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記述長最小原理の深化と応用

研究課題

研究課題/領域番号 18H03291
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61030:知能情報学関連
研究機関九州大学

研究代表者

竹内 純一  九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (80432871)

研究分担者 三村 和史  広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (40353297)
村田 昇  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60242038)
長岡 浩司  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 名誉教授 (80192235)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
キーワード記述長最小原理 / MDL原理 / 深層学習 / 情報理論 / MRI / サイバーセキュリティ / 教師あり学習 / 汎化誤差 / スパース学習 / 磁気共鳴画像法 / 超解像 / 汚染ガウスモデル / 進化系統樹 / 圧縮センシング / 情報幾何学 / Markov連鎖 / メタ学習 / スパース重ね合わせ符号 / Markovモデル / 誤り訂正符号 / 局所指数族バンドル / 非負値行列因子分解 / 確率的コンプレキシティ / 機械学習
研究成果の概要

MDL原理に基づく学習理論の深化と応用について研究を行った.記述長最小原理(MDL原理)の基礎については,Barron and Coverの理論(BC理論)の教師あり学習への拡張と,深層学習との関連について考察した.BC理論と確率的コンプレキシティ(SC)を関係づける研究において,目標モデルを非指数型分布族に一般化することに成功した.その他,スパース学習を応用した誤り訂正符号への深層学習の応用やAMPにおけるダンピングの解析を行った.応用研究としては,主として磁気共鳴画像法(MRI)とサイバーセキュリティ領域を主題とした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

様々な分野で高い実用性を示している深層学習の理論を確立することを目的に,機械学習の基盤的理論の一つであるMDL原理からのアプローチを試みている.本課題の遂行中に,MDL原理を教師あり学習に用いるための重要な条件が明らかになった.現在この観点に基づいた深層学習の解析を進めており,その結果有用な知見が得られると予想される.

報告書

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

    (23件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 8件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Yale University(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] An Extended Scheme for Shape Matching with Local Descriptors2021

    • 著者名/発表者名
      IWATA Kazunori、YAMAMOTO Hiroki、MIMURA Kazushi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E104.D 号: 2 ページ: 285-293

    • DOI

      10.1587/transinf.2020EDP7134

    • NAID

      130007979519

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2021-02-01
    • 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] Integrated analysis of cell shape and movement in moving frame2021

    • 著者名/発表者名
      Heryanto Yusri Dwi、Cheng Chin-Yi、Uchida Yutaka、Mimura Kazushi、Ishii Masaru、Yamada Ryo
    • 雑誌名

      Biology Open

      巻: 10 号: 3

    • DOI

      10.1242/bio.058512

    • NAID

      120007006754

    • 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] Real-Time Detection of Global Cyberthreat Based on Darknet by Estimating Anomalous Synchronization Using Graphical Lasso2020

    • 著者名/発表者名
      HAN Chansu、SHIMAMURA Jumpei、TAKAHASHI Takeshi、INOUE Daisuke、TAKEUCHI Jun'ichi、NAKAO Koji
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E103.D 号: 10 ページ: 2113-2124

    • DOI

      10.1587/transinf.2020EDP7076

    • NAID

      130007920585

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2020-10-01
    • 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] Minimum Description Length Principle in Supervised Learning With Application to Lasso2020

    • 著者名/発表者名
      Kawakita Masanori、Takeuchi Jun'ichi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Information Theory

      巻: 66 号: 7 ページ: 4245-4269

    • DOI

      10.1109/tit.2020.2998577

    • 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] Single-Molecule Localization by Voxel-Wise Regression Using Convolutional Neural Network.2020

    • 著者名/発表者名
      Aritake T, Hino H, Namiki S, Asanuma D, Hirose K, Murata N
    • 雑誌名

      Results in Optics

      巻: 1 ページ: 100019-100019

    • DOI

      10.1016/j.rio.2020.100019

    • 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] An improved analysis of least squares superposition codes with bernoulli dictionary2019

    • 著者名/発表者名
      Takeishi Yoshinari、Takeuchi Jun’ichi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Statistics and Data Science

      巻: 2 号: 2 ページ: 591-613

    • DOI

      10.1007/s42081-019-00057-9

    • 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] Learning Scale and Shift-Invariant Dictionary for Sparse Representation2019

    • 著者名/発表者名
      Aritake Toshimitsu、Murata Noboru
    • 雑誌名

      Machine Learning, Optimization, and Data Science

      巻: 11943 ページ: 472-483

    • DOI

      10.1007/978-3-030-37599-7_39

    • ISBN
      9783030375980, 9783030375997
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A unified global convergence analysis of multiplicative update rules for nonnegative matrix factorization2018

    • 著者名/発表者名
      N. Takahashi, J. Katayama, M. Seki, and J. Takeuchi
    • 雑誌名

      Computational Optimization and Applications

      巻: 71 号: 1 ページ: 221-250

    • DOI

      10.1007/s10589-018-9997-y

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] On MDL Estimation for Simple Contaminated Gaussian Location Families2020

    • 著者名/発表者名
      K. Miyamoto, J. Takeuchi
    • 学会等名
      the 2020 International Symposium on Information Theory and Its Applications
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigating Behavioral Differences between IoT Malware via Function Call Sequence Graphs2020

    • 著者名/発表者名
      R. Kawasoe, C. Han, R. Isawa, T. Takahashi, J. Takeuchi
    • 学会等名
      the 36th ACM/SIGAPP Symposium On Applied Computing
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Property of Quantum Decoding for Sourlas Codes of Which Tuples Are Randomly Decimated2020

    • 著者名/発表者名
      Sangook Lee, Kazunori Iwata, Kazushi Mimura
    • 学会等名
      the 2020 International Symposium on Information Theory and Its Applications
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improved MDL Estimators Using Local Exponential Family Bundles Applied to Mixture Families2019

    • 著者名/発表者名
      K. Miyamoto, A. R. Barron, J. Takeuchi
    • 学会等名
      019 IEEE International Symposium on Information Theory
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Real-Time Detection of Malware Activities by Analyzing Darknet Traffic Using Graphical Lasso2019

    • 著者名/発表者名
      C. Han, J. Shimamura, T. Takahashi, D. Inoue, M. Kawakita, J. Takeuchi, K. Nakao
    • 学会等名
      The 18th IEEE International Conference on Trust, Security and Privacy in Computing and Communications
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamics of Damped Approximate Message Passing Algorithms2019

    • 著者名/発表者名
      K. Mimura, J. Takeuchi
    • 学会等名
      2019 IEEE Information Theory Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic Resonance Angiography Image Restoration by Super Resolution Based on Deep Learning2019

    • 著者名/発表者名
      S. Kitazaki, M. Kawakita, Y. Jitsumatsu, S. Kuhara, A. Hiwatashi, J. Takeuchi
    • 学会等名
      2019 World Congress of European Society for Magnetic Resonance in Medicine and Biology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Fast Algorithm for Constructing Phylogenetic Trees with Application to IoT Malware Clustering2019

    • 著者名/発表者名
      T. He, C. Han, R. Isawa, T. Takahashi, S. Kijima, J. Takeuchi, K. Nakao,
    • 学会等名
      the 24th International Conference on Neural Information Processing
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層学習超解像を用いた磁気共鳴血管画像の復元2019

    • 著者名/発表者名
      北崎自然,川喜田雅則,實松豊,久原重英,樋渡昭雄,竹内純一
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告 IBISML2018-114
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ダンピングOAMPの経路積分法による解析2018

    • 著者名/発表者名
      三村和史,竹内純一
    • 学会等名
      第41回情報理論とその応用シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 非負値行列因子分解とMDL規準によるマーケットプレイスにおける商品推薦手法2018

    • 著者名/発表者名
      荒野洋輔,三宅悠介,川喜田雅則,竹内純一
    • 学会等名
      第21回情報論的学習理論ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習超解像を用いたMRI再構成の検討2018

    • 著者名/発表者名
      北崎自然,川喜田雅則,實松豊,久原重英,竹内純一
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告 IBISML2018-16
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 非負値行列因子分解とMDL規準によるマーケットプレイスのためのデータ解析2018

    • 著者名/発表者名
      荒野洋輔, 三宅悠介, 川喜田雅則, 竹内純一
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告 IBISML2018-8
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 磁気共鳴画像高速再構成法2020

    • 発明者名
      竹内、實松、川喜田、北崎、久原
    • 権利者名
      竹内、實松、川喜田、北崎、久原
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-025707
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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