情報学基礎理論

効率を考慮した最適解をすべて列挙するアルゴリズムの開発


松井泰子 先生

東海大学 理学部 情報数理学科/理学研究科 数理科学専攻

どんなことを研究していますか?

カーナビに目的地点を入力すると、現在地からの最短経路を表示してくれます。この経路を求める裏では、「最短経路検索のアルゴリズム」が動いています。アルゴリズムとは手順のことです。料理の手順であるレシピもアルゴリズムと言えます。

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私が取り組んでいるのは、アルゴリズムの開発です。極端なことを言えば、どんなに処理速度の速いコンピュータを開発しても、アルゴリズムが悪いと、欲しい結果を得るのに数億年以上が要することもあるのです。この研究は、計算の回数を減らし、いかに高速に答えを見つけるかを目標に、計算効率の良いアルゴリズム(手順)の開発を行うものです。

先のカーナビの例では、もしかしたら最短経路が複数存在するかもしれませんが、既存の最適化アルゴリズムは最適解を一つだけしか求めません。私が研究する列挙アルゴリズムは、最適解が複数存在する時に、それらをすべて効率よく列挙します。列挙アルゴリズムは、意思決定者が自分の目的に最も適うものを選択することを支援するために開発されています。

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授業の様子

学生はどんなところに就職?

一般的な傾向は?
  • ●主な業種は→IT業界、教育業界
  • ●主な職種は→システムエンジニア、中学・高校の教員
  • ●業務の特徴は→システム設計、数学・情報科目担当
分野はどう活かされる?

SEとして活躍する卒業生は、最適化アルゴリズムで学んだ手順を顧客に提案することで実社会での効率化を図っています。例えば、銀行のATMのシステム、アパレル店のレジシステム、宅配会社の集配管理ソフト等が挙げられます。いずれも日常生活に密着したところで、私たちの生活を支える重要なシステムです。

先生から、ひとこと

大学は、勉強したい人に勉強する場を提供するところです。大学で自分の興味を広げ、花を咲かせてください!

先生の学部・学科はどんなとこ

東海大学理学部情報数理学科は、数学分野と情報分野の2分野からなります。情報分野では、オペレーションズ・リサーチ、携帯電話上のアプリ(ゲーム等)の開発、数学教育ソフトウェアの開発等を扱っています。学部学生は、3年生の秋学期に研究室配属となり、1年半かけて卒業研究に励みます。各研究室の配属学生数は多くても1学年8名程度で、私立大学にしては少人数であるため手厚い指導が受けられます。

先生の研究に挑戦しよう

最近はプロスポーツチームの対戦表作成を扱っています。対戦表作成の際には、考慮する点が多数あります。例えば
 ・ホームとアウェイの回数の均等化
 ・移動距離の均等化
 ・移動コストの均等化
が挙げられます。これらを満たす最適な対戦表をコンピュータやアルゴリズムで求めることは困難ですが、チーム数が少なければ実用可能な対戦表を作成することができます。実際、私のゼミ生はプロ野球チームの対戦表に取り組み、既存の対戦表よりも、チーム同士の総移動距離をバランス化したものを作成しています。

興味がわいたら~先生おすすめ本

入門オペレーションズ・リサーチ

松井泰子、根本俊男、宇野毅明

アイスクリームの材料の在庫管理、レストランの出店、選挙の投票、結婚問題、おやつの最適な買い方等、身近な題材を例に、オペレーションズ・リサーチ(OR)という応用数学分野の学問を紹介している。入門書なのでアルゴリズムは詳細に触れていないが、ORで解かれる問題では、アルゴリズムが大きな役割を果たしている。イラストが豊富で、高校生にも親しみやすい内容。 (東海大学出版部)


計算しない数学

根上生也

「数学=計算」という概念を覆してくれる本。身近な所にある数学を「計算」せずに解く解法のひらめきに触れられる。また、「離散数学」という大学で初めて出会う、組合せパズルのような数学も紹介している。 (青春新書)


ナンバーズ 天才数学者の事件ファイル

天才数学者の弟の力を借りて、犯罪捜査を行うFBI捜査官の物語。犯人探しには本当の数学理論が使われていて、実際の数学者がドラマ作りに協力している。


MASTER KEATON

浦沢直樹

ビッグコミックに掲載された漫画。保険調査員を務めながら、考古学の研究をする主人公キートンが、調査員として事件解決をするために、過去の経歴から得た知識を総動員して困難を乗り越える。その姿に勇気づけられ、また学者として自説を検証するために発掘を続ける粘り強く生きる様に共感する。 (勝鹿北星、長崎尚志:脚本/ビッグ コミックス)


関連する学問

53 ハード・ソフト(OS、アプリ)、プログラム系
計算機システム
ソフトウェア
49 通信、ネットワーク/IoT、セキュリティ系
情報ネットワーク
通信・ネットワーク工学
情報セキュリティ

本コーナーは、中高生と、大学での学問・研究活動との間の橋渡しになれるよう、経済産業省の大学・産学連携、および内閣府/総合科学技術・イノベーション会議の調査事業の一環としても、学校法人河合塾により、企画・制作・運営されています。
各先生の所属など、掲載されている大学(学部・学科ほか)の名称は、2020年1月段階の調べによります。実際の進路選択等に際しては、各大学のHP等で改めてご確認ください。

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