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高次元・大規模・多ドメインデータの特徴抽出と情報統合による統計的学習

研究課題

研究課題/領域番号 19H04071
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60030:統計科学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

金森 敬文  東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (60334546)

研究分担者 熊谷 亘  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (20747167)
竹之内 高志  政策研究大学院大学, 政策研究科, 教授 (50403340)
松井 孝太  名古屋大学, 医学系研究科, 講師 (50737111)
川島 孝行  東京工業大学, 情報理工学院, 助教 (60846210)
武田 朗子  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (80361799)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワードAI / データサイエンス / 機械学習 / 数理統計学 / 数理統計 / 機械学修 / 最適化 / 最適輸送 / 多ドメインデータ / 転移学習 / 情報転送
研究開始時の研究の概要

本研究では,さまざまな形式で表現された高次元・大規模な多ドメインデータを用いて統計的学習を行うためのフレームワークを構築することを目的とします.今日のようなビッグデータ時代では,さまざまなデータドメインにおいて,サイズ,次元,表現形式の異なる複雑なデータを収集することが出来ます.これは一見すると data-rich な状態と言えます.しかし,それぞれのドメイン間の相互関係が不明なことが多く,その意味ではデータ量が増えるほどknowledge-poor な状態になってしまいかねません.このようなビッグデータ時代のパラドックスを打破するための研究を推進します.

研究成果の概要

本研究では、高次元・大規模な多ドメインデータを使った統計的学習のフレームワークの構築を目指す.ビッグデータ時代では,様々なドメインで異なるサイズや次元,表現形式の複雑なデータを収集できるが,ドメイン間の相互関係が不明瞭であり,データが増えれば増えるほど知識不足の状態になるパラドックスがある.これを打破するため,各ドメインの関連性を考慮しつつ,データの特徴を抽出し統合することが重要である.本研究ではこの課題を多ドメイン間の相互関係に焦点を当てて定式化する.ヘテロな構造を持つ多ドメインデータのモデリング技術と機械学習アルゴリズムを開発し,理論の深化を目指す.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,異なるデータサイズ,次元,タイプなどの多様なデータを活用し,予測,推論,構造推定など複数のタスクを行う学習アルゴリズムを,数学的な知見に基づいて提案,開発する.理論的解析により予測精度向上のためのパラメーター調整などが容易になり,飛躍的な性能向上が期待できる.理論的知見に基づくアルゴリズムの実装により,画像,音声,タグその他の情報を含むヘテロなデータからの関連性分析などの精度が大きく向上し,機械学習システムの安全性や信頼性を高める基盤を提供する。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Max Planck Institute/Google Deepmind/Freie Universitat Berlin(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Technische Universitat Berlin/Berlin Institute for the Foundations(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Bristol(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Denoising Cosine Similarity: A Theory-Driven Approach for Efficient Representation Learning2024

    • 著者名/発表者名
      T. Nakagawa, Y. Sanada, H. Waida, Y. Zhang, Y. Wada, K. Takanashi, T. Yamada, T. Kanamori
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 169 ページ: 226-241

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2023.10.027

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Learning Domain Invariant Representations by Joint Wasserstein Distance Minimization Learning Systems2023

    • 著者名/発表者名
      L. Andeol, Y. Kawakami, Y. Wadad, T. Kanamori, K. R. Muller, G. Montavon,
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 167 ページ: 233-243

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2023.07.028

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep Clustering With a Constraint for Topological Invariance Based on Symmetric InfoNCE2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Zhang, Y. Wada, H. Waida, K. Goto, Y. Hino,T. Kanamori
    • 雑誌名

      Neural Computation

      巻: 35 号: 7 ページ: 1288-1339

    • DOI

      10.1162/neco_a_01591

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimating Density Models with Truncation Boundaries using Score Matching.2022

    • 著者名/発表者名
      S. Liu, T. Kanamori, and D. J. Williams,
    • 雑誌名

      Journal of Machine Learning Research,

      巻: 23 ページ: 1-38

    • 関連する報告書
      2022 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] Uncertainty propagation for dropout-based Bayesian neural networks2021

    • 著者名/発表者名
      Mae Yuki、Kumagai Wataru、Kanamori Takafumi
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 144 ページ: 394-406

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2021.09.005

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Robust Label Prediction via Label Propagation and Geodesic <i>k</i>-Nearest Neighbor in Online Semi-Supervised Learning2019

    • 著者名/発表者名
      WADA Yuichiro、SU Siqiang、KUMAGAI Wataru、KANAMORI Takafumi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E102.D 号: 8 ページ: 1537-1545

    • DOI

      10.1587/transinf.2018EDP7424

    • NAID

      130007686445

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2019-08-01
    • 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] Spectral Embedded Deep Clustering2019

    • 著者名/発表者名
      Wada Yuichiro、Miyamoto Shugo、Nakagama Takumi、Andeol Leo、Kumagai Wataru、Kanamori Takafumi
    • 雑誌名

      Entropy

      巻: 21 号: 8 ページ: 795-795

    • DOI

      10.3390/e21080795

    • 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] Variable Selection for Nonparametric Learning with Power Series Kernels2019

    • 著者名/発表者名
      Matsui Kota、Kumagai Wataru、Kanamori Kenta、Nishikimi Mitsuaki、Kanamori Takafumi
    • 雑誌名

      Neural Computation

      巻: 31 号: 8 ページ: 1718-1750

    • DOI

      10.1162/neco_a_01212

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Study of Reciprocal Recommendation with Domain Matching2019

    • 著者名/発表者名
      K. Sudo, N. Osugi, T. Kanamori
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Statistics and Data Science

      巻: 2 号: 1 ページ: 221-240

    • DOI

      10.1007/s42081-019-00033-3

    • NAID

      210000170705

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Model Description of Similarity-Based Recommendation Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Kanamori Takafumi、Osugi Naoya
    • 雑誌名

      Entropy

      巻: 21 号: 7 ページ: 702-702

    • DOI

      10.3390/e21070702

    • 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] Risk bound of transfer learning using parametric feature mapping and its application to sparse coding2019

    • 著者名/発表者名
      Kumagai Wataru、Kanamori Takafumi
    • 雑誌名

      Machine Learning

      巻: 108 号: 11 ページ: 1975-2008

    • DOI

      10.1007/s10994-019-05805-2

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Robust VAEs via Generating Process of Noise Augmented Data2024

    • 著者名/発表者名
      H. Irobe, W. Aoki, K. Yamazaki, Y. Zhang, T. Nakagawa, H. Waida, Y. Wada, T. Kanamori,
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Information Theory
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Open-World Learning Under Dataset Shift2024

    • 著者名/発表者名
      P. Srey, Y. Zhang, T. Kanamori,
    • 学会等名
      IEEE Conference on Artificial Intelligence
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Local Acquisition Function for Active Level Set Estimation2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Kokubun, K. Matsui, K. Kutsukake, W. Kumagai, T. Kanamori
    • 学会等名
      NeurIPS 2023 Workshop on Adaptive Experimental Design and Active Learning in the Real World
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards Understanding the Mechanism of Contrastive Learning via Similarity Structure: A Theoretical Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      H. waida, Y. Wada, L. Andeol, T. Nakagawa, Y. Zhang, T. Kanamori
    • 学会等名
      European Conference on Machine Learning and Data Mining
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 平滑化全変動距離によるロバスト推定2023

    • 著者名/発表者名
      金森 敬文、横山 皓大、川島 孝行
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 有界領域上における一致性のあるカーネル密度推定量の構成2023

    • 著者名/発表者名
      中川 匠、髙梨 耕作、金森 敬文
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 局所探索型獲得関数に基づく能動的レベル集合推定法の提案2023

    • 著者名/発表者名
      國分裕太; 松井孝太; 沓掛健太郎; 熊谷亘; 金森敬文
    • 学会等名
      情報論的学習理論ワークショップIBIS
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Fast Neural Architecture Search with Random Neural Tangent Kernel2023

    • 著者名/発表者名
      Keigo Wakayama; Takafumi Kanamori
    • 学会等名
      情報論的学習理論ワークショップIBIS
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Deep Self-Supervised Learning of Speech Denoising from Noisy Speeches.2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Sanada1, T. Nakagawa, Y. Wada, K. Takanashi, Y. Zhang, K. Tokuyama, T. Kanamori, T. Yamada,
    • 学会等名
      INTERSPEECH 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unified surrogate bounds for kernel-based contrastive unsupervised representation learning.2022

    • 著者名/発表者名
      和井田博貴; 和田裕一郎; Andeol Leo; 中川匠; Zhang Yuhui; 金森敬文
    • 学会等名
      第25回情報理論的学習理論ワークショップ(IBIS2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Denoising Cosine Similarity: A Theory-Driven Approach for Efficient Representation Learning2022

    • 著者名/発表者名
      中川匠; 眞田雄太郎; 和井田博貴; Zhang Yuhui; 和田裕一郎; 髙梨耕作; 山田知典; 金森敬文
    • 学会等名
      第25回情報理論的学習理論ワークショップ(IBIS2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Mode estimation on matrix manifolds: Convergence and robustness2022

    • 著者名/発表者名
      H. Sasaki, J. Hirayama, T. Kanamori,
    • 学会等名
      The 25th International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust modal regression with direct gradient approximation of modal regression risk.2020

    • 著者名/発表者名
      H. Sasaki, T Sakai, T. Kanamori,
    • 学会等名
      The Conference on Uncertainty in Artificial Intelligence (UAI2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Unified Statistically Efficient Estimation Framework for Unnormalized Models2020

    • 著者名/発表者名
      M. Uehara, T. Kanamori, T. Takenouchi, T. Matsuda,
    • 学会等名
      The 23rd International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fisher Efficient Inference of Intractable Models.2019

    • 著者名/発表者名
      S. Liu, T. Kanamori, W. Jitkrittum, Y. Chen
    • 学会等名
      The Neural Information Processing Systems (NeurIPS 2019), December 2019.
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Foundations of transfer learning and its application to multi-center prognostic prediction.2019

    • 著者名/発表者名
      K. Matsui, W. Kumagai, K. Kanamori, M. Nisikimi, S. Matsui, T. Kanamori
    • 学会等名
      2019 WNAR/IMS/JR Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] データサイエンスと機械学習2022

    • 著者名/発表者名
      D.P.Kroese ほか著,金森 敬文 監訳
    • 総ページ数
      416
    • 出版者
      東京化学同人
    • ISBN
      9784807920297
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] 演算装置および学習済みモデル2021

    • 発明者名
      前 佑樹,金森 敬文
    • 権利者名
      前 佑樹,金森 敬文
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 取得年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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