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「計算機科学のマルコフ連鎖モンテカルロ法」
神戸大学 理学研究科数学専攻/理学部数学科 特別講義 統計学B
2025年前期 5/19-23: 3,4,5限, 講師: 来嶋 秀治(滋賀大学)
回 | 月日 | 題目 | 内容 | 資料 |
1 | 5/19(月) |
導入 |
MCMC法 |
スライド, YouTube [16] |
2 | 5/19(月) |
計算機科学I |
多項式時間計算量 |
スライド, [5,6] |
3 | 5/19(月) |
計算機科学II |
self-reduction |
スライド, [7] |
4 | 5/20(火) |
マルコフ連鎖基礎 |
有限マルコフ連鎖 |
講義ノート, [1] |
5 | 5/20(火) |
カップリングI |
coupling lemma |
講義ノート, [1] |
6 | 5/20(火) |
カップリングII |
coupling lemma(つづき) |
|
7 | 5/21(水) |
カップリングIII |
path coupling |
講義ノート, [8] |
8 | 5/21(水) |
固有値 |
固有値とmixing time |
講義ノート, [2] |
9 | 5/21(水) |
コンダクタンスI |
conductance |
講義ノート, [2] |
10 | 5/22(木) |
コンダクタンスII |
multi-commodity flow |
講義ノート, [10, 11] |
11 | 5/22(木) |
コンダクタンスIII |
bipartite matching |
講義ノート, [2, 11] |
12 | 5/22(木) |
コンダクタンスIV |
permanent |
講義ノート, [12] |
13 | 5/23(金) |
発展I |
coupling from the past |
スライド, [18, 1, 9] |
14 | 5/23(金) |
発展II |
deterministic approximation |
スライド, [19, 13, 14] |
15 | 5/23(金) |
発展III |
増えるクーポン収集 |
スライド, [20, 15] |
レポート提出
(dropbox; 締切: 7/31;
レポート課題(pdf))
- (zip等で)1ファイルにまとめてください.ファイルサイズは50MB以下.
- 学籍番号,氏名をレポート内に明記.不明の場合は成績評価されません.
参考書
[マルコフ連鎖]
- Olle Häggström, Finite Markov Chains and Algorithmic Applications
(London Mathematical Society Student Texts, Series Number 52),
Cambridge University Press, 2002.
- Alistair Sinclair,
Algorithms for Random Generation and Counting: A Markov Chain Approach,
Springer, 1993
- David A. Levin and Yuval Peres,
Markov Chains and Mixing Times, second edition,
American Mathematical Society,2017.
https://pages.uoregon.edu/dlevin/MARKOV/
- Mark Jerrum,
Counting, Sampling and Integrating: Algorithms and Complexity,
Lectures in Mathematics. ETH Zuerich,
Springer, 2013.
[計算機科学]
- Bernhard Korte and Jens Vygen,
Combinatorial Optimization: Theory and Algorithms,sixth edition,
Springer, 2018.
- Michael Sipser,
Introduction to the Theory of Computation, third edition,
Course Technology, 2012.
参考論文
- Mark R. Jerrum, Leslie G. Valian and Vijay V. Vazirani,
Random generation of combinatorial structures from a uniform distribution,
Theoretical Computer Science, 43:169--188, 1986.
https://doi.org/10.1016/0304-3975(86)90174-X
- Martin Dyer and Catherine Greenhill,
Polynomial-time counting and sampling of two-rowed contingency tables,
Theoretical Computer Science, 246(1-2): 265--278, 2000.
https://doi.org/10.1016/S0304-3975(99)00136-X
- Shuji Kijima and Tomomi Matsui,
Polynomial time perfect sampling algorithm for two-rowed contingency tables,
Random Structures & Algorithms, 29(2):243--256, 2006.
https://doi.org/10.1002/rsa.20087
- Persi Diaconis and Daniel Stroock,
Geometric bounds for eigenvalues of Markov chains,
Annals of Applied Probability, 1(1):36-61, 1991.
https://doi.org/10.1214/aoap/1177005980
- Alistair Sinclair,
Improved bounds for mixing rates of Markov chains and multicommodity flow,
Combinatorics, Probability and Computing , 1(4):351--370, 1992.
https://doi.org/10.1017/S0963548300000390
- Mark Jerrum, Alistair Sinclair and Eric Vigoda,
A polynomial-time approximation algorithm for the permanent of a matrix with nonnegative entries,
Journal of the ACM, 51(4); 671--697, 2004.
https://doi.org/10.1145/1008731.1008738
- Takeharu Shiraga, Yukiko Yamauchi, Shuji Kijima and Masafumi Yamashita,
Deterministic random walks for rapidly mixing chains,
SIAM Journal on Discrete Mathematics, 32(3):2180--2193, 2018.
https://doi.org/10.1137/16M1087667
- Ei Ando and Shuji Kijima,
An FPTAS for the volume computation of 0-1 knapsack polytopes based on approximate convolution,
Algorithmica, 76:4 (December 2016), 1245--1263.
https://doi.org/10.1007/s00453-015-0096-5
- Shuji Kijima, Nobutaka Shimizu and Takeharu Shiraga,
How many vertices does a random walk miss in a network with a moderately increasing number of vertices?,
Mathematics of Operations Research, to appear.
https://doi.org/10.1287/moor.2023.0060
参考資料
- MiraikanChannel,
『フカシギの数え方』 おねえさんといっしょ! みんなで数えてみよう!, YouTube, 2012.
https://www.youtube.com/watch?v=Q4gTV4r0zRs
- 渡辺治, 根上生也, 松井知己, Web鼎談:コンピュータ・サイエンスから生まれる新しい基礎科学,1999.
https://tcs.c.titech.ac.jp/webteidan/index.html
- 来嶋秀治, 松井知己, 完璧にサンプリングしよう!,
- 第一話 遥かなる過去から, オペレーションズ・リサーチ,50(3):169--174, 2005.
https://orsj.org/wp-content/or-archives50/pdf/bul/Vol.50_03_169.pdf
- 第二話 天と地の狭間で, オペレーションズ・リサーチ,50(4):264--269, 2005.
https://orsj.org/wp-content/or-archives50/pdf/bul/Vol.50_04_264.pdf
- 第三話 終わりある未来, オペレーションズ・リサーチ,50(5):329--334, 2005.
https://orsj.org/wp-content/or-archives50/pdf/bul/Vol.50_05_329.pdf
- 来嶋秀治, 乱択と計算, 応用数理, 27(3):15--23, 2017.
https://doi.org/10.11540/bjsiam.27.3_15.
- 来嶋秀治, 清水伸高, 白髪丈晴, 動的グラフ上のランダムウォーク, 応用数理, 32(1), 5--15, 2022.
https://doi.org/10.11540/bjsiam.32.1_5.
来嶋 秀治(きじま しゅうじ)
滋賀大学 データサイエンス学部
E-mail: shuji-kijima@biwako.shiga-u.ac.jp