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グラフ構造の分布情報とグラフ項の論理プログラムによる形式グラフ言語学習理論の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K00321
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 知能情報学
研究機関福岡工業大学 (2020)
九州国際大学 (2017-2019)

研究代表者

正代 隆義  福岡工業大学, 情報工学部, 教授 (50226304)

研究分担者 内田 智之  広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (70264934)
宮原 哲浩  広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (90209932)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード計算論的学習理論 / 質問学習 / 帰納推論 / 機械学習 / 形式グラフ体系 / 形式グラフ言語 / グラフパターン / グラフアルゴリズム / 正則パターン / 分布学習 / 計算論的学習 / グラフマイニング / データマイニング
研究成果の概要

形式グラフ体系(Formal Graph System, FGS)とは、グラフパターンを項とする論理プログラムである。本研究課題では、質問学習モデルを用いて、形式グラフ体系が定義するグラフ言語の多項式時間学習可能性を議論した。プリミティブ形式順序木体系(pFOTS)とは、ラベル付き順序木言語を定義する形式グラフ体系である。これは順序木言語の背景知識の表現に適している。本研究課題では、pFOTSによる順序木言語のクラスが質問学習モデルにより学習可能となる背景知識の条件を示した。さらに、正則パターン言語のクラスを質問学習モデル上で同定する線形時間学習アルゴリズムを提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題では、計算論的学習理論における主要な学習モデルのうちAngluin(1988)の質問学習モデルを機械学習アルゴリズム設計と解析のためのベースとした。質問学習モデルは質問を用いた学習の数学モデルであり、巨大なデータベースから特徴的なパターンを質問を手段として抽出するためのデータマイニングのモデルとみることができる。質問学習モデルでは、仮説に関する質問に答える教師(オラクル)に対する質問回数により計算の複雑さが評価される。効率の良い学習アルゴリズムを質問学習モデル上で提案した本研究結果はグラフ構造データに対する理論的かつ実用的な機械学習技術の基盤となる。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] An Efficient Learning Algorithm for Regular Pattern Languages Using One Positive Example and a Linear Number of Membership Queries2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi MATSUMOTO, Tomoyuki UCHIDA, Takayoshi SHOUDAI, Yusuke SUZUKI, Tetsuhiro MIYAHARA
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E103.D 号: 3 ページ: 526-539

    • DOI

      10.1587/transinf.2019FCP0009

    • NAID

      130007804171

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2020-03-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exact Learning of Primitive Formal Systems Defining Labeled Ordered Tree Languages via Queries2019

    • 著者名/発表者名
      UCHIDA Tomoyuki、MATSUMOTO Satoshi、SHOUDAI Takayoshi、SUZUKI Yusuke、MIYAHARA Tetsuhiro
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E102.D 号: 3 ページ: 470-482

    • DOI

      10.1587/transinf.2018FCP0011

    • NAID

      130007606539

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2019-03-01
    • 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] Enumeration of Maximally Frequent Ordered Tree Patterns with Height-Constrained Variables for Trees2019

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Suzuki, Tetsuhiro Miyahara, Takayoshi Shoudai, Tomoyuki Uchida, Satoshi Matsumoto, Tetsuji Kuboyama
    • 雑誌名

      IPSJ Transactions on Mathematical Modeling and Its Applications

      巻: 12 ページ: 78-88

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exact Learning of Regular Pattern Languages from One Positive Example Using a Linear Number of Membership Queries2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Satoshi、Uchida Tomoyuki、Shoudai Takayoshi、Suzuki Yusuke、Miyahara Tetsuhiro
    • 雑誌名

      Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists (IMECS) 2019

      巻: - ページ: 204-209

    • 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] An Efficient Pattern Matching Algorithm for Unordered Term Tree Patterns of Bounded Dimension2018

    • 著者名/発表者名
      SHOUDAI Takayoshi、MIYAHARA Tetsuhiro、UCHIDA Tomoyuki、MATSUMOTO Satoshi、SUZUKI Yusuke
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E101.A 号: 9 ページ: 1344-1354

    • DOI

      10.1587/transfun.E101.A.1344

    • NAID

      130007479531

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2018-09-01
    • 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] Acquisition of characteristic sets of block preserving outerplanar graph patterns by a two-stage evolutionary learning method for graph pattern sets2018

    • 著者名/発表者名
      Tokuhara Fumiya、Miyahara Tetsuhiro、Kuboyama Tetsuji、Suzuki Yusuke、Uchida Tomoyuki
    • 雑誌名

      International Journal of Computational Intelligence Studies

      巻: 7 号: 3/4 ページ: 270-288

    • DOI

      10.1504/ijcistudies.2018.096191

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolutionary Learning of Multiple TTSP Graph Structured Patterns from Positive and Negative TTSP Graph Data: Its Graph Pattern Display System and Performance Evaluation2018

    • 著者名/発表者名
      Yamagata Yuuki、Tokuhara Fumiya、Inaba Yuito、Muratani Kouki、Miyahara Tetsuhiro、Suzuki Yusuke、Uchida Tomoyuki、Kuboyama Tetsuji
    • 雑誌名

      Proceedings of The 22nd Asia Pacific Symposium on Intelligent and Evolutionary Systems (IES 2018)

      巻: - ページ: 120-127

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Learning of Primitive Formal Systems Defining Labelled Ordered Tree Languages via Queries2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Uchida, Satoshi Matsumoto, Takayoshi Shoudai, Yusuke Suzuki, Tetsuhiro Miyahara
    • 雑誌名

      CEUR Workshop Proceedings

      巻: 2085 ページ: 61-66

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polynomial Time Learnability of Graph Pattern Languages Defined by Cographs2018

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Shoudai, Yuta Yoshimura, Yusuke Suzuki, Tomoyuki Uchida, Tetsuhiro Miyahara
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E101.D 号: 3 ページ: 582-592

    • DOI

      10.1587/transinf.2017FCP0005

    • NAID

      130006414056

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 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
  • [雑誌論文] Acquisition of Multiple Block Preserving Outerplanar Graph Patterns by an Evolutionary Method for Graph Pattern Sets2017

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Tokuhara, Tetsuhiro Miyahara, Tetsuji Kuboyama, Yusuke Suzuki, Tomoyuki Uchida
    • 雑誌名

      Proceedings of 2017 IEEE 10th International Workshop on Computational Intelligence and Applications (IWCIA)

      巻: - ページ: 191-197

    • DOI

      10.1109/iwcia.2017.8203583

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 1変数項木パターンに対するマッチングアルゴリズムの改良2021

    • 著者名/発表者名
      酒井 笑理, 鈴木 祐介, 内田 智之, 宮原 哲浩
    • 学会等名
      情報処理学会第182回アルゴリズム研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 1つの正例と線形回数の所属性質問により学習可能な順序木言語族の部分クラスについて2020

    • 著者名/発表者名
      松本 哲志, 鈴木 祐介, 正代 隆義, 内田 智之, 宮原 哲浩
    • 学会等名
      第25回情報・統計科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 学習済み深層学習モデルに対する木パターンによる説明可能表現とその抽出手法の提案2020

    • 著者名/発表者名
      聶 翰, 内田 智之, 宮原 哲浩, 鈴木 祐介
    • 学会等名
      2020 IEEE SMC Hiroshima Chapter 若手研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 進化的学習による複合的なワイルドカード付きTTSPグラフパターンの獲得2020

    • 著者名/発表者名
      川_ 有馬, 宮原 哲浩, 山縣 佑貴, 徳原 史也, 鈴木 祐介, 内田 智之, 久保山 哲二
    • 学会等名
      2020 IEEE SMC Hiroshima Chapter 若手研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ラベル情報を利用した進化的学習による複合的なワイルドカード付きブロック保存型外平面的グラフパターンの獲得2020

    • 著者名/発表者名
      徳原 史也, 沖永 志帆, 宮原 哲浩, 鈴木 祐介, 久保山 哲二, 内田 智之
    • 学会等名
      2020年度 人工知能学会全国大会(第34回)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Using Label Information in a Genetic Programming Based Method for Acquiring Block Preserving Outerplanar Graph Patterns with Wildcards2019

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Tokuhara, Shiho Okinaga,Tetsuhiro Miyahara,Yusuke Suzuki,Tetsuji Kuboyama,Tomoyuki Uchida
    • 学会等名
      2019 IEEE 11th International Workshop on Computational Intelligence and Applications (IWCIA)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Learning Algorithm for Erasing Regular Pattern Languages Using One Positive Example and a Linear Number of Membership Queries2019

    • 著者名/発表者名
      松本 哲志, 正代 隆義, 内田 智之, 鈴木 祐介, 宮原 哲浩
    • 学会等名
      情報処理学会第174回アルゴリズム研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 線形回数の所属性質問と1つの正例を用いた正則パターン言語の質問学習2019

    • 著者名/発表者名
      正代 隆義
    • 学会等名
      第17回論理と計算セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ワイルドカード付きブロック保存型外平面的グラフパターンの進化的獲得におけるラベル情報の利用2019

    • 著者名/発表者名
      徳原 史也, 沖永 志帆, 宮原 哲浩, 鈴木 祐介, 久保山 哲二, 内田 智之
    • 学会等名
      2019 IEEE SMC Hiroshima Chapter若手研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 遺伝的プログラミングによるワイルドカード付きブロック保存型外平面的グラフパターンの獲得2019

    • 著者名/発表者名
      沖永 志帆, 徳原 史也, 宮原 哲浩, 鈴木 祐介, 久保山 哲二, 内田 智之
    • 学会等名
      2019年度人工知能学会全国大会 (第33回)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 線形回数の所属性質問と1つの正例による正則パターン言語族に対する質問学習アルゴリズム2019

    • 著者名/発表者名
      松本 哲志、内田 智之、正代 隆義、鈴木 祐介、宮原 哲浩
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 正則パターン言語族に対する1つの正例と線形回数の所属性質問による学習アルゴリズム2018

    • 著者名/発表者名
      松本 哲志、正代 隆義、内田 智之、鈴木 祐介、宮原 哲浩
    • 学会等名
      第23回情報・統計科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 外平面的グラフのクラスタリングによる複合的なブロック保存型外平面的グラフパターンの進化的獲得2018

    • 著者名/発表者名
      徳原 史也、宮原 哲浩、久保山 哲二、鈴木 祐介、内田 智之
    • 学会等名
      2018年度人工知能学会全国大会 (第32回)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 順序木言語のプリミティブ形式体系に対する1つの正例と所属性質問による学習アルゴリズム2018

    • 著者名/発表者名
      松本 哲志, 内田 智之, 正代 隆義, 鈴木 祐介, 宮原 哲浩
    • 学会等名
      情報処理学会第80回全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Enumeration of Maximally Frequent Ordered Tree Patterns with Height-Constrained Variables for Trees2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木 祐介, 宮原 哲浩, 正代 隆義, 内田 智之, 松本 哲志, 久保山 哲二
    • 学会等名
      情報処理学会第117回数理モデル化と問題解決研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Learning of Primitive Formal Systems Defining Labeled Ordered Tree Languages via Queries2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Uchida, Satoshi Matsumoto, Takayoshi Shoudai, Yusuke Suzuki, and Tetsuhiro Miyahara
    • 学会等名
      2017年度冬のLAシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 順序木言語に対するプリミティブ形式体系の質問学習アルゴリズム2017

    • 著者名/発表者名
      正代 隆義,内田 智之,松本 哲志,鈴木 祐介,宮原 哲浩
    • 学会等名
      第22回情報・統計科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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