情報理工学コース

超高速アルゴリズム技術と人工知能・知識処理

1 アルゴリズム技術と離散構造

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。

2ゼロサプレス型二分決定グラフ

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.

3 「フカシギの数え方」とその広がり

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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