大規模データに適用可能なマルコフ確率場の学習アルゴリズムに関する研究

• 研究課題/領域番号: 22700232
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 感性情報学・ソフトコンピューティング
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 前田 新一 京都大学, 大学院・情報学研究科, 助教 (20379530)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2010年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: マルコフ確率場 / 詳細釣り合い / group-coordinate descent / 因子化仮定 / 変分ベイズ推定 / セミパラメトリック推定 / block-coordinate descent / 平均場近似 / 混合モデル / Contrastive Divergence Learning / 因子化過程

研究概要

画像処理や音声処理など高次元変数のマルコフ確率場の学習・推論アルゴリズムの開発を行った。これらの応用では、空間的あるいは時間的に局所的な相関をもつマルコフ確率場が用いられる。この局所性を利用した Group-coordinate descent 法を用いた最適化を提案した。 高次元問題に対して収束速度を劣化させることなく最適化できるため、 超解像、 X 線 CT などの実用的な問題に対しても推論が実行できることを示せた。

研究成果

• [雑誌論文] 統計学習の観点から見たTD学習 (2013)
  • 著者名/発表者名: 植野剛, 前田新一, 川鍋一晃
  • 雑誌名: 計測と制御 巻: 52(3) ページ: 277-283
• [雑誌論文] Low-dimensional Feature Representation for Instrument Identification (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Ihara, S. Maeda, K. Ikeda, and S. Ishii.
  • 雑誌名: SICE Journal of Control,Measurement, and System Integration 巻: 5(4) ページ: 249-258
  • NAID: 10031140141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-dimensional Feature Representation for Instrument Identification (2012)
  • 著者名/発表者名: Ihara, M., Maeda, S., Ikeda, K., and Ishii, S.
  • 雑誌名: SICE Jounal of Control,Measument, and System Integration 巻: 5(4) ページ: 249-258
  • NAID: 10031140141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymptotic analysis of value prediction by well-specified and misspecified models (2012)
  • 著者名/発表者名: Ueno, T. Maeda, S., and Ishii,S.
  • 雑誌名: Neural Networks 巻: 31 ページ: 88-92
  • DOI: 10.1016/j.neunet.2012.03.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] 確率システムの立場からの画像情報処理技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田新一, 兼村厚範, 石井信
  • 雑誌名: システム制御情報学会誌 巻: 55(12) ページ: 532-538
• [雑誌論文] Semaphorin 3A induces Ca_v2.3 channel-dependent conversion of axons to dendrites (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Nishiyama, K.Togashi, M.J.von Schimmelmann, C.-J.Lim, S.Maeda, N.Yamashita, Y.Goshima, S.Ishii, K.Hong
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 13(6) ページ: 676-685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Maximum a Posteriori X-ray Computed tomography using graph cuts (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Maeda, W. Fukuda, A. Kanemura and S. Ishii
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 233 ページ: 12023-12023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Maximum a Posteriori X-ray Computed tomography using graph cuts (2010)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Maeda, Wataru Fukuda, Atsunori Kanemura, Shin Ishii
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 233 ページ: 12023-12023
  • 査読あり
• [学会発表] 吸収係数のエネルギー依存性を考慮した X 線CT アルゴリズムの提案 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉川大悟, 前田新一, 石井信
  • 学会等名: ISCIE システム制御情報学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2013-05-17
• [学会発表] 状態非依存の方策を用いた強化学習手法の提案 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中野太智, 前田新一, 石井信
  • 学会等名: ISCIE システム制御情報学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2013-05-17
• [学会発表] 経路積分強化学習による猫ひねり運動の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中野太智,前田新一,石井信
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告 NC
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2013-01-24
• [学会発表] ベイズ推定による顕微鏡画像の深さ推定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井本康宏,前田新一,石井信
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告 NC
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2013-01-24
• [学会発表] 経路積分強化学習による猫ひねり運動の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中野太智，前田新一，石井信
  • 学会等名: 電子情報通信学会NC研究会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] ベイズ推定による顕微鏡画像の深さ推定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井本康宏，前田新一，石井信
  • 学会等名: 電子情報通信学会NC研究会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 吸収係数のエネルギー依存性を考慮したX線CTアルゴリズムの提案 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉川大悟, 前田新一, 石井信
  • 学会等名: ISCIE システム制御情報学会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 逐次近似による格子上のグラフの推論 (2012)
  • 著者名/発表者名: 前田新一
  • 学会等名: 情報論的学習理論ワークショップ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-11-08
• [学会発表] ベイズ推定による顕微鏡画像の三次元再構成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井本康宏, 前田新一, 石井信
  • 学会等名: 情報論的学習理論ワークショップ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-11-08
• [学会発表] ベイズ推論に基づく新しい X線 CT, 電子顕微鏡機能イメージングの医学・生物学への応用「高次機能イメージングの最先端」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 前田新一
  • 学会等名: 自然科学研究機構 生理研研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2012-10-24
• [学会発表] 神経画像に対するベイズ超解像 (2012)
  • 著者名/発表者名: 前田新一, 石井信
  • 学会等名: 日本バイオイメージング学会学術集会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-08-28
• [学会発表] マルコフ連鎖における定常分布の学習法としての Contrastive Divergence アルゴリズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 前田新一
  • 学会等名: 京都大学基礎物理学研究所研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] マルコフ連鎖における定常分布の学習法としてのContrastive Divergenceアルゴリズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 前田新一
  • 学会等名: 基礎物理学研究所研究会情報統計力学の最前線
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] Control of a Free-Falling Cat by Policy-Based Reinforcement Learning (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakano, D., Maeda, S., & Ishii, S.
  • 学会等名: The International Conference on Artificial Neural Networks
  • 発表場所: スイス、ローザンヌ
• [学会発表] セミパラメトリック統計学の立場からの方策評価法の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 前田新一
  • 学会等名: 情報統計力学の最前線 4th YSM-SPIP
  • 発表場所: 仙台
  • 招待講演
• [学会発表] Motion compensated X-ray CT algorithm for moving objects (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Tanaka, S.Maeda, S.Ishii
  • 学会等名: EEE Int'l Conference on Machine Learning and Application
  • 発表場所: アメリカ,ハワイ
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] ループありネットワークの混合ループなしネットワークへの変換による推論・学習 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田新一, 石井信
  • 学会等名: 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
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] コントラスティブダイバージェンス学習の数理 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田新一
  • 学会等名: 東北大学情報数物研究会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] コントラスティブダイバージェンス学習の数理 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田新一
  • 学会等名: 東北大学情報科学研究科情報数物研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-10-24
• [学会発表] Contrastive Divergence Learningに対する新しい解釈とその理論解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 前田新一, 石井信
  • 学会等名: 情報論的学習理論ワークショップ
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] 隠れ木を用いたループをもつグラフィカルモデルの近似周辺分布の導出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 前田新一, 石井信
  • 学会等名: 情報論的学習理論ワークショップ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-11-04
• [学会発表] Contrastive Divergence Learning に対する新しい解釈とその理論解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 前田新一,石井信
  • 学会等名: 情報論的学習理論ワークショップ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-11-04
• [学会発表] 隠れ木を用いたループをもつグラフィカルモデルの近似周辺分布の導出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 前田新一, 石井信
  • 学会等名: 情報論的学習理論ワークショップ
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2010-11-04
• [学会発表] Image processing algorithms to visualize precise neurite trajectories of Xenopus neurons in spinal cords imaged by conventional epifluorescence microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Maeda, K. Togashi, M. Nishiyama, K. Hong, S. Ishii
  • 学会等名: Neuroscience 2010
  • 発表場所: サンディエゴ, USA.
  • 年月日: 2010-10-14
• [産業財産権] 動き追従X線CT画像処理方法,動き追従X線CTプログラムおよび該プログラムが搭載されたX線CT装置 (2013)
  • 発明者名: 前田新一,吉川大悟,田中匠,石井信
  • 権利者名: 京都大学
  • 出願年月日: 2013-05-15
• [産業財産権] 動き追従X線CT画像処理方法,動き追従X線CTプログラムおよび該プログラムが搭載されたX線CT装置 (2011)
  • 発明者名: 前田新一,福田航,兼村厚範,石井信
  • 権利者名: 京都大学
  • 出願年月日: 2011-12-18
• [産業財産権] 動き追従X線CT画像処理方法,動き追従X線CTプログラムおよび該プログラムが搭載されたX線CT装置 (2011)
  • 発明者名: 前田新一, 田中匠, 石井信
  • 権利者名: 京都大学
  • 産業財産権番号: 2011-276545
  • 出願年月日: 2011-12-18