時間変化を伴う統計的計算モデルによるソーシャルネットワークの統計的計算理論の構築

• Project/Area Number: 13J07259
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Sensitivity informatics/Soft computing
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 片岡 駿 東北大学, 情報科学研究科, 助教
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 確率的情報処理 / 情報統計力学 / ガウシアングラフィカルモデル / EMアルゴリズム / 交通データ補完 / マルコフ確率場 / 平均場近似 / 最尤法

Outline of Annual Research Achievements

本年度は昨年と同様にソーシャルネットワークの一つである道路交通網を題材として
1.「昨年度に提案した道路交通網の統計的計算モデルの情報統計力学に基づく統計的性能評価」，2.「より現実的な問題設定への統計的計算モデルの改良」の２点とより一般的なネットワークの問題として，3.「頂点情報を考慮したネットワークのコミュニティー抽出」の計３点について研究を行った．
交通センサーには道路に固定されたセンサーの他に車載センサーなどがあり，実際の交通状況では交通データが収集できる道路の割合が時間によって変化するため，未観測道路の交通データを予測する統計的計算モデルを適用するにあたっては，予測アルゴリズムがデータを観測できる道路の割合に対して統計的にどの程度の予測が可能であるかを明らかにすることが必要となる．1.の研究では前年に提案した道路交通網の統計的計算モデルに対し情報統計力学的な解析を行い，統計的計算モデルの統計的性能評価を行うことに成功した．また，2.の研究では前年提案した統計的計算モデルをより現実的な問題設定に対して拡張し，ある一定時間に収集された部分的な欠損を持つデータセットから直接統計的計算モデルのモデルパラメータを推定する枠組みを提案した．このモデルでは使用する交通データを交通密度から速度データに変更ており，実際の道路交通網で観測できる交通データは速度データの場合が圧倒的に多いため，より現実な問題設定に即したモデルとなっている．また，3.の研究では頂点情報を考慮してネットワークのコミュニティ構造を抽出するアルゴリズムの開発を行った．このアルゴリズムはネットワークの構造だけでなくネットワーク上の情報も考慮してネットワークを分割するものであり，将来的には交通データと道路の構造から渋滞部分を予測する等の実際の交通問題への応用を目指している．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Inverse Renormalization Group Transformation in Bayesian Image Segmentations (2015)
  • Author(s): Kazuyuki Tanaka, Shun Kataoka, Muneki Yasuda and Masayuki Ohzeki
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 84 Issue: 4 Pages: 04001-04001
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.045001
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Bayesian Reconstruction of Missing Observations (2015)
  • Author(s): Shun Kataoka, Muneki Yasuda and Kazuyuki Tanaka
  • Journal Title: Interdisciplinary Information Sciences Volume: 21 Issue: 1 Pages: 11-23
  • DOI: 10.4036/iis.2015.11
  • NAID: 110009890451
  • ISSN: 1340-9050, 1347-6157
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Bayesian image segmentations by Potts prior and loopy belief propagation (2014)
  • Author(s): Kazuyuki Tanaka, Shun Kataoka, Muneki Yasuda, Yuji Waizumi and Chiou-Ting Hsu
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 83 Issue: 12 Pages: 124002-124002
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.124002
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Traffic data reconstruction based on Markov random field modeling (2014)
  • Author(s): Shun Kataoka, Muneki Yasuda, Cyril Furtlehner, Kazuyuki Tanaka
  • Journal Title: Inverse Problems Volume: 30 Issue: 2 Pages: 1-14
  • DOI: 10.1088/0266-5611/30/2/025003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 確率的グラフィカルモデル―ベイジアンネットワークとその周辺― (2013)
  • Author(s): 安田宗樹, 片岡駿, 田中和之
  • Journal Title: オペレーションズ・リサーチ Volume: 58 Pages: 191-197
  • NAID: 110009594939
• [Presentation] 避難計画問題へのマルコフ確率場モデリングの応用 (2015)
  • Author(s): 片岡駿
  • Organizer: CRESTビックデータ基盤ビッグデータ時代に向けた革新的アルゴリズム基盤セミナー
  • Place of Presentation: 群馬大学伊香保研修所
  • Year and Date: 2015-03-21
• [Presentation] 頂点情報を考慮したコミュニティー構造の確率モデルとその推論アルゴリズム (2015)
  • Author(s): 片岡駿
  • Organizer: 複雑ネットワーク・ウィンターセッション2015
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2015-02-20
  • Invited
• [Presentation] ノードデータを考慮したネットワークのコミュニティ構造抽出 (2015)
  • Author(s): 小林拓人，片岡駿
  • Organizer: 文部科学省新学術領域「計算限界解明」＋ JST CREST「アルゴリズム基盤」＋ JST CREST「データ粒子化」 ３プロジェクト合同ワークショップ
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2015-02-14
• [Presentation] 頂点情報を考慮したコミュニティー構造抽出のためのマルコフ確率場モデリング (2015)
  • Author(s): 片岡駿
  • Organizer: 応用数学連携フォーラム（AMF）第４７回ワークショップ
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2015-02-10
  • Invited
• [Presentation] バンコクにおける長期間プローブデータを用いた交通状態推定とその検証 (2014)
  • Author(s): 花岡洋平, 原祐輔, 片岡駿, 桑原雅夫
  • Organizer: 第12回ITSシンポジウム2014
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2014-12-04
• [Presentation] ノードの情報を考慮したネットワークのコミュニティ構造抽出 (2014)
  • Author(s): 小林拓人，片岡駿，安田宗樹，田中和之
  • Organizer: 第17回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2014)
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-11-17
• [Presentation] 交通状態推定のためのガウシアングラフィカルモデルとプローブカー未観測リンクの交通状態欠損に対するEMアルゴリズムの適用 (2013)
  • Author(s): 花岡洋平, 原祐輔, 片岡駿, 桑原雅夫
  • Organizer: 第16回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2013)
  • Place of Presentation: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • Year and Date: 2013-11-14
• [Presentation] 長期間プローブ走行データを用いた統計的交通状態推定に関する研究 (2013)
  • Author(s): 花岡洋平, 原祐輔, 片岡駿, 桑原雅夫
  • Organizer: 第48回土木計画学研究発表会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学(大阪府大阪市)
  • Year and Date: 2013-11-04
• [Presentation] ベイズ推定を用いた画像処理 (2013)
  • Author(s): 片岡駿
  • Organizer: 東北大学 原子分子材料科学高等研究機構(AIMR)インターフェイスユニットセミナー
  • Place of Presentation: 東北大学(宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2013-10-09
  • Invited
• [Presentation] 条件付き確率場を用いた画像の領域分割 (2013)
  • Author(s): 片岡駿, 安田宗樹, 田中和之
  • Organizer: 日本物理学会2013秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学(徳島県徳島市)
  • Year and Date: 2013-09-27
• [Presentation] Statistical-Mechanical Approaches for Image Inpainting and Segmentation Filters (2013)
  • Author(s): Shun Kataoka, Muneki Yasuda, Kazuyuki Tanaka
  • Organizer: Epilogue Series I of Frontier of Statistical Physics and Information Processing 2013 "Italia-Giappone attraverso il futuro-Bridge across the future"
  • Place of Presentation: 京都大学(京都府京都市)
  • Year and Date: 2013-08-02
• [Presentation] EM Algorithm for Bayesian Image Inpainting (2013)
  • Author(s): Shun Kataoka, Muneki Yasuda, Kazuyuki Tanaka
  • Organizer: ELC International Meeting on "Inference, Computation, and Spin Glasses" (ICSG2013)
  • Place of Presentation: 北海道大学(北海道札幌市)
  • Year and Date: 2013-07-28