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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Study on Nonlinear Filtering Method for Streaming Computing under Edge Heavy Data Environment

Research Project

Project/Area Number 26280010
Research InstitutionThe Institute of Statistical Mathematics

Principal Investigator

樋口 知之  統計数理研究所, その他部局等, 所長 (70202273)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中野 慎也  統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (40378576)
有吉 雄哉  統計数理研究所, データ同化研究開発センター, 特任研究員 (80735019)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords時系列解析 / 逐次データ同化
Outline of Annual Research Achievements

ビッグデータはエッジと呼ぶべき、インターネットの始端である計測・観測の現場で大量に算出されている。1000倍の速度の無線LANが計画中であるものの、ビッグデータをそのままクラウドへ輸送することは、ブロードバンドの将来的発展を考えても、輸送コストおよび帯域量の観点から、現場での目的に応じたオンライン計算の研究の重要性は増してきている。事実この数年、機械学習分野ではストリーム計算と呼ばれる研究分野が大きな注目を浴びてきた。一方、大規模な次元の観測ベクトルデータの処理に関しては、気象・海況予報分野において、逐次データ同化手法と呼ばれる計算手法の研究がこの20数年間継続的になされてきた。本研究では、この異なる特性をもつフィルタリング機能の両者の優れた点を相互に利用する手法の開発を目指した。最終年度では、二つの研究軸(AメニューとBメニュー)各々でまとめの作業に注力した。Aメニューは、逐次データ同化手法のストリーム計算への適用可能性を探るものであり、逆にBメニューはストリーム計算で利用される最適化技法の逐次データ同化手法への適用を模索するものである。Aメニューでは、入力ベクトルとして時刻t の入力画像データ、観測データを二値(例えば、映像内の不審者の有無)、(潜在変数)状態ベクトルとして判別器に含まれるパラメータとする、時変判別器構築問題に対して、前年度考案したアンサンブルベースの非線形フィルタの適用を試みた。Bメニューでは、比較的低次元の状態空間モデルを用いた双子実験により、ストリーム計算を模倣する非線形予測フィルタのMAP解としての数値的振る舞いを考察した。さらに、これまで開発してきた非線形フィルタのソース等をPythonライブラリとして整理したプラットフォームを構築した。あわせて、論文や国際会議等での発表情報とあわせてホームページで情報を公開した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (20 results)

All 2016 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Bayesian inference of forces causing cytoplasmic streaming in Caenorhabditis elegans embryos and mouse oocytes2016

    • Author(s)
      Ritsuya Niwayama, Hiromichi Nagao, Tomoya S. Kitajima, Lars Hufnagel, Kyosuke Shinohara, Tomoyuki Higuchi, Takuji Ishikawa, Akatsuki Kimura
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: Vol. 11, No. 7 Pages: e0159917

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0159917

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Decadal-scale meridional shift of the typhoon recurvature latitude over five decades2016

    • Author(s)
      Shin'ya Nakano, Kosuke Ito, Kazue Suzuki, Genta Ueno
    • Journal Title

      International Journal of Climatology

      Volume: Vol. 36 Pages: 3819-3827

    • DOI

      10.1002/joc.4595

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Particle filter for real-time human mobility prediction following unprecedented disaster2016

    • Author(s)
      Akihito Sudo, Takehiro Kashiyama, Takahiro Yabe, Hiroshi Kanasugi, Xuan Song, Tomoyuki Higuchi, Shin'ya Nakano, Masaya Saito, Yoshihide Sekimoto
    • Journal Title

      Proceedings of ACM SIGSPATIAL

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1145/2996913.29970000

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 非線形埋込み型特徴量選択のための単結合ニューラルネットワークの提案2016

    • Author(s)
      須藤明人, 樋口知之, 中野慎也, 斎藤正也, 矢部貴大, 関本義秀
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: Vol. 116, No. 121 Pages: 127-131

  • [Journal Article] シチズンサイエンス 相互監視それとも共進化?2016

    • Author(s)
      樋口知之
    • Journal Title

      情報管理

      Volume: Vol.59, No.9 Pages: 629-635

    • DOI

      http://doi.org/10.1241/johokanri.59.629

    • Open Access
  • [Presentation] Particle filter for real-time human mobility prediction following unprecedented disaster2016

    • Author(s)
      Akihito Sudo, Takehiro Kashiyama, Takahiro Yabe, Hiroshi Kanasugi, Xuan Song, Tomoyuki Higuchi, Shin'ya Nakano, Masaya Saito, Yoshihide Sekimoto
    • Organizer
      24th ACM SIGSPATIAL International Conference on Advances in Geographic Information Systems (ACM SIGSPATIAL 2016)
    • Place of Presentation
      San Francisco Airport Marriott Waterfront (California, USA)
    • Year and Date
      2016-11-01 – 2016-11-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 背景・状態空間モデルとカルマンフィルタ2016

    • Author(s)
      樋口知之
    • Organizer
      平成28年度統計数理研究所公開講座「粒子フィルタとその応用」
    • Place of Presentation
      統計数理研究所(東京都立川市)
    • Year and Date
      2016-09-29 – 2016-09-29
  • [Presentation] 実世界データの機械学習2016

    • Author(s)
      樋口知之
    • Organizer
      センサエキスポジャパン2016-SICE計測部門・システムインテグレーション部門共催セミナー
    • Place of Presentation
      東京ビッグサイト(東京都江東区)
    • Year and Date
      2016-09-29 – 2016-09-29
  • [Presentation] データ同化入門2016

    • Author(s)
      樋口知之
    • Organizer
      iTHESデータ同化スクール
    • Place of Presentation
      理化学研究所 融合連携イノベーション推進棟(IIB)(兵庫県神戸市中央区)
    • Year and Date
      2016-09-12 – 2016-09-12
  • [Presentation] 眼光紙背:ベイズ統計モデリングと人工知能2016

    • Author(s)
      樋口知之
    • Organizer
      東京大学地震研究所金曜セミナー
    • Place of Presentation
      東京大学地震研究所(東京都文京区)
    • Year and Date
      2016-09-09 – 2016-09-09
  • [Presentation] 一般化状態空間モデルによる人工衛星磁場データの解析2016

    • Author(s)
      中野慎也
    • Organizer
      2016年度 統計関連学会連合大会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2016-09-04 – 2016-09-07
  • [Presentation] リアルタイムな広域人流推定のための高速で高精度な粒子フィルタの提案2016

    • Author(s)
      須藤明人, 樋口知之, 中野慎也, 斎藤正也, 矢部貴大, 関本義秀
    • Organizer
      第36回交通工学研究発表会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部駿河台キャンパス(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-08-08 – 2016-08-08
  • [Presentation] A Gaussian process model for representing the uncertainty and long-term change in typhoon behavior and its application2016

    • Author(s)
      Shin'ya Nakano
    • Organizer
      the 26th Annual Conference of the International Environmetrics Society
    • Place of Presentation
      Edinburgh Conference Centre, Heriot-Watt University (Edinburgh, UK)
    • Year and Date
      2016-07-18 – 2016-07-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非線形埋込み型特徴量選択のための単結合ニューラルネットワークの提案2016

    • Author(s)
      須藤明人, 樋口知之, 中野慎也, 斎藤正也, 矢部貴大, 関本義秀
    • Organizer
      第25回情報論的学習理論と機械学習研究会
    • Place of Presentation
      沖縄科学技術大学院大学(沖縄県国頭郡)
    • Year and Date
      2016-07-05 – 2016-07-05
  • [Presentation] A pilot study for reconstruction of the inner-magnetosphere by data assimilation of global ENA and EUV measurements2016

    • Author(s)
      Shin'ya Nakano, Pontus C. Brandt, Mei-Ching Fok
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2016-05-22 – 2016-05-26
  • [Presentation] Decadal-scale variation of the typhoon recurvature latitude2016

    • Author(s)
      Shin'ya Nakano, Kosuke Ito, Kazue Suzuki, Genta Ueno
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2016-05-22 – 2016-05-26
  • [Presentation] A quantification method for the properties of diffuse and pulsating aurorae based on auroral image data2016

    • Author(s)
      Shin'ya Nakano, Yasunobu Ogawa
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2016-05-22 – 2016-05-26
  • [Remarks] 統計数理研究所

    • URL

      http://www.ism.ac.jp/index.html

  • [Remarks] 樋口知之ホームページ

    • URL

      http://www.ism.ac.jp/~higuchi/

  • [Remarks] researchmap

    • URL

      http://researchmap.jp/matrix

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Published: 2018-01-16  

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