• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

EMアルゴリズムの加速によるブートストラップ法の高速化アルゴリズムに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K11800
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
研究機関岡山理科大学

研究代表者

黒田 正博  岡山理科大学, 経営学部, 教授 (90279042)

研究分担者 森 裕一  岡山理科大学, 経営学部, 教授 (80230085)
中川 重和  岡山理科大学, 基盤教育センター, 教授 (90248203)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードBootstrap法 / EMアルゴリズム / 漸近共分散行列の推定 / 非負行列分解 / 漸近共分散行列 / ブートストラップ法 / 加速 / ブートスラップ法 / 収束の加速 / 不完全データ
研究開始時の研究の概要

本研究では,このブートストラップ計算を高速化するアルゴリズムの開発をおこなう.まず,パラメータ推定には汎用的な最尤推定法であるEMアルゴリズムを用い,各標本におけるEMアルゴリズムの収束速度を高めることで,ブートストラップ計算の総反復回数を大幅に削減する. さらに,高速化したブートストラップ法を,モデル選択のためのブートストラップ情報量基準の計算アルゴリズムの改良と,確率的主成分分析のパラメータ推測と主成分数の決定のためのブートストラップ計算に応用し,これらで必要になる計算時間の短縮を目指す.

研究実績の概要

今年度の研究実績として、学術論文が2編の採択・出版、および国際会議において研究成果の発表を2件行った。
学術論文については、(1)EMアルゴリズムの加速法のサーベイ論文、(2)消費者エンゲージメントの仮説検証のための構造方程式モデリングの適用と推定アルゴリズムの改良である。(1)の論文については、本課題の欠測を含む観測データに対するブートストラップ法の高速化のベースとなる話題を扱っており、これまでに提案されているEMアルゴリズムの加速法の長所と短所を示している。今後は、これらの中から計算コスト、収束の安定性などの観点からブートストラップ法に組み込む最適な加速法を検討していく。(2)の論文では、マーケティングデータ解析であり、パラメータ推定の計算法で用いるSEMの改良アルゴリズムも提案した。
国際会議での発表においては、非負行列分解に用いるMultiplicative Updatingアルゴリズムの加速法と提案と、数値実験による加速性能について発表を行った。今後の課題としては、観測に欠測がある場合のアルゴリズムの開発とその加速化、パラメータの誤差推定のためのブートストラップ法の加速化があり、これらにも取り組んでいく。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

欠測を含む観測データに対するブートストラップ法の高速化において、アルゴリズムの開発といくつかの統計モデルのもとでの数値実験による性能検証を実施することができた。しかし、成果として学術論文にまとめるところまでには至っていない。

今後の研究の推進方策

欠測を含む観測データに対するブートストラップ法の高速化アルゴリズムの開発と数値実験による性能検証を示した学術論文を作成していく。さらに、欠測の発生がランダムではない(Not Missing At Random)データに対して、加速法の性能を検証することを考えていく。

報告書

(3件)
  • 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

    (12件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Acceleration of the EM algorithm2023

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Kuroda and Zhi Geng
    • 雑誌名

      Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Statistics

      巻: 15 号: 6

    • DOI

      10.1002/wics.1618

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural Equation Modeling for the Interplay Among Consumer Engagements with multiple engagement objects in consumer’s fashion2023

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Kuroda, Akira Oyabu and Ryohei Takahashi
    • 雑誌名

      Human Interface and the Management of Information. HCII 2023. Lecture Notes in Computer Science

      巻: 14016 ページ: 114-126

    • DOI

      10.1007/978-3-031-35129-7_8

    • ISBN
      9783031351280, 9783031351297
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Speeding up the convergence of the alternating least squares algorithm using vector ε acceleration and restarting for nonlinear principal component analysis2022

    • 著者名/発表者名
      Kuroda, M., Mori, Y., IIzuka, M.
    • 雑誌名

      Computational Statistics

      巻: - 号: 1 ページ: 243-262

    • DOI

      10.1007/s00180-022-01225-4

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fast Computation of the EM Algorithm for Mixture Models2022

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Masahiro
    • 雑誌名

      Computational Statistics and Applications

      巻: -

    • DOI

      10.5772/intechopen.101249

    • ISBN
      9781839697821, 9781839697838
    • 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] Speeding up the computation of a nonnegative matrix factorization algorithm2023

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Kuroda and Yuichi Mori
    • 学会等名
      International Conference on Data Science
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural equation modeling for the interplay among consumer engagements with multiple engagement objects in consumer's fashion2023

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Kuroda, Akira Oyabu and Ryohei Takahashi
    • 学会等名
      25TH International Conference on Human-Computer interaction
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Acceleration of bootstrap computation for incomplete data2022

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Masahiro
    • 学会等名
      The 11th Conference of the Asian Regional Section of the International Association for Statistical Computing (IASC-ARS2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Acceleration of bootstrap computation for incomplete data2021

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Masahiro
    • 学会等名
      AISC-ARS2022
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Speed-up of computation of the bootstrap method for incomplete data2021

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Masahiro and Mori Yuichi
    • 学会等名
      2021年度統計関連連合大会連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 不完全データに対するブートスラップ計算の加速化2021

    • 著者名/発表者名
      黒田正博
    • 学会等名
      日本計算機統計学会第35回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://researchmap.jp/read0096675

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/read0096675

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi