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混合整数最適化による次元縮約法の最良スパース推定

研究課題

研究課題/領域番号 21K04526
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25010:社会システム工学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

高野 祐一  筑波大学, システム情報系, 准教授 (40602959)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 完了 (2024年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワードスパース推定 / 次元縮約 / 混合整数最適化 / ポートフォリオ最適化 / 機械学習 / 特徴量選択 / サポートベクトルマシン / グラフィカルモデル / 生存時間分析 / 比例ハザードモデル / 相続紛争 / 採点システム / 数理最適化 / 正準相関分析 / ポートフォリオ / 確率分布 / ノンパラメトリック推定
研究開始時の研究の概要

データに内在する有用な情報や構造を抽出することを目的として,主成分分析や正準相関分析などの様々な次元縮約法が存在する.しかし大量の変数を扱う場合には,次元縮約によって生成された合成変数の解釈が困難になる.本研究では次元縮約の解釈性を向上させるために,合成変数に使用する最良の変数集合を選択する,最良スパース推定を対象とする.

研究成果の概要

データに内在する有用な情報や構造を抽出することを目的として,主成分分析や正準相関分析などの様々な次元縮約法が利用される.しかし大量の変数を扱う場合には,次元縮約によって生成された合成変数の解釈が困難になる.本研究では,混合整数最適化の技法を利用して,次元縮約の合成変数に使用する最良の変数集合を選択する最良スパース推定法の開発に取り組み,そこで得られた着想や技術をポートフォリオ最適化や各種の機械学習モデルへと拡張した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

次元縮約法の最良スパース推定は,多くの研究者や分析者がその重要性を認識しているが,有効な推定法が確立されていない非常に困難な課題である.一方で現在では,計算機や最適化アルゴリズムの性能が飛躍的に向上し,実用規模の問題に対して混合整数最適化による最良スパース推定を適用するための環境が整いつつある.本研究の成果はデータ解析の信頼性向上に直結し,多くの企業や行政機関の意思決定に寄与することが期待される.

報告書

(5件)
  • 2024 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2025 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (22件) (うち査読あり 21件、 オープンアクセス 16件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Container Pre-marshalling Problem Minimizing CV@R under Uncertainty of Ship Arrival Times2025

    • 著者名/発表者名
      Daiki Ikuma、Shunnosuke Ikeda、Noriyoshi Sukegawa、Yuichi Takano
    • 雑誌名

      日本経営工学会論文誌

      巻: 75 号: 4E ページ: 172-182

    • DOI

      10.11221/jima.75.172

    • ISSN
      1342-2618, 2187-9079
    • 年月日
      2025-01-15
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 最適モデル多分木による価格需要曲線の推定2025

    • 著者名/発表者名
      菊池明飛、伊熊大貴、板山咲穂、上原祐輝、武井柊悟、竹内崇貴、深谷悠人、柳智也、椎名萌、守屋恵瑠萌、池田春之介、高野祐一
    • 雑誌名

      オペレーションズ・リサーチ:経営の科学

      巻: 70 ページ: 61-68

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mixed-Integer Linear Optimization Formulations for Feature Subset Selection in Kernel SVM Classification2024

    • 著者名/発表者名
      TAMURA Ryuta、TAKANO Yuichi、MIYASHIRO Ryuhei
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E107.A 号: 8 ページ: 1151-1162

    • DOI

      10.1587/transfun.2023EAP1043

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2024-08-01
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] DC algorithm for estimation of sparse Gaussian graphical models2024

    • 著者名/発表者名
      Shiratori Tomokaze、Takano Yuichi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 19 号: 12 ページ: e0315740-e0315740

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0315740

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Robust portfolio optimization model for electronic coupon allocation2024

    • 著者名/発表者名
      Uehara Yuki、Nishimura Naoki、Li Yilin、Yang Jie、Jobson Deddy、Ohashi Koya、Matsumoto Takeshi、Sukegawa Noriyoshi、Takano Yuichi
    • 雑誌名

      INFOR: Information Systems and Operational Research

      巻: 62 号: 4 ページ: 646-660

    • DOI

      10.1080/03155986.2024.2386494

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] データコラボレーション解析における統合関数の最適化2024

    • 著者名/発表者名
      川上雄大、高野祐一
    • 雑誌名

      オペレーションズ・リサーチ:経営の科学

      巻: 69 ページ: 297-302

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fast Solution to the Fair Ranking Problem Using the Sinkhorn Algorithm2024

    • 著者名/発表者名
      Uehara Yuki、Ikeda Shunnosuke、Nishimura Naoki、Ohashi Koya、Li Yilin、Yang Jie、Jobson Deddy、Zha Xingxia、Matsumoto Takeshi、Sukegawa Noriyoshi、Takano Yuichi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 21st Pacific Rim International Conference on Artificial Intelligence Part V

      巻: 21 ページ: 207-215

    • DOI

      10.1007/978-981-96-0128-8_18

    • ISBN
      9789819601271, 9789819601288
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust Portfolio Optimization for?Recommender Systems Considering Uncertainty of?Estimated Statistics2024

    • 著者名/発表者名
      Yanagi Tomoya、Ikeda Shunnosuke、Takano Yuichi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 21st Pacific Rim International Conference on Artificial Intelligence Part IV

      巻: 21 ページ: 429-440

    • DOI

      10.1007/978-981-96-0125-7_36

    • ISBN
      9789819601240, 9789819601257
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 混合整数最適化による相続工程の長期化リスク採点システム2024

    • 著者名/発表者名
      椎名 萌, 高野 祐一, 宇佐美 朋香, 山西 康孝, 藤巻 米隆
    • 雑誌名

      オペレーションズ・リサーチ:経営の科学

      巻: 69 ページ: 219-224

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cutting-plane algorithm for estimation of sparse Cox proportional hazards models2024

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Saishu, Kota Kudo, Yuichi Takano
    • 雑誌名

      TOP: Transactions in Operations Research

      巻: 32 号: 1 ページ: 57-82

    • DOI

      10.1007/s11750-023-00658-4

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ECサイトにおける利用者属性データの欠損値補完2024

    • 著者名/発表者名
      川上 雄大, 奈良岡 勇, 松本 拓見, 安元 優太, 朝倉 希美, 椎名 萌, 守屋 恵瑠萌, 鮏川 矩義, 高野 祐一
    • 雑誌名

      オペレーションズ・リサーチ:経営の科学

      巻: 69 ページ: 82-88

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prescriptive price optimization using optimal regression trees2023

    • 著者名/発表者名
      Shunnosuke Ikeda, Naoki Nishimura, Noriyoshi Sukegawa, Yuichi Takano
    • 雑誌名

      Operations Research Perspectives

      巻: 11 ページ: 100290-100290

    • DOI

      10.1016/j.orp.2023.100290

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Predicting online item-choice behavior: A shape-restricted regression approach2023

    • 著者名/発表者名
      Naoki Nishimura, Noriyoshi Sukegawa, Yuichi Takano, Jiro Iwanaga
    • 雑誌名

      Algorithms

      巻: 16 号: 9 ページ: 415-415

    • DOI

      10.3390/a16090415

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 構造的正則化処方分析による旅行パックの価格最適化2023

    • 著者名/発表者名
      池田 春之介, 朝倉 希美, 西村 直樹, 高野 祐一
    • 雑誌名

      オペレーションズ・リサーチ:経営の科学

      巻: 68 ページ: 485-490

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cardinality-constrained distributionally robust portfolio optimization2023

    • 著者名/発表者名
      Ken Kobayashi, Yuichi Takano, Kazuhide Nakata
    • 雑誌名

      European Journal of Operational Research

      巻: 309 号: 3 ページ: 1173-1182

    • DOI

      10.1016/j.ejor.2023.01.037

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamic portfolio selection with linear control policies for coherent risk minimization2023

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Takano, Jun-ya Gotoh
    • 雑誌名

      Operations Research Perspectives

      巻: 10 ページ: 100262-100262

    • DOI

      10.1016/j.orp.2022.100262

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Branch-and-bound algorithm for optimal sparse canonical correlation analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Watanabe, Ryuta Tamura, Yuichi Takano, Ryuhei Miyashiro
    • 雑誌名

      Expert Systems with Applications

      巻: 217 ページ: 119530-119530

    • DOI

      10.1016/j.eswa.2023.119530

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 出産前後の情報検索の分析:数理最適化による検索日の確率分布推定2022

    • 著者名/発表者名
      岩永 二郎, 西村 直樹, 鮏川 矩義, 高野 祐一
    • 雑誌名

      人工知能学会論文誌

      巻: 37 号: 3 ページ: D-L74_1-11

    • DOI

      10.1527/tjsai.37-3_D-L74

    • ISSN
      1346-0714, 1346-8030
    • 年月日
      2022-05-01
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Linear control policies for online vehicle relocation in shared mobility systems2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Yoshida, Yuichi Takano
    • 雑誌名

      Expert Systems with Applications

      巻: 210 ページ: 118417-118417

    • DOI

      10.1016/j.eswa.2022.118417

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ランキング手法を用いたフィットネスクラブの分析2021

    • 著者名/発表者名
      河上佳太、工藤晃太、川瀬元暉、最首大輝、山田直輝、吉田晏大、岩永二郎、高野祐一
    • 雑誌名

      オペレーションズ・リサーチ:経営の科学

      巻: 67 ページ: 73-80

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bilevel Cutting-plane Algorithm for Solving Cardinality-constrained Mean-CVaR Portfolio Optimization Problems2021

    • 著者名/発表者名
      Ken Kobayashi, Yuichi Takano, Kazuhide Nakata
    • 雑誌名

      Journal of Global Optimization

      巻: 81 号: 2 ページ: 493-528

    • DOI

      10.1007/s10898-021-01048-5

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimizing the Strategic Decisions for One-Way Station-Based Carsharing Systems: A Mean-CVaR Approach2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang Kai, Takano Yuichi, Wang Yuzhu, Yoshise Akiko
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 9 ページ: 79816-79828

    • DOI

      10.1109/access.2021.3084287

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 相続工程の長期化リスク採点システム2024

    • 著者名/発表者名
      高野 祐一
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 第89回シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 混合整数線形最適化によるカーネルSVMの変数選択2023

    • 著者名/発表者名
      高野 祐一
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会「最適化の理論とアルゴリズム(RAOTA)」研究部会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 最適決定木を用いた処方的価格最適化2023

    • 著者名/発表者名
      池田 春之介, 西村 直樹, 鮏川 矩義, 高野 祐一
    • 学会等名
      数理最適化と機械学習の融合に関する研究部会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 切除平面法によるCox比例ハザードモデルの特徴選択2022

    • 著者名/発表者名
      最首大輝、工藤晃太、高野祐一
    • 学会等名
      研究集会「最適化:モデリングとアルゴリズム」
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Branch-and-bound algorithm for optimal sparse canonical correlation analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Akihisa、Tamura Ryuta、Takano Yuichi、Miyashiro Ryuhei
    • 学会等名
      INFORMS 2021 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 混合整数最適化による線形回帰モデルの最良変数選択2021

    • 著者名/発表者名
      高野祐一、宮代隆平
    • 学会等名
      科研費「機械学習システムの社会実装に向けた次世代最適化技法の研究」2021年度シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2026-01-16  

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