LNCS 10167
Pages: 435-447
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Higher-order Factorization Machines2016
Author(s)
Mathieu Blondel, Akinori Fujino, Naonori Ueda, Masakazu Ishihata
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Journal Title
Proc. of The Thirtieth Annual Conference on Neural Information Processing Systems (NIPS2016)（査読付き国際会議論文）
Volume: -
Pages: 3351-3359
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Polynomial Networks and Factorization Machines2016
Author(s)
Mathieu Blondel, Masakazu Ishihata, Akinori Fujino, Naonori Ueda
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Journal Title
Proc. of New Insights and Efficient Training Algorithms, The 33rd International Conference on Machine Learning (ICML 2016)（査読付き国際会議論文）
Volume: -
Pages: 850-858
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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