ビッグデータ時代の複雑構造データを扱う機械学習法の研究

• 研究課題/領域番号: 15H01704
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能情報学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 鹿島 久嗣 京都大学, 情報学研究科, 教授 (80545583)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 43,030千円 (直接経費: 33,100千円、間接経費: 9,930千円); 2019年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2018年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2017年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2016年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2015年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: 人工知能 / 機械学習 / データサイエンス / ヒューマンコンピュテーション / クラウドソーシング / 集合知 / 機会学習 / データマイニング

研究成果の概要

本研究課題では、グラフ構造などの複雑な構造をもつデータや、分析過程において人間によって生成されたデータを効果的に扱う手法について研究を行った。特に、近年著しく発展しているグラフ構造を対象とした深層学習法の開発を行った。一方、機械学習だけでは解決が困難な、高い専門性や抽象的な判断が必要な課題に対して、人間が判断したデータを適切に処理することで、正しい判断を導く数々の方法論を開発した。また、以上で開発した手法を、化学や生物学・材料科学などの科学分野を中心としたその応用に取り組み、その有効性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、近年学術界・産業界において期待されている深層学習などの機械学習・データ解析技術の適用可能性を大きく広げるとともに、人工知能だけでは解決が困難な問題に対して人間の知能や判断を組み合わせることで、より適切な意思決定を行うことを可能とするための基盤技術を開発するものである。

研究成果

• [雑誌論文] DDBJ Data Analysis Challenge: a machine learning competition to predict <i>Arabidopsis</i> chromatin feature annotations from DNA sequences (2020)
  • 著者名/発表者名: Eli Kaminuma, Yukino Baba, Masahiro Mochizuki, Hirotaka Matsumoto, Haruka Ozaki, Toshitsugu Okayama, Takuya Kato, Shinya Oki, Takatomo Fujisawa, Yasukazu Nakamura, Masanori Arita, Osamu Ogasawara, Hisashi Kashima, Toshihisa Takagi
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 95 号: 1 ページ: 43-50
  • DOI: 10.1266/ggs.19-00034
  • NAID: 130007834264
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 年月日: 2020-02-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dual graph convolutional neural network for predicting chemical networks (2020)
  • 著者名/発表者名: Harada Shonosuke、Akita Hirotaka、Tsubaki Masashi、Baba Yukino、Takigawa Ichigaku、Yamanishi Yoshihiro、Kashima Hisashi
  • 雑誌名: BMC Bioinformatics 巻: 21 号: S3 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1186/s12859-020-3378-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthetic Accessibility Assessment Using Auxiliary Responses (2020)
  • 著者名/発表者名: Shun Ito, Yukino Baba, Tetsu Isomura, Hisashi Kashima
  • 雑誌名: Expert Systems with Applications 巻: 145 ページ: 113106-113106
  • DOI: 10.1016/j.eswa.2019.113106
  • NAID: 130007422124
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超問題：専門知識を要するクラウドソーシングタスクの回答統合法 (2019)
  • 著者名/発表者名: Jiyi Li, 馬場 雪乃, 鹿島 久嗣
  • 雑誌名: 日本データベース学会和文論文誌 巻: 17-J ページ: 1-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Matrix- and tensor-based recommender systems for the discovery of currently unknown inorganic compounds (2018)
  • 著者名/発表者名: Seko, A, Hayashi, H, Kashima, H and Tanaka, I
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW MATERIALS 巻: 2-1 号: 1 ページ: 013805-013805
  • DOI: 10.1103/physrevmaterials.2.013805
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Wisdom of Crowds for Synthetic Accessibility Evaluation (2018)
  • 著者名/発表者名: Yukino Baba, Tetsu Isomura, Hisashi Kashima
  • 雑誌名: Journal of Molecular Graphics and Modelling 巻: 80 ページ: 217-223
  • DOI: 10.1016/j.jmgm.2018.01.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Link Prediction in Sparse Networks by Incidence Matrix Factorization (2017)
  • 著者名/発表者名: Sho Yokoi, Hiroshi Kajino, Hisashi Kashima
  • 雑誌名: Journal of Information Processing 巻: 25 号: 0 ページ: 477-485
  • DOI: 10.2197/ipsjjip.25.477
  • NAID: 130005775578
  • ISSN: 1882-6652
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crowdsourcing Chart Digitizer: Task Design and Quality Control for Making Legacy Open Data Machine-Readable (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Oyama, Yukino Baba, Ikki Ohmukai, Hiroaki Dokoshi, Hisashi Kashima
  • 雑誌名: International Journal of Data Science and Analytics 巻: 2 ページ: 45-60
  • NAID: 120006366497
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Participation Recommendation System for Crowdsourcing Contests (2016)
  • 著者名/発表者名: Yukino Baba, Kei Kinoshita, Hisashi Kashima
  • 雑誌名: Expert Systems with Applications 巻: 58 ページ: 174-183
  • DOI: 10.1016/j.eswa.2016.04.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] 列挙型クラウドソーシングタスクのための品質管理法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 梶村 俊介, 馬場 雪乃, 梶野 洸, 鹿島 久嗣
  • 雑誌名: 人工知能学会論文誌 巻: 31 号: 2 ページ: K-F79_1-9
  • DOI: 10.1527/tjsai.K-F79
  • NAID: 130005126838
  • ISSN: 1346-0714, 1346-8030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quality Control for Crowdsourced Hierarchical Classification (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki Otani, Yukino Baba, Hisashi Kashima
  • 雑誌名: Proceedings of the 2015 IEEE International Conference on Data Mining (ICDM) 巻: 1 ページ: 937-942
  • DOI: 10.1016/j.eswa.2016.04.009
  • NAID: 40020497463
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 接続行列埋め込みに基づく複数種類の多項関係の同時予測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 則 のぞみ，ボレガラ ダヌシカ，鹿島 久嗣
  • 雑誌名: 人工知能学会論文誌 巻: 30 号: 2 ページ: 459-465
  • DOI: 10.1527/tjsai.30.459
  • NAID: 130004927392
  • ISSN: 1346-0714, 1346-8030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] From One Star to Three Stars: Upgrading Legacy Open Data Using Crowdsourcing (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Oyama, Yukino Baba, Ikki Ohmukai, Hiroaki Dokoshi, Hisashi Kashima
  • 雑誌名: Proceedings of the 2015 International Conference on Data Science and Advanced Analytics (DSAA) 巻: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1109/dsaa.2015.7344801
  • NAID: 120006661421
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quality Control for Crowdsourced POI Collection (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Kajimura, Yukino Baba, Hiroshi Kajino, Hisashi Kashima
  • 雑誌名: Proceedings of the 19th Pacific-Asia Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (PAKDD) 巻: 1 ページ: 255-267
  • DOI: 10.1007/978-3-319-18032-8_20
  • ISBN: 9783319180311, 9783319180328
  • 査読あり
• [学会発表] Approximation Ratios of Graph Neural Networks for Combinatorial Problems (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryoma Sato, Makoto Yamada, Hisashi Kashima
  • 学会等名: Advances in Neural Information Processing Systems (NeurIPS)
  • 国際学会
• [学会発表] Theoretical Evidence for Adversarial Robustness Through Randomization (2019)
  • 著者名/発表者名: Rafael Pinot, Laurent Meunier, Alexandre Araujo, Hisashi Kashima, Florian Yger, Cedric Gouy-Pailler, Jamal Atif
  • 学会等名: Advances in Neural Information Processing Systems (NeurIPS)
  • 国際学会
• [学会発表] Active Change-Point Detection (2019)
  • 著者名/発表者名: Shogo Hayashi, Yoshinobu Kawahara, Hisashi Kashima
  • 学会等名: 11th Asian Conference on Machine Learning (ACML)
  • 国際学会
• [学会発表] Learning to Sample Hard Instances for Graph Algorithms. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryoma Sato, Makoto Yamada, Hisashi Kashima
  • 学会等名: 11th Asian Conference on Machine Learning (ACML)
  • 国際学会
• [学会発表] Interdependence Model for Multi-label Classification (2019)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Yoshimura, Tomoaki Iwase, Yukino Baba, Hisashi Kashima
  • 学会等名: 28th International Conference on Artificial Neural Networks (ICANN)
  • 国際学会
• [学会発表] Probabilistic Modeling of Peer Correction and Peer Assessment (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeru Sunahase, Yukino Baba, Hisashi Kashima
  • 学会等名: 12th International Conference on Educational Data Mining (EDM)
  • 国際学会
• [学会発表] Long-Term Prediction of Small Time-Series Data Using Generalized Distillation (2019)
  • 著者名/発表者名: Shogo Hayashi, Akira Tanimoto, Hisashi Kashima
  • 学会等名: International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN)
  • 国際学会
• [学会発表] CrowNN: Human-in-the-loop Network with Crowd Crowd-generated Inputs (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Sakata, Yukino Baba, Hisashi Kashima, Hisashi Kashima
  • 学会等名: 44th International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP)
  • 国際学会
• [学会発表] BayesGrad: Explaining Predictions of Graph Convolutional Networks (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Akita, Kosuke Nakago, Tomoki Komatsu, Yohei Sugawara, Shin-ichi Maeda, Yukino Baba, Hisashi Kashima
  • 学会等名: Proceedings of the 25th International Conference on Neural Information Processing (ICONIP)
  • 国際学会
• [学会発表] Short-term Precipitation Prediction with Skip-connected PredNet (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryoma Sato, Takehiro Yamamoto, Hisashi Kashima
  • 学会等名: Proceedings of the 27th International Conference on Artificial Neural Networks (ICANN)
  • 国際学会
• [学会発表] Incorporating Worker Similarity for Label Aggregation in Crowdsourcing (2018)
  • 著者名/発表者名: Jiyi Li, Hisashi Kashima
  • 学会等名: Proceedings of the 27th International Conference on Artificial Neural Networks (ICANN)
  • 国際学会
• [学会発表] Simultaneous Clustering and Ranking from Pairwise Comparisons (2018)
  • 著者名/発表者名: Jiyi Li, Yukino Baba, Hisashi Kashima
  • 学会等名: Proceedings of the 27th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI)
  • 国際学会
• [学会発表] On Reducing Dimensionality of Labeled Data Efficiently (2018)
  • 著者名/発表者名: Guoxi Zhang, Tomoharu Iwata, Hisashi Kashima
  • 学会等名: Proceedings of the 22nd Pacific-Asia Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (PAKDD)
  • 国際学会
• [学会発表] Data Analysis Competition Platform for Educational Purposes: Lessons Learned and Future Challenges (2018)
  • 著者名/発表者名: Yukino Baba, Tomoumi Takase, Kyohei Atarashi, Satoshi Oyama, Hisashi Kashima
  • 学会等名: Proceedings of the 8th Symposium on Educational Advances in Artificial Intelligence (EAAI)
  • 国際学会
• [学会発表] Hyper Questions: Unsupervised Targeting of a Few Experts in Crowdsourcing (2017)
  • 著者名/発表者名: Jiyi Li, Yukino Baba, Hisashi Kashima
  • 学会等名: Proceeding of the 26th ACM International Conference on Information and Knowledge Management (CIKM)
  • 国際学会
• [学会発表] Quality Control for Crowdsourced Multi-Label Classification using RAkEL (2017)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Yoshimura, Yukino Baba and Hisashi Kashima
  • 学会等名: Proceeding of the 24th International Conference on Neural Information Processing (ICONIP)
  • 国際学会
• [学会発表] Distributed Multi-task Learning for Sensor Network (2017)
  • 著者名/発表者名: Jiyi Li, Tomohiro Arai, Yukino Baba, Hisashi Kashima, Shotaro Miwa
  • 学会等名: roceeding of the European Conference on Machine Learning & Principles and Practice of Knowledge Discovery in Databases (ECML PKDD)
  • 国際学会
• [学会発表] Robust Multi-view Topic Modeling by Incorporating Detecting Anomalies (2017)
  • 著者名/発表者名: Guoxi Zhang, Tomoharu Iwata, Hisashi Kashima
  • 学会等名: Proceeding of the European Conference on Machine Learning & Principles and Practice of Knowledge Discovery in Databases (ECML PKDD)
  • 国際学会
• [学会発表] A Generalized Model for Multidimensional Intransitivity (2017)
  • 著者名/発表者名: Jiuding Duan, Jiyi Li, Yukino Baba, Hisashi Kashima
  • 学会等名: Proceedings of the 21st Pacific-Asia Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (PAKDD)
  • 国際学会
• [学会発表] Pairwise HITS: Quality Estimation from Pairwise Comparisons in Creator-Evaluator Crowdsourcing Process (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeru Sunahase, Yukino Baba, Hisashi Kashima
  • 学会等名: Proceedings of the 31st AAAI Conference on Artificial Intelligence (AAAI)
  • 国際学会
• [学会発表] Link Prediction by Incidence Matrix Factorisation (2016)
  • 著者名/発表者名: Sho Yokoi, Hiroshi Kajino, Hisashi Kashima
  • 学会等名: Proceedings of the 22nd European Conference on Artificial Intelligence (ECAI)
  • 国際学会
• [学会発表] 漸進比較法によるランキング推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高濱 隆輔, 神嶌 敏弘, 鹿島 久嗣
  • 学会等名: 人工知能学会全国大会
  • 発表場所: 公立はこだて未来大学(北海道・函館市)
  • 年月日: 2015-05-30
• [学会発表] 接続行列分解による関係予測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横井 祥, 梶野 洸, 鹿島 久嗣
  • 学会等名: 人工知能学会全国大会
  • 発表場所: 公立はこだて未来大学(北海道・函館市)
  • 年月日: 2015-05-30
• [学会発表] クラウドソーシングにおける階層的分類タスクの品質管理手法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大谷 直樹, 馬場 雪乃, 鹿島 久嗣
  • 学会等名: 人工知能学会全国大会
  • 発表場所: 公立はこだて未来大学(北海道・函館市)
  • 年月日: 2015-05-30
• [学会発表] コンテスト型クラウドソーシングにおける勝敗予測. (2015)
  • 著者名/発表者名: 馬場 雪乃, 木下 慶, 鹿島 久嗣
  • 学会等名: 人工知能学会全国大会
  • 発表場所: 公立はこだて未来大学(北海道・函館市)
  • 年月日: 2015-05-30
• [学会発表] クラウドソーシングにおけるプライバシ保護タスク割り当て. (2015)
  • 著者名/発表者名: 梶野 洸, 荒井 ひろみ, 佐久間 淳, 鹿島 久嗣
  • 学会等名: 人工知能学会全国大会
  • 発表場所: 公立はこだて未来大学(北海道・函館市)
  • 年月日: 2015-05-30
• [図書] ヒューマンコンピュテーションとクラウドソーシング (2016)
  • 著者名/発表者名: 鹿島久嗣, 小山 聡, 馬場雪乃
  • 総ページ数: 128
  • 出版者: 講談社
  • ISBN: 9784061529137