複数行列データからのデータ因子構造推定

• 研究課題/領域番号: 16H02868
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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: 馬見塚 拓 京都大学, 化学研究所, 教授 (00346107)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2018年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2017年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: 機械学習 / 行列分解 / 協調行列分解 / データマイニング / 知識発見とデータマイニング

研究成果の概要

本研究の目的は、複数の行列を入力とし、行列の構造（因子）を抽出する一般的な枠組みと効率的な解決手法を構築することである。２つの成果例を示す：
１，次元を共有するテンソルと行列を入力とし、全体のノルムを定義し、ノルムを効率的に学習するアルゴリズムを開発した。理論的にノルムの性質を解析し、開発アルゴリズムの有効性を実験的に示した。成果は、Neural Computation誌、及び機械学習のトップ国際会議であるNeurIPSの予稿集に掲載された。
２，確率モデルによる非常に効率的で大規模データに適用可能な手法を開発した。成果は、人工知能のトップ国際会議であるAAAIの予稿集に掲載された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

次元を共有する複数の行列は、例えば、EC (electronic commerce) サイトの顧客（ユーザ）と商品（アイテム）のデータや、患者に対する薬の投与データで見受けられる。一般的な設定である。これらのデータに対する効率的・スケーラブルな機械学習手法は、将来的に多くの分野で利用される可能性があり、意義が大きいと考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] Fudan University(中国)
• [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)
• [雑誌論文] Scaled Coupled Norms and Coupled Higher-Order Tensor Completion (2020)
  • 著者名/発表者名: Wimalawarne Kishan、Yamada Makoto、Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Neural Computation 巻: 32 号: 2 ページ: 447-484
  • DOI: 10.1162/neco_a_01254
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Scalable Probabilistic Matrix Factorization with Graph-Based Priors. (2020)
  • 著者名/発表者名: Strahl, J., Peltonen, J., Mamitsuka, H. and Kaski, S.
  • 雑誌名: Proceedings of the 34th AAAI Conference on Artificial Intelligence (AAAI 2020) 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] HPOAnnotator: improving large-scale prediction of HPO annotations by low-rank approximation with HPO semantic similarities and multiple PPI networks (2019)
  • 著者名/発表者名: Gao Junning、Liu Lizhi、Yao Shuwei、Huang Xiaodi、Mamitsuka Hiroshi、Zhu Shanfeng
  • 雑誌名: BMC Medical Genomics 巻: 12 号: S10 ページ: 187-187
  • DOI: 10.1186/s12920-019-0625-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Modelling G×E with historical weather information improves genomic prediction in new environments (2019)
  • 著者名/発表者名: Gillberg Jussi、Marttinen Pekka、Mamitsuka Hiroshi、Kaski Samuel
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 35 号: 20 ページ: 4045-4052
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/btz197
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fast and Robust Multi-View Multi-Task Learning via Group Sparsity (2019)
  • 著者名/発表者名: Sun Lu、Nguyen Canh Hao、Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Proceedings of the 28th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI 2019) 巻: - ページ: 3499-3505
  • DOI: 10.24963/ijcai.2019/485
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multiplicative Sparse Feature Decomposition for Efficient Multi-View Multi-Task Learning (2019)
  • 著者名/発表者名: Sun Lu、Nguyen Canh Hao、Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Proceedings of the 28th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI 2019) 巻: - ページ: 3506-3512
  • DOI: 10.24963/ijcai.2019/486
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improving drug response prediction by integrating multiple data sources: matrix factorization, kernel and network-based approaches (2019)
  • 著者名/発表者名: Guvenq Paltun Betel、Mamitsuka Hiroshi、Kaski Samuel
  • 雑誌名: Briefings in Bioinformatics 巻: - 号: 1 ページ: 346-359
  • DOI: 10.1093/bib/bbz153
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Factor Analysis on a Graph. (2018)
  • 著者名/発表者名: Karasuyama, M. and Mamitsuka, H.
  • 雑誌名: Proceedings of the 21st International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS 2018) 巻: - ページ: 1117-1126
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ultra High-Dimensional Nonlinear Feature Selection for Big Biological Data (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamada Makoto、Tang Jiliang、Lugo-Martinez Jose、Hodzic Ermin、Shrestha Raunak、Ouyang Hua、Radivojac Predrag、Sahinalp Cenk、Menczer Filippo、Chang Yi、Saha Avishek、Mamitsuka Hiroshi、Yin Dawei
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering 巻: n/a 号: 7 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1109/tkde.2018.2789451
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SIMPLE: Sparse Interaction Model over Peaks of moLEcules for fast, interpretable metabolite identification from tandem mass spectra (2018)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Dai Hai、Nguyen Canh Hao、Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 34 号: 13 ページ: i323-i332
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/bty252
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Convex Coupled Matrix and Tensor Completion (2018)
  • 著者名/発表者名: Wimalawarne Kishan、Yamada Makoto、Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Neural Computation 巻: 30 号: 11 ページ: 3095-3127
  • DOI: 10.1162/neco_a_01123
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] AiProAnnotator: Low-rank Approximation with network side information for high-performance, large-scale human Protein abnormality Annotator (2018)
  • 著者名/発表者名: Gao Junning、Yao Shuwei、Mamitsuka Hiroshi、Zhu Shanfeng
  • 雑誌名: Proceedings of the 2018 IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine (BIBM 2018) 巻: - ページ: 13-20
  • DOI: 10.1109/bibm.2018.8621517
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Efficient Convex Completion of Coupled Tensors using Coupled Nuclear Norms. (2018)
  • 著者名/発表者名: Wimalawarme, K. and Mamitsuka, H.
  • 雑誌名: Proceedings of the Thirty-Second Annual Conference on Neural Information Processing Systems (NeurIPS 2018) 巻: - ページ: 6902-6910
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Factor Analysis on a Graph (2018)
  • 著者名/発表者名: Karasuyama, M. and Mamitsuka, H.
  • 雑誌名: Proceedings of the 21st International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS 2018) (JMLR Workshop and Conference Proceedings (PMLR)) 巻: 84 ページ: 1117-1126
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficient Convex Completion of Coupled Tensors using Coupled Nuclear Norms (2018)
  • 著者名/発表者名: Wimalawarne Kishan, Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Proceedings of the Thirty-Second Annual Conference on Neural Information Processing Systems (NeurIPS 2018) 巻: - ページ: 6902-6910
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GOLabeler: improving sequence-based large-scale protein function prediction by learning to rank (2018)
  • 著者名/発表者名: You Ronghui、Zhang Zihan、Xiong Yi、Sun Fengzhu、Mamitsuka Hiroshi、Zhu Shanfeng
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 34 号: 14 ページ: 2465-2473
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/bty130
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SiBIC: A Tool for Generating a Network of Biclusters Captured by Maximal Frequent Itemset Mining (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kei-ichiro、duVerle David A.、Yotsukura Sohiya、Takigawa Ichigaku、Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1807 ページ: 95-111
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8561-6_8
  • NAID: 120006552927
  • ISBN: 9781493985609, 9781493985616
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] DrugE-Rank: Predicting Drug-Target Interactions by Learning to Rank (2018)
  • 著者名/発表者名: Deng Jieyao、Yuan Qingjun、Mamitsuka Hiroshi、Zhu Shanfeng
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1807 ページ: 195-202
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8561-6_14
  • NAID: 120006552925
  • ISBN: 9781493985609, 9781493985616
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MeSHLabeler and DeepMeSH: Recent Progress in Large-Scale MeSH Indexing (2018)
  • 著者名/発表者名: Peng Shengwen、Mamitsuka Hiroshi、Zhu Shanfeng
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1807 ページ: 203-209
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8561-6_15
  • NAID: 120006552926
  • ISBN: 9781493985609, 9781493985616
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Generalized sparse learning of linear models over the complete subgraph feature set (2017)
  • 著者名/発表者名: Takigawa I, Mamitsuka H
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 巻: 36(3) 号: 3 ページ: 617-624
  • DOI: 10.1109/tpami.2016.2567399
  • NAID: 120006382284
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Convex Factorization Machine for Toxicogenomics Prediction (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamada Makoto、Lian Wenzhao、Goyal Amit、Chen Jianhui、Wimalawarne Kishan、Khan Suleiman A.、Kaski Samuel、Mamitsuka Hiroshi、Chang Yi
  • 雑誌名: Proceedings of the Twenty-third ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (KDD 2017) 巻: - ページ: 1215-1224
  • DOI: 10.1145/3097983.3098103
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Adaptive Edge Weighting for Graph-Based Learning Algorithms (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Karasuyama, and H. Mamitsuka,
  • 雑誌名: Machine Learning 巻: 106 号: 2 ページ: 307-335
  • DOI: 10.1007/s10994-016-5607-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Community Challenge for Inferring Genetic Predictors of Gene Essentialities through Analysis of a Functional Screen of Cancer Cell Lines (2017)
  • 著者名/発表者名: G?nen Mehmet et al.
  • 雑誌名: Cell Systems 巻: 5 号: 5 ページ: 485-497.e3
  • DOI: 10.1016/j.cels.2017.09.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exploring Phenotype Patterns of Breast Cancer within Somatic Mutations: a Modicum in the Intrinsic Code (2017)
  • 著者名/発表者名: Yotsukura Sohiya, Karasuyama Masayuki, Takigawa Ichigaku, and Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Briefings in Bioinformatics 巻: 18 ページ: bbw040-bbw040
  • DOI: 10.1093/bib/bbw040
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Computational Recognition for Long Non-coding RNA (lncRNA): Software and Databases. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yotsukura, S., duVerle D., Hancock, T., Natsume-Kitatani, Y. and Mamitsuka, H.
  • 雑誌名: Briefings in Bioinformatics 巻: unassigned 号: 1 ページ: 9-27
  • DOI: 10.1093/bib/bbv114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Scalable Probabilistic Matrix Factorization with Graph-Based Priors. (2020)
  • 著者名/発表者名: Strahl, J., Peltonen, J., Mamitsuka, H. and Kaski, S.
  • 学会等名: 34th AAAI Conference on Artificial Intelligence (AAAI 2020)
  • 国際学会
• [学会発表] Fast and Robust Multi-View Multi-Task Learning via Group Sparsity (2019)
  • 著者名/発表者名: Sun Lu、Nguyen Canh Hao、Mamitsuka Hiroshi
  • 学会等名: 28th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Multiplicative Sparse Feature Decomposition for Efficient Multi-View Multi-Task Learning. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sun Lu、Nguyen Canh Hao、Mamitsuka Hiroshi
  • 学会等名: 28th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Factor Analysis on a Graph. (2018)
  • 著者名/発表者名: Karasuyama, M. and Mamitsuka, H.
  • 学会等名: Proceedings of the 21st International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] AiProAnnotator: Low-rank Approximation with network side information for high-performance, large-scale human Protein abnormality Annotator (2018)
  • 著者名/発表者名: Gao Junning、Yao Shuwei、Mamitsuka Hiroshi、Zhu Shanfeng
  • 学会等名: 2018 IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine (BIBM 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient Convex Completion of Coupled Tensors using Coupled Nuclear Norms. (2018)
  • 著者名/発表者名: Wimalawarme, K. and Mamitsuka, H.
  • 学会等名: Thirty-Second Annual Conference on Neural Information Processing Systems (NeurIPS 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient Convex Completion of Coupled Tensors using Coupled Nuclear Norms (2018)
  • 著者名/発表者名: Wimalawarne Kishan, Mamitsuka Hiroshi
  • 学会等名: Thirty-Second Annual Conference on Neural Information Processing Systems (NeurIPS 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Factor Analysis on a Graph (2018)
  • 著者名/発表者名: Karasuyama, M. and Mamitsuka, H.
  • 学会等名: 21st International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS 2018)
  • 国際学会
• [図書] Machine Learning for Marketing (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Mamitsuka
  • 総ページ数: 237
  • 出版者: Global Data Science Publishing
  • ISBN: 9784991044526
• [図書] Data Mining for Systems Biology (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Mamitsuka
  • 総ページ数: 243
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 9781493985609
• [図書] Textbook of Machine Learning and Data Mining: with Bioinformatics Applications (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Mamitsuka
  • 総ページ数: 388
  • 出版者: Global Data Science Publishing
  • ISBN: 9784991044502
• [備考] "Textbook of Machine Learning and Data Mining"
  • URL: https://www.bic.kyoto-u.ac.jp/pathway/mami/pubs/MLTextbook.html
• [備考] "Machine Learning for Marketing"
  • URL: https://www.bic.kyoto-u.ac.jp/pathway/mami/pubs/ML4Marketing.html