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混合整数最適化を用いた制約付き変数選択による高精度パラメータ推定

研究課題

研究課題/領域番号 17K12983
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 社会システム工学・安全システム
研究機関筑波大学

研究代表者

高野 祐一  筑波大学, システム情報系, 准教授 (40602959)

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
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
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)
キーワード数理最適化 / 機械学習 / アルゴリズム / 計算機統計 / 変数選択 / 正則化 / 最適化 / 分類 / 多重共線性 / 数理工学 / 統計数学
研究成果の概要

回帰分析や判別分析における変数選択のための厳密解法として、混合整数最適化が近年注目を集めている。一方で混合整数最適化による変数選択では、選択された説明変数に多重共線性が残ってしまう場合が多く、データに内在する事前知識も活用されていないという欠点がある。そこで本研究では「混合整数最適化」に「多重共線性の除去」と「構造的正則化(事前情報を活用したモデル構築)」を組み合わせ、高精度のパラメータ推定が可能な各種の制約付き変数選択手法を提案した。人工データと実データを用いた数値実験を実施し、提案手法の有効性を検証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

回帰分析や判別分析における変数選択の先行研究では、発見的解法が用いられる場合が多く、パラメータ推定の精度に着目した変数選択の厳密解法は先駆的かつ実用上重要な研究だと言える。多重共線性を除去する制約条件は扱いが難しく、有効な求解アルゴリズムを考案することは最適化理論の観点からも意義がある。本研究の目的である高精度パラメータ推定は、データ分析の信頼性向上に直結し、多くの企業や行政機関の意思決定に寄与することが期待される。

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

    (29件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (19件) (うち査読あり 15件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 7件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] 混合整数最適化による線形回帰モデルの最良変数選択2021

    • 著者名/発表者名
      高野 祐一、宮代 隆平
    • 雑誌名

      日本統計学会誌

      巻: 50 号: 2 ページ: 343-362

    • DOI

      10.11329/jjssj.50.343

    • NAID

      130007995099

    • ISSN
      0389-5602, 2189-1478
    • 年月日
      2021-03-05
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sparse Poisson regression via mixed-integer optimization2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Saishu, Kota Kudo, and Yuichi Takano
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 16 号: 4 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0249916

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 時間付加グラフのベクトル表現を用いたタクシー軌跡データの解析2021

    • 著者名/発表者名
      河上佳太, 西村直樹, 白鳥友風, 工藤晃太, 松岡雄大, 最首大輝, 渡邊彰久, 高野祐一
    • 雑誌名

      オペレーションズ・リサーチ:経営の科学

      巻: 66 ページ: 246-254

    • NAID

      40022547688

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stochastic Discrete First-Order Algorithm for Feature Subset Selection2020

    • 著者名/発表者名
      Kudo Kota、Takano Yuichi、Nomura Ryo
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E103.D 号: 7 ページ: 1693-1702

    • DOI

      10.1587/transinf.2019EDP7274

    • NAID

      130007867764

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2020-07-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prediction of hierarchical time series using structured regularization and its application to artificial neural networks2020

    • 著者名/発表者名
      Shiratori Tomokaze、Kobayashi Ken、Takano Yuichi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 号: 11 ページ: e0242099-e0242099

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0242099

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multi-objective Optimization Models for Many-to-one Matching Problems2020

    • 著者名/発表者名
      Shimada Natsumi、Yamazaki Natsuki、Takano Yuichi
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 28 号: 0 ページ: 406-412

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.28.406

    • NAID

      130007887729

    • ISSN
      1882-6652
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Best subset selection via cross-validation criterion2020

    • 著者名/発表者名
      Takano Yuichi, Miyashiro Ryuhei
    • 雑誌名

      TOP

      巻: - 号: 2 ページ: 475-488

    • DOI

      10.1007/s11750-020-00538-1

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] サポートベクトルマシンとカーネル法2020

    • 著者名/発表者名
      高野 祐一
    • 雑誌名

      オペレーションズ・リサーチ:経営の科学

      巻: 65 ページ: 304-309

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 形状制約モデルによる顧客の商品選択行動の予測2020

    • 著者名/発表者名
      西村直樹, 鮏川矩義, 高野祐一, 岩永二郎
    • 雑誌名

      オペレーションズ・リサーチ:経営の科学

      巻: 65 ページ: 328-333

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] A branch-and-cut algorithm for solving mixed-integer semidefinite optimization problems2020

    • 著者名/発表者名
      Ken Kobayashi and Yuichi Takano
    • 雑誌名

      Computational Optimization and Applications

      巻: 75 号: 2 ページ: 493-513

    • DOI

      10.1007/s10589-019-00153-2

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Smoothness-constrained model for nonparametric item response theory2020

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Sato and Yuichi Takano
    • 雑誌名

      Information Science and Applied Mathematics

      巻: 印刷中

    • NAID

      120006879252

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Feature Subset Selection for Ordered Logit Model via Tangent-Plane-Based Approximation2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuho Naganuma, Yuichi Takano, and Ryuhei Miyashiro
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E102.D 号: 5 ページ: 1046-1053

    • DOI

      10.1587/transinf.2018EDP7188

    • NAID

      130007641148

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2019-05-01
    • 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] Improving collaborative filtering recommendations by estimating user preferences from clickstream data2019

    • 著者名/発表者名
      Jiro Iwanaga, Naoki Nishimura, Noriyoshi Sukegawa, and Yuichi Takano
    • 雑誌名

      Electronic Commerce Research and Applications

      巻: 37 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1016/j.elerap.2019.100877

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimating product-choice probabilities from sequences of page views2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Nishimura, Noriyoshi Sukegawa, Yuichi Takano, and Jiro Iwanaga
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2019 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: - ページ: 25-28

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Feature subset selection for the multinomial logit model via mixed-integer optimization2019

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Kamiya, Ryuhei Miyashiro, and Yuichi Takano
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2019 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      巻: 89 ページ: 1254-1263

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mixed integer quadratic optimization formulations for eliminating multicollinearity based on variance inflation factor2019

    • 著者名/発表者名
      R. Tamura, K. Kobayashi, Y. Takano, R. Miyashiro, K. Nakata, T. Matsui
    • 雑誌名

      Journal of Global Optimization

      巻: 73 号: 2 ページ: 431-446

    • DOI

      10.1007/s10898-018-0713-3

    • 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] Investigating consumers’ store-choice behavior via hierarchical variable selection2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Sato, Yuichi Takano, and Takanobu Nakahara
    • 雑誌名

      Advances in Data Analysis and Classification

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 621-639

    • DOI

      10.1007/s11634-018-0327-0

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 多重共線性を考慮した回帰式の変数選択問題の定式化2018

    • 著者名/発表者名
      田村隆太, 小林健, 高野祐一, 宮代隆平, 中田和秀, 松井知己
    • 雑誌名

      オペレーションズ・リサーチ:経営の科学

      巻: 63 ページ: 128-133

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] BEST SUBSET SELECTION FOR ELIMINATING MULTICOLLINEARITY2017

    • 著者名/発表者名
      R. Tamura, K. Kobayashi, Y. Takano, R. Miyashiro, K. Nakata, T. Matsui
    • 雑誌名

      日本オペレーションズ・リサーチ学会論文誌

      巻: 60 号: 3 ページ: 321-336

    • DOI

      10.15807/jorsj.60.321

    • NAID

      130005874223

    • ISSN
      0453-4514, 2188-8299
    • 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
  • [学会発表] Best subset selection for linear regression models via mixed-integer optimization2021

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Takano
    • 学会等名
      NUS-Tsukuba Joint-Online-Workshop on "Sustainable Management and Data Sciences"
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stochastic discrete first-order algorithm for feature subset selection2020

    • 著者名/発表者名
      Kota Kudo, Yuichi Takano, and Ryo Nomura
    • 学会等名
      INFORMS 2020 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic portfolio selection with linear control policies for coherent risk minimization2020

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Takano and Jun-ya Gotoh
    • 学会等名
      Webinars of Quantitative Finance Program, Stony Brook University
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic portfolio selection with linear control policies for coherent risk minimization2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Takano and Jun-ya Gotoh
    • 学会等名
      INFORMS 2019 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Best subset selection via cross-validation criterion2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Takano and Ryuhei Miyashiro
    • 学会等名
      International Conference on Nonlinear Analysis and Convex Analysis -- International Conference on Optimization Techniques and Applications
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] コヒレントリスク指標に基づくポートフォリオの線形制御政策最適化2019

    • 著者名/発表者名
      高野祐一, 後藤順哉
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会「評価のOR」研究部会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent Advances in Mixed-integer Optimization Approaches to Feature Subset Selection2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Takano and Ryuhei Miyashiro
    • 学会等名
      INFORMS 2018 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 混合整数最適化によるロジットモデルの変数選択2018

    • 著者名/発表者名
      高野祐一
    • 学会等名
      科研費「新時代の最適化モデルに基づく意思決定支援プラットフォームの研究と開発」2018年度ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多重共線性を考慮した最良部分集合選択2017

    • 著者名/発表者名
      高野祐一
    • 学会等名
      第29回RAMPシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mixed-Integer Quadratic Optimization Formulations for Eliminating Multicollinearity Based on Variance Inflation Factor2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuta Tamura, Ken Kobayashi, Yuichi Takano, Ryuhei Miyashiro, Kazuhide Nakata, Tomomi Matsui
    • 学会等名
      INFORMS 2017 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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