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時系列位相的データ解析の高速計算法開発

研究課題

研究課題/領域番号 16J03138
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 数学基礎・応用数学
研究機関東北大学

研究代表者

竹内 博志  東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード位相的データ解析 / パーシステントホモロジー / 可換梯子型パーシステント加群 / サンプル写像 / 粉体 / 応用トポロジー / 時系列解析 / パーシステントホモロジー群
研究実績の概要

本研究は、時系列データに対する位相的解析の手法についての研究であり、「可換梯子型パーシステント加群」と「サンプル写像から定まるパーシステントホモロジー」の2つの対象を主題としている。また申請時より本研究では、2次元パーシステント加群から、意味のある幾何学的特徴量を抽出する手法の確立を最終目標として据えている。この2次元パーシステント加群は、点群の列として与えられる時系列データから、点群間で共通かつ頑健な幾何学的特徴量を捉えるために構成されてきたものだが、未だ標準的な扱い方(分解法など)は確立されていない。
本年度は主に、論文の出版・サンプル写像から定まるパーシステントホモロジーについての研究・研究成果の発表に注力した。まず論文の出版について、「可換梯子型パーシステント加群の行列問題を用いた直既約分解」についての論文を昨年度に再投稿していたが、改訂の後2018年9月に受理され、2019年1月に出版となった。サンプル写像から定まるパーシステントホモロジーについての研究では、C++のEigenライブラリにある疎行列を用いて、なるべく軽量になるように、パーシステント図を計算するアルゴリズムを実装した。また、これまでに構築した分解法に用いた関手性を応用することで、2次元パーシステント加群から、入力データ列で共通かつ頑健なホモロジー生成元を捉える事の出来るパーシステント図を抽出する新たな手法を構成した。以上のサンプル写像に関する研究成果、及びその発想の元となった対応のホモロジー誘導写像に関する研究成果について、各研究集会で発表し、今後の研究課題となるべき新たな問題設定を得た。これらの内容について原著論文の執筆も並行して行い、現在投稿中となっている。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] オーストラリア国立大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] オーストラリア国立大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Matrix Method for Persistence Modules on Commutative Ladders of Finite Type2018

    • 著者名/発表者名
      Asashiba, Hideto; Escolar, Emerson G.; Hiraoka, Yasuaki; and Takeuchi, Hiroshi
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 36 号: 1 ページ: 97-130

    • DOI

      10.1007/s13160-018-0331-y

    • NAID

      210000182845

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pore configuration landscape of granular crystallization2017

    • 著者名/発表者名
      Saadatfar M.、Takeuchi H.、Robins V.、Francois N.、Hiraoka Y.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 15082-15082

    • DOI

      10.1038/ncomms15082

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Pore configuration landscape of granular crystallisation2017

    • 著者名/発表者名
      Mohammad Saadatfar, Hiroshi Takeuchi, Vanessa Robins, Nicolas Francois and Yasuaki Hiraoka
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 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] サンプル力学系のパーシステントホモロジー2018

    • 著者名/発表者名
      竹内博志
    • 学会等名
      RIMS共同研究「力学系-理論と応用の融合-」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] パーシステントホモロジーと粉体・サンプル力学系への応用2018

    • 著者名/発表者名
      竹内博志
    • 学会等名
      ダイナミクス研究会中野
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The Persistent Homology of a Sampled Map: From a Viewpoint of Quiver Representations2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Takeuchi
    • 学会等名
      DyToComp 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Persistent Homology of a Sampled Map: From a Viewpoint of Quiver Representations2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Takeuchi
    • 学会等名
      ATMCS 8
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Persistent Homology of a Sampled Map2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Takeuchi
    • 学会等名
      Algebraic Topology in Dynamics and Data 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Persistent Homology of a Sampled Map2018

    • 著者名/発表者名
      竹内博志
    • 学会等名
      東北大学幾何セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 数学を使って「粉体が結晶になる際の構造の変化」を解明2018

    • 著者名/発表者名
      竹内博志
    • 学会等名
      CREST・さきがけ数学関連領域合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 位相的データ解析2018

    • 著者名/発表者名
      竹内博志
    • 学会等名
      数学と現象 in 清里
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 対応のパーシステントホモロジー;箙の表現論の視点から2018

    • 著者名/発表者名
      竹内博志
    • 学会等名
      第14回数学総合若手研究集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 対応のパーシステントホモロジー: 箙の表現論の視点から2018

    • 著者名/発表者名
      竹内博志,平岡裕章
    • 学会等名
      日本数学会2018年度年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 可換梯子型パーシステント加群を用いた対応の誘導写像2017

    • 著者名/発表者名
      竹内博志
    • 学会等名
      東北大学幾何セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] The Persistent Homology of a Correspondence; A Viewpoint from Quiver Representations2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Takeuchi, Yasuaki Hiraoka
    • 学会等名
      Applied Algebraic Topology 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 可換梯子型パーシステント加群を用いた対応の誘導写像2017

    • 著者名/発表者名
      竹内博志,平岡裕章
    • 学会等名
      日本応用数理学会2017年度年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 対応のパーシステントホモロジー;箙の表現論の視点から2017

    • 著者名/発表者名
      竹内博志
    • 学会等名
      応用数学フレッシュマンセミナー2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 対応のパーシステントホモロジー;箙の表現論の視点から2017

    • 著者名/発表者名
      竹内博志,平岡裕章
    • 学会等名
      2017年度応用数学合同研究集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 数学を使って「粉体が結晶になる際の構造の変化」を解明2017

    • 著者名/発表者名
      竹内博志
    • 学会等名
      情報系WINTER FESTA Episode3
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 時系列データの位相的データ解析2016

    • 著者名/発表者名
      竹内博志
    • 学会等名
      応用数学フレッシュマンセミナー2016
    • 発表場所
      京都大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 数学を使って「粉体が結晶になる際の構造の変化」を解明

    • URL

      https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2017/05/press20170510-02.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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