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再生核適応フィルタの解析と高性能アルゴリズム開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K06081
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 通信・ネットワーク工学
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

湯川 正裕  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (60462743)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード再生核ヒルベルト空間 / 直積空間 / オンライン学習 / カーネル法 / 非線形関数推定 / 凸射影 / 時系列データ予測 / 適応フィルタ / 再生核 / 非線形推定 / 直交射影 / 適応学習
研究成果の概要

信号処理・データサイエンスにおいて、非線形性を考慮すべき状況が広く見られる。例えば、低品質スピーカーの入出力特性、光通信路の伝搬特性、時系列データにおける過去と未来のデータ間の関係性など、枚挙に暇がない。ガウス過程のオンライン版として位置付けられるカーネル適応フィルタは、推定精度・計算量・大域的最適性(凸性)の点で優れている。
本研究では、カーネル設計が容易で多重スケール性に対応できるという特長を持つ多カーネル適応フィルタの解析と高性能化に取り組んだ。高速な収束を達成するアルゴリズム開発、高速性のメカニズム解明、再生核が存在しない空間への拡張、分散型への拡張に関する成果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

モデル選択問題は、数理科学における重要テーマとして長年研究されてきた。多カーネル適応フィルタは、複数の再生核を利用することで柔軟で冗長な数理モデルを用意し、スパース化によって冗長な辞書から適切な要素のみを自動抽出する機能を備えた手法である。研究代表者は、同手法に関する研究に2010年に着手し、2012年に誌上発表、以降、様々な方向に研究を進展させてきた。本科研費プロジェクトで得られた成果は、アルゴリズムの高速化・高速化メカニズムの理解・分散型アルズリズムへの発展を含むものであり、ビッグデータ解析への需要と期待が高まる現代と未来において、基盤技術としての役割を担っていくことを期待する。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 14件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Technical University of Berlin/Fraunhofer HHI/University of Bremen(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ブレーメン大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Fraunhofer Heinrich Hertz Institute(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ベルリン大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ベルリン工科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Distributed Adaptive Learning With Multiple Kernels in Diffusion Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Ban-Sok、Yukawa Masahiro、Cavalcante Renato Luis Garrido、Dekorsy Armin
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Signal Processing

      巻: 66 号: 21 ページ: 5505-5519

    • DOI

      10.1109/tsp.2018.2868040

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Online Nonlinear Estimation via Iterative L2-Space Projections: Reproducing Kernel of Subspace2018

    • 著者名/発表者名
      Ohnishi Motoya、Yukawa Masahiro
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Signal Processing

      巻: 66 号: 15 ページ: 4050-4064

    • DOI

      10.1109/tsp.2018.2846271

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supervised Nonnegative Matrix Factorization via Minimization of Regularized Moreau-Envelope of Divergence Function with Application to Music Transcription2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yukawa and Hideaki Kagami
    • 雑誌名

      Journal of the Franklin Institute

      巻: 355 号: 4 ページ: 2041-2066

    • DOI

      10.1016/j.jfranklin.2017.12.002

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient dictionary-refining kernel adaptive filter with fundamental insights2016

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Takizawa and Masahiro Yukawa
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Signal Processing

      巻: 64 号: 16 ページ: 4337-4350

    • DOI

      10.1109/tsp.2016.2563401

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Why does a Hilbertian metric work efficiently in online learning with kernels?2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yukawa and Klaus R. Muller
    • 雑誌名

      IEEE Signal Processing Letters

      巻: 23 号: 10 ページ: 1424-1428

    • DOI

      10.1109/lsp.2016.2598615

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Adaptive learning in Cartesian product of reproducing kernel Hilbert spaces2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yukawa
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Signal Processing

      巻: 63 号: 22 ページ: 6037-6048

    • DOI

      10.1109/tsp.2015.2463261

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Joint separation and dereverberation of reverberant mixtures with determined multichannel non-negative matrix factorization2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Kagami, Hirokazu Kameoka, and Masahiro Yukawa
    • 学会等名
      International Conference on Acoustic, Speech and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A hybrid dictionary approach for distributed kernel adaptive filtering in diffusion networks2018

    • 著者名/発表者名
      Ban-Sok Shin, Masahiro Yukawa, Renato L.G. Cavalcante, and Armin Dekorsy
    • 学会等名
      International Conference on Acoustic, Speech and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] How Are the Centered Kernel Principal Components Relevant to Regression Task?2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Yukawa, Klaus R. Mueller, and Yuto Ogino
    • 学会等名
      International Conference on Acoustic, Speech and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic shrinkage tuning robust to input correlation for sparsity-aware adaptive filtering2018

    • 著者名/発表者名
      Kwangjin Jeong, Masahiro Yukawa, Masao Yamagishi, and Isao Yamada
    • 学会等名
      International Conference on Acoustic, Speech and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection for 5G-NOMA: An Online Adaptive Machine Learning Approach2018

    • 著者名/発表者名
      Daniyal Amir Awan, Renato L.G. Cavalcante, Masahiro Yukawa, and Slawomir Stanczak
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Communications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectral Clustering with Automatic Cluster-Number Identification via Finding Sparse Eigenvectors2018

    • 著者名/発表者名
      Yuto Ogino and Masahiro Yukawa
    • 学会等名
      European Signal Processing Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic shrinkage tuning based on a system-mismatch estimate for sparsity-aware adaptive filtering2017

    • 著者名/発表者名
      Masao Yamagishi, Yukawa Masahiro, and Isao Yamada
    • 学会等名
      IEEE ICASSP
    • 発表場所
      ニューオリンズ・米国
    • 年月日
      2017-03-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A majorization-minimization algorithm with projected gradient updates for time-domain spectrogram factorization2017

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Kagami, Hirokazu Kameoka, and Masahiro Yukawa
    • 学会等名
      IEEE ICASSP
    • 発表場所
      ニューオリンズ・米国
    • 年月日
      2017-03-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Projection-based dual averaging for stochastic sparse optimization2017

    • 著者名/発表者名
      Asahi Ushio and Masahiro Yukawa
    • 学会等名
      IEEE ICASSP
    • 発表場所
      ニューオリンズ・米国
    • 年月日
      2017-03-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Complex NMF with the generalized Kullback-Leibler divergence2017

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Kameoka, Hideaki Kagami, and Masahiro Yukawa
    • 学会等名
      IEEE ICASSP
    • 発表場所
      ニューオリンズ・米国
    • 年月日
      2017-03-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distributed Nonlinear Regression Using In-Network Processing With Multiple Gaussian Kernels2017

    • 著者名/発表者名
      B.-S. Shin, H. Paul, M. Yukawa, and A. Dekorsy
    • 学会等名
      IEEE International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Online Learning in L2 Space with Multiple Gaussian Kernels2017

    • 著者名/発表者名
      Motoya Ohnishi and Masahiro Yukawa
    • 学会等名
      European Signal Processing Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Better Metric in Kernel Adaptive Filtering2016

    • 著者名/発表者名
      Airi Takeuchi, Masahiro Yukawa, and Klaus R. Muller
    • 学会等名
      EUSIPCO
    • 発表場所
      ブダペスト・ハンガリー
    • 年月日
      2016-08-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Supervised Nonnegative Matrix Factorization with Dual-Itakura-Saito and Kullback-Leibler Divergences for Music Transcription2016

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Kagami and Masahiro Yukawa
    • 学会等名
      EUSIPCO
    • 発表場所
      ブダペスト・ハンガリー
    • 年月日
      2016-08-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-task Learning with Operator-valued Reproducing Kernels2015

    • 著者名/発表者名
      Asahi Ushio and Masahiro Yukawa
    • 学会等名
      信号処理シンポジウム
    • 発表場所
      スパリゾートハワイアンズ(福島県・いわき市)
    • 年月日
      2015-11-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] Masahiro Yukawa -- Publications

    • URL

      http://www.ykw.elec.keio.ac.jp/yukawa/pub.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2015 実施状況報告書
  • [備考] Masahiro Yukawa

    • URL

      http://www.ykw.elec.keio.ac.jp/yukawa/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-02-22  

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