2017 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, 大学共同利用機関等の部局等, 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．本年度の研究実績の概要は以下のとおりである．
(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，選挙区割りの列挙に関する研究成果を国際会議WALCOM2017に発表したこと，統計的に発生率が高い地域を見出すホットスポット解析への応用について国際会議IFCS2017において特別セッションを企画し4件の研究発表を行ったこと，電力網応用に関するIEEE論文誌への採択, さらにユビキタスシステムのモデル検査への応用に関して国際会議でのBest Paperを3件を獲得したこと等が挙げられる．
(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継続して進めた．具体的には, 組合せバンディット問題の高速解法(国際会議AISTATS2018採択），劣モジュラ最大化問題の探索高速化（トップ会議AAAI2018採択），統計的に有意なパターンマイニングアルゴリズム（トップ会議KDD-2017採択），ベイジアンネットワークの確率推論の高速化（AMBN-2017採択）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．春（北大）と秋（北海道厚岸町）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．年間のべ26人の研究者を短期滞在者として北大に招へいし，28件のセミナを実施した．これらの研究成果は講究録として毎年度出版を行っている．神田サテライトラボでの研究交流も活発に行っている．その他，国際会議の招待講演や論文誌の招待論文の執筆等を行った．
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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
研究実績の概要に記載した通り，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いると言える．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，社会情報基盤さきがけ，電力系CREST，および材料科学系CREST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，トップ国際会議での採択・発表，海外研究者の来訪受け入れ，有力研究グループとの相互人材訪問（UCLA Darwiche教授のグループ，CMU Bryant教授のグループ等）が挙げられる．今後，一層の活性化を図りたい．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年4月より研究代表者の湊が京都大学に異動することとなった．すでに進捗状況報告書を作成して最終審査に向かっていることから，中心的な研究活動は北大拠点で継続的に行う予定である．それに伴い，H30年度より研究分担者として瀧川一学准教授に新たに加わってもらう．瀧川准教授は，湊が異動する前の北大での研究室のパートナーであり，プロジェクト運営が円滑に進むと期待される．また瀧川准教授は機械学習の生命情報学や材料科学への応用に関して高い専門性を有しており，離散構造処理系の応用分野をさらに広げる役割も期待している．
今後，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，様々なグラフの問題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：これまでの研究成果を受け継ぎ，さらに新しい要素を追加することで，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，地理的統計情報，生命情報学等の応用研究を進め，実問題に取り組む．
(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：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．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．
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