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Developments and applications of statistical prediction method

Research Project

Project/Area Number 18H03211
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 60030:Statistical science-related
Research InstitutionThe Institute of Statistical Mathematics

Principal Investigator

江口 真透  統計数理研究所, 医療健康データ科学研究センター, 特任教授 (10168776)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小森 理  成蹊大学, 理工学部, 准教授 (60586379)
林 賢一  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70617274)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥16,640,000 (Direct Cost: ¥12,800,000、Indirect Cost: ¥3,840,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Keywords一般化平均 / 幾何平均・算術平均 / ポアソン点過程 / 動的治療計画 / 情報幾何 / 混合モデル / クラスタリング / メタ解析 / 最適治療 / 準線形モデル / 生存解析 / クラスター分析 / 混合化効果モデル / コルモゴロフ / 南雲平均 / マルチモーダル / オミックス データ
Outline of Annual Research Achievements

異なるデータを統合するための一般化平均による統計予測法の開発と実用化のための研究を行った.幾つかの成果発表を行った.
「A Unified Formulation of k-Means, Fuzzy c-Means and Gaussian Mixture Model by the Kolmogorov-Nagumo Average」.この論文はクラスタリングのk-平均,ファジーc-平均,ガウス混合モデルを統合するために一般化平均を用いた.特にパレート分布の生存関数を使ったエネルギー関数の一般化平均を提案し,それによる損失関数最小化アルゴリズムを構築した.パレート分布の形状パラメータを特別な値をとるとこのアルゴリズムは上記の3つのアルゴリズムを含むことが示された.
「Generalized quasi-linear mixed-effects model」.混合効果モデルにおいて固定効果とランダム効果を一般化平均で繋ぐモデリングを提案した.そのモデル選択規準についても導出されている.実データ解析において従来の線形混合モデルの方法よりも有効であることが示された.
「Minimum Divergence Methods in Statistical Machine Learning: From an Information Geometric Viewpoint」.情報幾何の立場から一般化平均を含む幾つかの方法論を広い視野から論説した成書である.最後の章で動的治療の内容で一般化平均を使ったダイバージェンスの法についても紹介された.
このような成果発表とともにメタ解析の一般化平均の結合,確率比の算術・幾何平均のダイバージェンスを使った予測性能指標などについてはほぼ完成しているので論文化などの具体的な発表を準備している.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

現在まで標準的な線形モデル,線形解析の膨大な発展がある.その広い適用可能性を失わずに非線形モデリングを目指す一般化平均アプローチがある程度,具体的な応用が見え始めている.非線形性をロバストに捉える方法論として一般化平均を援用したモデルを準線形モデルと呼び,その方法論の完成と普及が本研究計画の目的となる.
今年度は幾つかの論文・成書発表も行い,成果が目に見える形に表れてきた.とくに数年の年月がかかってしまった「Minimum Divergence Methods in Statistical Machine Learning: From an Information Geometric Viewpoint」が一般化平均の考えを含む広い視野の下で完成したことは喜ばしい.
線形モデルでは捉えられない非線形性についての理解から具体的な準線形モデルの応用拡大が教師なし学習と教師あり学習の両方に図られたことを鑑みて計画は順調に進展していると思われる.

Strategy for Future Research Activity

一般化平均を用いた統計予測法のプロジェクトの完成に努める.生態学における種分布モデルの解析を開始している.ポアソン空間過程モデルに強度関数の一般化平均を考えて新たな方法論の開発を進めていきたい.この方法によってロバストな海洋生物の生息マップを構築し,生物多様性を計るための不偏な方法論の開発につなげたい.メタ解析において過去の予測子を一般化平均によって結合する方法を提案しているが,この研究の論文発表を行うよう計画を促進させる.

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(37 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 8 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 12 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Generalized quasi-linear mixed-effects model2022

    • Author(s)
      Yusuke Saigusa, Shinto Eguchi, Osamu Komori
    • Journal Title

      Statistical Methods in Medical Research

      Volume: 31

    • DOI

      10.1177/09622802221085864

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Pythagoras theorem in information geometry and applications to generalized linear models2021

    • Author(s)
      Shinto Eguchi
    • Journal Title

      Handbook of Statistics

      Volume: 45 Pages: 15-42

    • DOI

      10.1016/bs.host.2021.06.001

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A Unified Formulation of k-Means, Fuzzy c-Means and Gaussian Mixture Model by the Kolmogorov-Nagumo Average2021

    • Author(s)
      Osamu Komori and Shinto Eguchi
    • Journal Title

      Entropy

      Volume: 23 Pages: 1-21

    • DOI

      10.3390/e23050518

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Novel robust time series analysis for long-term and short-term prediction2021

    • Author(s)
      H Okamura, Y Osada, S Nishijima, S Eguchi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11

    • DOI

      10.1038/s41598-021-91327-8

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sampling bias correction in species distribution models by quasi-linear Poisson point process2020

    • Author(s)
      Komori, O., Eguchi, S., Saigusa, Y., Kusumoto, B. and Kubota, Y.
    • Journal Title

      BMC Med Res Methodol

      Volume: 55 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1016/j.ecoinf.2019.101015

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Information Geometry Advocated by S. Amari2020

    • Author(s)
      江口 真透
    • Journal Title

      BJSIAM

      Volume: 30 Issue: 3 Pages: 40-42

    • DOI

      10.11540/bjsiam.30.3_40

    • NAID

      130007961990

    • ISSN
      2432-1982
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Strong model dependence in statistical analysis: goodness of fit is not enough for Model2020

    • Author(s)
      John Copas and Shinto Eguchi
    • Journal Title

      Annals of the Institute of StatisticalMathematics

      Volume: 72 Pages: 329-352

    • DOI

      10.1007/s10463-018-0691-8

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Strong model dependence in statistical analysis: goodness of fit is not enough for model choice2019

    • Author(s)
      Copas, J. & Eguchi, S.
    • Journal Title

      International Journal of Mathematics for Industry

      Volume: 印刷中 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1142/s2661335219500023

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The power‐integrated discriminant improvement: an accurate measure of the incremental predictive value of additional biomarkers2019

    • Author(s)
      Hayashi, K., Eguchi, S.
    • Journal Title

      Statistics in Medicine

      Volume: 印刷中 Pages: 2589-2604

    • DOI

      10.1002/sim.8135

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Development of novel diagnostic system for pancreatic cancer, including early stages, measuring mRNA of whole blood cells2019

    • Author(s)
      Sakai Yoshio、Honda Masao、Matsui Shigeyuki、Komori Osamu、Murayama Toshinori、Fujiwara Tadami、Mizuno Masaaki、Imai Yasuhito、Yoshimura Kenichi、Nasti Alessandro、Wada Takashi、Iida Noriho、Kitahara Masaaki、Horii Rika、Toshikatsu Tamai、Nishikawa Masashi、Okafuji Hirofumi、Mizukoshi Eishiro、et al
    • Journal Title

      Cancer Sci.

      Volume: 110 Pages: 1364-1388

    • DOI

      10.1111/cas.13971

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Estimation of a concordance probability for doubly censored time-to-event data2018

    • Author(s)
      Kenichi Hayashi, Yasutaka Shimizu
    • Journal Title

      Statistics in Biosciences

      Volume: - Pages: 546-567

    • DOI

      10.1007/s12561-018-9216-5

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Odds-based predictive improvement index for binary regression models2022

    • Author(s)
      Kenichi Hayashi, Shinto Eguchi
    • Organizer
      The 11th Conference of the IASC-ARS
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A new integrated discriminant improvement index via odds2021

    • Author(s)
      林 賢一,江口 真透
    • Organizer
      計量生物学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] オッズに基づく二値回帰モデルの予測力改善指標2021

    • Author(s)
      林 賢一,江口 真透
    • Organizer
      計算機統計学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 予測のための最大エントロピーと最小ダイバージェンス2021

    • Author(s)
      江口 真透
    • Organizer
      予測モデリングの理論と応用(科研費シンポジウム)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 強化学習のための統計モデルと情報幾何2020

    • Author(s)
      江口真透
    • Organizer
      統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 動的治療方針の推定における異質性の問題2020

    • Author(s)
      大前勝弘, 江口真透
    • Organizer
      統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Robust outcome weighted learning2020

    • Author(s)
      小島 将裕, 江口 真透, 野間 久史
    • Organizer
      統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 準線形予測関数をもつ一般化混合効果モデルについて2020

    • Author(s)
      三枝 祐輔, 小森 理, 江口真透
    • Organizer
      統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Power-IDI:IDIに基づく予測能改善の定量化2019

    • Author(s)
      林賢一, 江口真透
    • Organizer
      統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 動的治療計画の最近の進展と今後の展望2019

    • Author(s)
      江口真透
    • Organizer
      統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] さまざまな研究パラダイムをつなぐ情報幾何2019

    • Author(s)
      江口真透
    • Organizer
      横幹連合コンファレンス
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 一般化平均を用いた非正規な混合効果モデル2019

    • Author(s)
      三枝 祐輔, 小森 理, 江口真透
    • Organizer
      統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 一般化平均を使ったモデル,ダイバージェンス,ロス関数2019

    • Author(s)
      江口 真透
    • Organizer
      九州大学統計科学セミナー
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] A Generalized Mean for Positive Definite Matrices - Human Color Perception Problem -2019

    • Author(s)
      江口真透
    • Organizer
      Information Geometry and Affine Differential Geometry III Nagoya University, Nagoya
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 混合ハザードモデル2018

    • Author(s)
      大前勝弘, 江口真透
    • Organizer
      2018年度統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 異なるモデルの尤度関数の結合2018

    • Author(s)
      江口真透,竹之内高志
    • Organizer
      2018年度統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 一般化エネルギー関数に基づくクラスター分析2018

    • Author(s)
      小森理,江口真透
    • Organizer
      2018年度統計関連学会連合大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 一般化混合モデルの提案とその統計的性質2018

    • Author(s)
      江口真透
    • Organizer
      応用統計ワークショップ, 東京大学院経済研究科,東京都
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 最小ダイバージェンス幾何2018

    • Author(s)
      江口真透
    • Organizer
      ミニワークショップ 統計多様体の幾何学とその周辺(10).北海道大学,札幌市
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 統計モデリングのための一般化平均2018

    • Author(s)
      江口真透
    • Organizer
      ミニワークショップ 統計多様体の幾何学とその周辺(10).北海道大学,札幌市
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 一般化平均を使った統計方法2018

    • Author(s)
      江口真透
    • Organizer
      予測モデリングとその周辺 -機械学習・統計科学・情報理論からのアプローチ-.成蹊大学,武蔵野市
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 統計的機械学習法とデータの異質性に注目した解析法2018

    • Author(s)
      小森理
    • Organizer
      SICE制御部門 データ科学とリンクした次世代の適応学習制御調査研究会、統計数理研究所
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] A new composite estimand for regulatory clinical trials with dropouts2018

    • Author(s)
      Taguri, M., Hayashi, K.
    • Organizer
      The 29th International Biometric Conference, Barcelona
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Book] Minimum Divergence Methods in Statistical Machine Learning: From an Information Geometric Viewpoint2022

    • Author(s)
      Shinto Eguchi, Osamu Komori
    • Total Pages
      221
    • Publisher
      Springer Nature
    • ISBN
      9784431569220
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Book] Statistical Methods for Imbalanced Data in Ecological and Biological Studies2019

    • Author(s)
      Komori, O., & Eguchi, S.
    • Total Pages
      55
    • Publisher
      Springer
    • ISBN
      9784431555698
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Book] On the launch of the journal Information Geometry”, Information Geometry 1.1.2018

    • Author(s)
      Shinto Eguchi
    • Total Pages
      135
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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