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Development of statistical methodology and its applications for directional data utilizing international joint research

Research Project

Project/Area Number 19KK0287
Research Category

Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 60030:Statistical science-related
Research InstitutionHosei University (2021-2023)
Nanzan University (2019-2020)

Principal Investigator

阿部 俊弘  法政大学, 経済学部, 教授 (70580570)

Project Period (FY) 2020 – 2024
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥15,210,000 (Direct Cost: ¥11,700,000、Indirect Cost: ¥3,510,000)
Keywords国際共同研究 / シリンダーモデル / 方向統計学 / シリンダー分布 / 歪対称分布族 / 円周分布 / 統計的推測理論 / シリンダーデータ / 角度データ / 歪対称モデル / 統計モデリング / EMアルゴリズム / 角度統計 / 生態学 / 推測理論 / データ解析
Outline of Research at the Start

国際的に活躍している研究者らと協力して、角度統計に表れる困難を乗り越えるための統計モデルを考案し、データの背後に潜む現象の解明の定量化を目指す。
主に以下の内容を研究していく。
(1)WeiSSVMモデル(Abe & Ley, 2017)を数学的に一般化し、応用の際に新たな発見が可能となる統計モデルの理論的研究を進める。
(2)WeiSSVMモデルと既存のモデルの改良をしながら、北欧の樹木データに基づいて森林施業にともなう植物多様性の劣化機構とその地理変異を解明する。
(3)(1)と(2)を基にして応用面で必要となる計算統計的手法を構築し、シリンダーモデルを基にしたアルゴリズムの洗練をする。

Outline of Annual Research Achievements

昨年度に引き続き、非対称な角度モデルやシリンダーモデルの提案やそれらのための推測理論の展開を行い、基礎理論の強化を遂げた。滞在先の研究ネットワークを駆使し、複数国の共同研究者とも研究を行うことができた。まず、t分布と円周分布を組み合わせたシリンダーモデルについて日々ディスカッションを行い新たなシリンダーモデルを考案した。当初はそのモードの位置が問題となったが、滞在中のディスカッションでその問題を解決する変換を発見し、よりデータに当てはまりの良いシリンダーモデルを見つけることができた。また、GIGモデルを基盤とした新しいタイプのシリンダーモデルの開発も行い、その周辺分布や条件付き分布について調査を行った。より具体的には、GIG分布と既存の円周モデルとの組み合わせについて計算を進め、それについてディスカッションをすることにより、より良いシリンダーモデルを見つけることができた。これにより、研究の新たな地平を開くことができた。これらの研究を進めている一方、別の研究者らとのディスカッションにより、時系列データに関する新しいモデリング手法についても大きな可能性が得られている。研究発表や研究論文のような直接的な実績以外にも、研究滞在により、将来的に国内の若手にもメリットのある研究活動の強固な基盤を作っていくことができた。今後は、シリンダー上の分布論とその推測理論をさらに発展させ、複雑なシステムへの応用に取り組んでいく。他にも、様々な分野との連携を通じて、日本での国際研究集会の開催や研究成果の実用化に向けた取り組みも加速させていく。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究滞在中の研究ディスカッションや研究交流により、様々な研究者とのネットワークの構築、新しい研究アイディアの共有等、当初想定していた以上のものが得られた。より具体的には、統計的モデリングとして、シリンダー上の統計的分布について、非常に広範なモデルを構築できた。また、数学的に非常に美しい性質を持つシリンダーモデルの導出、かなり柔軟なシリンダーモデルの開発、新しいシリンダーデータの解析の開発手法の基礎も考案できた。その他にも、通常の集中パラメータを持ったモデルのみならず、拡散パラメータを持ったモデルについても導出ができることがわかった。また、新しい推測手法についても目途が立ってきた。

Strategy for Future Research Activity

今年度の角度モデルとシリンダーモデルについての研究をまとめ、さらにシリンダーデータの収集とデータ解析のために、新しいタイプのシリンダーデータの収集を行う。また、データに対する新たな視点を導入した解析手法を提案していく。これらをまとめた後、理論モデルの改善と応用:現在の数学的モデルをさらに洗練し、シリンダー上の分布をより正確に予測できるモデリングを考察する。ルクセンブルクでの研究滞在で得られた研究ネットワークを活用し、異なる視点からの知見を取り入れ、さらなる国際共同研究の強化をしていく。また、次世代の研究者を育てていくためにも、国際的なネットワーク、若手研究者や学生への指導を通じて、将来の国際研究集会を開催するための基礎を構築していく。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 4 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Modeling Joint Cylindrical Distributions and Related Markov Processes2024

    • Author(s)
      Abe Toshihiro、Imoto Tomoaki、Shiohama Takayuki、Miyata Yoichi
    • Journal Title

      Felicitation Volume for Prof. Ashis SenGupta

      Volume: -

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cylindrical Models Motivated through Extended Sine-Skewed Circular Distributions2024

    • Author(s)
      Miyata Yoichi、Shiohama Takayuki、Abe Toshihiro
    • Journal Title

      Symmetry

      Volume: 16 Issue: 3 Pages: 295-295

    • DOI

      10.3390/sym16030295

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Identifiability of asymmetric circular and cylindrical distributions2022

    • Author(s)
      Miyata, Y., Shiohama, T., and Abe, T.
    • Journal Title

      Sankhya A

      Volume: - Issue: 2 Pages: 1-21

    • DOI

      10.1007/s13171-022-00294-3

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On some flexible models for circular, toroidal, and cylindrical data2022

    • Author(s)
      Abe, T., Imoto, T., Shiohama, T. & Miyata, Y.
    • Journal Title

      Directional Statistics for Innovative Applications: A Bicentennial Tribute to Florence Nightingale

      Volume: - Pages: 229-243

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simple construction of a toroidal distribution from independent circular distributions2022

    • Author(s)
      Imoto, T. & Abe, T.
    • Journal Title

      Journal of Multivariate Analysis

      Volume: - Pages: 104799-104799

    • DOI

      10.1016/j.jmva.2021.104799

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bayesian estimation for mode and anti-mode preserving circular distributions2021

    • Author(s)
      T. Abe, Y. Miyata, and T. Shiohama
    • Journal Title

      Econometrics and Statistics

      Volume: - Pages: 136-160

    • DOI

      10.1016/j.ecosta.2021.03.004

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report 2021 Research-status Report 2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] EM algorithm using overparameterization for the multivariate skew-normal distribution2021

    • Author(s)
      Abe Toshihiro、Fujisawa Hironori、Kawashima Takayuki、Ley Christophe
    • Journal Title

      Econometrics and Statistics

      Volume: 19 Pages: 151-168

    • DOI

      10.1016/j.ecosta.2021.03.003

    • Related Report
      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] On some flexible models for circular, toroidal, and cylindrical data2021

    • Author(s)
      Abe, T., Imoto, T., Miyata, Y. & Shiohama, T.
    • Journal Title

      Directional Statistics for Innovative Applications, a Florence Nightingale Bicentennial celebration volume

      Volume: -

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimation of finite mixture models of skew-symmetric circular distributions2020

    • Author(s)
      Y. Miyata, T. Shiohama, and T. Abe
    • Journal Title

      Metrika

      Volume: 83 Issue: 8 Pages: 895-922

    • DOI

      10.1007/s00184-019-00756-z

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Simple EM algorithm for Cauchy-type distributions2023

    • Author(s)
      Toshihiro Abe & Masahiro Kuroda
    • Organizer
      The 6th International Conference on Econometrics and Statistics (EcoSta 2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A simple heavy tailed cylindrical model and its applications2023

    • Author(s)
      Yugo Nakayama & Toshihiro Abe
    • Organizer
      The 16th International Conference of the ERCIM WG on Computational and Methodological Statistics (CMStatistics 2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A simple EM algorithm for circular Cauchy type distributions2023

    • Author(s)
      Toshihiro Abe and Tomoaki Imoto
    • Organizer
      Luxembourg-Waseda Conference on Modelling and Inference for Complex Data
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] wrapped Cauchy分布の非対称化とそのEMアルゴリズム2022

    • Author(s)
      阿部俊弘、井本智明
    • Organizer
      2022年度統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 円周上の歪対称分布とその推定について2022

    • Author(s)
      阿部俊弘、井本智明
    • Organizer
      統計科学の開拓
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Cauchy型分布のEMアルゴリズムについて2021

    • Author(s)
      阿部俊弘
    • Organizer
      統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Normal-wrapped Cauchy type cylindrical distribution2021

    • Author(s)
      Toshihiro Abe
    • Organizer
      The 14th International Conference of the ERCIM WG on Computational and Methodological Statistics (CMStatistics 2021)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 多変量歪正規分布における最尤推定のためのEMアルゴリズムとそのモメンタム構造2020

    • Author(s)
      Toshihiro Abe, Hironori Fujisawa, Takayuki Kawashima
    • Organizer
      2020年度統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Book] On some flexible models for circular, toroidal, and cylindrical data2022

    • Author(s)
      Abe, T., Imoto, T., Shiohama, T. & Miyata, Y.
    • Publisher
      Springer
    • ISBN
      9789811910432
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-02-06   Modified: 2024-12-25  

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