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マーク付き点過程に対するネットワーク構造推定と実データ解析への応用

Research Project

Project/Area Number 12J09982
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Sensitivity informatics/Soft computing
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

黒田 佳織  埼玉大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2012 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Fiscal Year 2013: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords多変量時系列解析 / マーク付き点過程 / スパイク列 / ネットワーク構造 / ニューラルネットワーク / 学習
Research Abstract

本研究の目的は、複数の構成要素からなるシステムから同時に観測される時系列が点過程時系列であるような場合に対して、時系列データのみから元のシステムのネットワーク構造を推定する手法を提案し、さらに提案手法を実データへ応用することを目的としている。前年度において、多次元尺度法を用いてSpike Time Metricにより求められた距離情報からユークリッド空間に埋め込まれた座標値を求め、埋め込まれた座標値を線形重回帰モデルにあてはめることにより、解析的に偏解析を適用できるような手法を提案したが、本年度では、この手法の有用性について詳しく調べた。まず、結合強度の分布が推定できるか調べたところ、結合強度が弱い場合は、推定が困難になるが、一定以上の結合強度があれば、推定指標と結合強度が比例することがわかり、結合強度の分布を推定することが可能なことを示した。また、連続時系列である膜電位を用いた場合とスパイク列を用いた提案法の推定精度の比較を行った。連続時系列である膜電位を用いた方が推定精度は少し高い結果となったが、スパイク列を用いた場合でも推定精度に大きな差は現れず、提案手法の性能が高いことが検証できた。また、前年度では、従来指標であるマーク付き点過程間の距離を求める指標を用いて、マーク付き点過程データの距離からネットワーク構造を推定する手法を提案していた。しかし、従来指標では、マーク値を考慮せずに距離を定義している問題があった。そこで、本年度はマークの値を考慮した新たな指標を提案した。その結果、パラメータに依存せずに、正しくマーク付き点過程間の距離を求めることができることがわかった。この提案指標を用いて、マーク付き点過程の距離からネットワーク構造を推定したところ、高精度にネットワーク構造を推定できることが示された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度はパラメータに依存しないマーク付き点過程間の距離を求める指標を提案し, それを用いたネットワーク構造推定を行った結果, 高精度にマーク付き点過程時系列データからネットワーク構造が推定可能なことが示されたため.

Strategy for Future Research Activity

本研究では, 主にニューラルシステムを対象とし, 実験を行ったが, 点過程時系列は経済システムや自然システムなど, 様々な分野で観測されるため, 各分野の点過程時系列データに対して提案手法の応用を行っていきたい.

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2013 2012

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Identification of neural network structure from multiple spike sequences2012

    • Author(s)
      Kaori Kuroda, Kantaro Fujiwara, Tohru Ikeguchi
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 7664 Pages: 184-191

    • DOI

      10.1007/978-3-642-34481-7_23

    • ISBN
      9783642344800, 9783642344817
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Estimation of connectivity of systems from distance relation between marked point processes2013

    • Author(s)
      Kaori Kuroda, Kantaro Fujiwara, and Tohru Ikeguchi
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Place of Presentation
      福岡工業大学
    • Year and Date
      2013-09-19
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Detection of Learning in Neural Networks Only from Spike Sequences2013

    • Author(s)
      Kaori Kuroda, Kantaro Fujiwara, and Tohru Ikeguchi
    • Organizer
      Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • Place of Presentation
      Santa Fe, USA
    • Year and Date
      2013-09-09
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimation of complex neural network structures and direction of couplings2013

    • Author(s)
      黒田佳織, 藤原寛太郎, 池口徹
    • Organizer
      電子情報通信学会 総合大会
    • Place of Presentation
      岐阜大学
    • Year and Date
      2013-03-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimation of neural network structures and direction of couplings using spike time metric2013

    • Author(s)
      Kaori Kuroda, Kantaro Fujiwara, Tohru Ikeguchi
    • Organizer
      2013 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • Place of Presentation
      Hawaii, USA
    • Year and Date
      2013-03-06
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimation of network structures from marked point process using spike time metric2013

    • Author(s)
      黒田佳織, 藤原寛太郎, 池口徹
    • Organizer
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2013-01-25
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimation of Connectivities of Neurons Using Multi-Dimensional Scaling2012

    • Author(s)
      Kaori Kuroda, Hiroki Hashiguchi, Tohru Ikeguchi
    • Organizer
      Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2012)
    • Place of Presentation
      Majorca, Spain
    • Year and Date
      2012-10-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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