スパース表現に基づくマーク付き点過程に対する距離尺度の学習手法の開発

• Project Area: Initiative for High-Dimensional Data-Driven Science through Deepening of Sparse Modeling
• Project/Area Number: 26120504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 日野 英逸 筑波大学, システム情報系, 助教 (10580079)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2015: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2014: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: マーク付き点過程 / 類似度 / スパースモデリング / 数理工学 / 機械学習 / データ解析

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は，スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成の一環として，地震発生データを代表とする「マーク付き点過程」と呼ばれる特殊な時系列データに着目し，データ同士の本質的な構造を反映した距離尺度をデータ駆動で学習する手法の開発と，開発手法によるデータ解析を通した知識発見を目的とするものである．マーク付き点過程に適切な距離尺度を定義する問題に対し，比較的容易に計算が可能な単純な距離尺度を複数準備して，これらの距離尺度に従い計算した複数の距離行列から情報を取捨選択して最適な距離尺度を設計するアプローチをとっている．研究期間において，神経科学において多数提案されている単純点過程のための距離尺度の整理とマーク付き点過程への拡張を行ない，種々の距離を計算するソフトウェアパッケージを開発して一般に公開し，関連して原著論文を執筆した．また，複数の距離の組合せ手法を開発し，国際会議にて発表した．また，スパースモデリングの研究として，異なる統計モデルに基づく判別分析を統合するスパース線形判別分析手法を開発し，国際会議及び論文誌にて発表した．また，スパースモデリングの実問題への応用として，位置情報プライバシにおける非匿名化攻撃がスパーステンソル分解によって高精度に実現出来ることを示した．関連して，国際会議にて研究発表を行った．さらに，スパースモデリングに基づく信号の超解像技術を開発し，特に医用画像において従来法を上回る結果を得た．

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Adherently Penalized Linear Discriminant Analysis (2015)
  • Author(s): Hideitsu Hino, Jun Fujiki
  • Journal Title: Journal of the Japanese Society of Computational Statistics Volume: 27
  • NAID: 130005434009
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] mmpp: a Package for Calculating Similarity and Distance Metrics for Simple and Marked Temporal Point Process (2015)
  • Author(s): Hideitsu Hino, Ken Takano, Noboru Murata
  • Journal Title: The R Journal Volume: 7
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Change-Point Detection in a Sequence of Bags-of-Data (2015)
  • Author(s): Kensuke Koshijima, Hideitsu Hino, Noboru Murata
  • Journal Title: IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering Volume: 27 Issue: 10 Pages: 2632-2644
  • DOI: 10.1109/tkde.2015.2426693
  • NAID: 120007136176
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Non-Parametric Entropy Estimators Based on Simple Linear Regression (2015)
  • Author(s): Hideitsu Hino, Kensuke Koshijima, Noboru Murata
  • Journal Title: Computational Statistics and Data Analysis Volume: 89 Pages: 72-84
  • DOI: 10.1016/j.csda.2015.03.011
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Entropy Power Inequality for Learning Optimal Combination of Kernel Functions (2015)
  • Author(s): Hideitsu Hino
  • Journal Title: Journal of Signal Processing Systems Volume: 79(2) Issue: 2 Pages: 201-210
  • DOI: 10.1007/s11265-014-0899-7
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Intrinsic Graph Structure Estimation Using Graph Laplacian (2014)
  • Author(s): A. Noda, H. Hino, M. Tatsuno, S. Akaho, N. Murata
  • Journal Title: Neural Computation Volume: 26 Issue: 7 Pages: 1455-1483
  • DOI: 10.1162/neco_a_00603
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A Non-parametric Clustering Algorithm With A Quantile-based Likelihood Estimator (2014)
  • Author(s): Hideitsu Hino, Noboru Murata
  • Journal Title: Neural Computation Volume: 26(9) Issue: 9 Pages: 2074-2101
  • DOI: 10.1162/neco_a_00628
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A kernel method to extract common features based on mutual information (2014)
  • Author(s): T. Araki, H. Hino, S. Akaho
  • Journal Title: Lecture Notes in Computer Science (Neural Information Processing) Volume: 8835 Pages: 26-34
  • DOI: 10.1007/978-3-319-12640-1_4
  • ISBN: 9783319126395, 9783319126401
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] An Algorithm for Directed Graph Structure Estimation (2014)
  • Author(s): H. Hino, A. Noda, M. Tatsuno, S. Akaho, N. Murata
  • Journal Title: Lecture Notes in Computer Science (Artificial Neural Networks and Machine Learning) Volume: 8681 Pages: 145-152
  • DOI: 10.1007/978-3-319-11179-7_19
  • ISBN: 9783319111780, 9783319111797
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A Non-Parametric Maximum Entropy Clustering (2014)
  • Author(s): Hideitsu Hino, Noboru Murata
  • Journal Title: 24th International Conference on Artificial Neural Networks, Hamburg, Germany, September 15-19, 2014. Proceedings Volume: 8681 Pages: 113-120
  • DOI: 10.1007/978-3-319-11179-7_15
  • ISBN: 9783319111780, 9783319111797
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Graph Structure Modeling for Multi-neuronal Spike Data (2015)
  • Author(s): Shotaro Akaho, Sho Higuchi, Taishi Iwasaki, Hideitsu Hino, Masami Tatsuno, Noboru Murata
  • Organizer: International Meeting on High-Dimensional Data Driven Science (HD3-2015)
  • Place of Presentation: Mielparque Kyoto, Kyoto
  • Year and Date: 2015-12-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Linear Discriminant Analysis with Adherent Regularization (2015)
  • Author(s): Hideitsu Hino
  • Organizer: 12th International Conference on Latent Variable Analysis and Signal Separation (LVA/ICA2015)
  • Place of Presentation: Liberec, Czech Republic
  • Year and Date: 2015-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Patchworking Multiple Pairwise Distances for Learning with Distance Matrices (2015)
  • Author(s): Ken Takano, Hideitsu Hino, Yuki Yoshikawa, Noboru Murata
  • Organizer: 12th International Conference on Latent Variable Analysis and Signal Separation (LVA/ICA2015)
  • Place of Presentation: Liberec, Czech Republic
  • Year and Date: 2015-08-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Group Sparsity Tensor Factorization for De-anonymization of Mobility Traces (2015)
  • Author(s): Takao Murakami, Atsunori Kanemura and Hideitsu Hino
  • Organizer: The 14th IEEE International Conference on Trust, Security and Privacy in Computing and Communications (IEEE TrustCom15
  • Place of Presentation: Helsinki, Finland
  • Year and Date: 2015-08-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 機械学習の考え方～データからの知識発見に向けて～（チュートリアル講演） (2015)
  • Author(s): 日野英逸
  • Organizer: 2015年電子情報通信学会 総合大会
  • Place of Presentation: 立命館大学，滋賀
  • Year and Date: 2015-03-10 – 2015-03-13
  • Invited
• [Presentation] スパースモデリングに基づく点過程データ解析 (2015)
  • Author(s): 日野英逸
  • Organizer: 東京大学地震研究所 共同利用研究会 「室内実験と数値実験から探る地震活動の物理」
  • Place of Presentation: 東京大学，東京
  • Year and Date: 2015-03-06
• [Presentation] 単回帰に基づく微分エントロピー推定量 (2015)
  • Author(s): 日野英逸
  • Organizer: 大規模統計モデリングと計算統計研究会
  • Place of Presentation: 東京大学，東京
  • Year and Date: 2015-02-06 – 2015-02-07
• [Presentation] 時間推移する定常分布の潜在構造モデル化 (2014)
  • Author(s): 千葉智暁
  • Organizer: 第101回数理モデル化と問題解決研究会
  • Place of Presentation: 奈良女子大学，奈良
  • Year and Date: 2014-12-09
• [Presentation] 確率質量関数の二次展開と単回帰に基づくエントロピー推定 (2014)
  • Author(s): 日野英逸
  • Organizer: 情報論的学習理論と機械学習研究会
  • Place of Presentation: 名古屋大学，愛知
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-19
• [Presentation] A Non-Parametric Maximum Entropy Clustering (2014)
  • Author(s): Hideitsu Hino
  • Organizer: International Conference on Artificial Neural Networks
  • Place of Presentation: Hamburg, Germany
  • Year and Date: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [Presentation] An Algorithm for Directed Graph Estimation (2014)
  • Author(s): Hideitsu Hino
  • Organizer: International Conference on Artificial Neural Networks
  • Place of Presentation: Hamburg, Germany
  • Year and Date: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [Presentation] A kernel method to extract common features based on mutual information (2014)
  • Author(s): Takamitsu Araki
  • Organizer: The 21st International Conference on Neural Information Processing
  • Place of Presentation: Kuching, Malaysia
  • Year and Date: 2014-09-03 – 2014-09-06
• [Presentation] スパースモデリングの基礎（チュートリアル講演） (2014)
  • Author(s): 日野英逸
  • Organizer: 第17回画像の認識・理解シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡山コンベンションセンター，岡山
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-07-31
  • Invited
• [Presentation] 重み付き有向グラフモデリングによるスパイクデータ解析 (2014)
  • Author(s): 樋口翔
  • Organizer: ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 沖縄科学技術大学院大学，沖縄
  • Year and Date: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [Presentation] マーク付き点過程間の距離計算手法と判別への応用 (2014)
  • Author(s): 高野健
  • Organizer: 情報論的学習理論と機械学習研究会
  • Place of Presentation: 沖縄科学技術大学院大学，沖縄
  • Year and Date: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [Remarks] mmpp package
  • URL: https://cran.r-project.org/web/packages/mmpp/index.html
• [Remarks] mmpp
  • URL: http://cran.r-project.org/web/packages/mmpp/index.html