信頼性を重視した大規模変数次元小標本因果ネットワーク推定法の開発

• 研究課題/領域番号: 21700302
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 統計科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 清水 昌平 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (10509871)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2010年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2009年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 統計的因果推論 / 構造方程式モデル / 独立成分分析 / 因果構造探索 / 非ガウス性 / 統計数学 / 機械学習

研究概要

大規模変数次元かつ小標本のデータから,因果ネットワークに関する知識を発見する統計解析法を開発した.具体的には,(1)連続変数の線形因果ネットワークにおいて,因果的連鎖のトリガーの役割を果たす外生変数の推定法の開発,(2)推定される外生変数を起点とした部分ネットワーク推定法の開発,(3)バイオインフォマティクス・ニューロインフォマティクス・社会科学などの実データによる性能評価実験を行った.また,ソフトウェアをインターネット上で公開し,成果を広く利用可能にした.

研究成果

• [雑誌論文] Joint estimation of linear non-Gaussian acyclic models (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Shimizu
  • 雑誌名: Neurocomputing 巻: 81 ページ: 104-107
  • DOI: 10.1016/j.neucom.2011.11.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] DirectLiNGAM : A direct method for learning a linear non-Gaussian structural equation model (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Shimizu, T. Inazumi, Y. Sogawa, A. Hyvarinen, Y. Kawahara, T. Washio, P. O. Hoyer, and K. Bollen.
  • 雑誌名: Journal of Machine Learning Research ページ: 1225-1248
  • URL: http://jmlr.csail.mit.edu/papers/volume12/shimizu11a/shimizu11a.pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimating exogenous variables in data with more variables than observations (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Sogawa, S. Shimizu, T. Shimamura, A. Hyvarinen, T. Washio, and S. Imoto
  • 雑誌名: Neural Networks 巻: 24(8) 号: 8 ページ: 875-880
  • DOI: 10.1016/j.neunet.2011.05.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyzing relationships among ARMA processes based on non-Gaussianity of external influences (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawahara, S. Shimizu, and T. Washio
  • 雑誌名: eurocomputing 巻: 74(12-13) ページ: 2212-2221
  • URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.neucom.2011.02.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyzing relationships among ARMA processes based on non-Gaussianity of external influences (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Kawahara, S.Shimizu, T.Washio
  • 雑誌名: Neurocomputing 巻: 74 号: 12-13 ページ: 2212-2221
  • DOI: 10.1016/j.neucom.2011.02.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] DirectLiNGAM : A direct method for learning a linear non-Gaussian structural equation model (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Shimizu, T.Inazumi, Y.Sogawa, A.Hyvarinen, Y.Kawahara, T.Washio, P.O.Hoyer, K.Bollen
  • 雑誌名: Journal of Machine Learning Research 巻: 12 ページ: 1225-1248
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of a structural vector autoregression model using non-Gaussianity (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Hyvarinen, K. Zhang, S. Shimizu and P. O. Hoyer
  • 雑誌名: Journal of Machine Learning Research ページ: 1709-1731
  • URL: http://jmlr.csail.mit.edu/papers/volume11/hyvarinen10a/hyvarinen10a.pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of a structural vector autoregression model using non-Gaussianity (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Hyvarinen, K.Zhang, S.Shimizu, P.O.Hoyer
  • 雑誌名: Journal of Machine Leanring Research 巻: 11 ページ: 1709-1731
  • 査読あり
• [雑誌論文] A direct method for estimating a causal ordering in a linear non-Gaussian acyclic model (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Shimizu, A.Hyvarinen, Y.Kawahata, T.Washio
  • 雑誌名: Proceedings of the Twenty-Fifth Conference Conference on Uncertainty in Artificial Intelligence ページ: 506-513
  • 査読あり
• [学会発表] 複数データセットによる非ガウス構造方程式モデルの推定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水昌平
  • 学会等名: 情報統計力学の最前線ー情報と揺らぎの制御の物理学を目指してー
  • 発表場所: 京都大学(京都)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] 構造方程式モテ〓ルによる因果構造探索:非カ〓ウス性の利用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水昌平
  • 学会等名: 情報統計力学の最前線-情報と揺らぎの制御の物理学を目指して-
  • 発表場所: 京都大学(京都)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] 複数データセットによる非ガウス構造方程式モデルの推定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水昌平
  • 学会等名: 科研費シンポジウム「生体数理・社会数理の統計科学」
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2012-03-02
• [学会発表] 離散データの因果の同定～2値から、多値への一般化について～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木譲, 清水昌平, 鷲尾隆
  • 学会等名: 第14回情報論的学習理論ワークショップ
  • 発表場所: 奈良女子大学(奈良)
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] 分割表の独立性に基づく二値データ生成過程の推定法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 稲積孝紀, 鷲尾隆, 清水昌平, 鈴木譲, 山本章博, 河原吉伸
  • 学会等名: 第14回情報論的学習理論ワークショップ
  • 発表場所: 奈良女子大学(奈良)
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Discovering causal structures in binary exclusive-or skew acyclic models. 27th Conf (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Inazumi, T. Washio, S. Shimizu, J. Suzuki, A. Yamamoto and Y. Kawahara
  • 学会等名: 27th Conf. on Uncertainty in Artificial Intelligence(UAI2011)
  • 発表場所: バルセロナ(スペイン)
  • 年月日: 2011-07-16
• [学会発表] Discovering causal structures in binary exclusive-or skew acyclic model (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Inazumi, T.Washio, S.Shimizu, J.Suzuki, A.Yamamoto, Y.Kawahara
  • 学会等名: 27th Conf.on Un-certainty in Articial Intelligence
  • 発表場所: Barcelona (Spain)
  • 年月日: 2011-07-16
• [学会発表] Analyzing relationships between CTARMA and ARMA models (2011)
  • 著者名/発表者名: Marina Domeshko, 鷲尾隆, 河原吉伸, 清水昌平
  • 学会等名: 第25回人工知能学会全国大会
  • 発表場所: いわて県民情報交流センター(盛岡)
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] 定常時系列データの非ガウス性を用いたARMAモデルによる変数間決定関係の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田代竜也, 清水昌平, 河原吉伸, 鷲尾隆
  • 学会等名: 第25回人工知能学会全国大会
  • 発表場所: いわて県民情報交流センター(盛岡)
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] 二値データに対するデータ生成過程の推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 稲積孝紀, 鷲尾隆, 清水昌平, 鈴木譲, 山本章博, 河原吉伸
  • 学会等名: 第25回人工知能学会全国大会
  • 発表場所: いわて県民情報交流センター(盛岡)
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] 構造方程式モデルによるデータ生成過程の学習,特に非ガウス性の利用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 清水昌平
  • 学会等名: 第13回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2010)
  • 発表場所: 東京大学(東京)
  • 年月日: 2010-11-04
• [学会発表] Use of prior knowledge in a non-Gaussian method for learning linear structural equation models (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Inazumi, S. Shimizu and T. Washio
  • 学会等名: 9th Int. Conf. on Latent Variable Analysis and Signal Separation(LVA/ ICA2010)
  • 発表場所: サンマロ(フランス)
  • 年月日: 2010-09-28
• [学会発表] Use of prior knowledge in a non-Gaussian method for learning linear structural equation models (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Inazumi, S.Shimizu, T.Washio
  • 学会等名: 9th Int.Conf.on Latent Variable Analysis and Signal Separation (LVA/ICA2010)
  • 発表場所: Saint-Malo (France)
  • 年月日: 2010-09-28
• [学会発表] Discovery of exogenous variables in data with more variables than observations (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sogawa, S. Shimizu, A. Hyvarinen, T. Washio, T. Shimamura and S. Imoto
  • 学会等名: 20^<th> Int. Conf. on Artificial Neural Networks(ICANN2010)
  • 発表場所: テッサロニキ(ギリシャ)
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] Discovery of exogenous variables in data with more variables than observations (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Sogawa, S.Shimizu, A.Hyvarinen, T.Washio, T.Shimamura, S.Imoto
  • 学会等名: Int.Conf.on Artificial Neural Networks (ICANN2010)
  • 発表場所: Thessaloniki (Greece)
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] Assessing statistical reliability of LiNGAM via multiscale bootstrap (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Komatsu, S. Shimizu and H. Shimodaira
  • 学会等名: 20^<th> Int. Conf. on Artificial Neural Networks(ICANN2010)
  • 発表場所: テッサロニキ(ギリシャ)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Assessing statistical reliability of LiNGAM via multiscale bootstrap (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Komatsu, S.Shimizu, H.Shimodaira.
  • 学会等名: Int.Conf.on Artificial Neural Networks (ICANN2010)
  • 発表場所: Thessaloniki (Greece)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] ブートストラップ確率の計算誤差を修正するためのマルチスケール・ブートストラップ法: LiNGAM因果構造推定の場合 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小松勇介、下平英寿、清水昌平
  • 学会等名: 2010年度統計関連学会連合大会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] ブートストラップ確率の計算誤差を修正するためのマルチスケール・ブートストラップ法:LiNGAM因果構造推定の場合 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小松勇介, 下平英寿, 清水昌平
  • 学会等名: 2010年度 統計関連学会連合大会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Washio. An experimental comparison of linear non-Gaussian causal discovery methods and their variants (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sogawa, S. Shimizu, Y. Kawahara and T. Washio
  • 学会等名: Int. Joint Conf. on Neural Networks(IJCNN2010), part of the IEEE World Congress on Computational Intelligence(WCCI2010)
  • 発表場所: バルセロナ(スペイン)
  • 年月日: 2010-07-23
• [学会発表] An experimental comparison of linear non-Gaussian causal discovery methods and their variants (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Sogawa, S.Shimizu, Y.Kawahara, T.Washio
  • 学会等名: Int.Joint Conf.on Neural Networks (IJCNN2010), part of the IEEE World Congress on Computational Intelligence (WCCI2010)
  • 発表場所: Barcelona (Spain)
  • 年月日: 2010-07-23
• [学会発表] Non-Gaussian methods for learning linear structural equation models (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Shimizu and Y. Kawahara
  • 学会等名: 26th Conference on Uncertainty in Artificial Intelligence(UAI2010)
  • 発表場所: カタナリーナ島(米国)(招待チュートリアル)
  • 年月日: 2010-07-08
• [学会発表] Non-Gaussian methods for learning linear structural equation models (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Shimizu, Y.Kawahara
  • 学会等名: The 26th Conference on Uncertainty in Artificial Intelligence (UAI2010)
  • 発表場所: Catalina Island, California (U.S.A).(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-08
• [学会発表] データの非正規性を活用する因果構造探索法と事前情報の利用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 稲積孝紀、十河泰弘、清水昌平、河原吉伸、鷲尾隆
  • 学会等名: 第24回人工知能学会全国大会
  • 発表場所: 長崎ブリックホール(長崎)
  • 年月日: 2010-06-09
• [学会発表] マルチスケール・ブートストラップを用いた信頼度計算: LiNGAMによる因果モデル探索の場合 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小松勇介、清水昌平、下平英寿
  • 学会等名: 2009年度統計関連学会連合大会
  • 発表場所: 同志社大学(京都)
  • 年月日: 2009-09-07
• [学会発表] マルチスケール・ブートストラップを用いた信頼度計算:LiNGAMによる因果モデル探索の場合 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小松勇介, 清水昌平, 下平英寿
  • 学会等名: 2009年度統計関連学会連合大会
  • 発表場所: 同志社大学(京都府
  • 年月日: 2009-09-07
• [学会発表] Identification of an exogenous variable in a linear non-Gaussian structural equation model (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Shimizu, A. Hyvarinen, Y. Kawahara and T. Washio
  • 学会等名: The Fourth International Workshop on Data-Mining and Statistical Science(DMSS2009)
  • 発表場所: 京大会館(京都)
  • 年月日: 2009-07-08
• [学会発表] Identification of an exogenous vriable in a linear non-Gaussian structural equation model (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Shimizu, A.Hyvarinen, Y.Kawahara, T.Washio
  • 学会等名: The Fourth International Workshop on Data-Mining and Statistical Science
  • 発表場所: 京大会館(京都府)
  • 年月日: 2009-07-08
• [学会発表] A direct method for estimating a causal ordering in a linear non-Gaussian acyclic model (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Shimizu, A. Hyvarinen, Y. Kawahara and T. Washio
  • 学会等名: 25th Conf. on Uncertainty in Artificial Intelligence(UAI2009)
  • 発表場所: モントリオール(カナダ)
  • 年月日: 2009-06-21
• [学会発表] 独立成分分析を用いた外生的発現遺伝子同定解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 十河泰弘、清水昌平、鷲尾隆、井元清哉
  • 学会等名: 第23回人工知能学会全国大会
  • 発表場所: サンポート高松(高松)
  • 年月日: 2009-06-18
• [学会発表] 独立成分分析を用いた外生的発現遺伝子同定解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 十河泰弘, 清に不昌平, 鷲尾隆, 井元清哉
  • 学会等名: 第23回人工知能学会全国大会
  • 発表場所: サンポートホール高松(香川県)
  • 年月日: 2009-06-18
• [備考]
  • URL: http://www.ar.sanken.osaka-u.ac.jp/~sshimizu/
• [備考] ソフトウェアDirectLiNGAM
  • URL: http://www.ar.sanken.osaka-u.ac.jp/~sshimizu/code/Dlingamcode.html
• [備考] JointDirectLiNGAM
  • URL: http://www.ar.sanken.osaka-u.ac.jp/~sshimizu/code/jointDlingamcode.html
• [備考] ARMA-DirectLiNGAM
  • URL: http://www.ar.sanken.osaka-u.ac.jp/~sshimizu/code/armaDlingamcode.html
• [備考] Bexsam
  • URL: http://www.ar.sanken.osaka-u.ac.jp/~inazumi/bexsam.html
• [備考]
  • URL: http://www.ar.sanken.osaka-u.ac.jp/~sshimizu/index.html