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Graphical modeling based on the information-geometric characterization of copulas

Research Project

Project/Area Number 21K11781
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60030:Statistical science-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

清 智也  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (20401242)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 潮  大阪公立大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60516897)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Keywordsコピュラモデル / グラフィカルモデル / 情報幾何 / 測度集中 / 統計的推測 / ベイズ予測
Outline of Research at the Start

現代社会に現れる多種多様なデータに内在する従属構造を具象化するため,情報幾何学を積極的に活用したグラフィカル・コピュラモデリングを展開する.特に,空間的依存性を持つデータ,カテゴリカルデータ,ネットワークデータ,点過程データ等にも対応できる柔軟かつ汎用的なモデル化ならびに推測手法の確立を目指す.さらに高次元コピュラにおける測度集中現象を考察し,その統計的推測への応用の道を開拓する.

Outline of Annual Research Achievements

昨年度に引き続き、コピュラモデルや従属モデルの構築法・推測法について調べた。ここでコピュラとは周辺分布が一様分布となるような同時分布のことであり、確率変数の従属性を記述するときに用いられる。本課題の主な対象は最小情報コピュラおよび最小情報従属モデルと呼ばれるクラスである。これらはグラフィカルモデルなど幅広い応用が期待される反面、正規化関数が陽に計算できないという困難があるため、正規化関数を計算せずに推定する方法をこれまで構築してきた。今年度はその推定法であるconditional Kullback-Leibler scoreおよびBesag擬似尤度法について、漸近分散や存在条件を求めた。この結果を昨年度までに得られた結果と合わせて論文にまとめた。さらに並べ替え検定からモデルを導出できるという点について、非専門家向けの雑誌にて発表した。
また、離散分布の数量化に関するStein型等式ならびにPoinare不等式、関連する測度集中不等式の研究も引き続き行なった。特に今年度は数量化の間隔について詳しく評価した。
その他の関連する成果として、従属モデルを含む一般の統計モデルに対するベイズ予測問題の考察が挙げられる。特に、群が作用するような統計モデルに対する右不変事前分布と左不変事前分布の比が調和関数となることを示し、この性質を利用してより良いベイズ予測分布を構成する方法を導くことができた。また、多変量解析や方向統計学の分野で現れる非心カイ二乗分布の畳み込みの累積分布関数と密度関数に関するいくつかの性質を明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

最小情報コピュラや最小情報従属モデルの推定法に関する研究は、それぞれ査読付き論文誌に採択された。また次年度の研究計画も明確になっている。

Strategy for Future Research Activity

最小情報従属モデルについて、これまでは独立同一分布(ランダム標本)を念頭に考察を進めてきたが、マルコフ連鎖モデルに拡張できることが概ね確認できている。この結果を精緻化し、論文にまとめることが第一の推進方策である。また離散分布の数量化については技術的な問題が残っているが、問題の仮定をうまく緩和することで解決するという方針で進めていく。

Report

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

    (34 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 6 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Kent(英国)

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  • [Int'l Joint Research] Australian National University(オーストラリア)

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  • [Journal Article] A proper scoring rule for minimum information bivariate copulas2024

    • Author(s)
      Chen Yici and Sei Tomonari
    • Journal Title

      Journal of Multivariate Analysis

      Volume: 201 Pages: 105271-105271

    • DOI

      10.1016/j.jmva.2023.105271

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  • [Journal Article] Minimum information dependence modelling2023

    • Author(s)
      Sei Tomonari and Yano Keisuke
    • Journal Title

      Bernoulli

      Volume: -

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  • [Journal Article] A Quantile General Index Derived from the Maximum Entropy Principle2022

    • Author(s)
      Tomonari Sei
    • Journal Title

      Entropy

      Volume: 24 Issue: 10 Pages: 1431-1431

    • DOI

      10.3390/e24101431

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Conditional inference of Poisson models and information geometry: an ancillary review2022

    • Author(s)
      Tomonari Sei
    • Journal Title

      Information Geometry

      Volume: - Issue: S1 Pages: 131-150

    • DOI

      10.1007/s41884-022-00082-w

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Consistency of the objective general index in high-dimensional settings2022

    • Author(s)
      Takuma Bando, Tomonari Sei, Kazuyoshi Yata
    • Journal Title

      Journal of Multivariate Analysis

      Volume: 189 Pages: 104938-104938

    • DOI

      10.1016/j.jmva.2021.104938

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A correlation-shrinkage prior for Bayesian prediction of the two-dimensional Wishart model2022

    • Author(s)
      Tomonari Sei, Fumiyasu Komaki
    • Journal Title

      Biometrika

      Volume: - Issue: 4 Pages: 1173-1180

    • DOI

      10.1093/biomet/asac006

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Exponential Concentration in Terms of Gromov-Ledoux's Expansion Coecients on a Metric Measure Space and Its Upper Diameter Bound Satisfying Volume Doubling2022

    • Author(s)
      Ushio Tanaka
    • Journal Title

      Osaka Journal of Mathematics

      Volume: -

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Minimum Information Copulas and Related Topics2021

    • Author(s)
      清 智也
    • Journal Title

      Journal of the Japan Statistical Society, Japanese Issue

      Volume: 51 Issue: 1 Pages: 75-99

    • DOI

      10.11329/jjssj.51.75

    • NAID

      130008088082

    • ISSN
      0389-5602, 2189-1478
    • Year and Date
      2021-09-15
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coordinate-wise transformation of probability distributions to achieve a Stein-type identity2021

    • Author(s)
      Tomonari Sei
    • Journal Title

      Information Geometry

      Volume: - Issue: 1 Pages: 325-354

    • DOI

      10.1007/s41884-021-00051-9

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] NScluster: An R Package for Maximum Palm Likelihood Estimation for Cluster Point Process Models Using OpenMP2021

    • Author(s)
      Ushio Tanaka, Masami Saga, Junji Nakano
    • Journal Title

      Journal of Statistical Software

      Volume: 98 Issue: 6 Pages: 1-22

    • DOI

      10.18637/jss.v098.i06

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Minimum information dependence model and its conditional inference2024

    • Author(s)
      Sei, T. and Yano, K.
    • Organizer
      IMS-APRM 2024
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      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 相関係数縮小事前分布によるベイズ予測2024

    • Author(s)
      清 智也
    • Organizer
      科研費シンポジウム「ベイズ統計学の最前線: 理論から実践まで」
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Stein identity and Poincar'e inequality for a discrete metric measure space2024

    • Author(s)
      Tomonari Sei and Ushio Tanaka
    • Organizer
      2024 The Mathematical Society of Japan ANNUAL MEETING, The Mathematical Society of Japan
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Some open problems on minimum information dependence models2023

    • Author(s)
      Sei, T.
    • Organizer
      OCAMI Workshop: Statistical Theories and Machine Learning Using Geometric Methods
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stein identity, Poincare inequality and exponential integrability on a metric measure space2023

    • Author(s)
      Sei, T. and Tanaka, U.
    • Organizer
      OCAMI Workshop: Statistical Theories and Machine Learning Using Geometric Methods
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      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非正則な共分散行列に対する客観的総合指標2023

    • Author(s)
      村上 湧哉, 清 智也
    • Organizer
      日本品質管理学会 第131回研究発表会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 従属性のモデリングと条件付き推測2023

    • Author(s)
      清 智也
    • Organizer
      統計サマーセミナー 2023
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      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] An isoperimetric inequality, an expansion coefficient and a lower bound for the Cheeger constant of a metric measure space2023

    • Author(s)
      田中 潮
    • Organizer
      OCAMI Differential Geometry Seminar
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  • [Presentation] マルチドメインデータのための最小情報従属モデリング2022

    • Author(s)
      清 智也, 矢野 恵佑
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      統計関連学会連合大会
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  • [Presentation] 最小情報従属モデルとその応用2022

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      清 智也, 矢野 恵佑
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      共同研究集会2022:接合関数(コピュラ)理論の新展開
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  • [Presentation] 2次元Wishartモデルのベイズ予測のための相関係数縮小事前分布2022

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      清 智也, 駒木 文保
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      確率・統計・行列ワークショップ 松本 2022
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  • [Presentation] 量的変数と質的変数が混在するデータのためのグラフィカルモデル2022

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      清 智也, 矢野 恵佑
    • Organizer
      日本品質管理学会第52回年次大会
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  • [Presentation] 従属性のモデリングと情報幾何学2022

    • Author(s)
      清 智也
    • Organizer
      第25回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS 2022)
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Stein-type distributions on Riemannian manifolds2022

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      Sei, T. and Tanaka, U.
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      Mathematical optimization and statistical theories using geometric methods
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高次元における客観的総合指標の一致性について2022

    • Author(s)
      坂東 拓馬, 清 智也, 矢田 和善
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      多様な高次元モデルの理論と方法論:最前線の動向
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Series expansion and Pfaffian systems of the von Mises distribution on the torus2021

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      Kazuya Suzuki, Tomonari Sei
    • Organizer
      2021 IEEE International Conference on Multisensor Fusion and Integration (MFI 2021)
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      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A correlation-shrinkage prior for the 2-dimensional Wishart model2021

    • Author(s)
      Tomonari Sei, Fumiyasu Komaki
    • Organizer
      Computational and Methodological Statistics (CMStatistics 2021)
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      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 最小情報コピュラモデルとその拡張2021

    • Author(s)
      清 智也, 矢野 恵佑
    • Organizer
      統計関連学会連合大会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 多ドメインデータのための最小情報従属モデル2021

    • Author(s)
      清 智也, 矢野 恵佑
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      確率・統計・行列ワークショップ彦根2021
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  • [Presentation] Textile set from further linear algebraic and differential geometric points of view2021

    • Author(s)
      清 智也, 田中 潮
    • Organizer
      OCAMI研究集会:統計的推測理論への幾何学的アプローチ
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  • [Presentation] Exponential Concentration in Terms of Gromov-Ledoux's Expansion Coecients on a Metric Measure Space and Its Upper Diameter Bound Enjoying Volume Doubling2021

    • Author(s)
      U. Tanaka
    • Organizer
      OCAMI研究集会:統計的推測理論への幾何学的アプローチ
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    • Invited
  • [Book] 測度論からの数理統計学2023

    • Author(s)
      綿森 葉子、田中 秀和、田中 潮
    • Total Pages
      240
    • Publisher
      共立出版
    • ISBN
      9784320114975
    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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