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データ駆動パラメータが統計的機械学習に与える影響の高次漸近特性の理論的解明と応用

研究課題

研究課題/領域番号 23K25502
補助金の研究課題番号 23H00805 (2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2023)
応募区分一般
審査区分 小区分07030:経済統計関連
小区分07060:金融およびファイナンス関連
合同審査対象区分:小区分07030:経済統計関連、小区分07060:金融およびファイナンス関連
研究機関京都大学

研究代表者

西山 慶彦  京都大学, 経済研究所, 教授 (30283378)

研究分担者 文 世一  同志社大学, ビジネス研究科, 教授 (40192736)
人見 光太郎  京都工芸繊維大学, 基盤科学系, 教授 (00283680)
小西 葉子  独立行政法人経済産業研究所, 研究グループ, 上席研究員 (70432060)
岩澤 政宗  同志社大学, 経済学部, 准教授 (50842994)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2026年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2025年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2024年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2023年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワードノンパラメトリック計量経済分析 / 機械学習 / データ駆動チューニングパラメータ / チューニングパラメータ選択 / 漸近理論 / 公共交通システムの設計 / コロナ感染による行動変容
研究開始時の研究の概要

多くのノンパラメトリック法、機械学習によるデータ分析において、分析者がチューニングパラメータを適当に選ぶことが求められる。理論的には様々な最適性をもつ選択法が提案されているものの、それ自体が未知の関数に依存するために、実際には実装することができない。他方、チューニングパラメータの値は分析結果に大きな影響を与えることが多く、実証分析において信頼性のあるパラメータ選択方法はこれらの手法を利用するうえで重要なテーマである。本研究では、推定、検定やモデル選択などの文脈においていくつかの統計手法についてデータに依存する形で適切なチューニングパラメータを選択する方法を提案する。

研究実績の概要

回帰関数が想定したパラメトリックな関数であるかどうかの検定を研究した。対立仮設は一定の滑らかさを満たすノンパラメトリックな関数のクラスとして、その元でのminimax検定を導出した。また、データに依存して検出力を上げるバンド幅も提案している。この結果は査読付きの国際雑誌Econometric Reviewsに投稿して、掲載された。また、移転学習を取り入れた時系列データ分析の手法に関する研究成果を国際学会において報告し、査読付き国際学術雑誌に投稿した。コロナ禍における行動変容を明らかにする実証研究結果を国内の学会において報告した。この研究成果を査読付き国際学術雑誌へ投稿するために論文としてまとめている。また計量経済学で用いられるノンパラメトリック、セミパラメトリックな手法をまとめた図書を共立出版から出版した。
実証研究面では、地域における高校卒業者の大学進学選択と大学の入学者選抜の均衡モデルを構築し、学校基本調査における地域間移動データを用いてパラメータを推定した。このモデルは地域間移動にともなう費用、入試合格のための努力費用を導入した点で新しい。推定したモデルを用いた反実仮想シミュレーションにより、移動費用にともなうアクセス格差の厚生損失を定量化した。この研究成果を応用地域学会において発表した。2020年から2022年の3年間について、店舗ベース(POS)データと消費者ベース(家計簿アプリ)データを使って財とサービス両方の消費動向の変化について研究した。結果、コロナ禍での季節性の変化、各財の影響の多寡がわかり、今後類似の事象への備えとなる知見を得た。後半では、新たな調査を実施し、資産形成政策のうちふるさと納税制度についての政策評価を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予定に比較すると、コロナの状況が好転したため対面での研究打ち合わせができるようになり比較的順調に進展している。ノンパラメトリックカーネル密度推定におけるデータ駆動型バンド幅選択に理論面については当初の想定以上の進捗があり、すでに学術誌への論文掲載が決まった。ニューラルネットワークに関するチューニングパラメータ選択の課題については、既存研究の整理に時間を要しており、若干進捗に遅延がある。公共交通システムの駅の間隔が均衡の人口分布に与える影響にかんするセミパラメトリックモデルを用いた実証分析については、ほぼ順調に進捗している。雑誌論文としての投稿に至るまでにはもう少し細部の検討が必要であるが、次年度において十分な進捗が期待できる。
また、機械学習を用いた推定量に関する研究、および、コロナ禍における行動変容を明らかにする研究については計画よりも順調に進捗した。コロナ禍が終息してきたを踏まえ、個人に対して資産形成政策やふるさと納税の利用に関する調査を行った。利用率の違いや、制度による歪みに関する研究を行った。これは新しいテーマであり、災害への寄附や地方自治体の魅力とも関係するので継続して研究する。

今後の研究の推進方策

移転学習を取り入れた時系列データ分析の手法に関する研究について、研究成果を査読付き国際学術雑誌に掲載することを目指し改訂を行う。コロナ禍における行動変容を明らかにする研究について、結果の頑健性の点検を行い、論文としてまとめる。論文を査読付き国際学術雑誌に掲載することを目指す。統計量に含まれる調整パラメータ(tuning parameter)のデータ駆動的な選択方法と、その方法により選ばれたパラメータを適用した統計量の理論的性質に関する研究に着手する。学習データより推定するパラメータが多いほうが予測の平均二乗誤差が小さくなるという機械学習での発見をシリーズ推定を使った回帰関数のノンパラメトリック推定に応用して推定の収束の速度を上げることを試みる。
人流データを用いて、公的統計調査で把握が難しい外国人旅行者の国籍別滞在者数と旅程の指標を作成し、災害に備えとなる研究を行う。また、能登地震の消費行動への影響をビッグデータで把握し、「災害への備えに」関しては調査を行い、行政のフォローが必要な属性について知見を得る。いずれも、ビッグデータや統計技術を活用し、公的統計調査の補完や社会への貢献を目指した研究である。
学会等で得られたコメントをもとにモデルの推定手法の改善に取り組む。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Change from the COVID-19 Pandemic to a New Normal: Documenting Consumption Behavior of Two Years with Big Data2024

    • 著者名/発表者名
      Yoko Konishi, Takashi Saito, Hajime Kanai, Naoya Igei, Junichi Mizumura, Kyoko Shiga, Keita Sueyasu, Ryosuke Hamaguchi
    • 雑誌名

      Asian Economic Papers

      巻: 23 (1) 号: 1 ページ: 23-31

    • DOI

      10.1162/asep_a_00876

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ふるさと納税におけるワンストップ特例制度の効果検証:寄附先の集中と制度の満足度に与える影響2024

    • 著者名/発表者名
      小西葉子、小川光、伊藝直哉、伊藤千恵美
    • 雑誌名

      RIETI Discussion Paper Series

      巻: 24-J-009 ページ: 1-35

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Optimal minimax rates of specification testing with data-driven bandwidth2023

    • 著者名/発表者名
      Kohtaro Hitomi, Masamune Iwasawa, Yoshihiko Nishiyama
    • 雑誌名

      Econometric Reviews

      巻: Forthcoming 号: 6 ページ: 487-512

    • DOI

      10.1080/07474938.2023.2198929

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Road pricing and provision of capacity2023

    • 著者名/発表者名
      Se-il Mun, Daisuke Fukuda
    • 雑誌名

      Handbook on Transport Pricing and Financing

      巻: Chapter 8 ページ: 146-170

    • DOI

      10.4337/9781800375550.00015

    • ISBN
      9781800375550, 9781800375543
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Effects of Mass Transit System on Urban Population Distribution:Evidence from Wuhan2023

    • 著者名/発表者名
      Se-il Mun, Lei Qin, Yue Zhou
    • 雑誌名

      Discussion Paper, Graduate School of Economics, K+B36yoto University

      巻: No. E-23-003 ページ: 1-47

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] コロナ禍での消費ビッグデータ活用の取組み2023

    • 著者名/発表者名
      小西葉子
    • 雑誌名

      経済統計研究

      巻: 51 (1) ページ: 23-31

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] What Japanese Tourism Amenities are Influenced in Terms of Affecting Inbound Tourist Demand?2023

    • 著者名/発表者名
      Yoko Konishi
    • 雑誌名

      ERIA Discussion Paper Series

      巻: No. 481 ページ: 1-20

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Tying Maximum Likelihood Estimation for Dependent Data2023

    • 著者名/発表者名
      Masamune Iwasawa
    • 学会等名
      European Winter Meeting of the Econometric Society
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tying Maximum Likelihood Estimation for Dependent Data2023

    • 著者名/発表者名
      Masamune Iwasawa
    • 学会等名
      Summer Econometrics Forum
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Information Sources on Subjective Beliefs: Evidence from Predictions of the End of COVID-19 Pandemic2023

    • 著者名/発表者名
      Masamune Iwasawa
    • 学会等名
      日本経済学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Accessibility to Higher Education and Inter-regional Mobility2023

    • 著者名/発表者名
      文 世一
    • 学会等名
      応用地域学会 研究発表大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] "Handbook on Transport Pricing and Financing (分担執筆, Road pricing and provision of capacity)"2023

    • 著者名/発表者名
      Se-il Mun, Daisuke Fukuda
    • 総ページ数
      496
    • 出版者
      Edward Elgar
    • ISBN
      9781800375543
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] ノン・セミパラメトリック統計解析2023

    • 著者名/発表者名
      西山慶彦、人見光太郎
    • 総ページ数
      206
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      9784320113558
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] Reviewing three years of COVID-19

    • URL

      https://cepr.org/voxeu/columns/reviewing-three-years-covid-19-consumption-big-data

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2023-04-18   更新日: 2024-12-25  

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