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高次元小標本データのための非線形選択的推論アルゴリズムの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H04243
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
研究機関沖縄科学技術大学院大学 (2023)
京都大学 (2020-2022)

研究代表者

山田 誠  沖縄科学技術大学院大学, 機械学習とデータ科学ユニット, 准教授 (00581323)

研究分担者 下平 英寿  京都大学, 情報学研究科, 教授 (00290867)
POIGNARD BENJAMIN  大阪大学, 大学院経済学研究科, 准教授 (40845252)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード選択的推論 / 特徴選択 / 電子透かし / カーネル法 / 木構造最適輸送距離 / 統計的推論 / 機械学習
研究開始時の研究の概要

バイオロジーや医療分野においては, 特徴数 (例:遺伝子数) が標本数 (例:患者数) よりも大きい高次元 小標本データの解析が重要テーマの一つである. 本研究課題では, 選択的推論 (Selective Inference)と 呼ばれる特徴選択と統計的仮説検定を組み合わせた方法の研究開発を実施する. 具体的には, 研究代 表者らが独自に研究を進めているカーネル法に基づいた非線形選択的推論の枠組みを高次元小標本 データを扱えるように拡張することを目指す. さらに, 提案アルゴリズムを急性骨髄性白血病やアト ピー性皮膚炎といった現実の問題に適用しその有効性を示すことを目的とする.

研究成果の概要

本研究では、非線形選択的推論の高次元拡張に取り組んだ. 2020年度は、HSIC LassoとSplit法を用いた統計的仮説検定方法を開発し, 実データで有効性を示した. 2021年度は、Polyhedral LemmaとKnockoff filterを適用したHSICに基づく手法を提案し, それぞれICML 2021とAISTATS 2022で報告した. 2022年度は, 最適輸送法に基づく新たな高次元データ解析手法を提案し、AISTATS 2022とTMLRで発表した. そして最終年度は, Distance Covariance Lasso法を提案し、選択的推論の理論的性質を示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、非線形選択的推論を高次元データに適用する新たな手法を提案し, 統計的仮説検定の検出力向上を目指した.  さらに, 木構造最適輸送に基づくBarycenterの推定手法やWasserstein距離の学習方法など, 新たな高次元データ解析手法を開発した. つまり, 我々は非線形データの特徴選択とスクリーニングの理論的基盤を確立したと言える. さらに今後, 機械学習やバイオインフォマティクス分野での実用的な応用され, 提案法による新規の科学的発見が期待できる. これらの成果は、学術的意義に加え、社会的にも広範な影響を与えると考える.

報告書

(5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
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 7件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] University of Cambridge(英国)

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

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Technology Sydney(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Carnegie Mellon University/Facebook AI Research/University of Texas Austin(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Cambridge(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Hilbert-Schmidt Independence Criterion Lasso法に基づいた高次元非線形特徴選択2023

    • 著者名/発表者名
      山田 誠, Poignard Benjamin, 山田 宏暁, Freidling Tobias
    • 雑誌名

      日本統計学会誌

      巻: 53 号: 1 ページ: 49-67

    • DOI

      10.11329/jjssj.53.49

    • ISSN
      0389-5602, 2189-1478
    • 年月日
      2023-09-07
    • 関連する報告書
      2023 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] Nystrom Method for Accurate and Scalable Implicit Differentiation2023

    • 著者名/発表者名
      Ryuichiro Hataya, Makoto Yamada
    • 雑誌名

      International Conference on Artificial Intelligence and Statistics

      巻: 206 ページ: 4643-4654

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Large-scale similarity search with Optimal Transport2023

    • 著者名/発表者名
      Clea Laouar, Yuki Takezawa, Makoto Yamada
    • 雑誌名

      Empirical Methods in Natural Language Processing (EMNLP)

      巻: n/a ページ: 11920-11930

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Robust Graph Dictionary Learning2023

    • 著者名/発表者名
      Weijie Liu, Jiahao Xie, Chao Zhang, Makoto Yamada, Nenggan Zheng, Hui Qian
    • 雑誌名

      International Conference on Learning Representations

      巻: n/a

    • 関連する報告書
      2023 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] Approximating 1-Wasserstein Distance with Trees.2022

    • 著者名/発表者名
      Makoto Yamada, Yuki Takezawa, Ryoma Sato, Han Bao, Zornitsa Kozareva, Sujith Ravi
    • 雑誌名

      Transactions on Machine Learning Research

      巻: 0 ページ: 0-0

    • 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] Fixed Support Tree-Sliced Wasserstein Barycenter2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Takezawa, Ryoma Sato, Zornitsa Kozareva, Sujith Ravi, Makoto Yamada
    • 雑誌名

      International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS)

      巻: -

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Feature Screening with Kernel Knockoff2022

    • 著者名/発表者名
      Benjamin Poignard, Peter Naylor, Hector Climente, Makoto Yamada
    • 雑誌名

      International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS)

      巻: -

    • 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] Post-selection inference with HSIC-Lasso2021

    • 著者名/発表者名
      Tobias Freidling, Benjamin Poignard, Hector Climente-Gonzalez, Makoto Yamada
    • 雑誌名

      International Conference on Machine Learning (ICML)

      巻: - ページ: 3439-3448

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Supervised Tree-Wasserstein Distance2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Takezawa, Ryoma Sato, Makoto Yamada
    • 雑誌名

      International Conference on Machine Learning (ICML)

      巻: - ページ: 10086-10095

    • 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] LSMI-Sinkhorn: Semi-supervised Mutual Information Estimation with Optimal Transport2021

    • 著者名/発表者名
      Yanbin Liu, Makoto Yamada, Yao-Hung Hubert Tsai, Tam Le, Ruslan Salakhutdinov, Yi Yang
    • 雑誌名

      European Conference on Machine Learning (ECML)

      巻: - ページ: 655-670

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Random Features Strengthen Graph Neural Networks2021

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Sato, Makoto Yamada, Hisashi Kashima
    • 雑誌名

      SIAM data mining (SDM)

      巻: - ページ: 333-341

    • 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] Dynamic Sasvi: Strong Safe Screening for Norm-Regularized Least Squares2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Yamada, Makoto Yamada
    • 雑誌名

      NeurIPS

      巻: -

    • 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] Flow-based Alignment Approaches for Probability Measures in Different Spaces2021

    • 著者名/発表者名
      Tam Le, Nhat Ho, Makoto Yamada
    • 雑誌名

      International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS)

      巻: - ページ: 3934-3942

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] Feature screening with kernel knockoffs2022

    • 著者名/発表者名
      Benjamin Poignard, Peter J. Naylor, Hector Climente-Gonzalez, Makoto Yamada
    • 学会等名
      AISTATS 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fixed Support Tree-Sliced Wasserstein Barycenter2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Takezawa, Ryoma Sato, Zornitsa Kozareva, Sujith Ravi, Makoto Yamada
    • 学会等名
      AISTATS 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Re-evaluating Word Mover’s Distance2022

    • 著者名/発表者名
      Ryoma Sato, Makoto Yamada, Hisashi Kashima
    • 学会等名
      ICML 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Feature-Robust Optimal Transport for High-Dimensional Data.2022

    • 著者名/発表者名
      Mathis Petrovich, Chao Liang, Ryoma Sato, Yanbin Liu, Yao-Hung Hubert Tsai, Linchao Zhu, Yi Yang, Ruslan Salakhutdinov, Makoto Yamada
    • 学会等名
      ECML 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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