2017 Fiscal Year Research-status Report
グラフ構造の分布情報とグラフ項の論理プログラムによる形式グラフ言語学習理論の研究
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17K00321
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| Research Institution | Kyushu International University |
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Principal Investigator |
正代 隆義 九州国際大学, 現代ビジネス学部, 教授 (50226304)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 智之 広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (70264934)
宮原 哲浩 広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (90209932)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 形式グラフ体系 / 形式グラフ言語 / 分布学習 / 計算論的学習 / 機械学習 / グラフマイニング / グラフアルゴリズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、形式グラフ言語の分布学習アルゴリズム技術の基盤整備のために、形式グラフ言語の質問学習と正例からの帰納推論について研究を行った。本研究の目的は、文脈自由言語の学習における分布学習を、文脈自由グラフ言語を含む形式グラフ言語に拡張して、グラフ構造の分布情報とグラフ項の論理プログラムを用いる形式グラフ言語学習理論を構築することである。本年度は、順序木言語を生成する形式グラフ体系の質問学習、効率的正準表現を持つグラフ言語の正例からの帰納推論の2つのテーマで研究を展開し、次の成果を得た。
プリミティブ形式順序木体系(pFOTS)とは、ラベル付き順序木言語を定義する形式体系であり、1階述語論理の項の代わりに構造的変数を持つ木構造パターンを用いた論理プログラミングシステムである。pFOTSプログラムは、確定節であるグラフ書き換えルールの有限集合として定義される。そのため、pFOTSプログラムは順序木言語の背景知識の表現に適している。質問学習モデルは、計算論的学習理論における質問を用いた学習の数学的モデルである。本研究では、pFOTSプログラムによる背景知識と1つのグラフ書き換えルールで定義される順序木言語のクラスが、1つの正例と多項式回の所属性質問を用いた質問学習モデルにより学習可能となる背景知識の条件を示した。
Cographとよばれるグラフクラスは、複数の頂点から2つのグラフ操作を再帰的に適用してグラフを構成して得られる。そのグラフ構成手順は、2つのグラフ操作を頂点ラベルとする根付き木として表現できる。本研究では、Cographが正例から多項式時間帰納推論可能であることを厳密に証明した。また、Cographを拡張したいくつかのグラフクラスに対する正例から多項式時間帰納推論可能性を研究した。
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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
平成29年度の研究計画では、形式グラフ体系の分布学習モデルの設計と計算論的学習の評価のための理論展開と基盤整備を行うこととしていた。本年度は、この計画に沿って、順序木言語を生成する形式グラフ体系の質問学習、効率的正準表現を持つグラフ言語の正例からの帰納推論の２つのテーマで研究を展開し、研究成果を発表した。したがって、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
文脈自由な形式グラフ体系およびその拡張形式グラフ体系に対する多項式時間機械学習の研究を研究代表者・研究分担者が分布学習の観点から共同で推進する。また、質問学習と正例からの帰納推論を並行して議論することで、形式グラフ言語の学習アルゴリズムの設計に必要な技術を明らかする。これらに加え、グラフマイニングにおける重要な計算問題に焦点をあてた計算量理論的階層構造の研究を行う。
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| Causes of Carryover |
物品費、国際会議の旅費・参加費及び論文投稿料等、おおむね計画通りに使用している。残額は平成30年度早期に予定している分担者，共同研究者との研究打合せに伴う旅費などを中心に使用する計画である．
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