不完全データからの大規模半正定行列推定手法の探究と量子情報計算実験推定への応用

• Project/Area Number: 21650029
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Intelligent informatics
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 鷲尾 隆 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (00192815)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2010: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2009: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: データマイニング / 半正定行列 / 大規模次元データ / 量子情報計算 / 不完全データ推定

Research Abstract

本研究では,大規模半正定行列で表わされる不完全データから数学的に許容される完全な半正定行列を高精度,高効率に推定する手法を探求した.本最終年度は、(1)前年度に開発した手法を観測誤差と欠測を含むデータに適用し性能検証を実施し、(2)その手法を量子情報計算実験結果データに適用し、量子情報計算装置の実験動作と理論予想との合致判定法の提供を試みた。
(1)開発手法の観測誤差と欠測を含むデータへの適用による性能検証
容易に得られる大量データの例として、米国のNational Oceanographic Data Centerにおいて公開されている南太平洋領域の巨視的な海洋波動に関する人工衛星リモートセンシング時系列データを取り上げた。人工的に約半分を削除したデータから波高の推定を行い、原波高データと照合して予測精度の検証を行った。その結果、従来の統計的最尤推定で得た結果に比して、約3倍の精度向上を得ることができた。
2)量子情報計算実験結果への適用による実験動作と理論予想との合致判定法の開発
まず、量子情報計算シミュレータを構築し、人工的に実験環境の変化、実験パラメータの変化を導入したシミュレーションデータを作成した。このデータに以上により開発と性能確認が終了した推定手法を適用した。その結果、導入した種々の変化を妥当に反映する推定結果を得た。次に、量子情報計算実験の実データへの当該手法の適用を実施し、実験条件の変化を反映した推定が行えることを確認した。

Research Products

• [Journal Article] A new particle filter for high-dimensional state- space models based on intensive and extensive proposal distribution (2010)
  • Author(s): Viet Phuong Nguyen, Takashi Washio, Tomoyuki Higuchi
  • Journal Title: International Journal of Knowledge Engineering and Soft Data Paradigms Volume: Vol.2, No.4 Pages: 284-311
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ユークリッド距離の高速高精度推定と範囲問合せへの応用 (2010)
  • Author(s): 城戸健太郎, 桑島洋, 鷲尾隆
  • Journal Title: 情報処理学論文誌 Volume: Vol.50, No.5 Pages: 1493-1505
  • NAID: 40019551214
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ユークリッド距離の高速高精度推定と範囲問合せへの応用 (2010)
  • Author(s): 城戸健太郎, 桑島洋, 鷲尾隆
  • Journal Title: 情報処理学会論文誌 50 Pages: 1493-1505
  • NAID: 40019551214
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A direct method for estimating a causal ordering in a linear non-Gaussian acyclic model (2009)
  • Author(s): Shohei Shimizu, Aapo Hyvarinen, Yoshinobu Kawahara, Takashi Washio
  • Journal Title: Proc.of UAI2009 : The 25th Conference on Uncertainty in Artificial Intelligence, Causality II & Graphical Models 1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): Takashi Washio
  • Journal Title: Computing Paradigms and Computational Intelligence, Special Issue on Data-Mining and Statistical Science New Generation Computing(Ohmsha and Springer) Pages: 285-363
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): Kenta Fukata, Takashi Washio, Katsuyoshi Yada, Hiroshi Motoda
  • Journal Title: Data Mining for Design And Marketing, A Method to Search ARX Model Orders and Its Application to Sales Dynamics Analysis(CRC Press, Taylor & Francis Corp.) Pages: 81-94
• [Presentation] Stationary Subspace Analysis as a Generalized Eigenvalue Problem (2010)
  • Author(s): Satoshi Hara, Yoshinobu Kawahara, Takashi Washio, Paul von Bunau
  • Organizer: Proc.of ICONIP2010 : Neural Information Processing, Theory and Algorithms
  • Place of Presentation: Sydney (Australia)
  • Year and Date: 2010-11-23
• [Presentation] Use of Prior Knowledge in a Non-Gaussian Method for Learning Linear Structural Equation Models (2010)
  • Author(s): Takanori Inazumi, Shohei Shimizu, Takashi Washio
  • Organizer: Proc.of LVA/ICA2010 : Ninth International Conference on Latent Variable Analysis and Signal Separation
  • Place of Presentation: Malo (France)
  • Year and Date: 2010-09-28
• [Presentation] 統計的大規模因果推論の課題と非ガウス性に基づく挑戦 (2009)
  • Author(s): 鷲尾隆, 清水昌平, 河原吉伸, 猪口明博
  • Organizer: 第75回人工知能学会基本問題研究会(SIG-FPAI),(社)人工知能学会
  • Place of Presentation: 電気通信大学(東京都)
  • Year and Date: 2009-11-13
• [Presentation] Identification of an Exogenous Variable in a Linear non-Gaussian Structural Equation Model (2009)
  • Author(s): Shohei Shimizu, Aapo Hyvarinen, Yoshinobu Kawahara, Takashi Washio
  • Organizer: The International Workshop on Data Mining and Statistical Science (DMSS2009)
  • Place of Presentation: Tokyo Institute of Technology (Tokyo)
  • Year and Date: 2009-07-08
• [Presentation] 高次元ダイナミクスシステムのフィルタリング手法の提案 (2009)
  • Author(s): Nguyen Viet Phuong, 鷲尾隆, 中野慎也, 上野玄太, 中村和幸, 樋口知之
  • Organizer: 人工知能学会第23回全国大会(JSAI 2009)
  • Place of Presentation: サンポートホール高松(香川県)
  • Year and Date: 2009-06-19
• [Presentation] PSD推定の適用範囲拡大と精度向上手法の検討 (2009)
  • Author(s): Nguyen Ha Hong, 鷲尾隆, 宇野毅明, Lim Ee-Peng, 桑島洋
  • Organizer: 人工知能学会第23回全国大会(JSAI 2009)
  • Place of Presentation: サンポートホール高松(香川県)
  • Year and Date: 2009-06-18
• [Presentation] 独立成分分析を用いた外生的発現遺伝子同定解析 (2009)
  • Author(s): 十河泰弘, 清水昌平, 鷲尾隆, 井元清哉
  • Organizer: 人工知能学会第23回全国大会(JSAI 2009)
  • Place of Presentation: サンポートホール高松(香川県)
  • Year and Date: 2009-06-18
• [Book] Advances in Machine Learning (2009)
  • Author(s): Zhi-Hua Zhou, Takashi Washio
  • Total Pages: 413
  • Publisher: Lecture Notes in Artificial Intelligence (LNAI), Vol.5828, Springer
• [Book] New Frontiers in Applied Data Mining (2009)
  • Author(s): Chawla, S., Washio, T., Minato, S., Tsumoto, S., Onoda, T., Yamada, S., Inokuchi, A.
  • Total Pages: 213
  • Publisher: LNAI : Lecture Notes in Artificial Intelligence, Vol.5433, Springer