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時空間データの局所複雑構造に対する統計解析の理論的新展開

研究課題

研究課題/領域番号 20K11719
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60030:統計科学関連
研究機関早稲田大学

研究代表者

劉 言  早稲田大学, 理工学術院, 専任講師 (10754856)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード時空間データ / 局所的統計解析 / 局所グレンジャー因果性 / 時変スペクトル / 予測誤差 / 高次漸近論 / 長期記憶モデル / 非線形時系列 / 分散分析 / コントラスト関数 / 歪分布 / EEGデータ / 主成分分析 / 高次元時系列 / 縮小推定 / ミニマックス / フィッシャー情報量 / 統計科学 / 時系列解析 / 統計的検定論 / 漸近理論
研究開始時の研究の概要

経済・金融や環境学など、さまざまな場面で、時空間データが観測されている。これまで時空間データ解析に関する統計理論は主に、観測系列全体を線形・非線形モデルでモデリングし、多くの観測のもとでの統計量の性質を調査対象としてきた。しかし、一変量時空間データの統計解析だけではまだ解決できない現実問題が多くある。実際、大規模な時空間データは局所的に複雑な構造を持ち、新たな統計的数理理論を構成する必要がある。本研究は時空間データの部分観測の位相幾何構造に着目し、データの従属構造の局所的変化が大域的な構造変化をもたらすことを想定して、その動的発展変化に対する局所時空間データの統計解析手法の基礎理論を構築する。

研究成果の概要

時空間データが簡単に取得できるようになった昨今、その複雑な構造を統計的に解析することが重要になってきている。従来の時系列解析では、定常過程の統計解析が主な研究対象であった。それに対し、本研究では、時空間データの局所構造に着目し、新たな統計解析手法を提案する。これは一種の高次元的統計解析であり、チャレンジングな課題である。 3年間の研究では、局所的な複雑構造を捉えるため、カーネルによる重み付きホイットル尤度法を提案し、その漸近論を展開した。さらに、局所グレンジャー因果性の検定を、脳波データへ応用し、脳波間のグレンジャー因果性変化を捉え、癲癇患者の脳波間にある時間変化がを初めて明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ビッグデータ時代の到来により、大規模なデータでも簡単に取得できるようになった。降雨量等の環境学データ、生物学データ、経済データや金融データ等多くの場合、時空間データとなっている。このような大規模な時空間データは往々にして、不規則で非定常性が伴う。本研究は局所的に複雑な構造をもつ時空間データの数理理論を展開する。従来の主な予測モデルがブラックボックス・モデリングを利用しており、定常性やエルゴード性等予測性能に関係しているにもかかわらず、社会的にそのデータ分析手法が広く展開されつつある。本研究で展開する理論を通して、すでに開始している自動車産業との「将来予測技術」の共同研究への応用も期待できる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (57件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 15件、 招待講演 21件) 図書 (3件) 学会・シンポジウム開催 (5件)

  • [国際共同研究] University of Bologna/University of Roma ‘Tor Vergata’(イタリア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Luxemberg(ルクセンブルク)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] KAUST(サウジアラビア)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A minimum contrast estimation for spectral densities of multivariate time series.2023

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan
    • 雑誌名

      Research Papers in Statistical Inference for Time Series and Related Models

      ページ: 325-342

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sparse principal component analysis for high-dimensional stationary time series2023

    • 著者名/発表者名
      Fujimori Kou、Goto Yuichi、Liu Yan、Taniguchi Masanobu
    • 雑誌名

      Scandinavian Journal of Statistics

      ページ: 1-42

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 予測に基づく時系列の統計推測2022

    • 著者名/発表者名
      劉 言
    • 雑誌名

      日本統計学会誌

      巻: 52 号: 1 ページ: 53-68

    • DOI

      10.11329/jjssj.52.53

    • ISSN
      0389-5602, 2189-1478
    • 年月日
      2022-09-13
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Higher‐order asymptotics of minimax estimators for time series2022

    • 著者名/発表者名
      Xu Xiaofei、Liu Yan、Taniguchi Masanobu
    • 雑誌名

      Journal of Time Series Analysis

      巻: 44 号: 2 ページ: 247-257

    • DOI

      10.1111/jtsa.12661

    • 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] Homogeneity tests for one-way models with dependent errors under correlated groups2022

    • 著者名/発表者名
      Goto Yuichi、Arakaki Koichi、Liu Yan、Taniguchi Masanobu
    • 雑誌名

      TEST

      巻: 32 号: 1 ページ: 163-183

    • DOI

      10.1007/s11749-022-00828-9

    • 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
  • [雑誌論文] Shrinkage estimation for multivariate time series2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan、Tanida Yoshiyuki、Taniguchi Masanobu
    • 雑誌名

      Statistical Inference for Stochastic Processes

      巻: 24 号: 3 ページ: 733-751

    • DOI

      10.1007/s11203-021-09248-2

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Minimax estimation for time series models2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan、Taniguchi Masanobu
    • 雑誌名

      METRON

      巻: 79 号: 3 ページ: 353-359

    • DOI

      10.1007/s40300-021-00217-6

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Minimax estimation for time series models2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan、Taniguchi Masanobu
    • 雑誌名

      Metron

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust Linear Interpolation and Extrapolation of Stationary Time Series in Lp2019

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan、Xue Yujie、Taniguchi Masanobu
    • 雑誌名

      Journal of Time Series Analysis

      巻: 41 号: 2 ページ: 229-248

    • DOI

      10.1111/jtsa.12502

    • 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
  • [学会発表] Sparse principal component analysis for high-dimensional stationary time series2023

    • 著者名/発表者名
      Fujimori Kou、Goto Yuichi、Liu Yan、Taniguchi Masanobu
    • 学会等名
      NUS-WASEDA Workshop 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Long-memory Log-linear Zero-inflated Generalized Poisson Autoregression for Covid-19 Pandemic Modelling2023

    • 著者名/発表者名
      Xu Xiaofei、Chen Ying、Liu Yan、Goto Yuichi、Taniguchi Masanobu
    • 学会等名
      NUS-WASEDA Workshop 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Semiparametric empirical likelihood for circular distribution2023

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan、U LAN、Taniguchi Masanobu
    • 学会等名
      Kanazawa International Seminar
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A minimum contrast estimation for spectral densities of multivariate time series2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan
    • 学会等名
      Waseda Mini-Workshop「Recent development on time series analysis and related topics」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高次元・定常時系列に対するスパース主成分分析2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimori Kou、Goto Yuichi、Liu Yan、Taniguchi Masanobu
    • 学会等名
      科研費シンポジウム「大規模複雑データの理論と方法論~新たな発展と関連分野への応用~」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Semiparametric empirical likelihood for circular distribution2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan
    • 学会等名
      Waseda-Bologna Time Series Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Detection of relevant change in frequency domain2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan
    • 学会等名
      Waseda-Rome Time Series Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The Lasso-based principal component analysis for high-dimensional stationary time series2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimori Kou、Goto Yuichi、Liu Yan、Taniguchi Masanobu
    • 学会等名
      日本数学会・北海道大学
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A minimum contrast estimation for spectral densities of multivariate time se- ries2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan
    • 学会等名
      日本数学会・北海道大学
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Sparse principal component analysis for high-dimensional stationary time series2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimori Kou、Goto Yuichi、Liu Yan、Taniguchi Masanobu
    • 学会等名
      科研費シンポジウム「データサイエンスと周辺領域の双方向的理解への挑戦」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Statistical inference for local Granger causality2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan、Omabao Hernando、Taniguchi Masanobu
    • 学会等名
      科研費シンポジウム「データサイエンスと周辺領域の双方向的理解への挑戦」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The Lasso-based principal component analysis for high-dimensional stationary time series2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimori Kou、Goto Yuichi、Liu Yan、Taniguchi Masanobu
    • 学会等名
      九州大学・統計セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The Lasso-based principal component analysis for high-dimensional stationary time series2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimori Kou、Goto Yuichi、Liu Yan、Taniguchi Masanobu
    • 学会等名
      EcoSta2022・龍谷大学
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Detection of relevant change in frequency domain2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan
    • 学会等名
      EcoSta2022・龍谷大学
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the model selection of symmetric alpha-stable processes2022

    • 著者名/発表者名
      劉 言
    • 学会等名
      日本数学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Sparse principal component analysis for high-dimensional stationary time series2022

    • 著者名/発表者名
      藤森 洸、後藤 佑一、劉 言、谷口 正信
    • 学会等名
      日本数学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Sphericity test for time series2022

    • 著者名/発表者名
      Liu, Yan
    • 学会等名
      Otsu International Seminar
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Higher order asymptotics of minimax estimators for time series2022

    • 著者名/発表者名
      Xu, Xiaofei; Liu, Yan; Taniguchi, Masanobu
    • 学会等名
      Otsu International Seminar
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Statistical and Topological Inference for Local Granger Causality2022

    • 著者名/発表者名
      Liu, Yan
    • 学会等名
      Waseda International Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sparse principal component analysis for high-dimensional stationary time series2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimori, Kou; Goto, Yuichi; Liu, Yan; Taniguchi, Masanobu
    • 学会等名
      Waseda International Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Homogeneity tests for one-way models with dependent errors under correlated groups2022

    • 著者名/発表者名
      Goto, Yuichi; Arakaki, Koichi; Liu, Yan; Taniguchi, Masanobu
    • 学会等名
      Waseda International Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Long-memory log-linear zero-inflated generalized Poisson autoregression for COVID-19 pandemic modeling2022

    • 著者名/発表者名
      Xu, Xiaofei; Chen, Ying; Liu, Yan; Goto, Yuichi; Taniguchi, Masanobu
    • 学会等名
      Waseda International Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sparse principal component analysis for high-dimensional stationary time series2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimori, Kou; Goto, Yuichi; Liu, Yan; Taniguchi, Masanobu
    • 学会等名
      多様な高次元モデルの理論と方法論:最前線の動向
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Detection of relevant change in frequency domain2021

    • 著者名/発表者名
      Liu, Yan; Goto, Yuichi, Taniguchi, Masanobu
    • 学会等名
      日本数学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Homogeneity tests for one-way models with dependent errors2021

    • 著者名/発表者名
      後藤 佑一、新垣 航一、劉 言、谷口 正信
    • 学会等名
      日本数学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Higher order asymptotics of minimax estimators for time series2021

    • 著者名/発表者名
      Xu, Xiaofei; Liu, Yan; Taniguchi, Masanobu
    • 学会等名
      日本数学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 予測誤差に基づく時系列の統計的推測とその応用2021

    • 著者名/発表者名
      劉 言
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高次元・定常な時系列に対するスパース主成分分析2021

    • 著者名/発表者名
      藤森 洸、後藤 佑一、劉 言、谷口 正信
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 周波数領域における顕要変化の検出2021

    • 著者名/発表者名
      劉 言、後藤 佑一、谷口 正信
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 従属誤差を持つ一元配置モデルにおける均一性の検定2021

    • 著者名/発表者名
      後藤 佑一、新垣 航一、劉 言、谷口 正信
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 時系列の高次漸近論を考慮したミニマックス推定2021

    • 著者名/発表者名
      Xu, Xiaofei; Liu, Yan; Taniguchi, Masanobu
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 感性工学活用による燃料電池研究価値向上研究2021

    • 著者名/発表者名
      青山 祐介、各務 文雄、柳沼 基、塩見 岳史、劉 言、谷口 正信
    • 学会等名
      日本感性工学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Statistical Inference for Persistence Landscapes of the Granger Causality2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan
    • 学会等名
      Waseda International Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hypothesis testing for local Granger causality2021

    • 著者名/発表者名
      劉 言、谷口 正信、Ombao Hernando
    • 学会等名
      日本数学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Statistical and Topological Inference of the Granger Causality2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan
    • 学会等名
      Waseda Cherry Blossom Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] パーシステントホモロジーによるグレンジャー因果性の可視化2020

    • 著者名/発表者名
      劉 言、木村 晃敏、谷口 正信、Ombao Hernando
    • 学会等名
      統計関連学会連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological analysis for local Granger causality2020

    • 著者名/発表者名
      劉 言、木村 晃敏、谷口 正信、Ombao Hernando
    • 学会等名
      日本数学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] Research Papers in Statistical Inference for Time Series and Related Models2023

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan、Hirukawa Junichi、Kakizawa Yoshihide
    • 総ページ数
      607
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] Foundations of Statistics A2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan
    • 総ページ数
      174
    • 出版者
      DesignEgg Co.,Ltd.
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] Foundations of Statistics B2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Yan
    • 総ページ数
      150
    • 出版者
      DesignEgg Co.,Ltd.
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Waseda Seminar on High-dimensional Statistics I2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Waseda Seminar on Statistics2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Waseda Seminar on High-dimensional Statistics II2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Waseda mini-workshop "Recent development on time series analysis and related topics"2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Waseda Seminar on High-dimensional Statistics III2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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