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ERATO湊離散構造処理系プロジェクト 2013年度 秋のワークショップ 本プロジェクトの最近の状況と今後の展望
平成25年11月25日
研究総括 湊 真一 （北海道大学 情報科学研究科）
2010年度より研究活動を開始して、３年８ヶ月が経過。 来年が最終年度。（成果報告書の初版をJSTに提出済み）
開放的な組織で、多様な研究者が集まる場を形成
従来の常識から外れた研究成果の出方 （通常の評価尺度で測れない面白さ）
本ERATOプロジェクトのスケジュール
2009.10 2010.4 2010.10 2011.4
採択 (0年目) (1年目)
キック オフ WS
秋の 合宿
Knuth邸 訪問
初夏の WS
2011.10 2012.4
CMU 訪問
(2年目) 秋の 合宿
ALSIP 2011
2012.10
(3年目) 初夏の WS
電力網 報道発表
未来館 展示 AI学会
特集号
2013.04
(4年目) 秋の 合宿
ALSIP 2012
初夏の WS
RM 2013
NII 講演
GL委嘱 交渉
オフィス選定 内装工事
研究員 スカウト
FIT2010 企画 シンポ
情処 企画 シンポ
民間企業との共同研究 研究員出向交渉
各種研究会 国際会議共催
講究録 出版
通信 学会 企画 シンポ
北大連携講座
各種研究会 共催
講究録 出版
公開 シンポ
東工大 集中講義
2
2013.10
秋の 合宿
新検定法 報道発表
FIT2013 シンポ
北大博物館 展示
審査 報告会
新学術領域ELC（渡辺治代表）
河原林ERATO
ビッグデータCREST/さきがけ
3
本研究の対象領域
様々な工学的応用を持つ基盤技術として 「離散構造処理系」に着目し、研究開発を行う
本プロジェクトの基本構想
離散構造処理系
数学的 概念構造
工学的応用 社会への
影響大
性能向上 (10倍～
100倍以上)
集合理論 記号論理
グラフ理論
帰納的証明
組合せ論 確率論
システム設計自動化
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
生命情報科学 web情報解析
計算理論(Computer science / 数学)
応用技術(Engineering)
応用技術(Engineering)
応用技術(Engineering)
システム最適化・形式的検証
知識発見・データマイニング
統計解析・モデリング
離散構造処理系（実装技術，“Art”）
計算理論(Computer science / 数学)
応用技術(Engineering)
応用技術(Engineering)
応用技術(Engineering)
システム最適化・形式的検証
知識発見・データマイニング
統計解析・モデリング
離散構造処理系（実装技術，“Art”）
本研究構想の対象領域
分野横断的な計算理論の領域 （概念的・理論的）
個別の工学的応用に 特化した技術領域
本研究構想が扱う技術領域 - 概念・理論だけでなく処理系実装を重視 - 技術基盤としての簡潔さ・汎用性を重視
BDD/ZDD技術の新しい切り口として、様々な離散構造を統合的に 演算処理する技法を体系化し、分野横断的かつ大規模な実問題を 高速に処理するための技術基盤を構築する。
2013.11.25 4
新学術領域ELC
河原林ERATO
ビッグデータ CREST/ さきがけ
5
本研究プロジェクトの技術面のポイント
現在の ZDD
- ワード単位データ - 文字列 - 順序付け - 分割 - ツリー - ネットワーク
0,1に関して非対称な 世界への適用拡大
より高次のデータモデルを 用いた実用的問題への応用
(組合せ集合モデル)
(より高次のモデル)
データマイニング 機械学習
高度な検索 etc.
ZDDが有効な応用 分野が、まだまだ多く
残されている。
文字列データ解析
数値データ処理
ツリーや半構造データの解析
新しい演算 体系の構築
基本的 成果
より高次の成果
高度な ZDD風の 離散構造
高度な ZDD風の 離散構造
高度な ZDD風の 離散構造
2013.11.25
電力・インフラ系応用 ゲノム情報系応用
プロジェクトの最近の状況
2013.11.25 6
研究実施場所とメンバ
札幌
フルタイムの若手研究者は 極力、札幌に常駐させて、 活性化・相乗効果を図る。
東工大 大阪梅田
（九大）
各地区は高品質TV会議 システムで常時接続
札幌メインオフィス（北大・情報科学研究科） ポスドク・研究員５名 事務スタッフ３名、技術員３名、RA４名 北大情報系の研究者と連携
東京サテラボ（東工大） GL：産総研・津田宏治氏 ポスドク１名、RA２名 東工大GCOE・東京地区研究者と連携
大阪サテラボ（梅田駅北口） GL：阪大・鷲尾隆 教授 ポスドク１名、
技術員１名、RA３名 関西地区研究者と連携
ERATO研究員（初年度採用者）
8
白井康之 （技術参事兼務）
櫻井祐子 九大准教授（2011.3）
吉仲 亮 京大助教（2011.10）
川原 純 NAIST助教（2013.01）
斎藤 寿樹 神戸大助教（2012.04）
田部井 靖男 （東京サテラボ所属）
ERATO研究員（2年目以降採用者）
9
岩下 洋哲 （2011.4 採用）
（富士通研より出向）
井上 武 （2011.6 採用）
（NTT研究所より出向）
採用
植野 剛 （2011.4 採用）
（大阪サテラボ所属）
竹内 聖悟 （2011.10 採用）
戸田 貴久 （2012.4 採用） Charles Jordan
（通称：スキップ） （2012.4 採用）
美添 一樹 （2012.4 採用）
（東京サテラボ所属） 倉井 龍太郎
（2013.6 採用） （前職：はてな）
技術員・研究推進委員・研究補助員
10
鶴間 浩二 （2010.11~2011.3）
(NEC北海道より出向）
東 高宏 （2011.4 採用）
（大阪サテラボ所属）
富田悦次 （東京）
（電通大名誉教授）
中元 政一 （2010.4採用）
（岡山フードより出向） (2011.4 大阪→札幌）
技術員 （常勤）
研究推進委員（非常勤）
羽室行信 （大阪）
（関学准教授）
森田裕之 （大阪）
（大阪府大教授）
高島 宏之 （2012.4採用） （NEC北海道）
交代
研究補助員（非常勤）
宇野毅明 （東京）
（NII准教授）
今年7月以降の異動
井上 武 （2013.07出向終了） （NTT未来研に復帰）
安田宜仁 （2013.07 採用）
（NTT-CS研より出向）
後任
Stephane Cheng （2013.07 採用）
技術員 （常勤）
研究補助員（非常勤）
青木洋士
伊藤華 中野雄基
西谷慶子
中原孝信
前川 浩基 アカ・ジャン・カク
研究員 （常勤）
田部井 靖男 JSTさきがけ研究員 （2013.10転出）
Charles Jordan 北大助教
（2013.11 転出）
伝住周平 井上祐馬
今年7月以降の主な出来事 フロンティア法と未来館展示
北大総合博物館（７～８月の予定2013年度末まで延長） 高校生・一般市民向け特別講義を数回開催 おねえさん問題の世界記録の再更新（つい最近26×26を達成） Graphillion（汎用ツール）チュートリアル動画制作・公開 PyCon2013で発表（ERATO協賛）・おねえさんシール制作配布
数え上げに基づく統計検定法の報道発表（7月） 招待論文等
IEICE英論文誌 BDD/ZDDのサーベイ論文（7月号） 情処学会誌「おねえさん問題と世界記録」解説記事（11月号）
国際会議 ESA2013（7月） Dagstuhl（9月） ShonanMeeting（9月） SASIMI2013招待講演（10月）
国内会議 FIT合同企画シンポ（9月） IEICE総合大会：受賞招待講演（9月）
12
今後の予定 最終報告・評価会（12月13日：北大）
最終報告書（初版）提出済み（11月中旬） 特別重点期間（１年間の延長申請）の審査（2014年2月以降）
国内/国際会議の共催 TIDM2013 中止 ALSIP2014を開催
（PAKDDのサテライトワークショップ：2014.05・台湾） RC2014共催予定（2014.07 京都）
プロジェクト研究成果のpublication 電子情報通信学会誌（2014年12月号）小特集（約30ページ）
「BDD/ZDDを基盤とする離散構造処理系とその応用」 専門書（英文）執筆？
最終年度ERATOワークショップ（北大？） ERATO合宿（道内？） プロジェクト最終報告会（2014年後半）
国内向け報告会（東京？）＆国際シンポジウム（札幌？関西？）
13
最終報告書
14
11月中旬にＪＳＴ本部に提出済み 約４年間の研究活動と成果を
まとめて報告 １２６ページ（仮製本） 現在、審査員の先生が評価中 現時点では非公開
（最終的にはＪＳＴ本部から公表）
12月13日に審査員が北大を訪問、 研究総括が報告内容を説明。 来年度前半に大まかな評価結果が
決まり、その後のＪＳＴの計画に 反映される
最終報告書での自己評価
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情報科学分野のERATO組織をいかに構成するか 研究する「人」と集まる「場」がすべて ピラミッド型ではなく、遊牧民的なオープンな組織を構成 研究テーマは、離散構造・BDD/ZDDを軸に一貫性を持たせる 非実験系の大型プロジェクトの進め方の１つの典型例を示せた
のではないか
本プロジェクトでは、研究成果の定量的評価は困難 最初のきっかけはZDDがKnuth本に取り上げられたこと そもそもインパクト計測不能
論文何件というような積み上げ型の量的指標はそぐわない 質的に突き抜けたERATOらしい成果をアピールしたい
計画して出来るものではないが、成果の芽を逃さず具現化 研究の方向性，オープンな協力体制，機動的リーダシップの３点
最終報告書で挙げた「特筆すべき成果」
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フロンティア法と電力網への応用 社会経済への波及効果大
電力網の網羅的解析を世界で初めて実現
ビッグデータから新たな科学的発見をもたらす統計手法 実験系のあらゆる学問への波及効果大
PNASに掲載。将来ものすごく引用される可能性あり
「フカシギの数え方」の展示と数え上げ世界記録 青少年・一般市民への波及効果大
展示来場者23万人、YouTube142万ビュー
OFF
s2OFF
s4
s2ON OFF ON
ON
s3 s3 s3 s3OFF ON
s1s1
s2
s3
s4
NGOK制約条件を満たす
制約条件を満たさない
ZDD技法で圧縮して超高速に処理
変電所
変電所変電所
変電所
配電網の各スイッチのＯＮ/OFFを、ＺＤＤの場合分けに対応づけ
制約を満たすかどうかを終端節点の記号に対応づけ
フロンティア法と電力網への応用
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ビッグデータから新たな科学的発見をもたらす統計手法
18
「フカシギの数え方」の展示と数え上げ世界記録
19
その他の興味深い研究成果・課題
BDD/ZDD計算量の理論的成果 フロンティア法からの派生技法と種々の応用 集合族の極大極小化・頻出パタンマイニング 超大規模疎行列の高速アクセス技術、簡潔データ構造の技法 SeqBDDと系列集合、正規表現マッチ πDDと順列集合、置換群、可逆・量子計算 機械学習・確率統計・ベイジアンネット・マルコフ過程 金融・株・ビジネスマイニング ゲーム木探索 離散構造処理系のツール化・オープンソフト化 並列高速化実装技術（マルチコア、FPGA、GPU、クラウド、スパコン）
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離散構造データの圧縮・列挙・索引化・各種演算に関する 基礎から応用までの「state-of-the-art」の世界
ERATOセミナと講究録 ERATOセミナ：毎年35～40回実施。これまでに150回を突破。
国内外の第一線の研究者との技術討論 ほとんどの場合、セミナの後に有志で懇親会を実施
セミナ講演およびワークショップ・合宿での講演資料を再編集して 「講究録」として毎年出版している。CD-ROMは関係者に無償配布。 講演者の研究分野が幅広く、新しい研究の種が含まれている。
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おわりに
アルゴリズムのERATOは「人」と「場」がすべて 目的意識を共有できることも重要
多くの関係者のご協力により、様々な活動が進展中 研究計画書執筆当初に予期していなかった展開も
来年が最終年度ですが、面白い人材が集まっているので これからもどんどん研究を進めましょう。 ERATOは組織が身軽なので、機動的・集中的に人や研究費を
投入して研究の芽を伸ばせます。
今日からの合宿で、研究者相互の 情報共有を深めて、さらに新しい 研究成果につなげたいと思います。 今日から３日間よろしくお願いします。
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計算理論(Computer science / 数学)
応用技術(Engineering)
応用技術(Engineering)
応用技術(Engineering)
システム最適化・形式的検証
知識発見・データマイニング
統計解析・モデリング
離散構造処理系（実装技術，“Art”）
計算理論(Computer science / 数学)
応用技術(Engineering)
応用技術(Engineering)
応用技術(Engineering)
システム最適化・形式的検証
知識発見・データマイニング
統計解析・モデリング
離散構造処理系（実装技術，“Art”）
