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機械学習ソフトウェアの高信頼化に関わるデータセット多様性の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H03224
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分60050:ソフトウェア関連
研究機関国立情報学研究所

研究代表者

中島 震  国立情報学研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 名誉教授 (60350211)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワードソフトウェア工学 / ソフトウェア・テスティング / ニューラル・ネットワーク / ディペンダビリティ
研究成果の概要

深層ニューラルネットワーク訓練学習基盤を検査するソフトウェア・テスティングの新しい技術としてメタモルフィック・テスティングを用いる方法の研究を行った。その成果として、セマンティックノイズ合成による入力テストデータ自動生成方法、ニューロン内部活性状態をもとにしたメタモルフィック関係定義法、統計的仮説検定を応用いしたテスティングフレームワークを考案した。手書き数字画像分類の問題に適用し、検査法の有効性を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

深層ニューラルネットワークの技術は高度な信頼性を求められるシステムに応用され、不具合が生じると社会的な影響が大きいことから、品質評価方法の確立が求められている。学樹的には、セマンティックノイズによるデータセット多様性というアイデアから、メタモルフィック・テスティングを深層ニューラルネットワーク訓練学習基盤の検査に応用する方法を示したことである。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Swinburne University of Technology(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Swinburne University of Technology(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] AI Extension of SQuaRE Data Quality Model2021

    • 著者名/発表者名
      Shin Nakajima, Takako Nakatani
    • 雑誌名

      Proc. IEEE 21st International Conference on Software Quality, Reliability and Security Companion (QRS-C)

      巻: - ページ: 306-313

    • DOI

      10.1109/qrs-c55045.2021.00053

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Software Testing with Statistical Partial Oracles - Application to Neural Networks Software -2021

    • 著者名/発表者名
      Shin Nakajima
    • 雑誌名

      Proc. The 10th International Workshop on SOFL + MSVL for Reliability and Security (SOFL+MSVL2020)

      巻: - ページ: 175-192

    • DOI

      10.1007/978-3-030-77474-5_12

    • ISBN
      9783030774738, 9783030774745
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distortion and Faults in Machine Learning Software2020

    • 著者名/発表者名
      Shin Nakajima
    • 雑誌名

      Proc. The 9th International Workshop on SOFL + MSVL for Reliability and Security (SOFL+MSVL 2019)

      巻: - ページ: 29-41

    • DOI

      10.1007/978-3-030-41418-4_3

    • ISBN
      9783030414177, 9783030414184
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generating Biased Dataset for Metamorphic Testing of Machine Learning Programs2019

    • 著者名/発表者名
      Shin Nakajima, T.Y. Chen
    • 雑誌名

      Proc. The 31st IFIP International Conference on Testing Software and Systems (IFIP-ICTSS 2019)

      巻: - ページ: 56-64

    • DOI

      10.1007/978-3-030-31280-0_4

    • ISBN
      9783030312794, 9783030312800
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quality Evaluation Assurance Levels for Deep Neural Networks Software2019

    • 著者名/発表者名
      Shin Nakajima
    • 雑誌名

      Proc. The 24th International Conference on Technologies and Applications of Artificial Intelligence (TAAI 2019)

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/taai48200.2019.8959916

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dataset Diversity for Metamorphic Testing of Machine Learning Software2019

    • 著者名/発表者名
      Shin Nakajima
    • 雑誌名

      Post-Proc. 8th SOFL+MSVL (LNCS)

      巻: - ページ: 21-38

    • DOI

      10.1007/978-3-030-13651-2_2

    • ISBN
      9783030136505, 9783030136512
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] データセット多様性のソフトウェア・テスティング2018

    • 著者名/発表者名
      中島震
    • 雑誌名

      コンピュータ ソフトウェア

      巻: 35 号: 2 ページ: 2_26-2_32

    • DOI

      10.11309/jssst.35.2_26

    • NAID

      130007410585

    • ISSN
      0289-6540
    • 年月日
      2018-04-24
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quality Assurance of Machine Learning Software2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Nakajima
    • 雑誌名

      Proc. IEEE 7th Global Conference on Consumer Electronics

      巻: - ページ: 601-604

    • DOI

      10.1109/gcce.2018.8574766

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ニューラルネットワーク・ソフトウェアの頑健性検査2020

    • 著者名/発表者名
      中島震
    • 学会等名
      情報処理学会 第206回ソフトウェア工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 統計的な部分オラクルによるテスティング方法2020

    • 著者名/発表者名
      中島震
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第37回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 敵対的なセマンティック・ノイズの実行時検知2020

    • 著者名/発表者名
      中島震
    • 学会等名
      情報処理学会 第205回ソフトウェア工学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 訓練済み機械学習モデル歪みの定量指標2020

    • 著者名/発表者名
      中島震
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ソフトウェア・サイエンス研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習ソフトウェア・テスティングの技術動向2020

    • 著者名/発表者名
      中島震
    • 学会等名
      電子情報通信学会 システム数理と応用研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] AIビジネスリスク軽減への価値共創アプローチ2020

    • 著者名/発表者名
      中島震
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会ソフトウェア工学の基礎ワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ファズ・データセットを用いたメタモルフィック・テスティング ~ 機械学習ソフトウェアの検査 ~2019

    • 著者名/発表者名
      中島震
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第36回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] モデルの歪みと機械学習プログラムの欠陥2019

    • 著者名/発表者名
      中島震
    • 学会等名
      情報処理学会第202回ソフトウェア工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習ソフトウェアの品質評価保証レベル2019

    • 著者名/発表者名
      中島震
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソフトウェア・サイエンス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習ソフトウェアの品質:製品, サービス, プラットフォーム2018

    • 著者名/発表者名
      中島震
    • 学会等名
      電子情報通信学会知能ソフトウェア工学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dataset Diversity for Metamorphic Testing of Machine Learning Software2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Nakajima
    • 学会等名
      8th International Workshop SOFL+MSVL
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quality Assurance of Machine Learning Software2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Nakajima
    • 学会等名
      IEEE 7th Global Conference on Consumer Electronics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 機械学習ソフトウェアの品質保証とは2018

    • 著者名/発表者名
      中島震
    • 学会等名
      機械学習工学研究会キックオフシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] ソフトウェア工学から学ぶ機械学習の品質問題2020

    • 著者名/発表者名
      中島震
    • 総ページ数
      179
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      9784621305737
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/nkjm/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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