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異質性や非定常性のあるデータにおける未観測交絡変数を許す因果構造推定法と応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K00045
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 統計科学
研究機関滋賀大学

研究代表者

清水 昌平  滋賀大学, データサイエンス学部, 教授 (10509871)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード因果探索 / 因果構造 / 観察データ / 未観測共通原因 / 異質性 / 統計的因果推論 / 構造的因果モデル / 因果構造探索
研究成果の概要

LiNGAMモデルは連続変数のみを扱う。異質性を表現するために, LiNGAMモデルが離散変数を扱えるように拡張することを試みた。まずは, 離散変数と連続変数の関係が非巡回有向グラフであると仮定したモデルを開発した。また、離散変数を扱うことのできる機械学習モデルと因果モデルを組み合わせることを考えた。未観測共通原因への対応としては, 非ガウス性と独立性を利用することで操作変数法の拡張を行なった。さらに, 未観測共通原因がどこにありそうかを推測する方法をLiNGAMモデルの枠組みで提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

LiNGAMモデルは因果探索の標準的な方法の一つとして注目を集めているが, 離散変数が混在する状況を扱えるようにすることでさらに応用範囲を広げることができた。また機械学習モデルと因果モデルを組み合わせたモデルについては,制御への応用が期待される。操作変数は広く用いられているが,非ガウス性と独立性を利用した操作変数法については,従来よりも多くの情報を抽出することができることがわかった。未観測共通原因がどこにありそうかを推測する方法については, 条件付き独立性を用いる因果関係推測法の枠組みでは, そのような方法が提案されているが, LiNGAMモデルの枠組みでは対応する方法がなかった。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 6件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 11件) 図書 (2件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Hunan University of Commerce(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of Auckland(ニュージーランド)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Shanghai University(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Max Planck institute(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University College London(United Kingdom)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] RCD: Repetitive causal discovery of linear non-Gaussian acyclic models with latent confounders2020

    • 著者名/発表者名
      T. N. Maeda, S Shimizu
    • 雑誌名

      Proc. 23rd International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS2020)

      巻: 1 ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multi-Modality Behavioral Influence Analysis for Personalized Recommendations in Health Social Media Environment2019

    • 著者名/発表者名
      Zhou Xiaokang、Liang Wei、Wang Kevin I-Kai、Shimizu Shohei
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Computational Social Systems

      巻: 6 号: 5 ページ: 888-897

    • DOI

      10.1109/tcss.2019.2918285

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of cause-effect inference by comparing regression errors2019

    • 著者名/発表者名
      Blobaum Patrick、Janzing Dominik、Washio Takashi、Shimizu Shohei、Scholkopf Bernhard
    • 雑誌名

      PeerJ Computer Science

      巻: 5 ページ: e169-e169

    • DOI

      10.7717/peerj-cs.169

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Personalization Recommendation Algorithm Based on Trust Correlation Degree and Matrix Factorization2019

    • 著者名/発表者名
      Li Weimin、Zhou Xiaokang、Shimizu Shohei、Xin Mingjun、Jiang Jiulei、Gao Honghao、Jin Qun
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 7 ページ: 45451-45459

    • DOI

      10.1109/access.2018.2885084

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Novel Personalized Recommendation Algorithm Based on Trust Relevancy Degree2018

    • 著者名/発表者名
      Li Weimin、Zhu Heng、Zhou Xiaokang、Shimizu Shohei、Xin Mingjun、Jin Qun
    • 雑誌名

      Proc. DASC/PiCom/DataCom/CyberSciTec2018

      巻: 1 ページ: 418-422

    • DOI

      10.1109/dasc/picom/datacom/cyberscitec.2018.00084

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cause-Effect Inference by Comparing Regression Errors2018

    • 著者名/発表者名
      Patrick Bloebaum, Dominik Janzing, Takashi Washio, Shohei Shimizu, Bernhard Schoelkopf
    • 雑誌名

      Proceedings of the Twenty-First International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS2018), PMLR

      巻: 84 ページ: 900-909

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-Gaussian Methods for Causal Structure Learning2018

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Shohei
    • 雑誌名

      Prevention Science

      巻: 20 号: 3 ページ: 431-441

    • DOI

      10.1007/s11121-018-0901-x

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Learning instrumental variables with structural and non-Gaussianity assumptions2017

    • 著者名/発表者名
      Ricard Silva, Shohei Shimizu
    • 雑誌名

      Journal of Machine Learning Research

      巻: 18 ページ: 1-49

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Error asymmetry in causal and anticausal regression2017

    • 著者名/発表者名
      Blobaum Patrick、Washio Takashi、Shimizu Shohei
    • 雑誌名

      Behaviormetrika

      巻: 44 号: 2 ページ: 491-512

    • DOI

      10.1007/s41237-017-0022-z

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A novel principle for causal inference in data with small error variance2017

    • 著者名/発表者名
      Blobaum Patrick、Shimizu Shohei、Washio Takashi
    • 雑誌名

      n Proc. 25 th European Symposium on Artificial Neural Networks, Computational Intelligence and Machine Learning (ESANN2017),

      巻: 1 ページ: 347-352

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of interventional effects of features on prediction2017

    • 著者名/発表者名
      Blobaum Patrick、Shimizu Shohei
    • 雑誌名

      Proc. 2017 IEEE Machine Learning for Signal Processing Workshop (MLSP2017)

      巻: 1 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-Gaussian structural equation models for causal discovery2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu
    • 雑誌名

      Statistics and Causality: Methods for Applied Empirical Research

      巻: - ページ: 153-184

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Causal discovery based on non-Gaussianity of data and its applications2019

    • 著者名/発表者名
      Shohei SHIMIZU
    • 学会等名
      日本行動計量学会 第47回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 統計的因果探索に基づく遺伝子制御ネットワークの推定2019

    • 著者名/発表者名
      井元佑介, 平岡裕章,清水昌平,前田高志ニコラス,小島洋児,斎藤通紀
    • 学会等名
      応用数学合同研究集会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Causal discovery, prediction, and control2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Shimizu
    • 学会等名
      Causal Modeling and Machine Learning (CaMaL) Workshop, Guangzhou, China.
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Causal discovery, prediction mechanisms, and control2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Shimizu
    • 学会等名
      he 5th meeting of the Institute of Mathematical Statistics (IMS) meeting series, the IMS Asia Pacific Rim Meeting (IMS-APRM), Singapore
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 因果探索、予測、そして制御2018

    • 著者名/発表者名
      清水昌平
    • 学会等名
      2018年度 統計関連学会連合大会, 東京. 応用統計学会企画セッション: 「統計的因果推論―基本的なアイデアから最近の発展まで―」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 因果構造探索の基本2017

    • 著者名/発表者名
      清水昌平
    • 学会等名
      研究集会: 因果推論の基礎
    • 発表場所
      統計数理研究所 (東京)
    • 年月日
      2017-02-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 統計的因果推論への招待 - 因果構造探索を中心に -2017

    • 著者名/発表者名
      清水 昌平
    • 学会等名
      システム制御情報学会・計測自動制御学会 チュートリアル講座2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Causal discovery and prediction mechanisms2017

    • 著者名/発表者名
      Shohei Shimizu
    • 学会等名
      France/Japan Machine Learning Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 因果探索への招待2017

    • 著者名/発表者名
      清水 昌平
    • 学会等名
      電子情報通信学会IA(インターネットアーキテクチャ)/IN(情報ネットワーク)併催研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 因果探索入門2017

    • 著者名/発表者名
      清水 昌平
    • 学会等名
      日本行動計量学会 第20回春の合宿セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 関係流動性と消費者自民族中心主義の因果構造分析~非ガウス性を使った因果推論2016

    • 著者名/発表者名
      芳賀麻誉美, 清水昌平
    • 学会等名
      日本マーケティング・サイエンス学会 第100回研究大会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク+大阪大学中之島センター (大阪)
    • 年月日
      2016-12-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] A non-Gaussian model for causal discovery in the presence of hidden common causes2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu
    • 学会等名
      A non-Gaussian model for causal discovery in the presence of hidden common causes
    • 発表場所
      Munich (Germany)
    • 年月日
      2016-05-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A non-Gaussian approach for causal structure learning in the presence of hidden common causes2016

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu
    • 学会等名
      CRM Workshop: Statistical Causal Inference and its Applications to Genetics
    • 発表場所
      Montreal (Canada)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 統計的因果探索2017

    • 著者名/発表者名
      清水 昌平
    • 総ページ数
      192
    • 出版者
      講談社
    • ISBN
      9784061529250
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] 確率的グラフィ カルモデル2016

    • 著者名/発表者名
      黒木学, 清水昌平, 湊真一, 石畠正和, 樺島祥介, 田中和之, 本村陽一, 玉田嘉紀, 鈴木譲, 植野真臣
    • 総ページ数
      292
    • 出版者
      共立出版
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] https://sites.google.com/site/sshimizu06/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 清水昌平

    • URL

      https://sites.google.com/site/sshimizu06/indexj

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

    • URL

      https://sites.google.com/site/sshimizu06/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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