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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Research and Development on SAT-based Integration of Systematic and Stochastic Search

Research Project

Project/Area Number 21K11828
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

番原 睦則  名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (80290774)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田村 直之  神戸大学, DX・情報統括本部, 名誉教授 (60207248)
宋 剛秀  神戸大学, DX・情報統括本部, 准教授 (00625121)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords解集合プログラミング / 巨大近傍探索 / 組合せ最適化問題
Outline of Annual Research Achievements

3年計画の最終年度となる2023年度は,優先度付き巨大近傍探索 (LNPS) に基づく最適化ソルバー heulingo の開発を完了し,各種ベンチマークを用いた総合的な性能評価を行った.その結果,提案ソルバー heulingo は既存の高速ソルバー clingo を大きく上回る性能を示した.またさらに,従来の巨大近傍探索 (LNS) に基づく高速ソルバー ALASPO と比較して,多くの問題に対してより良い解を求めることに成功した.今年度の研究業績は,国際学会での受賞1件,国際ソルバー競技会での優勝1件と準優勝1件,国内論文誌1件,査読付き国際会議論文5件,査読付き国内ワークショップ論文1件,学会発表5件,図書1件である.

本研究の目的は,SAT技術を用いて系統的探索と確率的局所探索を統合的かつ効率的に扱うアルゴリズム技法およびソルバーの実現である.研究期間全体を通じて,組合せ最適化問題を解く優先度付き巨大近傍探索(LNPS; Large Neighborhood Prioritized Search) の提案,解集合ソルバー clingo 上でLNPS の実装,各種ベンチマークを用いた性能評価を行った.

LNPS はメタ戦略の一種であり,初期解から開始し,現在の解に対して破壊と優先度付き系統的探索を用いた再構築を交互に繰り返すことによってより良い解を探索する手法である.LNPS の特長は,近傍の可変性により破壊演算子に過度に依存しない柔軟な探索を実現できる点である.巡回セールスマン問題や最小数独生成問題などの各種ベンチマークを用いた実験の結果,開発したheulingo ソルバーは,既存の高速ソルバー clingo や ALASPO と比較して,多くの問題に対してより良い性能を示し,提案手法の有効性を確認できた.これらの成果の一部は,知識表現および推論分野のトップカンファレンス KR 2024 (CORE2023 Rank: A*) に論文を投稿中である.

  • Research Products

    (14 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (5 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] ポツダム大学(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      ポツダム大学
  • [Journal Article] Combinatorial Reconfiguration with Answer Set Programming: Algorithms, Encodings, and Empirical Analysis2024

    • Author(s)
      Yamada Yuya、Banbara Mutsunori、Inoue Katsumi、Schaub Torsten、Uehara Ryuhei
    • Journal Title

      Proceedings of the 18th International Conference and Workshops on Algorithms and Computation (WALCOM 2024)

      Volume: LNCS 14549 Pages: 242~256

    • DOI

      10.1007/978-981-97-0566-5_18

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] On the Computational Complexity of Generalized Common Shape Puzzles2024

    • Author(s)
      Banbara Mutsunori、Minato Shin-ichi、Ono Hirotaka、Uehara Ryuhei
    • Journal Title

      Proceedings of the 49th International Conference on Current Trends in Theory and Practice of Computer Science (SOFSEM 2024)

      Volume: LNCS 14519 Pages: 55~68

    • DOI

      10.1007/978-3-031-52113-3_4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 解集合プログラミングを用いた配電網問題の解法2023

    • Author(s)
      山田 健太郎、湊 真一、田村 直之、番原 睦則
    • Journal Title

      コンピュータ ソフトウェア

      Volume: 40 Pages: 2_3~2_18

    • DOI

      10.11309/jssst.40.2_3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recongo: Bounded Combinatorial Reconfiguration with Answer Set Programming2023

    • Author(s)
      Yamada Yuya、Banbara Mutsunori、Inoue Katsumi、Schaub Torsten
    • Journal Title

      Proceedings of the 18th Edition of the European Conference on Logics in Artificial Intelligence (JELIA 2023)

      Volume: LNCS 14281 Pages: 278~286

    • DOI

      10.1007/978-3-031-43619-2_20

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hamiltonian Cycle Reconfiguration with Answer Set Programming2023

    • Author(s)
      Hirate Takahiro、Banbara Mutsunori、Inoue Katsumi、Lu Xiao-Nan、Nabeshima Hidetomo、Schaub Torsten、Soh Takehide、Tamura Naoyuki
    • Journal Title

      Proceedings of the 18th Edition of the European Conference on Logics in Artificial Intelligence (JELIA 2023)

      Volume: LNCS 14281 Pages: 262~277

    • DOI

      10.1007/978-3-031-43619-2_19

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] SAF: SAT-Based Attractor Finder in Asynchronous Automata Networks2023

    • Author(s)
      Soh Takehide、Magnin Morgan、Le Berre Daniel、Banbara Mutsunori、Tamura Naoyuki
    • Journal Title

      Proceedings of the 21st International Conference on Computational Methods in Systems Biology (CMSB 2023)

      Volume: LNCS 14137 Pages: 175~183

    • DOI

      10.1007/978-3-031-42697-1_12

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] SQL 型制約プログラミングシステム CombSQL+ の複数制約ソルバー連携2023

    • Author(s)
      小菅 脩司、酒井 正彦、番原 睦則
    • Journal Title

      人工知能学会研究会資料 人工知能基本問題研究会

      Volume: 125 Pages: 54~59

    • DOI

      10.11517/jsaifpai.125.0_54

  • [Presentation] 解集合プログラミングを用いた支配集合遷移2024

    • Author(s)
      加藤聖人, 宋剛秀, 田村直之, 番原睦則
    • Organizer
      第26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 2024)
  • [Presentation] heulingo: 組合せ最適化のための解集合プログラミングに基づく優先度付き巨大近傍探索の実装2024

    • Author(s)
      杉森唯瑠未, 宋剛秀, 田村直之, 井上克巳, 鍋島英知, 番原睦則
    • Organizer
      第26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 2024) ポスター発表
  • [Presentation] Answer Set Programming を用いた圧縮指標の計算2024

    • Author(s)
      クップル ドミニク, 番原睦則
    • Organizer
      2023年度冬のLAシンポジウム
  • [Presentation] 解集合プログラミングを用いた支配集合遷移問題の解法に関する考察2023

    • Author(s)
      加藤聖人, 宋剛秀, 田村直之, 番原睦則
    • Organizer
      2023年度人工知能学会全国大会(第37回)
  • [Presentation] 解集合プログラミングを用いたトークンスライディング型・独立集合遷移問題の解法に関する考察2023

    • Author(s)
      髙田和紀, 山田悠也, 番原睦則
    • Organizer
      2023年度人工知能学会全国大会(第37回)
  • [Book] The Art of Computer Programming Volume 4B Combinatorial Algorithms Part 2 日本語版2023

    • Author(s)
      Donald E.Knuth、和田 英一、岩崎 英哉、田村 直之、寺田 実
    • Total Pages
      728
    • Publisher
      ドワンゴ
    • ISBN
      9784048931144

URL: 

Published: 2024-12-25  

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