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局所パターン学習とは何か:統一的定式化と理論性能保証

研究課題

研究課題/領域番号 18K18001
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分60010:情報学基礎論関連
研究機関九州大学

研究代表者

末廣 大貴  九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (20786967)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード局所パターン / 機械学習 / 汎化性能保証 / shapelet / マルチインスタンス学習 / 汎化性能 / Shapelet / 時系列分類 / 統計的学習理論 / 局所特徴 / 時系列分析 / 画像認識
研究成果の概要

本研究の主な成果を以下に記す.
(1)局所パターン学習の枠組みを,マルチインスタンス学習と呼ばれる問題の一つとして一般定式化した.(2)局所パターンを用いた分類仮説クラスの汎化性能を理論的に示した.本理論を時系列分類問題における局所パターン学習(時系列解析分野ではShapelet 学習と呼ばれる)に適用し,Shapeletと呼ばれる局所パターンを用いた仮説クラスの汎化性能を,世界で初めて示した.(3)導出した学習問題を効率的に解くアルゴリズムを提案した.(4)時系列分類を含む様々なタスクに本手法を適用し,有効性を示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は,時系列分類問題におけるShapelet学習のような,局所パターン学習問題と,マルチインスタンス学習問題の関連性を世界で初めて示した.従来各ドメインで独立に発展してきた様々な局所パターン学習問題に対し,統一的な定式化,汎化性能保証,解法を与えたことは,機械学習分野に大きな貢献を与えたと言える.また,本研究の骨子となった「マルチインスタンス学習の枠組みに基づく学習問題の一般化」は,局所パターン学習問題に限らない,様々な学習問題に幅広く展開可能であり,新たな研究分野の開拓に期待できる.

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Theory and Algorithms for Shapelet-based Multiple-Instance Learning2020

    • 著者名/発表者名
      Daiki Suehiro, Kohei Hatano, Eiji Takimoto, Shuji Yamamoto, Kenichi Bannai, Akiko Takeda
    • 雑誌名

      Neural Computation

      巻: -

    • 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] Adaptive Aggregation of Arbitrary Online Trackers with a Regret Bound2020

    • 著者名/発表者名
      Heon Song, Daiki Suehiro, Seiichi Uchida
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE Winter Conference on Applications of Computer Vision

      巻: - ページ: 681-689

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimal Rejection Function Meets Character Recognition Tasks2019

    • 著者名/発表者名
      Xiaotong Ji, Yuchen Zheng, Daiki Suehiro, Seiichi Uchida
    • 雑誌名

      Proceedings of Asian Conference on Pattern Recognition

      巻: - ページ: 169-183

    • 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] RankSVM for Offline Signature Verification2019

    • 著者名/発表者名
      Yan Zheng, Yuchen Zheng, Wataru Ohyama, Daiki Suehiro, Seiichi Uchida
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on Document Analysis and Recognition

      巻: - ページ: 928-933

    • 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] Logo Design Analysis by Ranking2019

    • 著者名/発表者名
      Takuro Karamatsu, Daiki Suehiro, Seiichi Uchida
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on Document Analysis and Recognition

      巻: - ページ: 1482-1487

    • 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] Multiple-Instance Learning by Boosting Infinitely Many Shapelet-based Classifiers2018

    • 著者名/発表者名
      Daiki Suehiro, Kohei Hatano, Eiji Takimoto, Shuji Yamamoto, Kenichi Bannai, Akiko Takeda
    • 雑誌名

      arXiv preprint arXiv:1811.08084

      巻: arXiv:1811.08084 ページ: 1-20

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] マルチインスタンス学習への再定式化に基づく理論的汎化誤差導出2019

    • 著者名/発表者名
      末廣 大貴
    • 学会等名
      第22回情報論的学習理論ワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Shapeletに基づくマルチインスタンス学習2019

    • 著者名/発表者名
      末廣 大貴,畑埜 晃平,瀧本 英二,山本 修司,坂内 健一,武田 朗子
    • 学会等名
      情報論的学習理論と機械学習研究会(IBISML)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] オンラインエキスパート選択問題としての適応的学習率調整2019

    • 著者名/発表者名
      満尾 成亮, 末廣 大貴, 内田 誠一
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム(MIRU)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] オンライントラッカの統合について2019

    • 著者名/発表者名
      ソン ホン, 末廣 大貴, 内田 誠一
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム(MIRU)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 弱教師学習問題における最適局所特徴抽出および樹状突起スパイン検出への応用2019

    • 著者名/発表者名
      八尋俊希,末廣大貴,本館利佳,鈴木利治,内田誠一
    • 学会等名
      医用画像研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Shapelet-based Multiple-Instance Learning2019

    • 著者名/発表者名
      Daiki Suehiro, Kohei Hatano, Eiji Takimoto, Shuji Yamamoto, Kenichi Bannai, Akiko Takeda
    • 学会等名
      情報論的学習理論と機械学習研究会(IBISML研究会)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 投手の打ちづらさとは何か ~ 機械学習に基づく投球印象解析 ~2018

    • 著者名/発表者名
      角淳之介,末廣大貴,加藤貴昭,内田誠一
    • 学会等名
      スポーツ情報処理時限研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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