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2015 Fiscal Year Annual Research Report

カーネル法による高次元データの非線形スパースモデリング

Planned Research

Project AreaInitiative for High-Dimensional Data-Driven Science through Deepening of Sparse Modeling
Project/Area Number 25120011
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

赤穗 昭太郎  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 人間情報研究部門, 研究グループ長 (40356340)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 麻生 英樹  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 人工知能研究センター, 副研究センター長 (10344194)
末谷 大道  大分大学, 工学部, 教授 (40507167)
Project Period (FY) 2013-06-28 – 2018-03-31
Keywords機械学習 / アルゴリズム / モデル化
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では,カーネル法など非線形のスパースモデリングの数理基盤の確立と実応用への適用を課題としており,以下の成果を得た.
課題1のマルチモーダルスパースモデリングについては,複数の観測結果を統合する転移学習の観点から,情報幾何的な e-混合分布の推定という新たな枠組みを提案した.e-混合分布の推定ではノンパラメトリックな設定に拡張するために,KLダイバージェンスに基づくロバストなアルゴリズムを考案した.それは地球科学データの組成データの解析にも適用可能な非負値行列分解にも適用可能であることを示した.さらに,カーネル法においてリプレゼンター定理が成立しない状況での次元縮約の方法について議論した.
課題2のダイナミカルスパースモデリングについては,多変量時系列の依存関係を抽出する手法を発展させ,負の重みを持つ結合に拡張し,神経発火活動の解析に適用できるようになった.また,ランダムネットワークに共通の信号を入力すると,表面的には全く異なる発火パターンを示すにもかかわらず,正準相関分析による解析によって,内在する構造は共通しているという現象を見出した.一方,地球科学分野におけるスロースリップという現象を歪計観測データから推測する時空間解析を行い,スイッチングモデルを導入することにより,スロースリップの開始時期と終了時期を従来法に比べて高精度に検出することに成功した.
課題3については,画像情報から文法規則などの知識を獲得する手法について検討を行った.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

課題1については,複数の観測結果を統合する観点から情報幾何学を用いた手法への展開に発展した.課題2については,多変量時系列の時系列の精度の向上と適用範囲の拡大が行えた.課題3については実問題への適用を試みている.また,他の計画班・公募班との連携も順調に進捗している.

Strategy for Future Research Activity

研究計画の基本的な路線や進め方に変更はない。各課題について、他の計画班・公募班とさらなる協力を行い、よりリアルなデータの解析に取り組んでいく予定である。

  • Research Products

    (12 results)

All 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Macroscopic reliability of chaos in recurrent neural networks: An approach based on canonical correlation analysis2016

    • Author(s)
      H. Suetani
    • Journal Title

      Proceedings of The 21st International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 2016)

      Volume: 1 Pages: 545-548

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 神経ネットワーク系におけるノイズに対する集団的な再現性 について2016

    • Author(s)
      末谷大道
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] Graph structure modeling for multi-neuronal spike data2015

    • Author(s)
      赤穗 昭太郎,樋口 翔,岩崎 泰士,日野 英逸,村田 昇
    • Organizer
      International Meeting on High-Dimensional Data Driven Science (HD3-2015)
    • Place of Presentation
      メルパルク京都(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-12-16 – 2015-12-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simultaneous estimation of spatio-temporal distribution and duration of slow slip event by switching model2015

    • Author(s)
      荒木 貴光,落 唯史,松本 則夫,赤穗 昭太郎
    • Organizer
      International Meeting on High-Dimensional Data Driven Science (HD3-2015)
    • Place of Presentation
      メルパルク京都(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-12-16 – 2015-12-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非負値行列分解の情報幾何2015

    • Author(s)
      奈良寧々花,高野健,日野英逸,赤穂昭太郎,村田昇
    • Organizer
      情報論的学習理論ワークショップ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2015-11-15 – 2015-11-15
  • [Presentation] ノンパラメトリックモデルのe混合推定とその応用2015

    • Author(s)
      高野健,日野英逸,赤穂昭太郎,村田昇
    • Organizer
      情報論的学習理論ワークショップ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2015-11-15 – 2015-11-15
  • [Presentation] ガウス核を用いた柔軟な超曲面あてはめに向けて2015

    • Author(s)
      藤木 淳,赤穗 昭太郎
    • Organizer
      情報論的学習理論ワークショップ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2015-11-15 – 2015-11-15
  • [Presentation] 能力テスト得点の非負行列分解2015

    • Author(s)
      兼村 厚範,大成 弘子,鹿内 学,橋本 将崇,赤穗 昭太郎
    • Organizer
      情報論的学習理論ワークショップ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2015-11-15 – 2015-11-15
  • [Presentation] Reliability at a macroscopic level in recurrent neural networks: An approach based on canonical correlation analysis2015

    • Author(s)
      H. Suetani
    • Organizer
      The 45th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • Place of Presentation
      Chicago, USA
    • Year and Date
      2015-10-17 – 2015-10-21
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Robust estimation of spatio-temporal distribution of slow slip event by switching model2015

    • Author(s)
      T. Araki, T. Ochi, N. Matsumoto, S. Akaho
    • Organizer
      Spatial Statistics 2015
    • Place of Presentation
      Avignon, France
    • Year and Date
      2015-06-12 – 2015-06-12
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] スロースリップイベント時空間分布のスウィッチングモデルによるロバストな推定2015

    • Author(s)
      荒木 貴光,落 唯史,松本 則夫,赤穗 昭太郎
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2015-05-27 – 2015-05-27
  • [Presentation] Manifold Learning Approach for Modelling Collective Chaos in High-Dimensional Dynamical Systems2015

    • Author(s)
      H. Suetani
    • Organizer
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
    • Place of Presentation
      Snowbird, USA
    • Year and Date
      2015-05-17 – 2015-05-21
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

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