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2021 Fiscal Year Annual Research Report

A comprehensive study on methodologies of statistical modeling and inference for Hawks-type point process and applications

Research Project

Project/Area Number 19H04073
Research InstitutionThe Institute of Statistical Mathematics

Principal Investigator

庄 建倉  統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (70465920)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
KeywordsHawkes点過程 / ETASモデル / 更新Hawkes過程 / 統計地震学 / フィルタリング / 水道管破損
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,これまでの地震活動や犯罪の点過程のデータ応用解析の研究経験とモチベーションに基づき,多分野において統計的に対処する問題,たとえば欠測事象を含む膨大な量の不均質ビッグデータの予測・分析など,解決すべき共通ニーズに焦点を合わせ研究・開発した。以下は、この研究における成果である。
更新Hawkes過程の統計的推論において、尤度比に基づくフィルタリング技術とモンテカルロ法に基づくフィルタリング技術を開発し、実装した。更新Hawkes過程のノンパラメトリック推定について、初期の結果を得た。
地震研究において、震源機構を含むセミパラメトリックETASモデルを用いてHi-netデータの解析を行い、結果を整理した。また、一般化したETASモデルの極限事象に関する臨界理論をまとめ、前震や群発地震の研究におけるその意味を明らかにした。さらに、球面版ETASモデルを実装し、ソフトウェアを公開した。
離散ホークスモデルを水のパイプブレイクに適用し、その結果、配管の材質と故障モードによって配管破損を分類できること、配管破損の時間的なクラスタリングが重要であり、Hawkesモデルでうまく対処できることを明らかにした。
「統計数理」特集「Hawkes過程の新展開と応用」を出版しました。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (51 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Peer Reviewed: 12 results,  Open Access: 8 results) Presentation (34 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 7 results)

  • [Int'l Joint Research] University of California, Davis(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of California, Davis
  • [Int'l Joint Research] UNSW(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      UNSW
  • [Int'l Joint Research] 中国地震局地球物理研究所/北京大学/中国科学院大学(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      中国地震局地球物理研究所/北京大学/中国科学院大学
  • [Int'l Joint Research] University Jaume I(スペイン)

    • Country Name
      SPAIN
    • Counterpart Institution
      University Jaume I
  • [Journal Article] Detection and Characterization of Earthquake Swarms in Nankai and Its Association With Slow Slip Events2023

    • Author(s)
      Guo Yicun、Zhuang Jiancang、Zhang Huai
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      Volume: 128 Pages: e2022JB025984

    • DOI

      10.1029/2022JB025984

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] SETAS: A Spherical Version of the Space-Time ETAS Model2023

    • Author(s)
      Xiong Ziyao、Zhuang Jiancang
    • Journal Title

      Seismological Research Letters

      Volume: 94 Pages: 1676-1688

    • DOI

      10.1785/0220220198

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The debate on the earthquake magnitude correlations: a meta-analysis2022

    • Author(s)
      Petrillo Giuseppe、Zhuang Jiancang
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Pages: 20683

    • DOI

      10.1038/s41598-022-25276-1

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] An updated version of the ETAS model based on multiple change points detection2022

    • Author(s)
      Benali Amel、Zhuang Jiancang、Talbi Abdelhak
    • Journal Title

      Acta Geophysica

      Volume: 70 Pages: 2013~2031

    • DOI

      10.1007/s11600-022-00863-y

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Statistical Seismology2022

    • Author(s)
      Zhuang Jiancang
    • Journal Title

      Encyclopedia of Mathematical Geosciences. Encyclopeida of Earth Sciences Series

      Volume: NA Pages: 1~15

    • DOI

      10.1007/978-3-030-26050-7_34-1

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A Simultaneous Estimation of the Baseline Intensity and Parameters for Modulated Renewal Processes2022

    • Author(s)
      Zhuang Jiancang、Siew Hai-Yen
    • Journal Title

      Axioms

      Volume: 11 Pages: 303~303

    • DOI

      10.3390/axioms11070303

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Application and discussion of statistical seismology in probabilistic seismic hazard assessment studies2021

    • Author(s)
      Pei Weilai、Zhou Shiyong、Zhuang Jiancang、Xiong Ziyao、Piao Jian
    • Journal Title

      Science China Earth Sciences

      Volume: 65 Pages: 257~268

    • DOI

      10.1007/s11430-021-9824-0

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Stress Transfer Along the Western Boundary of the Bayan Har Block on the Tibet Plateau From the 2008 to 2020 Yutian Earthquake Sequence in China2021

    • Author(s)
      Jia Ke、Zhou Shiyong、Zhuang Jiancang、Jiang Changsheng
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters

      Volume: 48 Pages: e2021GL094125

    • DOI

      10.1029/2021GL094125

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Heterogeneity of Aftershock Productivity Along the Mainshock Ruptures and Its Advantage in Improving Short‐Term Aftershock Forecast2021

    • Author(s)
      Guo Yicun、Zhuang Jiancang、Zhang Huai
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      Volume: 126 Pages: e202JB020494

    • DOI

      10.1029/2020JB020494

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Synchronized and asynchronous modulation of seismicity by hydrological loading: A case study in Taiwan2021

    • Author(s)
      Hsu Ya-Ju、Kao Honn、Burgmann Roland、Lee Ya-Ting、Huang Hsin-Hua、Hsu Yu-Fang、Wu Yih-Min、Zhuang Jiancang
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 7 Pages: eabf7282

    • DOI

      10.1126/sciadv.abf7282

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 「特集 Hawkes 過程の新展開と応用」について2021

    • Author(s)
      庄 建倉、小山 慎介、野村 俊一
    • Journal Title

      統計数理

      Volume: 2 Pages: 121-122

    • Open Access
  • [Journal Article] 統計地震学におけるETASモデル:その進展とホークス型モデル2021

    • Author(s)
      庄 建倉、尾形 良彦
    • Journal Title

      統計数理

      Volume: 2 Pages: 145-163

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 時空間ETASモデルの拡張バージョンとその応用2021

    • Author(s)
      郭 一村、庄 建倉
    • Journal Title

      統計数理

      Volume: 2 Pages: 223-237

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Estimation, diagnostics, and extensions of nonparametric Hawkes processes2022

    • Author(s)
      Zhuang, J.
    • Organizer
      Statistics Across Campuses Seminar, UNSW シドニー, オーストラリア (ハイブリッド開催)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Bayesian merging of earthquake catalogs from multiple sources2022

    • Author(s)
      庄 建倉, 司 政亜
    • Organizer
      日本地震学会2022年度秋季大会
  • [Presentation] The research and application of the spherical space-time ETAS model2022

    • Author(s)
      熊 子瑶, 庄 建倉
    • Organizer
      日本地震学会2022年度秋季大会
  • [Presentation] Verification of Seismic Gap by means of physical and statistical models2022

    • Author(s)
      Petrillo, G.*, Zhuang, J. and Lippiello, E.
    • Organizer
      日本地震学会2022年度秋季大会
  • [Presentation] Second-order smoothness prior over the Delaunay Tessellation and its application to gravity Bayesian inversion2022

    • Author(s)
      牛 源源*, 庄 建倉
    • Organizer
      日本地震学会2022年度秋季大会
  • [Presentation] Evaluating earthquake forecasts with likelihood based marginal and conditional scores2022

    • Author(s)
      Zhuang, J.
    • Organizer
      StatSei12, IESC コルシカ(仏)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The research on the spherical space-time ETAS model2022

    • Author(s)
      Xiong, Z
    • Organizer
      StatSei12, IESC コルシカ(仏)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地震活動による点過程モデルの改良:残差解析からの学習2022

    • Author(s)
      庄 建倉
    • Organizer
      2022年度統計関連学会連合大会, 成蹊大学(ハイブリッド開催)
    • Invited
  • [Presentation] On statistical methods applied to recent earthquake swarms2022

    • Author(s)
      熊澤 貴雄*, 尾形 良彦
    • Organizer
      2022年度統計関連学会連合大会, 成蹊大学(ハイブリッド開催)
  • [Presentation] A spherical version of the space-time ETAS model2022

    • Author(s)
      熊 子瑶*, 庄 建倉
    • Organizer
      2022年度統計関連学会連合大会, 成蹊大学(ハイブリッド開催)
  • [Presentation] Bayesian earthquake forecasts based on the ETAS model2022

    • Author(s)
      Petrillo Giuseppe*, 庄 建倉
    • Organizer
      2022年度統計関連学会連合大会, 成蹊大学(ハイブリッド開催)
  • [Presentation] Second-order smoothness prior over the Delaunay Tessellation and application on gravity Bayesian inversion2022

    • Author(s)
      牛 源源*, 庄 建倉
    • Organizer
      2022年度統計関連学会連合大会, 成蹊大学(ハイブリッド開催)
  • [Presentation] Stochastic Reconstruction: A Data-driven Method for Extending and Estimating Seismicity Clustering Models2022

    • Author(s)
      Zhuang, J.
    • Organizer
      AOGS2022 VIRTUAL, 19th Annual Meeting Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Refining the ETAS model: non-stationary background rate, hypocentral depth, source rupture geometry, and focal mechanism2022

    • Author(s)
      庄 建倉
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会, 幕張メッセ (ハイブリッド開催)
  • [Presentation] Point-process modelling of earthquakes incorporating ULF seismo-magnetic anomalies2022

    • Author(s)
      Han, P.*, Chen, H., Zhuang, J., Hattori K.
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会, 幕張メッセ (ハイブリッド開催)
    • Invited
  • [Presentation] 階層型時空間ETASと時空間ポアソン過程モデルによる日本内陸部の地震発生確率の予測と検証2022

    • Author(s)
      尾形 良彦
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会, 幕張メッセ (ハイブリッド開催)
  • [Presentation] 非定常ETASモデルで捉える能登半島群発地震活動の地域的変化2022

    • Author(s)
      熊澤 貴雄*, 尾形 良彦
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会, 幕張メッセ (ハイブリッド開催)
  • [Presentation] The research and application of the spherical spacetime ETAS model2022

    • Author(s)
      Xiong, Z.* and Zhuang, J.
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022年大会, 幕張メッセ (ハイブリッド開催)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Everything you always wanted to know about b-value* (*but were afraid to ask)2022

    • Author(s)
      Taroni, M.*, Selva, J., Marzocchi, W. and Zhuang, J.
    • Organizer
      European Geoscience Union(EGU) General Assembly 2022, Austria Center Vienna (ACV) (ハイブリッド開催)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Extensions of the spatiotemporal ETAS model and their applications2021

    • Author(s)
      Zhuang, J
    • Organizer
      東京大学地震研究所共同利用研究集会「地震活動の統計モデルと物理的意味」, オンライン開催
    • Invited
  • [Presentation] ETASモデルの発展2021

    • Author(s)
      尾形 良彦
    • Organizer
      東京大学地震研究所共同利用研究集会「地震活動の統計モデルと物理的意味」, オンライン開催
    • Invited
  • [Presentation] Long-term earthquake forecasts for the Italy and California regions based on the epidemic-type aftershock sequence (ETAS) model for short-term clustering2021

    • Author(s)
      Zhuang, J.
    • Organizer
      2021 Fall Meeting of the American Geophysical Union(AGU)(米国地球物理学連合2021年秋季大会), Online
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Extended ETAS model by incorporating focal mechanisms2021

    • Author(s)
      Maita, E. and Zhuang, J.*
    • Organizer
      2021 Fall Meeting of the American Geophysical Union(AGU)(米国地球物理学連合2021年秋季大会), Online
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The research of spherical time-space ETAS model2021

    • Author(s)
      Xiong, Z.* and Zhuang, J.
    • Organizer
      2021 Fall Meeting of the American Geophysical Union(AGU)(米国地球物理学連合2021年秋季大会), Online
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Modified estimation and forecasting of the hierarchical space-time ETAS (HIST-ETAS) model for earthquake catalogs in a wide area possessing long- and short-term incompleteness2021

    • Author(s)
      Ogata, Y.*, Katsura, K.
    • Organizer
      2021 Southern California Earthquake Center (SCEC) Annual Meeting, Online
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A filtering formula for the renewal Hawkes process2021

    • Author(s)
      庄 建倉
    • Organizer
      2021年度統計関連学会連合大会, オンライン開催
  • [Presentation] A study on the spherical space-time ETAS model2021

    • Author(s)
      熊 子瑶*, 庄 建倉, 尾形 良彦
    • Organizer
      2021年度統計関連学会連合大会, オンライン開催
  • [Presentation] 気象庁地震カタログの時空間的検出率の長期的変遷と大地震直後の欠測率の推定2021

    • Author(s)
      尾形 良彦*, 桂 康一
    • Organizer
      2021年度統計関連学会連合大会, オンライン開催
  • [Presentation] 時空間ETASモデルの球面バージョン2021

    • Author(s)
      庄 建倉*, 熊 子瑶, 尾形良彦
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会, オンライン開催
  • [Presentation] Assessing the potential earthquake precursory information in ULF magnetic data recorded in Kanto, Japan during 2000 - 2010: distance and magnitude dependences2021

    • Author(s)
      Han, P.*, Zhuang, J., Hattori, K., Chen, C-H., Febriani, F. and Chen, H.
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会, オンライン開催
  • [Presentation] A Bayesian approach to estimating the crustal strain-rate fields from GNSS data and application to data from Mainland China2021

    • Author(s)
      Xiong, Z.* and Zhuang, J.
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会, オンライン開催
  • [Presentation] 地震カタログの時空間的非均質性のモデルと適用2021

    • Author(s)
      尾形良彦*, 桂 康一
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会, オンライン開催
  • [Presentation] 長野・岐阜・福井県境付近の群発地震活動の統計解析とその特徴について2021

    • Author(s)
      熊澤貴雄*, 尾形良彦
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会, オンライン開催
  • [Presentation] Crustal strain-rate fields estimated from GNSS data with a Bayesian approach and its correlation to seismic activity2021

    • Author(s)
      Xiong, Z.* and Zhuang, J.
    • Organizer
      uropean Geoscience Union(EGU) General Assembly 2021: Gather Online
    • Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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