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スパースモデリングを実現する一般化主成分分析法の圧縮センシングに基づく数理基盤

Publicly Offered Research

Project AreaInitiative for High-Dimensional Data-Driven Science through Deepening of Sparse Modeling
Project/Area Number 26120527
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionKogakuin University

Principal Investigator

小西 克巳  工学院大学, 情報工学部, 准教授 (20339138)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords一般化主成分分析 / 圧縮センシング / システム同定 / 信号修復 / 行列ランク最小化 / スパースモデリング
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、スパースモデリングを実現する一般化主成分分析( Generalized Principle Component Analysis,GPCA)を扱い、圧縮センシングに基づく数理基盤の確立が目的である。本年度は昨年度に引き続き、圧縮センシングに基づく一般化主成分分析手法の導出を行った。本研究では、一般化主成分分析問題を複数の低ランクな行列に分割する問題、Multiple Low-Rank Matrix Completion Problemとして定式化した。観測データ列を並べた行列を低ランクの複数の行列に分割するとき、その分割方法と、分割された各行列のランクを推定する問題である。低ランク行列の復元問題は行列の核ノルム最小化問題で緩和されるが、同問題は核ノルム最小化問題で緩和不可能であることを示した。これを解決するため、私がすでに提案しているIPMS(Iterative Partial Matrix Shrinkage)法を適用し、同問題を解く手法を提案した。提案手法は、乱数を用いて擬似的に特異値分解を行うRandomized SVDが積極的に利用可能であるため、高速、かつ、低メモリ利用で計算可能であるという特徴を持つ。提案手法を制御高額分野における複数の線形システムから構成されるハブリッドシステムの同定問題、画像修復問題、および、生物学分野の細胞内シグナル伝達特性を同定する問題に適用し、有効性を確認した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2016 2015 2014

All Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Presentation] 繰り返し核ノルム最小化に基づくシステム同定のための信号修復法2016

    • Author(s)
      小西克巳
    • Organizer
      電気学会制御研究会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2016-03-04
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Multiple low rank matrices approach to piecewise affine system identification for nonuniform sampling data2015

    • Author(s)
      K. Konishi, T, Tsuchiya, K. Kunida, M. Fujii, S. Uda and S. Kuroda
    • Organizer
      The 47th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications
    • Place of Presentation
      米国ハワイ州のホルル
    • Year and Date
      2015-12-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細胞内シグナル伝達の不等間隔データに対する非線形ARXシステム同定2015

    • Author(s)
      小西、土屋、国田、藤井、宇田、黒田
    • Organizer
      第58回自動制御連合講演会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2015-11-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Simultaneous Estimation of Missing Pixels and Segmentations2015

    • Author(s)
      T. Takahashi, K. Konishi, Kazunori Uruma and T. Furukawa
    • Organizer
      International Conference on Simulation Technology
    • Place of Presentation
      富山県富山市
    • Year and Date
      2015-10-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multiple Low Rank Matrix Approach to Switched Autoregressive Exogenous System Identification2015

    • Author(s)
      Katsumi Konishi
    • Organizer
      10th Asian Control Conference 2015
    • Place of Presentation
      Kota Kinabalu, Malaysia
    • Year and Date
      2015-05-31 – 2015-06-03
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Multiple Low Rank Matrix Approach to Switched Autoregressive Exogenous System Identification2015

    • Author(s)
      K. Konishi
    • Organizer
      10th Asian Control Conference
    • Place of Presentation
      マレーシア コタキナバル
    • Year and Date
      2015-05-31
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 一般化主成分分析を用いた出力予測手法2015

    • Author(s)
      小西克巳
    • Organizer
      電気学会制御研究会
    • Place of Presentation
      三重県津市
    • Year and Date
      2015-04-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 行列ランク最小化に基づく区分的アフィンシステム同定手法2014

    • Author(s)
      小西 克巳
    • Organizer
      第57回自動制御連合講演会
    • Place of Presentation
      群馬県伊香保
    • Year and Date
      2014-11-10 – 2014-11-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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