これからのコンピュータの効率化に欠かせないアルゴリズムとは？

コンピュータで問題を解くための手順

今やコンピュータは私たちの生活や社会に欠かせない存在となっています。その計算能力を使えば、足し算やかけ算などの四則演算をはじめ、素数判定問題、整列問題、最短経路問題など、さまざまな問題を解くことができます。このような問題をコンピュータで解くための機械的手順のことを、「アルゴリズム」といいます。最近のコンピュータの計算速度は非常に高速化していますが、それでも巨大なデータを取り扱う際は、処理に膨大な時間がかかってしまうことがあります。アルゴリズムの良し悪しは、こうした計算の効率に大きな差を生じさせます。

注目を集めている乱択アルゴリズム

アルゴリズムの実行過程は、機械的な作業手順の列とみなすことができます。通常のアルゴリズムでは、それぞれの実行段階で次の手順が一意に定められています。これに対し、次に実行する手順を、乱数を使って決定して進んでいくアルゴリズムもあります。このようなアルゴリズムが「乱択アルゴリズム（ランダマイズド・アルゴリズム）」です。代表的な例として、素数判定問題や整列問題を解くアルゴリズムがあげられます。乱択アルゴリズムは、通常のアルゴリズムに比べると記述がシンプルで、かつ実行速度が高速であることが特徴です。また、乱択計算には、入力データの一部だけをみて、その性質を高い確率で判定するという研究パラダイムもあります。乱択アルゴリズムは今後も、計算機科学の分野で理論的にも実用的にもますます重要な存在になると考えられています。

ものごとの本質を見極めることの重要性

アルゴリズムの研究を含め数学の研究というものは、高校までに学んだ数学とは大きく異なります。定義や定理、それにその中にあらわれる数式が何を意味するのか、背後にあるものをとらえ、ものごとの本質を見極めようとする姿勢が大切です。アルゴリズムや計算量の研究は始まってまだ半世紀ほどしかたっておらず、これまでに多くの重要な結果が発見されたものの、まだまだたくさんの未解決問題が残されています。

※夢ナビ講義は各講師の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

※夢ナビ講義の内容に関するお問い合わせには対応しておりません。

先生情報 / 大学情報

成蹊大学理工学部理工学科准教授山本真基先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

数学、アルゴリズムの設計と解析

メッセージ

私の専門分野は、アルゴリズムの設計と解析です。特に、アルゴリズムのふるまいが確率的である「乱択アルゴリズム」について研究しています。乱択アルゴリズムは、今やコンピュータやインターネットを使う際には欠かせない計算手法となっています。素数判定問題に例をみるよう、パソコンが普及するずっと前から考え出されていたもので、そして今では身近なものになっています。それ以外にも、さまざまな問題にさまざまな乱択アルゴリズムが提案され実用化されています。あなたも、乱択アルゴリズムのさらなる可能性を研究してみませんか？

先生への質問

先生の学問へのきっかけは？

成蹊大学に関心を持ったあなたは

成蹊大学は、経済学部・経営学部・法学部・文学部・理工学部からなる総合大学です。文系・理系のすべての学生が4年間、緑豊かな吉祥寺のキャンパスで過ごすので、所属学部以外の友人との交流や学年を越えたネットワークづくりも可能です。また、先生との距離が近く学生一人ひとりの個性を尊重する少人数教育やキャリア教育が充実しています。さらに、2020年度より、各自が自分の興味関心やニーズに沿った学習を進められるよう副専攻制度を設けます。詳細は成蹊大学ホームページをご確認ください。