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少量学習データに対応可能な機械学習の基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 19K22863
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分61:人間情報学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

山崎 俊彦  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (70376599)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード少量学習データ / ドメイン適応 / 弱教師付き学習 / 半教師付き学習 / Few -Shot学習 / Zero-Shot学習 / 機械学習 / 転移学習 / 弱/半教師付き学習 / Few/Zero-Shot学習
研究開始時の研究の概要

少量学習データに対応可能な学習アルゴリズムの実証と最適化・一般化を行っていく。具体的には、研究代表者が専門分野としている画像・映像を対象に下記の研究などを行っていく。(1) 転移学習と弱教師あり学習の組み合わせによるドメイン適応、(2) 学習曲線に注目した弱教師あり学習、(3) Few-Shot学習におけるData Augmentation、(4) マルチモーダルを活用したZero-Shot学習、(5) 上記課題の一般化およびオープンソース化。

研究成果の概要

深層学習は圧倒的な性能を発揮することが知られているが、それは大規模な正解データが入手可能である場合に限られる。裏を返せばそのデータを取得・作成するための時間的・金銭的コストが大きな問題である。物体認識などすでに昔から研究がなされている分野では豊富なデータセットが入手可能である一方、産業界のデータや個人情報が絡む医療データなどは大規模な正解データセットを期待できない場合も多い。本研究ではこの問題を解決するために、ドメイン適応、弱/半教師付き学習、Few/Zero-Shot学習、自己教師あり学習、アンバランス学習など少量かつ偏りのあるデータでも学習可能な種々の要素技術を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

前述の通り、深層学習アルゴリズムがその性能を十分に発揮するためには、大規模かつ性格なラベリングがなされた学習データが必要であった。産業応用を考えた場合、新たに大量のデータを収集し、かつそのデータに正解ラベルを付与するコストはあまりにも高い。本研究成果はこの制約を緩和し、少量であったり極端にデータの分布に偏りがあったりしても正しく学習がなされる種々の要素技術を実現したことにある。我々の技術はすでにいくつかは実サービスに応用されており、社会的にも貢献している。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 15件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] 清華大学(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 清華大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Assessment System of Presentation Slide Design Using Visual and Structural Features2022

    • 著者名/発表者名
      Shengzhou Yi, Junichiro Matsugami, and Toshihiko Yamasaki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E105.D 号: 3 ページ: 587-596

    • DOI

      10.1587/transinf.2021HCK0001

    • NAID

      130008165598

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2022-03-01
    • 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] An Improved Inter-intra Contrastive Learning Framework on Self-supervised Video Representation2022

    • 著者名/発表者名
      Li Tao, Xueting Wang, and Toshihiko Yamasaki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology

      巻: NA 号: 8 ページ: 5266-5280

    • DOI

      10.1109/tcsvt.2022.3141051

    • 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] Robustness of Deep Learning Models in Dermatological Evaluation: A Critical Assessment2021

    • 著者名/発表者名
      Sourav Mishra, Subhajit Chaudhary, Hideaki Imaizumi, and Toshihiko Yamasaki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E104.D 号: 3 ページ: 419-429

    • DOI

      10.1587/transinf.2020EDP7133

    • NAID

      130007993191

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2021-03-01
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rethinking Motion Representation: Residual Frames with 3D ConvNets2021

    • 著者名/発表者名
      Li Tao, Xueting Wang, and Toshihiko Yamasaki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Image Processing

      巻: 30 ページ: 9231-9244

    • DOI

      10.1109/tip.2021.3124156

    • 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] Object-aware Instance Labeling for Weakly Supervised Object Detection2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kosugi and Toshihiko Yamasaki
    • 雑誌名

      日本画像学会誌

      巻: 59 号: 6 ページ: 585-590

    • DOI

      10.11370/isj.59.585

    • NAID

      130007952865

    • ISSN
      1344-4425, 1880-4675
    • 年月日
      2020-12-10
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Toward Better Planetary Surface Exploration by Mars Orbital Imagery Inpainting2020

    • 著者名/発表者名
      Hiya Roy, Subhajit Chaudhury, Toshihiko Yamasaki, and Tatsuaki Hashimoto
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing

      巻: - ページ: 175-189

    • DOI

      10.1109/jstars.2020.3038778

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Learning from Synthetic Shadows for Shadow Detection and Removal2020

    • 著者名/発表者名
      Naoto Inoue and Toshihiko Yamasaki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology

      巻: - 号: 11 ページ: 4187-4197

    • DOI

      10.1109/tcsvt.2020.3047977

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Benchmarking robustness in deep learning under adversarial distribution shifts in medical image analysis2020

    • 著者名/発表者名
      Subhajit Chaudhury and Toshihiko Yamasaki
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 9 ページ: 37039-37053

    • DOI

      10.1109/access.2021.3062990

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Image Inpainting using Frequency Domain Priors2020

    • 著者名/発表者名
      Hiya Roy, Subhajit Chaudhury, Toshihiko Yamasaki, and Tatsuaki Hashimoto
    • 雑誌名

      SPIE Journal of Electronic Imaging

      巻: 30 号: 02

    • DOI

      10.1117/1.jei.30.2.023016

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Reproducibility Companion Paper: Self-supervised Video Representation Learning Using Inter-intra Contrastive Framework2021

    • 著者名/発表者名
      Li Tao, Xueting Wang, Toshihiko Yamasaki, Jingjing Chen, and Steven Hicks
    • 学会等名
      The 29th ACM International Conference on Multimedia
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Improved Inter-Intra Contrastive Framework for Self-Supervised Video Representation Learning2021

    • 著者名/発表者名
      Li Tao, Xueting Wang, and Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      第24回画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Better Temporal Representation for Unsupervised Video Summarization Based on Contrastive Self-Supervised Learning2021

    • 著者名/発表者名
      Xianliang Zhang, Li Tao, Xueting Wang, and Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      第24回画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Class-Balanced Contrastive Pre-Training for Improving Long-Tailed Recognition2021

    • 著者名/発表者名
      Shengzhou Yi, Li Tao, Xueting Wang, and Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      第24回画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Identifying Design Problems of Presentation Slides using a Bimodal Neural Network2021

    • 著者名/発表者名
      Shengzhou Yi, Junichiro Matsugami, and Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      メディアエクスペリエンス・バーチャル環境基礎研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Pretext-Contrastive Learning for Self-Supervised Video Representation Learning2021

    • 著者名/発表者名
      Li Tao, Xueting Wang, and Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      信学技報, 画像工学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Contrastive Self-Supervised Learning Framework for Unsupervised Video Summarization2021

    • 著者名/発表者名
      Xianliang Zhang, Li Tao, Xueting Wang, and Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      信学技報, 画像工学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 行動検出タスクにおける人物特徴量に注目した自己教師あり学習2021

    • 著者名/発表者名
      吉田舜, 山崎俊彦
    • 学会等名
      情報処理学会第84 回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Investigating generalization in neural networks under optimally evolved training perturbations2020

    • 著者名/発表者名
      Subhajit Chaudhury and Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      The 45th International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Weakly supervised segmentation guided hand pose estimation during interaction with unknown objects2020

    • 著者名/発表者名
      Cairong Zhang, Guijin Wang, Xinghao Chen, Pengwei Xie, and Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      The 45th International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Assessing Robustness of Deep Learning Methods in Dermatological Workflow2020

    • 著者名/発表者名
      Sourav Mishra, Subhajit Chaudhary, Hideaki Imaizumi, and Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      Workshop of the ACM Conference on Health, Inference, and Learning (CHIL)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-supervised Video Representation Learning Using Inter-intra Contrastive Framework2020

    • 著者名/発表者名
      Li Tao, Xueting Wang, and Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      the 28th ACM International Conference on Multimedia (MM '20)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Motion Representation Using Residual Frames with 3D CNN2020

    • 著者名/発表者名
      Li Tao, Xueting Wang and T. Yamasaki
    • 学会等名
      2020 IEEE International Conference on Image Processing (ICIP)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feature Point Matching in Cross-Spectral Images with Cycle Consistency Learning2020

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Furuta, Naoaki Noguchi, Xueting Wang, Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      2020 25th International Conference on Pattern Recognition (ICPR)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Very Important Person Localization in Unconstrained Conditions: A New Benchmark2020

    • 著者名/発表者名
      Xiao Wang, Zheng Wang, Toshihiko Yamasaki, and Wenjun Zeng
    • 学会等名
      The Thirty-Fifth AAAI Conference on Artificial Intelligence (AAAI-21)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improving image classifiers for small datasets by learning rate adaptations2019

    • 著者名/発表者名
      Sourav Mishra, Toshihiko Yamasaki, and Hideaki Imaizumi
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Machine Vision Applications (MVA)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interpreting fine-grained dermatological classification by Deep learning2019

    • 著者名/発表者名
      Sourav Mishra, Hideaki Imaizumi, and Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      ISIC Skin Image Analysis Workshop at CVPR
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reinforcing the robustness of a deep neural network to adversarial examples by using color quantization of training image data2019

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro Miyazato, Xueting WANG, Toshihiko Yamasaki, and Kiyoharu Aizawa
    • 学会等名
      2019 IEEE International Conference on Image (ICIP)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Zero-Shot Semantic Segmentation via Variational Mapping2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Kato, Toshihiko Yamasaki, and Kiyoharu Aizawa
    • 学会等名
      ICCV 2019 Workshop on Multi-Discipline Approach for Learning Concepts - Zero-Shot One-Shot Few-Shot and Beyond
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Object-aware instance labeling for weakly supervised object detection2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kosugi, Toshihiko Yamasaki, and Kiyoharu Aizawa
    • 学会等名
      International Conference on Computer Vision (ICCV)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Weakly Supervised Video Summarization by Hierarchical Reinforcement Learning2019

    • 著者名/発表者名
      Yiyan Chen, Li Tao, Xueting Wang, and Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      ACMMM Asia
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unpaired Image Enhancement Featuring Reinforcement-Learning-Controlled Image Editing Software2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kosugi and Toshihiko Yamasaki
    • 学会等名
      The Thirty-Fourth AAAI Conference on Artificial Intelligence (AAAI)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 情報科学者から見た医療AIの現状と可能性2019

    • 著者名/発表者名
      山崎俊彦
    • 学会等名
      第59回日本核医学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      https://www.hal.t.u-tokyo.ac.jp/~yamasaki/project/index-e.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 画像解析装置、画像解析方法及び画像解析プログラム2019

    • 発明者名
      山崎俊彦, 小杉哲
    • 権利者名
      山崎俊彦, 小杉哲
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-082100
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-07-04   更新日: 2023-01-30  

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