Framework Establishment of Methodologies for Statistical Causal Inference in Multimedia Communications QoE

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K04495
• Research Institution: Nagoya Industrial Science Research Institute
• Principal Investigator: 田坂 修二 公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 研究員 (80110261)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: マルチメディア通信 / QoE / 統計的因果推論 / ベイズ統計モデル / 構造方程式モデル / MCMCシミュレーション / インターネット高度化

Outline of Annual Research Achievements

マルチメディア通信QoE(Quality of Experience)における因果関係が，従来の自然科学や社会科学の因果関係モデルとは異なる特徴を持つことを考慮して，その数学的モデリング法の枠組みを構築することを研究目的としている．　研究代表者が提案した多次元QoE推定・予測のためのベイズ統計モデリング法を因果推論法に拡張し，多次元QoE因果構造モデルの確立を目指す．
本研究では，QoEの多次元性が顕著に現れるシステムとして，力覚・音声・ビデオの三感通信を対象とする．
令和2年度には，多次元QoE尺度を複数個の構成概念(因子)に集約してそれらの間の因果関係を，構造方程式モデリング(SEM)により解明する方法を提案した．これは， 前年度の科研費(課題番号17K06454)で得られた成果(ACM Trans. Multimedia Computing, Commun. and Applications, Feb. 2020, DOI: 10.1145/3375922) を拡張発展したものである．令和元年度に，三感通信QoEを，3個の構成概念(音声ビデオ品質AVQ，力覚品質HQ，ユーザ体感品質UXQ)で表現するモデルを提案し，３構成概念間には単なる相関関係よりも，AVQとHQとからUXQへの因果関係を想定する方が統計的に合理的であることを証明した．
令和2年度は，3構成概念間における因果関係として6通りの方向を選択し，それらのSEMモデルを構築して，因果方向の確率を定量的に評価可能とする方法を提案した．提案手法を，実験による実測データに適用してモデルを比較したところ，合理的な結果が得られた．特に，2007年に発表されている力覚ビデオインタラクション実験結果(英国マンチェスター大学)のimpact-perceive-adapt現象が，提案手法により説明できることが分かった．

Current Status of Research Progress

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

Reason

交付申請書に記載した「2020年度（令和2年度）の研究実施計画」は，すべて達成した．
研究成果は，ジャーナルに投稿済みである．

Strategy for Future Research Activity

2020年度（令和2年度）に，“マルチメディア通信QoEにおける因果関係が，従来の自然科学や社会科学の因果関係モデルとは異なる特徴を持つことを考慮した数学的モデリング法の枠組み構築”の一方法を確立した．前記「研究実績の概要」に記載した研究成果は，マルチメディア通信QoE因果関係研究における世界初のものである．この成果の適用可能範囲を検証するとともに，更なる拡張を行いたい．
基本的には，交付申請書に記載した実施計画に沿った方向が妥当であると考えている．

Causes of Carryover

「現在までの進捗状況」の箇所で述べたように，2020年度に得られた研究成果はジャーナルに投稿済みであるが，2021年5月現在では，まだ査読が終了していない．この成果発表のための費用相当分（論文掲載料，別刷り代など）は，2021年度に繰り越すことになった．