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時間逆転シミュレーション法のレアイベントサンプリングへの応用とデータ解析への展開

研究課題

研究課題/領域番号 16K00345
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 ソフトコンピューティング
研究機関統計数理研究所

研究代表者

伊庭 幸人  統計数理研究所, モデリング研究系, 教授 (30213200)

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
1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
キーワード時間逆転 / モンテカルロ法 / 逐次モンテカルロ法 / 確率過程 / レアイベント / 最尤推定 / 確率微分方程式 / シミュレーション / モンテカルロ / アルゴリズム / 確率計算
研究成果の概要

前回の科研費で提案した「時間逆転モンテカルロ法」による珍しい現象の確率の計算法をさらに発展させた。提案手法では、ゴールとなる状態から初期状態に向かって逆に経路を追いかけることで、与えられた確率差分方程式モデルのもとでの事象の生起確率を計算する。本研究では、(1)経路の分裂・消去を含む逐次モンテカルロ法の導入、(2)高次近似にもとづく逆方向の遷移確率の改良、(3)確率の高い初期状態のほうに経路を誘導する「ガイド場」の導入、の3つの改良を試み、これらがバイアスを生ぜずに計算効率を改善することを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

確率が極端に低い事象(たとえば、東京に台風が直撃する)について通常のシミュレーションの繰り返しで生起確率を計算すると多くの計算量を要する。これに対し、本研究では、前回の科研費で提案した「出発点から経路を逆にたどる」という発想にもとづいた手法を発展させ、いくつかの重要な改良を加えた。こうしたタイプの問題はさまざまなな分野で応用があり、提案手法の学術的・社会的意義は大きいと考えられる。

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

    (4件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Backward Simulation of Stochastic Process Using a Time Reverse Monte Carlo Method2018

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Takayanagi and Yukito Iba
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 12 ページ: 124003-124003

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.124003

    • NAID

      210000135036

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] タイムトラベルとカオス(及びビリヤードの計算練習)2018

    • 著者名/発表者名
      伊庭幸人
    • 学会等名
      学際計算物理学研究会(阪大)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Rare event sampling using multicanonical MCMC and time-reversed simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Iba, Y. and Takayanagi, S.
    • 学会等名
      Simulations Encounter with Data Science
    • 発表場所
      東京(統計数理研究所)
    • 年月日
      2017-03-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 時間逆転シミュレーションによるレアイベント・サンプリング2017

    • 著者名/発表者名
      伊庭幸人
    • 学会等名
      「非線形科学とその周辺」セミナー
    • 発表場所
      京都(京都大学情報学研究科)
    • 年月日
      2017-02-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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