2025/03/18 更新

写真a

クリタ カズヒロ
栗田 和宏
KURITA Kazuhiro
所属
大学院情報学研究科 数理情報学専攻 数理情報モデル論 助教
大学院担当
大学院情報学研究科
学部担当
情報学部 自然情報学科
職名
助教

学位 1

  1. 博士(情報科学) ( 2020年3月   北海道大学 ) 

研究キーワード 1

  1. 部分グラフ列挙,K-ベスト列挙,近似アルゴリズム,組合せ最適化,固定パラメータ容易性

研究分野 1

  1. 情報通信 / 数理情報学  / 部分グラフ列挙,K-ベスト列挙,近似アルゴリズム,組合せ最適化,固定パラメータ容易性

 

論文 24

  1. Polynomial-delay enumeration of large maximal common independent sets in two matroids and beyond ☆ Open Access

    Kobayashi, Y; Kurita, K; Wasa, K

    INFORMATION AND COMPUTATION   304 巻   2025年5月

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    出版者・発行元:Information and Computation  

    Finding a maximum cardinality common independent set in two matroids (also known as MATROID INTERSECTION) is a classical combinatorial optimization problem, which generalizes several well-known problems, such as finding a maximum bipartite matching, a maximum colorful forest, and an arborescence in directed graphs. Enumerating all maximal common independent sets in two (or more) matroids is a classical enumeration problem. In this paper, we address an “intersection” of these problems: Given two matroids and a threshold τ, the goal is to enumerate all maximal common independent sets in the matroids with cardinality at least τ. We show that this problem can be solved in polynomial delay and polynomial space. Moreover, our technique can be extended to a more general problem, which is relevant to MATROID MATCHING. We give a polynomial-delay and polynomial-space algorithm for enumerating all maximal “matchings” with cardinality at least τ, assuming that the optimization counterpart is “tractable” in a certain sense. This extension allows us to enumerate small minimal connected vertex covers in subcubic graphs. We also discuss a framework to convert enumeration with cardinality constraints into ranked enumeration.

    DOI: 10.1016/j.ic.2025.105282

    Web of Science

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  2. Space-Efficient FPT Algorithms for Degeneracy Open Access

    Matsumoto N., Kurita K., Kiyomi M.

    IEICE Transactions on Information and Systems   E108.D 巻 ( 3 ) 頁: 208 - 213   2025年3月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 電子情報通信学会  

    The degeneracy of a graph G is defined as the smallest value k such that every subgraph of G has a vertex with a degree of at most k. Given a graph G, its degeneracy can be easily calculated provided sufficient memory is available. In this paper, we focus on scenarios where only o(n) bits of additional read-write memory are available, apart from the input stored in read-only memory. Within this context, we introduce two FPT algorithms for degeneracy, parameterized by neighborhood diversity and the cluster vertex deletion number.

    DOI: 10.1587/transinf.2024fcp0005

    Open Access

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    CiNii Research

  3. Dichotomies for tree minor containment with structural parameters

    Gima, T; Kumabe, S; Kurita, K; Okada, Y; Otachi, Y

    THEORETICAL COMPUTER SCIENCE   1026 巻   2025年2月

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    出版者・発行元:Theoretical Computer Science  

    The problem of determining whether a graph G contains another graph H as a minor, referred to as the minor containment problem, is a fundamental problem in the field of graph algorithms. While the problem is NP-complete in general, it can be tractable on some restricted graph classes. This study focuses on the case where both G and H are trees, known as the tree minor containment problem. Even in this case, the problem is known to be NP-complete. In contrast, polynomial-time algorithms are known for the case when both trees are caterpillars or when the maximum degree of H is a constant. Our research aims to clarify the boundary of tractability and intractability for the tree minor containment problem. Specifically, we provide complexity dichotomies for the problem based on three structural parameters: diameter, pathwidth, and path eccentricity.

    DOI: 10.1016/j.tcs.2024.114984

    Web of Science

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  4. Enumerating Minimal Vertex Covers and Dominating Sets with Capacity and/or Connectivity Constraints Open Access

    Kobayashi, Y; Kurita, K; Mann, K; Matsui, Y; Ono, H

    ALGORITHMS   18 巻 ( 2 )   2025年2月

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    出版者・発行元:Algorithms  

    In this paper, we consider the minimal vertex cover and minimal dominating sets with capacity and/or connectivity constraint enumeration problems. We develop polynomial-delay enumeration algorithms for these problems on bounded-degree graphs. For the case of minimal connected vertex covers, our algorithms run in polynomial delay, even on the class of d-claw free graphs. This result is extended for bounded-degree graphs and outputs in quasi-polynomial time on general graphs. To complement these algorithmic results, we show that the minimal connected vertex cover, minimal connected dominating set, and minimal capacitated vertex cover enumeration problems in 2-degenerated bipartite graphs are at least as hard as enumerating minimal transversals in hypergraphs.

    DOI: 10.3390/a18020112

    Open Access

    Web of Science

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  5. Efficient constant-factor approximate enumeration of minimal subsets for monotone properties with weight constraints Open Access

    Kobayashi, Y; Kurita, K; Wasa, K

    DISCRETE APPLIED MATHEMATICS   361 巻   頁: 258 - 275   2025年1月

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    出版者・発行元:Discrete Applied Mathematics  

    A property Π on a finite set U is monotone if for every X⊆U satisfying Π, every superset Y⊆U of X also satisfies Π. Many combinatorial properties can be seen as monotone properties. The problem of finding a subset of U satisfying Π with the minimum weight is a central problem in combinatorial optimization. Although many approximate/exact algorithms have been developed to solve this kind of problem on numerous properties, a solution obtained by these algorithms is often unsuitable for real-world applications due to the difficulty of building accurate mathematical models on real-world problems. A promising approach to overcome this difficulty is to enumerate multiple small solutions rather than to find a single small solution. To this end, given a weight function w:U→Q>0 and k∈Q>0, we devise algorithms that approximately enumerate all minimal subsets of U with weight at most k satisfying Π for various monotone properties Π, where “approximate enumeration” means that algorithms output all minimal subsets satisfying Π whose weight is at most k and may output some minimal subsets satisfying Π whose weight exceeds k but is at most ck for some constant c≥1. These algorithms allow us to efficiently enumerate minimal vertex covers, minimal dominating sets in bounded degree graphs, minimal feedback vertex sets, minimal hitting sets in bounded rank hypergraphs, etc., of weight at most k with constant approximation factors.

    DOI: 10.1016/j.dam.2024.10.014

    Open Access

    Web of Science

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  6. Maximal Common Subsequence Enumeration is Hard

    Buzzega Giovanni, Conte Alessio, Kobayashi Yasuaki, Kurita Kazuhiro, Punzi Giulia

    人工知能学会研究会資料 人工知能基本問題研究会   131 巻 ( 0 ) 頁: 31 - 36   2025年1月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 人工知能学会  

    DOI: 10.11517/jsaifpai.131.0_31

    CiNii Research

  7. Algorithms for Optimally Shifting Intervals Under Intersection Graph Models

    Honorato-Droguett N., Kurita K., Hanaka T., Ono H.

    Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)   14752 LNCS 巻   頁: 66 - 78   2025年

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    出版者・発行元:Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)  

    We propose a new model for graph editing problems on intersection graphs. In well-studied graph editing problems, adding and deleting vertices and edges are used as graph editing operations. As a graph editing operation on intersection graphs, we propose moving objects corresponding to vertices. In this paper, we focus on interval graphs as an intersection graph. We give a linear-time algorithm to find the total moving distance for transforming an interval graph into a complete graph. The concept of this algorithm can be applied for (i) transforming a unit square graph into a complete graph over L1 distance and (ii) attaining the existence of a k-clique on unit interval graphs. In addition, we provide LP-formulations to achieve several properties in the associated graph of unit intervals.

    DOI: 10.1007/978-981-97-7752-5_5

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  8. An approximation algorithm for K-best enumeration of minimal connected edge dominating sets with cardinality constraints Open Access

    Kurita, K; Wasa, K

    THEORETICAL COMPUTER SCIENCE   1005 巻   2024年7月

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    出版者・発行元:Theoretical Computer Science  

    K-best enumeration, which asks to output k-best solutions without duplication, is a helpful tool in data analysis for many fields. In such fields, graphs typically represent data. Thus subgraph enumeration has been paid much attention to such fields. However, k-best enumeration tends to be intractable since, in many cases, finding one optimum solution is NP-hard. To overcome this difficulty, we combine k-best enumeration with a concept of enumeration algorithms called approximation enumeration algorithms. As a main result, we propose a 4-approximation algorithm for minimal connected edge dominating sets which outputs k minimal solutions with cardinality at most 4⋅OPT‾, where OPT‾ is the cardinality of a minimum solution which is not outputted by the algorithm. Our proposed algorithm runs in O(nm2Δ) delay, where n, m, Δ are the number of vertices, the number of edges, and the maximum degree of an input graph.

    DOI: 10.1016/j.tcs.2024.114628

    Web of Science

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  9. On the hardness of inclusion-wise minimal separators enumeration

    Brosse, C; Defrain, O; Kurita, K; Limouzy, V; Uno, T; Wasa, K

    INFORMATION PROCESSING LETTERS   185 巻   2024年3月

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    出版者・発行元:Information Processing Letters  

    Enumeration problems are often encountered as key subroutines in the exact computation of graph parameters such as chromatic number, treewidth, or treedepth. In the case of treedepth computation, the enumeration of inclusion-wise minimal separators plays a crucial role. However and quite surprisingly, the complexity status of this problem has not been settled since it has been posed as an open direction by Kloks and Kratsch in 1998. Recently at the PACE 2020 competition dedicated to treedepth computation, solvers have been circumventing that by listing all minimal a-b separators and filtering out those that are not inclusion-wise minimal, at the cost of efficiency. Naturally, having an efficient algorithm for listing inclusion-wise minimal separators would drastically improve such practical algorithms. In this note, however, we show that no efficient algorithm is to be expected from an output-sensitive perspective, namely, we prove that there is no output-polynomial time algorithm for inclusion-wise minimal separators enumeration unless P=NP.

    DOI: 10.1016/j.ipl.2023.106469

    Web of Science

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  10. Dichotomies for Tree Minor Containment with Structural Parameters

    Gima, T; Kumabe, S; Kurita, K; Okada, Y; Otachi, Y

    WALCOM: ALGORITHMS AND COMPUTATION, WALCOM 2024   14549 巻   頁: 392 - 405   2024年

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    出版者・発行元:Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)  

    The problem of determining whether a graph G contains another graph H as a minor, referred to as the minor containment problem, is a fundamental problem in the field of graph algorithms. While it is -complete when G and H are general graphs, it is sometimes tractable on more restricted graph classes. This study focuses on the case where both G and H are trees, known as the tree minor containment problem. Even in this case, the problem is known to be -complete. In contrast, polynomial-time algorithms are known for the case when both trees are caterpillars or when the maximum degree of H is a constant. Our research aims to clarify the boundary of tractability and intractability for the tree minor containment problem. Specifically, we provide dichotomies for the computational complexities of the problem based on three structural parameters: the diameter, pathwidth, and path eccentricity.

    DOI: 10.1007/978-981-97-0566-5_28

    Web of Science

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  11. Enumerating Minimal Vertex Covers and Dominating Sets with Capacity and/or Connectivity Constraints

    Kobayashi, Y; Kurita, K; Matsui, Y; Ono, H

    COMBINATORIAL ALGORITHMS, IWOCA 2024   14764 巻   頁: 232 - 246   2024年

  12. 要素数制約付き極小辺被覆の多項式遅延列挙

    小林 靖明, 栗田 和宏

    人工知能学会研究会資料 人工知能基本問題研究会   126 巻 ( 0 ) 頁: 39 - 43   2023年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 人工知能学会  

    DOI: 10.11517/jsaifpai.126.0_39

    CiNii Research

  13. Enumerating Empty and Surrounding Polygons Open Access

    Terui, S; Yamanaka, K; Hirayama, T; Horiyama, T; Kurita, K; Uno, T

    IEICE TRANSACTIONS ON FUNDAMENTALS OF ELECTRONICS COMMUNICATIONS AND COMPUTER SCIENCES   E106.A 巻 ( 9 ) 頁: 1082 - 1091   2023年9月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 電子情報通信学会  

    SUMMARY We are given a set S of n points in the Euclidean plane. We assume that S is in general position. A simple polygon P is an empty polygon of S if each vertex of P is a point in S and every point in S is either outside P or a vertex of P. In this paper, we consider the problem of enumerating all the empty polygons of a given point set. To design an efficient enumeration algorithm, we use a reverse search by Avis and Fukuda with child lists. We propose an algorithm that enumerates all the empty polygons of S in O(n2 | E(S) |)-time, where E(S) is the set of empty polygons of S. Moreover, by applying the same idea to the problem of enumerating surrounding polygons of a given point set S, we propose an enumeration algorithm that enumerates them in O(n2)-delay, while the known algorithm enumerates in O(n2 log n)-delay, where a surrounding polygon of S is a polygon such that each vertex of the polygon is a point in S and every point in S is either inside the polygon or a vertex of the polygon.

    DOI: 10.1587/transfun.2022dmp0007

    Web of Science

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    CiNii Research

  14. Polynomial-Delay Enumeration of Large Maximal Common Independent Sets in Two Matroids

    Kobayashi Y., Kurita K., Wasa K.

    Leibniz International Proceedings in Informatics, LIPIcs   272 巻   2023年8月

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    出版者・発行元:Leibniz International Proceedings in Informatics, LIPIcs  

    Finding a maximum cardinality common independent set in two matroids (also known as Matroid Intersection) is a classical combinatorial optimization problem, which generalizes several well-known problems, such as finding a maximum bipartite matching, a maximum colorful forest, and an arborescence in directed graphs. Enumerating all maximal common independent sets in two (or more) matroids is a classical enumeration problem. In this paper, we address an “intersection” of these problems: Given two matroids and a threshold τ, the goal is to enumerate all maximal common independent sets in the matroids with cardinality at least τ. We show that this problem can be solved in polynomial delay and polynomial space. We also discuss how to enumerate all maximal common independent sets of two matroids in non-increasing order of their cardinalities.

    DOI: 10.4230/LIPIcs.MFCS.2023.58

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  15. Optimal LZ-End Parsing Is Hard

    Bannai H., Funakoshi M., Kurita K., Nakashima Y., Seto K., Uno T.

    Leibniz International Proceedings in Informatics, LIPIcs   259 巻   2023年6月

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    出版者・発行元:Leibniz International Proceedings in Informatics, LIPIcs  

    LZ-End is a variant of the well-known Lempel-Ziv parsing family such that each phrase of the parsing has a previous occurrence, with the additional constraint that the previous occurrence must end at the end of a previous phrase. LZ-End was initially proposed as a greedy parsing, where each phrase is determined greedily from left to right, as the longest factor that satisfies the above constraint [Kreft & Navarro, 2010]. In this work, we consider an optimal LZ-End parsing that has the minimum number of phrases in such parsings. We show that a decision version of computing the optimal LZ-End parsing is NP-complete by showing a reduction from the vertex cover problem. Moreover, we give a MAX-SAT formulation for the optimal LZ-End parsing adapting an approach for computing various NP-hard repetitiveness measures recently presented by [Bannai et al., 2022]. We also consider the approximation ratio of the size of greedy LZ-End parsing to the size of the optimal LZ-End parsing, and give a lower bound of the ratio which asymptotically approaches 2.

    DOI: 10.4230/LIPIcs.CPM.2023.3

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  16. A Framework to Design Approximation Algorithms for Finding Diverse Solutions in Combinatorial Problems, 査読有り

    Tesshu Hanaka, Masashi Kiyomi, Yasuaki Kobayashi, Yusuke Kobayashi, Kazuhiro Kurita, Yota Otachi

    Proceedings of the AAAI Conference on Artificial Intelligence     2023年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

  17. Computing Diverse Shortest Paths Efficiently: A Theoretical and Experimental Study

    Hanaka T., Kobayashi Y., Kurita K., Lee S.W., Otachi Y.

    Proceedings of the 36th AAAI Conference on Artificial Intelligence, AAAI 2022   36 巻   頁: 3758 - 3766   2022年6月

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    出版者・発行元:Proceedings of the 36th AAAI Conference on Artificial Intelligence, AAAI 2022  

    Finding diverse solutions in combinatorial problems recently has received considerable attention (Baste et al. 2020; Fomin et al. 2020; Hanaka et al. 2021). In this paper we study the following type of problems: given an integer k, the problem asks for k solutions such that the sum of pairwise (weighted) Hamming distances between these solutions is maximized. Such solutions are called diverse solutions. We present a polynomial-time algorithm for finding diverse shortest stpaths in weighted directed graphs. Moreover, we study the diverse version of other classical combinatorial problems such as diverse weighted matroid bases, diverse weighted arborescences, and diverse bipartite matchings. We show that these problems can be solved in polynomial time as well. To evaluate the practical performance of our algorithm for finding diverse shortest st-paths, we conduct a computational experiment with synthetic and real-world instances. The experiment shows that our algorithm successfully computes diverse solutions within reasonable computational time.

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  18. Constant Amortized Time Enumeration of Eulerian trails 査読有り

    Kazuhiro Kurita, Kunihiro Wasa

    Theoretical Computer Science   923 巻   頁: 1 - 12   2022年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.tcs.2022.04.048

  19. Linear-Delay Enumeration for Minimal Steiner Problems 査読有り

    Kobayashi Yasuaki, Kurita Kazuhiro, Wasa Kunihiro

    Proceedings of the 41st ACM SIGMOD-SIGACT-SIGAI Symposium on Principles of Database Systems     2022年6月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1145/3517804.3524148

  20. An Improved Deterministic Parameterized Algorithm for Cactus Vertex Deletion

    Aoike, Y; Gima, T; Hanaka, T; Kiyomi, M; Kobayashi, Y; Kobayashi, Y; Kurita, K; Otachi, Y

    THEORY OF COMPUTING SYSTEMS   66 巻 ( 2 ) 頁: 502 - 515   2022年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Theory of Computing Systems  

    A cactus is a connected graph that does not contain K4 − e as a minor. Given a graph G = (V,E) and an integer k ≥ 0, Cactus Vertex Deletion (also known as Diamond Hitting Set) is the problem of deciding whether G has a vertex set of size at most k whose removal leaves a forest of cacti. The previously best deterministic parameterized algorithm for this problem was due to Bonnet et al. [WG 2016], which runs in time 26knO(1), where n is the number of vertices of G. In this paper, we design a deterministic algorithm for Cactus Vertex Deletion, which runs in time 17.64knO(1). As an almost straightforward application of our algorithm, we also give a deterministic 17.64knO(1)-time algorithm for Even Cycle Transversal, which improves the previous running time 50knO(1) of the known deterministic parameterized algorithm due to Misra et al. [WG 2012].

    DOI: 10.1007/s00224-022-10076-x

    Web of Science

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  21. Polynomial-Delay and Polynomial-Space Enumeration of Large Maximal Matchings

    Kobayashi, Y; Kurita, K; Wasa, K

    GRAPH-THEORETIC CONCEPTS IN COMPUTER SCIENCE (WG 2022)   13453 巻   頁: 342 - 355   2022年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)  

    Enumerating matchings is a classical problem in the field of enumeration algorithms. There are polynomial-delay enumeration algorithms for several settings, such as enumerating perfect matchings, maximal matchings, and (weighted) matchings in specific orders. In this paper, we present polynomial-delay enumeration algorithms for maximal matchings with cardinality at least given threshold t. Our algorithm enumerates all such matchings in O(nm) delay with exponential space, where n and m are the number of vertices and edges of an input graph, respectively. We also present a polynomial-delay and polynomial-space enumeration algorithm for this problem. As a variant of this algorithm, we give an algorithm that enumerates k-best maximal matchings that runs in polynomial-delay.

    DOI: 10.1007/978-3-031-15914-5_25

    Web of Science

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  22. Computing Diverse Shortest Paths Efficiently: A Theoretical and Experimental Study 査読有り

    Proceedings of the AAAI Conference on Artificial Intelligence     2022年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1609/aaai.v36i4.20290

  23. 多様な解集合を発見する効率良い近似アルゴリズム

    栗田 和宏, 土中 哲秀, 清見 礼, 小林 靖明, 小林 佑輔, 大舘 陽太

    人工知能学会研究会資料 人工知能基本問題研究会   119 巻 ( 0 ) 頁: 21 - 26   2022年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 人工知能学会  

    DOI: 10.11517/jsaifpai.119.0_21

    CiNii Research

  24. Extracting Cliches: Typify Slanderous Expressions Against the Confessions in the #MeToo Movement 査読有り

    武富 有香, 須田 永遠, 栗田 和宏

    Digital Humanities Conference 2022 Conference Abstracts   - 巻   頁: 695 - 696   2022年

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MISC 2

  1. Polynomial-Delay and Polynomial-Space Enumeration of Heavy Maximal Matchings 査読有り

    Yasuaki Kobayashi, Kazuhiro Kurita, and Kunihiro Wasa  

    The 6th Workshop on Enumeration Problems and Applications   2024年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語  

  2. Amortized Enumeration of Graphlets 査読有り

    Alessio Conte, Roberto Grossi, Yasuaki Kobayashi, Kazuhiro Kurita, Davide Rucci, Takeaki Uno, and Kunihiro Wasa  

    The 6th Workshop on Enumeration Problems and Applications   2024年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語  

講演・口頭発表等 3

  1. 極大性と要素数の二つの制約を同時に満たす部分集合列挙アルゴリズム 招待有り

    栗田和宏

    日本OR学会研究部会:最適化の理論とアルゴリズム(RAOTA)  2023年11月25日 

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    開催年月日: 2023年11月

    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:国立情報学研究所   国名:日本国  

  2. 極大部分集合列挙問題に対する多項式遅延列挙アルゴリズムの構築技法

    栗田和宏

    AFSAセミナーB04第2回  2022年6月21日  社会変革の源泉となる革新的アルゴリズム基盤の創出と体系化

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    開催年月日: 2022年6月

    記述言語:英語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:京都大学  

  3. 解グラフを用いた多項式遅延列挙アルゴリズムの構築技法 招待有り

    栗田和宏

    2022年電子情報通信学会総合大会, COMP学生シンポジウム  2022年3月15日 

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    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:オンライン開催   国名:日本国  

共同研究・競争的資金等の研究課題 1

  1. 順序制約付き極大部分集合列挙の基盤技術開発

    研究課題番号:JPMJAX2105  2021年10月 - 2024年3月

    戦略的創造研究推進事業/ ACT-X 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

科研費 6

  1. 文学的読解を通じた意図の推察に基づくSNS上の誹謗中傷・悪口の分析手法の開発

    研究課題/研究課題番号:24K15204  2024年4月 - 2029年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    武富 有香, 杉山 佳奈美, 松田 智裕, 須田 永遠, 栗田 和宏

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    担当区分:研究分担者 

    本研究は,誹謗中傷や悪口の言葉が,トピック横断的に同じ常套句や紋切り型,似たような論理の飛躍や論点のすり替えを持つことに着目し,ソーシャルメディア上に書かれた言葉の言語的特徴と,言葉から推察される書き手の意図を結びつけた誹謗中傷・悪口の分類モデルを,文学の読解手法を用いて構築する.さらにこのモデルを,機械可読性がある記述で体系化し,大規模言語モデルを利用することによって特徴を半自動的に抽出する手法の構築を行うことを目的とする.研究の性質上,文学・哲学の研究者と情報学の研究者が密に協力することによって研究を遂行する.

  2. SNS解析のための日本語文体論の構築

    研究課題/研究課題番号:22K12285  2022年4月 - 2027年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    須田 永遠, 栗田 和宏, 武富 有香

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    担当区分:研究分担者 

    ソーシャルメディア上のテキストを解析するための日本語文体論を構築することを目指して、これまでSNS解析や自然言語処理で捉えることが難しいとされてきた意図や心理の問題に、文学研究が扱うような書き手の文章的特徴からアプローチを行う。具体的には人間の感情が表出していると思われるテキストサンプルをSNS上で収集し、発話されたコンテキストに着目しながらトピックごとに共通する言語的特徴を割り出す。従来の文体論の知見をSNS解析に応用可能なものとすることを念頭に、情報学と文学の研究者が協働して遂行する。
    昨年度に引き続き、書き手の反応や心的状態の類型と言語的特徴を探るため、影響力のある二つのソーシャルメディアを対象として分析を行い、並行して解析に必要なマイニング技術を下支えするアルゴリズムの開発を行った。これらの成果は国内学会や研究会等で発表を行った。また、本プロジェクトを通じて得られた分野融合研究の知見に関する記事を執筆し、学会誌に寄稿した。
    (i) Yahoo!コメントやTwitterの研究成果を国内学会・研究会で発表:昨年度から継続して行っているYahoo!コメント上に現れる女性への誹謗中傷の類型に関する研究成果を、情報学・アルゴリズム分野の研究者が集まる研究会にて発表した。同じく昨年から継続する新型コロナワクチンに関する大規模なツイートデータ分析について、人工知能学会全国大会で発表を行った。どちらにおいても解析の手法やデザイン、今後の方向性について有益なコメントを得ることができた。
    (ii)大規模Twitterデータの分析:新型コロナウイルスワクチン接種期間中にTwitterで投稿された「ワクチン」の語を含む1億件以上の日本語の全ツイートデータを収集し、クラスタリングによって得られた各トピックの10か月間の詳細な内容について、人手での読解と単語の頻度分析に基づいた仮説の構築とその検証を行った。この成果はすでに論文誌に投稿し、現在査読中である。
    (iii)異分野融合研究に関する記事を執筆:情報学と人文学との異分野融合による研究の意義と方法論、活動の実際について情報処理学会の学会誌『情報処理』に記事を寄稿した。
    (iv)グラフデータマイニングの基盤技術となる、部分グラフ列挙の効率良いアルゴリズムについての研究:この研究を通じて、実用的であろう解のみを列挙するアルゴリズムを開発し、実用的に用いられているアルゴリズムの理論的な改善が不可能であることを明らかにした。
    昨年度同様、ソーシャルメディアのテキストについて高度な意味解釈を通じた分析による研究成果を発表することができている。また、本研究は分野横断的な研究であるため、情報学の技術と文学の読解技術とを組み合わせた方法論それ自体の構築も必要であるが、本年度は外部の研究者とのディスカッションや異分野融合に関する記事執筆などを通じて、方法論を明確化できつつある。
    同様の方法論を用いて、より広いトピックのソーシャルメディアデータを対象に分析を進めていく。また大規模言語モデルに基づく生成AIを用いることで、一定程度の意味理解をともなうアノテーションを自動化できることがわかりつつある。したがって具体的なプロンプトエンジニアリング含め、解析への有効な活用方法を模索していくことも急務となる。

  3. 列挙や数え上げなどを統一的に扱うための基盤技術

    研究課題/研究課題番号:22H03549  2022年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    堀山 貴史, 伝住 周平, 和佐 州洋, 栗田 和宏, 脊戸 和寿, 中畑 裕

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    担当区分:研究分担者 

    制約条件を満たす解の列挙、解の個数の数え上げ、すべての解の中からのランダムサンプリングなどのアルゴリズムの設計は、互いに深く関連しつつも、それぞれ独自の技法が必要とされることが多い。このため、それぞれのアルゴリズムは個別に設計されることが多い。本研究課題では、制約条件が定義する解空間の性質についての理解をもとに、基本的なアイデアを記述し、その記述から各アルゴリズムを統一的に導出するための基盤技術の研究を行う。

  4. 部分グラフ列挙問題で用いる多項式遅延列挙アルゴリズム設計技法の拡張に関する研究

    研究課題/研究課題番号:21H05861  2021年9月 - 2023年3月

    科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    栗田 和宏

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:2600000円 ( 直接経費:2000000円 、 間接経費:600000円 )

    部分集合列挙の研究に対する近年の大きな進展として,部分グラフ列挙分野で2019年に近接探索(proxmity search)とよばれる技法が開発され,列挙を容易にする十分条件が明らかになった. しかし,近接探索では,ある列挙問題を効率良く解くアルゴリズムの存在性を仮定するため,問題ごとに専用のアルゴリズムを設計する必要があるため,十分条件として扱いづらい.また,近接探索のアイディアは部分グラフ列挙問題以外にも適用可能であると申請者は考える.そこで本研究では,近接探索の他の列挙問題に対する拡張と,あるアルゴリズムの存在性を用いない効率良い列挙のための十分条件の発見を目指す.
    本研究の目的は極大/極小部分グラフ列挙で用いられる技法を一般の離散構造への拡張を目指すことである.特に本研究では独立性システムというグラフよりも一般的な離散構造である独立性システムに着目した.独立性システムとは台集合 E 対し,次の性質を満たす E の部分集合の族 I である.I は空集合を含み,I が X を含むならば,Xの任意の部分集合は I に含まれる.
    この独立性システムの極大部分集合を列挙する問題は P ≠ NP の仮定のもと,効率良い列挙アルゴリズムが存在しない.しかし,入力制約問題とよばれる問題が効率よく解けると仮定するとこの問題は効率よく解ける.しかし,多項式遅延というより制限したクラスを考えると,この関係は十分条件にしかならない.このギャップは長年列挙アルゴリズム分野で大きなギャップとなっており,列挙アルゴリズム分野の中心的な問題に対しても,入力制約問題が多項式時間で解けないため,多項式遅延列挙が容易ではない問題が多かった.しかし,2019年にこのギャップを部分的に埋める方法が発見され,多くの極大/極小部分グラフ列挙問題が多項式遅延で列挙できることが明らかになった.本研究ではこの技法で用いられたアイディアをもとに独立性システム上の列挙問題について多項式遅延列挙ができるかどうかについて研究を行った.
    本研究の結果として,独立性システムの一部であるマトロイドマッチングで表現できる離散構造は多項式遅延で解けることを明らかにした.しかし,他の具体的な問題についてはこれらの知見を生かすことは容易ではなかった.さらに,独立性システム上の列挙問題の多くは極小横断と似た難しさを持っているため,これまで列挙アルゴリズム分野で考えられてきた困難な問題と似た問題を多く持っていた.そのため,初年度に得られていた結果を多少拡張した結果しか得られなかった.
    令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
    令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  5. 大規模SNS上の話題の構造化による集合行動解析手法

    研究課題/研究課題番号:21H03559  2021年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    橋本 隆子, 宇野 毅明, 栗田 和宏, 小林 亮太, 久保山 哲二, 申 吉浩

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    担当区分:研究分担者 

    近年、ソーシャル・ネットワーキングサービス(以下SNS)では、デマ拡散や誹謗中傷といった非合理的かつ偶発的な群衆行動(集合行動)が頻発し、深刻な社会問題になっている。本研究では、集合行動発生時に観測されるSNS上の話題構造に注目し、多様性の低下や対立、急激な成長といった構造及びその変化をモデル化することで集合行動を可視化する。自然言語的・社会ネットワーク的な時系列データにおけるコミュニティやバーストのような局所的・大域的な構造を捉えることで、集合行動の俯瞰や検知への展開を目指す。
    1. Two-Stage Clustering 手法の開発
    2021年度は、SNSにおける人々の反応を分析するために、マイクロクラスタリングと時系列クラスタリングを組み合わせた Two-Stage Clustering 手法を提案し、コロナワクチンに対するTwitterデータ(全量データ)の分析を行った。この手法は、これまで内容の類似度に加えて、時系列上のパターン類似度を考慮できる効率的な手法であり、これにより、コロナワクチンに関する12M以上のTweet集合を、速報ニュースへの反応、Tweetへの反応、その他(デマなど)に分類できることを示した。結果を論文としてまとめ、BigData2021にも採択された。また招待講演等でも紹介を行った。
    2. コロナワクチンに関する人々の反応評価(時系列分析)
    さらにTwitterの全量データを対象として、コロナワクチンに対する人々の反応のセンチメント分析(時系列評価)にも取り組んでおり、コロナワクチンに対する日本国民の気持ちが時間とともにどのような変遷をたどったかについて考察している。結果は、近日中に社会科学系のジャーナルに投稿予定である。
    3. マイクロクラスタリング手法の改良
    大規模データに対応可能とするために、マイクロクラスタリング手法を、より類似度の高いインスタンスを初期のタイミングで集約する改良を行った。これにより、数千万件規模のTwitterデータが標準的なPC上でリーズナブルな速度で分析可能となった。大規模データ分析において、極めて重要な成果であると認識している。
    2021年度の計画は、「SNS上で発生する集合行動の分類・整理」であったが、Two-Stage Clustering 手法により、大まかな分類、整理が出来たと考える。対象話題に対する内容の類似度(マイクロクラスタリングによる分類)に加え、時系列上のパターンの類似度でクラスタリングを行うことにより、人々の反応(集団的な行動)を速報ニュースへの反応、Tweetへの反応、その他(デマなど)に分類出来る可能性を示すことが出来た。特に時系列変化を見ることで、急激な成長や衰退を可視化することが可能となり、本テーマにおける構造変化分析の重要性が確認出来た。
    また、マイクロクラスタリング手法の改良により、数千万件規模のTwitterデータが標準的なPC上でリーズナブルな速度で分析可能となった。大規模データ分析において、極めて重要な成果であると認識している。
    1.Two-Stage Clustering 手法のさらなる開発
    2021年度は、SNSにおける人々の反応を分析するために、マイクロクラスタリングと時系列クラスタリングを組み合わせた Two-Stage Clustering 手法を提案し、BigData2021にも採択された。この手法は、これまで内容の類似度に加えて、時系列上のパターン類似度を考慮できる効率的な手法であり、これにより、コロナワクチンに関する12M以上のTweet集合を、速報ニュースへの反応、Tweetへの反応、その他(デマなど)に分類できることを示した。2022年度は、Two-Stage Clustering 手法の効果を更に確認するために、他の話題(オリンピックや選挙など)への適応、時系列手法の精査などを行う。これにより、何らかの事象が発生したときの人々の反応分析の制度を挙げ、当初目的としている集合行動把握へとつなげていく。
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    2.SNS上で発生する集合行動の分類・整理の精緻化
    Two-Stage Clustering手法の分析結果を受け、SNS上でどのような集合行動が発生しているか、その際に対象話題に対してどのような構造変化が起きているかの観察・分析・整理を行い、モデル化の基礎となる概念の体系化を行う。意見の偏り、意見の対立、急激な成長といった話題の構造変化が集合行動を表現すると考え、実データによる観察を行う。また、社会科学的観点から集合行動を調査・考察し、SNS上での集合行動が誘発するであろう現象の考察と、それらの現象の実データでの検証も行う。これらを通じて、集合構造を表現する形質情報を抽出・定義する。

  6. サイズ制約付き極小部分集合列挙問題に対する多項式遅延近似列挙アルゴリズムの研究

    研究課題/研究課題番号:21K17812  2021年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  若手研究

    栗田 和宏

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4810000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:1110000円 )

    列挙問題はその問題自体の効率良い計算の理論的限界の研究が行われるだけでなく,最適化や,データマイニングやデータベース分野でも盛んに研究が行われおり,理論と実用の両面から研究されている重要な問題である.しかし,既存の列挙の理論研究と実用を考えたとき,理論的に効率良い列挙アルゴリズムの研究には課題があると申請者は考える.特に申請者が考える大きな課題は,実用上の有望な解と定式化した列挙問題の解のギャップが大きすぎることである.このギャップにより,列挙した解のほぼ全てが無意味な場合もある.そのため,本研究では実用を見据えた新たな列挙問題の提案とその列挙問題を解くアルゴリズムの基盤技術開発を行う.
    これまでの研究で,小さな極小解を列挙するには入力制約問題が重要であり,この問題が効率よく解け,近似解を一つ効率よく計算できるような問題であれば,小さな極小解を近似的に効率よく列挙できることを明らかにした.この方針は大きな極大解の列挙には直接的に適用できないため,次なる理論的な興味として,大きな極大解の厳密な列挙が可能かどうかについて研究を行なっていた.この結果は研究題目の小さな極小解列挙とは直接的に関係はないが,伝統的な組合せ最適化においては最大最小定理のように,ある種の最大解がある種の最小解を得るための手掛かりになる場合がある.具体例としてはグラフ中のマッチングと呼ばれる構造は最小な辺被覆を計算するための上界となる.この事実と2022年に採択された大きな極大マッチング列挙アルゴリズムの知見を組合せ,小さな極小辺被覆を効率よく列挙するアルゴリズムを提案した.さらに,2023年度に発表した二つのマトロイドの大きな極大共通独立集合を列挙するアルゴリズムをさらに改良し,次数3のグラフに対する小さな連結極小頂点被覆を効率よく列挙するアルゴリズムも与えた.この結果は二つのマトロイドの大きな極大共通独立集合を一般化したマトロイドパリティと呼ばれる離散構造に対し,大きな極大解を列挙するアルゴリズムを与えたことの系として得られる.最大マトロイドパリティは一般的には多項式時間で計算することはできないが,ある程度の妥当な仮定を追加することで大きな極大マトロイドパリティを効率よく列挙することができる.この結果はマッチングの結果とマトロイド交叉の結果を一般化した結果である.
    これまでの研究では小さな極小解の列挙について,ある程度一般的なアルゴリズムを得ることができた.また,昨年度では大きな極大解の列挙アルゴリズムの開発で得た知識をもとに幾つかのグラフ上の問題で小さな極小解を列挙する効率良いアルゴリズムを得ることができた.このように,大きな解の列挙と小さな解の列挙の知見を合わせることによって,当初は予定していなかった興味深い研究結果が得られている.このことからも本研究が順調に進展していることがわかる.
    一方,近似を許した場合は辺被覆などの扱いやすい離散構造以外にも良いアルゴリズムを設計できるかもしれないが,近似をより有効に使った際にどの程度の乖離が生まれるかについてはまだあまり明らかにできていない.今後はこの近似を有効に使ったアルゴリズムについても研究していきたい.
    これまでの研究では小さな極小解を近似的に列挙する一般的な技法と,特定のグラフの構造に対する小さな極小解を厳密に列挙する技法を与えた.これらの技法は解グラフ技法という列挙アルゴリズムを設計する強力な技法に強く依存している.このような小さな極小解を近似的に列挙する技法についての既存研究は多くないが,小さな極小解を厳密に列挙する技法についての研究はいくつか存在する.そのような研究においてはバックトラック法と最適化アルゴリズムの組合せが一般的な技法である.これまでの研究では会グラフ技法と最適解の構造の組合せで効率良いアルゴリズム設計を可能にしてきたが,今年度は別の視点からの研究として,バックトラック法と近似アルゴリズム,または局所探索と近似アルゴリズムなどを組合せた技法による研究を進めていこうと考えている.

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担当経験のある科目 (本学以外) 2

  1. 離散数学

    2024年4月 - 2025年3月 電気通信大学)

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    科目区分:学部専門科目  国名:日本国

  2. 離散数学

    2023年10月 - 2024年3月 電気通信大学)

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    科目区分:学部専門科目  国名:日本国