2018 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。本年度は、グラフ言語のサブクラスである木言語に対して、その表現クラスである項木パターンクラスのパターン照合問題に関する計算量理論的階層構造の解明と線形時間質問学習アルゴリズムの設計と解析に関する研究を行い、次の成果を得た。
無順序項木パターンとは、任意の無順序木を代入できる構造的変数を内部に持つ無順序木構造である。本研究課題では、無順序項木パターンと無順序木が与えられたとき、前者が後者に照合するか否かを判定する問題について、無順序項木パターンに現れる多次元変数の次元に関する計算量理論的考察を与え、変数が定数次元のときに多項式時間で動作するパターン照合アルゴリズムを提案し、アルゴリズムの正当性の証明と計算時間の解析を行った。
計算論的学習理論における学習モデルの一つに質問学習モデルがある。この質問学習モデルにおいて、正則パターン言語のクラスは、1 つの正例から多項式回数の所属性質問を用いて質問学習可能であることが示されている。この結果を拡張し、本研究課題では、1 つの正例と線形回数の所属性質問を用いて正則パターン言語のクラスを同定する質問学習アルゴリズムを提案し、その正当性を証明した。
応用課題として、グラフ構造化データからの知識獲得に関する結果を得た。ブロック保存型外平面的グラフパターンは、構造化変数を有するグラフ構造パターンであり、外平面的グラフとしてモデル化されたグラフデータの特徴的なグラフ構造を表すのに適している。そこで、特徴的なグラフ構造を具体的に表現するために、正と負の外平面的グラフデータから、グラフパターン集合を個体とした2段階進化学習法によりブロック保存型外平面的グラフパターンの特徴セットを求める学習法を提案した。
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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30年度の研究計画では、形式グラフ言語のグラフ理論的グラフクラスの階層構造における位置づけの解明を行うこととしていた。本年度は、この計画に沿って、グラフパターン照合問題等、グラフ学習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解明を行なった。さらに、計算論的学習における主要な学習モデルの一つである質問学習モデルを用いて、順序木パターンクラスの効率的な学習に適用可能な基礎的アルゴリズム技術の開発を行なった。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、正例からの帰納推論と質問学習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いつつ、一方で計算量理論的な効率の良さにこだわらず、積極的に確率的・近似的・発見的手法を取り入れ、実社会で使える技術の構築を目指す。
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| Causes of Carryover |
物品費、国際会議の旅費・参加費等、おおむね計画通りに使用している。ただし、当初予定していた論文掲載のための諸費用が、論文投稿後の論文審査長期化で未使用となっている。そのため残額は、未使用分の論文掲載料を中心に、2019年度に予定している国際会議の旅費、分担者、共同研究者との研究打合せに伴う旅費などに使用する計画である。
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