研究紹介

大規模知識処理研究室

研究テーマ

超高速アルゴリズム技術と人工知能・知識処理への応用

アルゴリズムとは,計算機のプログラムに書かれた計算手順・戦略のことです.様々な計算を行うときに,アルゴリズムを工夫するだけで計算時間を何十倍,何百倍も短縮できる場合があります.多くのプログラムでは,集合・論理・証明・グラフ・順列・組合せ・確率などの基本的な数学構造を扱いますが,これらを総称して「離散構造」と呼んでいます.離散構造に関するアルゴリズム技術は応用範囲が広く,波及効果が大きな重要な基盤技術となっています.具体的にはハードウェア・ソフトウェアの設計,大規模システム故障解析,制約充足問題,データマイニングと知識発見,機械学習と自動分類,バイオインフォマティクス,ウェブ情報解析など,現代の情報化社会を支える様々な分野で必要とされている技術です.

ZDD

Knuth1   Knuth2

本専攻の湊教授が考案・命名した,ZDD (zero-suppressed binary decision diagram; ゼロサプレス型二分決定グラフ)と呼ばれるアルゴリズム技術は,大規模な離散構造データを,意味を変えずに小さく圧縮して索引化し,高速に演算処理する技法として広く使われています.ZDDを用いた技法は,アルゴリズムのバイブルと呼ばれる世界的教科書「The Art of Computer Programming Vol. 4-1」(D. E. Knuth著)の中で,日本人の研究成果として初めて,独立項目として数十ページにわたって詳しく掲載され,情報科学分野の研究者の注目を集めました.

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ZDDに関する研究成果は,日本科学未来館の展示「フカシギの数え方」 (2012年8月~2013年4月)でも取り上げられ,組合せ爆発のすごさとアルゴリズム技術の重要性を,青少年や一般市民に分かりやすく解説しています.その展示作品の1つとして湊教授が監修したアニメ動画は,YouTubeで180万ビューを超える大ヒットとなっています.高校や大学の授業などで使われることも多く,現在でも再生回数は増え続けています.

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離散構造を処理する超高速アルゴリズムに関する研究グループでは,最先端のアルゴリズムの理論をベースとして,機械学習,人工知能,データマイニング,統計科学,システム最適化,情報セキュリティなどの最新技術を活用し電力・通信・交通・商取引・防災などの社会基盤システムの解析・設計や,材料/生命科学のビッグデータ解析など,実社会の幅広い課題に貢献することを目指しています.

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