2019 Fiscal Year Annual Research Report
情報幾何学に基づく分布データに対する機械学習手法の開発
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17H01793
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
赤穗 昭太郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究グループ長 (40356340)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤木 淳 福岡大学, 理学部, 教授 (10357907)
日野 英逸 統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (10580079)
村田 昇 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60242038)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 機械学習 / 情報幾何学 / ノンパラメトリック推定 / ガウス過程 / モーダル回帰 / 非負値行列分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成31年度は，【課題1】確率データ解析の情報幾何的な統一的理解，および【課題2】ノンパラメトリック確率データ解析法の開発に取り組み，【課題3】地球科学・脳科学データなど実データへの適用に着手した．
【課題1】については，ノンパラメトリックな幾何学的射影手法として導入した拡張ピタゴラスの定理に基づく幾何学的アルゴリズムの収束性について理論解析を行った．また，熱力学における力学系，特に熱浴法による緩和過程（非平衡から平衡状態への遷移）の接触幾何学による理解を与え，MCMC法との関連などについても調べた．
【課題2】については，ガウス過程回帰の情報幾何的次元削減法について，無限次元の確率分布の問題を有限有限次元の問題に厳密な意味で帰着できることを示すことができた．これにより，マルチタスク学習に対するノンパラメトリック推定法の基礎手法が確立できた．
【課題3】については，筑波大から提供を受けたマウスの脳活動のカルシウムイメージングデータを非負値行列因子分解(NMF)で解析し，神経細胞が協同して活動するセルアセンブリ―と呼ばれる脳科学における仮説が睡眠時と覚醒時で異なる形で働いていることを示唆する結果が得られた．また，JAMSTEC などと協力し，確率値データとして与えられる地球化学の組成データについて不動元素を同定するためのスパースアイソコン法と名付けた手法を提案した．これらはデータ駆動科学の実践として意義がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
国際誌や国際会議への発表をコンスタントに継続できており，成果の発信もおおむね順調に進展していると判断できる．また，JAMSTEC や筑波大睡眠研究所などとの共同研究も順調に進捗しており，自然科学分野への貢献も進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
【課題1】，【課題2】についてはある程度理論部分が完成したので国際誌への投稿を進める．【課題3】についても引き続き応用研究分野との連携研究を進め，学会発表などを通じて逐次成果を発信する．
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