その他の計算機科学 · 2026年10月19日(月)

分散計算、ゲーム理論、情報理論など。

arXiv cs.GT

Regularizing the Veto Core

説明拒否権コアの正則化

要約本論文は、有権者の順位情報のみを用いて有権者に近い候補者を選ぶ投票ルールを扱う歪み(distortion)の枠組みを研究している。各候補者の重みに小さなεを加える正則化を導入し、同時多数決型拒否権ルールにパレート効率性を回復させている。さらに順位スコア拒否権コアを定義し、その歪みの範囲を示している。Kızılkaya と Kempe による未解決問題にも応えている。

M. August Rossi

arXiv cs.IT · math.IT

On True Minimum Distances of Goppa Codes

説明Goppa 符号の真の最小距離に関する研究

要約本論文は二元 Goppa 符号の真の最小距離を研究している。最小距離がちょうど 2r+1 および 2r+2 となる必要十分条件を与え、そのような無限族を複数構成している。さらに q 元 Goppa 符号の判定基準を分解可能な補助多項式に拡張し、設計距離 r+1 に達する無限族を得ている。

Yaqi Chen, Hao Chen, Chao Liu ほか

★★★★☆ 注目
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The Exhaustive Peres Transform: Extraction and Universal Coding

説明網羅的 Peres 変換:抽出と汎用符号化

要約本論文は、von Neumann の手順を Peres が反復し、抽出できなくなるまで実行する方法を研究している。この操作は長さ N の二値列を公平ビットと残差に分解する全単射である。さらに論文は、この分解に基づく符号化方式を二つ示し、そのうち一つはパラメータや推定、算術符号化器を必要とせず、定常エルゴード情報源に対して汎用性を持つことを示している。

注目点Peres反復を完全化して全単射とし、決定的な疎性境界から無パラメータの普遍符号化を導き、新規性と証明の厳密さが高い。

Aur{\'e}lien Garivier (UMPA-ENSL, MC2)

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Basis Selection For Analog Coded Computing Under Differential Privacy Constraints

説明差分プライバシー制約下のアナログ符号化計算における基底関数の選択:精密な復元を保ったまま基底を調整し、プライバシーと精度を両立させる研究

要約本論文は、アナログ符号化計算で用いる符号化基底関数の選び方を扱う。基底関数は復元や数値安定性だけでなく、共謀するワーカーが得られる観測の統計的構造を決め、データのプライバシーにも影響すると指摘する。著者らは、ラグランジュ基底の完全な直交条件を緩め、正確な復元を保つ一般化多項式符号化基底の族を提案し、基底に依存する差分プライバシーの特徴づけを導出する。そのうえで、指定された(ε,δ)-DP要件のもとでデータ・雑音の基底関数を数値最適化により選ぶ。数値実験では、同じプライバシー水準で、最適化された基底が従来のALCCより浮動小数点の復元誤差を大きく減らすことが示されている。

Aaditya Sharma, Rimpi Borah, and J. Harshan

arXiv eess.SP · cs.IT · math.IT

Waveguide Deployment Optimization for Pinching-Antenna Systems

説明ピンチングアンテナシステムにおける導波路配置の最適化

要約本論文は、矩形のサービス領域を対象に、ピンチングアンテナシステムの導波路配置を長期的に最適化する問題を扱っています。二本の導波路の場合には、導波路の高さとサービス領域の縦横比によって決まる閉形式の十分条件を導き、サービス領域の長辺に平行な配置が大域最適となる条件を示しています。多本数の場合には、各導波路の向きと offset を配置パターンを仮定せずに同時最適化し、適応交換アルゴリズムを提案しています。数値結果では、中程度の高さの領域では非平行配置が明確な利得をもたらし、それ以外の領域では平行または中心集中型の配置が有利であることが示されています。

Yanqing Xu, Zhiguo Ding, Xiu Yin Zhang ほか

arXiv cs.DC

Pangolin: Efficient DAG-based BFT State-Machine Replication with TEE-Accelerated Commitment

説明Pangolin:信頼実行環境で確定を加速する、DAGベースの効率的なBFT状態機械レプリケーション・プロトコル

要約本論文は、有向非巡回グラフ(DAG)に基づく拝占庭耐障害(BFT)システム向けのPangolinプロトコルを提案し、原子ブロードキャスト層と完全な状態機械レプリケーション(SMR)の枠組みを提供します。信頼実行環境を用い、f個の拝占庭故障に対してn ≥ 2f + 1個のレプリカで耐えられるとしています。評価では、Mysticetiと比較して平均1.27倍(最大1.52倍)の遅延短縮が報告されています。

Paul Franke-Bergmann, Maya Kuhlmann, Alexander He{\ss} ほか

arXiv cs.DC

Bridging In-Situ Visualization to Game Engines: From ParaView Catalyst via ANARI to Unreal Engine

説明その場可視化をゲームエンジンへ接続:ParaView Catalyst から ANARI を経て Unreal Engine まで

要約本論文は、ディスクへの書き出しを行わずに、HPC シミュレーションのデータを ParaView の ANARI レンダリング API 経由で Unreal Engine 5 に送る、その場(in-situ)処理のパイプラインを提案しています。改変した ANARI-USD デバイスが USD シーングラフをメモリ上で取得し、組み込みの ZeroMQ ブローカーを通じて可視化クライアントへ送信します。Unreal Engine 5 用プラグインを備えた中間ソフトウェア JuSync がジオメトリを受信しながら解析し、実行時にエンジンの描画コンポーネントへ渡します。シミュレーションと可視化が分離されており、クライアントはいつでも接続・切断できます。ユーリッヒ研究センターの JURECA-DC スーパーコンピュータで、数千万個の粒子からなる点群を含む自由電子レーザー(FEL)のシミュレーションデータを用いて実証されています。

Thomas George, Severin A. T. Klapproth, Jens Henrik G\"obbert ほか

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Corrections to ``The Method of Gaps: Exact Expressions for the Generalization Error of Supervised Learning Algorithms''

説明「ギャップ法:教師あり学習アルゴリズムの汎化誤差の厳密な表現」論文の訂正:その補題5の反例と一般化された定式化

要約本論文は、タイトルに挙げられた原論文(「ギャップ法」)の補題5に対する反例を示しています。そのため、原論文のデータ駆動型ギャップ法は追加の仮定を必要とすることが分かりました。本論文では、補題5に依存せず、訓練標本の独立同分布性も要求しない一般化された定式化を提示し、より広いデータ分布と乱択学習アルゴリズムへの適用を可能にしています。

Samir M. Perlaza (NEO, ECE, GAATI)

★★★★☆ 注目
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A Hyperplane Bound and Ward's Divisibility Conjecture

説明超平面上界とWardの可分性予想

要約本論文は、q=p^f 元線形符号のうち、Griesmer 限界を満たし次元が正で最小距離 d≥1 のものが、p^{max{0,ν_p(d)−f+1}} 可分であることを証明し、Ward の予想を確かめています。中心となるのは次元に依存しない超平面上界で、一定条件下では非零でスカラー不変な関数が恒等的にゼロとなる線形超平面の数が p^s(q−1) 以下に抑えられることを示します。あわせて、以前に報告された未発表の証明との違いも述べられています。

注目点Griesmer限界を満たす線形符号の可除性に関するWard予想を、次元に依存しない超平面限界と多段の論証で証明し、符号理論の一分野に影響する。

Guanghui Zhang

arXiv cs.DC

GeoTrain: Energy-Aware Automatic Parallelism for Foundation Model Training on Heterogeneous Geo-Distributed Resources

説明GeoTrain:異種・地理分散GPU資源上の基盤モデル学習のための省エネルギー自動並列化

要約本論文は、地理的に分散し性能が異なるGPU環境で基盤モデルを学習するためのシステムGeoTrainを提案する。GPUの選択、モデル層の分割、パイプライン構成を同時に決定し、学習速度と消費エネルギーを併せて最適化する。実験では、既存の最先端手法と比べて反復時間とエネルギー消費の大幅な削減が示されている。

Bui-Khanh Hoang, TianZhang He, Mohammad Goudarzi

arXiv cs.DC

CEMA-Router: Infrastructure-Aware Batch Routing for LLM Inference in Cloud-Edge Systems

説明CEMA-Router:クラウド・エッジ環境における大規模言語モデル推論のためのインフラ認識型バッチルーティング

要約本論文は、クラウド・エッジシステムで大規模言語モデル(LLM)の推論リクエストをバッチ単位で振り分ける手法 CEMA-Router を提案します。回答品質の低下、金銭コスト、消費エネルギー、バッチの完了時間を同時に考慮し、メメティックアルゴリズムで最適な振り分けを探索します。GSM8K と MMLU のワークロードを用いた異種クラウド・エッジ環境での評価では、既存手法と比べて加重目標値が GSM8K で最大 86%、MMLU で最大 80% 改善し、エネルギー消費と完了時間もそれぞれ削減されたと報告されています。

Xijia Wang, TianZhang He, Mohammad Goudarzi

arXiv cs.DC

Holistic Buoyancy-Driven Cloud Native Resource Management

説明浮力駆動によるクラウドネイティブ統合リソース管理

要約マルチテナントのクラウド環境では、ワークロードが末級キャッシュやメモリ帯域などの共有資源を奪い合い、その混雑はワークロードの構成や資源需要の変化とともに動的に変わります。本論文は、ワークロードの各資源やアプリケーション性能に対する感度を実行時に捉える枠組み「ワークロード浮力(buoyancy)」を用い、スケジューリング、ノード内資源割り当て、再スケジューリングをワークロードのライフサイクル全体にわたって適応させる手法を提案しています。Kubernetesネイティブのプロトタイプを多ノードクラスタで評価し、高混雑シナリオでは、SLOを満たすワークロードの割合が Kubernetes ベースラインの平均 7.74% から 87.8% に向上し、資源混雑と集約の断片化も低減したと報告しています。

Oliver Larsson (1), Thijs Metsch (2), Cristian Klein (1) ほか

arXiv cs.DC

Fault-Tolerant Offloading Framework for Real-Time Applications in Mobile Edge Computing

説明モバイルエッジコンピューティングにおけるリアルタイムアプリケーション向けフォールトトレラントなオフロードフレームワーク

要約本論文は、バックホールネットワークを備えたモバイルエッジコンピューティング(MEC)システムにおいて、締切制約付きのタスクオフロードと資源割り当て問題を扱います。全タスクの推論精度向上の総和を最大化することを目的とし、整数線形計画問題として定式化してNP困難であることを示しています。線形時間の近似アルゴリズムFastSAと、バックホールリンクやエッジサーバの障害に対応する検出・回復フレームワークを提案し、画像分類の負荷と実際のタクシー走行データで評価しています。

Chuanchao Gao, Yiyang Gao, Michael Yuhas ほか

★★★★☆ 注目
arXiv cs.IT · math.CO · math.IT

New Maximum Hermitian d-Codes and New Invariants from Skew Polynomial Rings

説明新しい最大エルミート d 符号と歪多項式環から得られる新しい不変量

要約本論文はエルミート行列空間における最大ランク距離符号を扱います。著者らは、許容されるすべての長さと最小距離に対して加法的な最大エルミートランク距離符号を構成し、先行研究で未解決だった存在の場合を解決しました。構成は歪多項式環の商から得られるユニタリ対合付き中心単純代数の中で行われ、加法的エルミート符号の同値性のための新しい不変量も導入されています。これらの不変量により、構成された符号の中に互いに同値でないものが多数含まれることが示されます。

注目点Hermitian d符号の存在問題の最後の未解決ケースを解決し、斜多項式環から新しい不変量を導入しており、理論的貢献は明確だが応用は符号理論内に限られる。

Paolo Santonastaso, Yue Zhou

arXiv cs.CC · cs.GT

Sustainable and Envy-free Multi-Period Allocation

説明持続可能で羨望のない多期間配分:再生可能資源の将来の利用可能性を考慮した公平な配分の研究

要約本論文は、資源量が更新関数に従って時間とともに変化する再生可能資源を、複数の期間にわたって公平に配分する問題を扱います。配分は実行可能性と容量の制約を満たし、全期間を通じて羨望が生じないことが求められます。著者らは、エージェント数、資源数、期間数の三つの次元から、そのような配分を求める計算量およびパラメータ化計算量を分析しています。その結果、いずれか一つの次元を定数に固定しても一進法符号化では NP 困難であり、他の場合は次元の組み合わせ、更新関数の種類、数値の符号化方式によって結果が異なることが示されています。

Robert Bredereck, Eva Deltl, Till Fluschnik

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On the Adaptive Covering Complexity of Strings: Unifying Relative and Self-Referential Compression

説明文字列の適応的被覆複雑度について:相対圧縮と自己参照圧縮の統合

要約本論文は、固定された外部辞書の部分文字列、または既に復号済みの接頭辞の部分文字列からなる連続ブロックで文字列を分割する際の最小ブロック数「適応的被覆複雑度」を提案する。動的な自己参照によって、静的辞書のみの被覆と比べてフレーズ数を高々指数的因子でしか減らせないことを示し、相対Lempel-Zivや非重複LZ77との構造的同値性を論じる。さらに最長一致貪欲構文解析の最適性と、定数アルファベットに対してO(M+n)時間・空間で動作する実装についても述べている。

Pierre-Fran{\c c}ois Marteau (EXPRESSION)

arXiv cs.IT · math.IT

On the Information Bottleneck for Ergodic Finite-State Markov Chains: Stationary Approximation and Asymptotic Optimality

説明エルゴード的有限状態マルコフ連鎖に対する情報ボトルネック:定常近似と漸近最適性

要約本論文は、離散時間エルゴード的有限状態マルコフ連鎖に従う情報源を対象に情報ボトルネック問題を検討する。時間変動するマルコフ連鎖から得られる観測を、その唯一の定常分布から抽出されたものとみなし、定常過程に対する情報ボトルネック問題の解を用いて時間変動過程のサンプルを圧縮することを提案している。生じる誤差は複数の情報ギャップ項で上から抑えられ、それらのギャップがゼロに収束する十分条件と収束速度が解析される。

Wael Tabbara, Jihad Fahs, Mohamad Assaad

arXiv math.OC · cs.GT

Single-level reformulations for network pricing under Wardrop equilibrium with separable affine costs

説明可分離アフィンコストにおけるWardrop均衡下のネットワーク価格設定の単一レベル再定式化

要約本論文は、混雑したネットワークの一部のリンクに通行料を設定して、ネットワーク管理者の収入を最大化する問題を扱います。利用者はWardrop均衡に従って経路を選ぶと仮定しています。可分離アフィンなリンクコストを対象に、Beckmannの凸特性づけを用いて三つの新しい単一レベル再定式化を導出し、最適性ギャップを検証するための収入上界も示しています。Sioux FallsおよびEastern Massachusettsネットワークでの計算実験では、リンクベースの再定式化が制限時間内により多くの事例を最適に解けることが示されています。

Miguel F. Anjos, Jos\'e Neto

arXiv cs.DC

An Event-Driven System Architecture for a 15-Minute Urban Flood Digital Twin: A Hanoi Case Study

説明15分間隔の都市洪水デジタルツインのためのイベント駆動型システム構成:ハノイ事例研究

要約本論文は、データが乏しい条件下で15分周期により浸水深を更新する自動化都市洪水デジタルツインの試作システムを評価しています。降雨条件で起動される3Di水理シミュレーションを、イベント駆動の分離されたワークフローで連結し、空間サービスと道路区間の浸水深の公開を行います。衛星降雨推定に基づくハノイでの57回の嵐の再生実験では、すべての周期が15分の期限内に完了しました。結果はシステムの実現可能性を示すものであり、予測精度や経路の安全性は検証していません。

Mai Anh Tran, Vy Nguyen, and Vova Nguyen

arXiv cs.GT

k-Submodular Cover Problem with a Matroid Constraint

説明マトロイド制約付き k 劣モジュラ被覆問題

要約本論文は、マトロイド制約付きの k 劣モジュラ被覆問題を扱います。基礎集合上で互いに素な k 個の部分集合を、その和集合がマトロイドの独立集合となり、k 劣モジュラ効用関数が所定の閾値を超えるように、最小コストで選ぶ問題です。提案手法はマトロイド拡張貪欲法で、その双基準近似比を解析し、単位コストの特殊ケースではより良い近似比を導いています。

Xinru Li, Donglei Du, Qian Liu ほか

★★★★☆ 注目
arXiv math.ST · cs.IT · math.IT

Optimal Priors for Betting Tests with Bounded Payoffs: An Exact Expected-Time Characterization

説明有界利得を持つ賭け検定のための最適事前分布:期待時間の厳密な特徴づけ

要約本論文は、事前分布に従って初期資金を固定の賭けに分配する、賭けによる仮説検定の枠組みを扱います。一定の技術的条件のもとで、誤り確率が0に近づくとき、すべての有界な対立仮説に対して一様に成り立つ期待棄却時間の厳密な式を示します。さらに、最良の主要定数を達成する事前分布を特徴づけ、一様事前分布では任意に多くの観測が必要になりうることを述べています。

注目点有界ペイオフ下の期待棄却時間の精密な漸近公式を与え最適事前分布を特徴付け、未知の対立仮説への適応コストの解析を大きく前進させた。

Francesco Orabona

arXiv cs.IT · math.IT

Finite BSC-Decomposition of Binary-Input Symmetric-Output Channels and Applications to Channel Simulation

説明二元入力対称出力通信路の有限BSC分解と通信路シミュレーションへの応用

要約本論文では、任意の二元入力対称出力通信路(BISOC)を、交差確率が高々 ℓ+1 種類の二元対称通信路(BSC)の混合として表す有限BSC分解法を提案している。分解後の各成分BSCの加重平均容量が元のBISOCの容量を上回る量の上界と、その主項が最悪ケースで漸近的に最適であることを示している。さらに、この分解を基に任意のBISOCのシミュレーション方式を設計し、BSC向けの効率的なシミュレーションアルゴリズムと組み合わせることで、n 個のBISOCの複製をシミュレートする際の容量に対する冗長性が O((log n / n)^{2/3}) の通信速度を達成することを示している。

Jianguo Zhao, Cheuk Ting Li

arXiv math.NT · cs.IT · math.IT

Frobenius Profiles of Polynomial-Multiple MRD Codes

説明多項式倍数MRD符号のフロベニウス・プロファイル

要約本論文は、有限体上の通常の多項式倍数から生じる最大ランク距離(MRD)符号のフロベニウス交叉プロファイルを研究する。著者らは、十分大きな各拡大体上で、数値的に許容されるすべてのプロファイルがこの族で実現でき、用いる根指数のパターンは拡大次数に依存しないことを示している。また、すべての多項式生成元に対して成り立つ下界を与え、無限族のパラメータ上で上界と下界の差がO_q(log n)に留まることを示している。

Yangcheng Li, Pingzhi Yuan

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PMR-Aided Shifted-Pruning SCL-Flip Decoding for CRC-Aided Polar Codes

説明CRC支援極符号符号の後方質量救済付きシフト剪定SCL-Flip復号(PMR支援)

要約本論文は、CRC支援極符号向けに、後方質量救済(PMR)を用いたシフト剪定SCL-Flip復号器を提案する。CRC支援SCLおよび差分メトリクスによるシフト剪定の回復がいずれもCRCに適合する候補を見つけられなかった場合、PMRは初回のCA-SCL過程で保存された破棄済みプレフィックスを、推定後方質量に基づいて順位付けして局所的に継続する。シミュレーションでは、評価した回復予算の下で、SCLF-Diff(T=15)および比較対象の文献上の基準より低い観測FERを示し、SCLF-Diff(T=20)に近い値となった。ただし最悪ケースの経路ステップ数の上限は大きくなる。

Niloufar Hosseinzadeh, Mohammad Morsali, Mohsen Moradi ほか

★★★★☆ 注目
arXiv cs.GT · cs.CC

Hardness Amplification for Approximate Nash Equilibrium with Constantly Many Players

説明定数プレイヤーにおける近似ナッシュ均衡の困難性増幅

要約本論文は、固定の ε と η に対し、プレイヤー数が定数であっても対称二値利得ゲームで (ε,η) 弱近似ナッシュ均衡の計算には準多項式時間が必要であることを、決定性 PPAD-ETH の仮定の下で示す。主要な技術は、双行列ゲームから対称二値利得ゲームへの誤差増幅還元である。Rubinstein の双行列ゲームの困難性結果と組み合わせ、N^{(log N)^{1-o(1)}} の決定性最悪ケース実行時間下界を得る。

注目点誤差増幅の帰着により、二行列ゲームの困難性を定数人数の対称ゲームへ拡張し、準多項式時間下界を与えており、理論的に実質的な前進である。

Xiaotie Deng, Ningyuan Li, Zihe Wang ほか

arXiv cs.AR · cs.DC

Heuristic-Driven Resource Optimization for Decoupled Memory Channels on FPGAs

説明FPGA上の分離メモリチャネルに対するヒューリスティック駆動の資源最適化

要約本論文は、LLVMベースの静的解析フレームワークに、ハードウェア認識型の細分化層を追加して拡張したものです。この層は、FPGA上の分離アクセス・実行(DAE)アーキテクチャにおけるOpenCLチャネル深度を決定します。ベースラインのメモリストールが多いグリッド型カーネルは、チャネル深度が最小のときに最高性能に達し、深度を増やすとスループットが最大61%低下することが示されています。HotSpotアプリケーションでは、ピーク性能の高速化を維持しつつ資源効率を2.52倍に改善しました。

Arnab A. Purkayastha, Shobhit Aggarwal, Jay Tharwani

arXiv cs.IT · math.IT

From Formulation to Articulation: Considerations for AI-Assisted Research in Information Theory

説明定式化から説明へ:情報理論におけるAI支援研究の考察

要約本論文は、情報理論の研究においてAIが証明の提案、数学的対話への参加、計算の調整、探索フレームワークの一部としてなど、異なる形で関与する点を検討しています。問題の定式化、AIによる解の探索への関与、解析的・計算的主張の検証、機械生成の出力を人間が理解できる数学的説明へ翻訳する過程という四段階の枠組みで事例を検討します。著者らは、各段階でのAI支援の性質と程度の開示、解析的推論の検証と数値計算の認証の分離報告、そして基礎となる考え方・手法・解釈の提示の重視を提言しています。

Chao Tian, Krishna Narayanan