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テンソル分解の統一的最適化理論と汎用アルゴリズムの基盤構築およびインターフェース

研究課題

研究課題/領域番号 23K28109
補助金の研究課題番号 23H03419 (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61010:知覚情報処理関連
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

横田 達也  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80733964)

研究分担者 ZHAO QIBIN  国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, チームリーダー (30599618)
本谷 秀堅  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60282688)
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
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2026年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2025年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2024年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワードテンソル分解 / 最適化 / インターフェース / テンソル回帰
研究開始時の研究の概要

本研究ではテンソル分解技術の統合および横的展開を加速させるための理論的枠組み整理,汎用アルゴリズム,およびインターフェースの開発に取り組む。これは観測モデル,ノイズモデル,分解モデル,制約条件など問題設定の多様化が進むテンソル分解技術を体系的に整理し,それらを包含かつ補完する統一的な枠組みの構築を目指すものである。また,テンソルダイアグラムなどのグラフィカルな表現を用いてテンソル分解の多様な問題設定を直感的にデザイン可能なインターフェースを開発し,テンソル分解技術の教育支援や横的応用展開への貢献を目指す。

研究実績の概要

本研究ではテンソル分解技術の統合および横的展開を加速させるための理論的枠組み整理,汎用アルゴリズム,およびインターフェースの開発に取り組む。これは観測モデル,ノイズモデル,分解モデル,制約条件など問題設定の多様化が進むテンソル分解技術を体系的に整理し,それらを包含かつ補完する統一的な枠組みの構築を目指すものである。また,テンソルダイアグラムなどのグラフィカルな表現を用いてテンソル分解の多様な問題設定を直感的にデザイン可能なインターフェースを開発し,テンソル分解技術の教育支援や横的応用展開への貢献を目指す。
汎用アルゴリズムについては,線形劣化型観測モデルと様々なノイズモデル(ガウス分布,ラプラス分布,ポアソン分布)に対応して任意のテンソル分解モデルをプラグアンドプレイ方式で適用可能な線形逆問題のための最適化アルゴリズムの枠組みを構築した。また,クラス分類器の学習などのへ適用可能性を広げるためPolya-Gamma拡張を用いたテンソルネットワークロジスティック回帰の学習ための最適化アルゴリズムの開発を行った。また,任意のテンソルネットワーク分解を求めるためのグラフ表現に基づく最適化アルゴリズムの開発を行った。
インターフェース開発では,階層的テンソル分解の構造を自由にデザインすることができるソフトウェアの開発および階層的テンソル分解の近似解を求めるための階層的アルゴリズムの開発を行った。

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

いくつかの小課題について調査,理論構築,アルゴリズム開発,実験など一通りの研究成果が得られた.また,国内シンポジウムでの発表も行った.

今後の研究の推進方策

得られた研究成果をまとめて発表する。汎用アルゴリズムについてはさらに応用範囲を拡大できるようなより一般的な枠組みの構築を目指す。インターフェースに関してはデザインの改良や構築が済んだ構成要素の統合などを行う。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 5件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] CONICET(アルゼンチン)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Efficient Nonparametric Tensor Decomposition for Binary and Count Data2024

    • 著者名/発表者名
      Zerui Tao, Toshihisa Tanaka, Qibin Zhao
    • 雑誌名

      Proceedings of AAAI

      巻: 1 ページ: 15319-15327

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonparametric tensor ring decomposition with scalable amortized inference2024

    • 著者名/発表者名
      Tao Zerui、Tanaka Toshihisa、Zhao Qibin
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 169 ページ: 431-441

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2023.10.031

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A New Model for Tensor Completion: Smooth Convolutional Tensor Factorization2023

    • 著者名/発表者名
      Takayama Hiromu, Yokota Tatsuya
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 67526-67539

    • DOI

      10.1109/access.2023.3291744

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Alternating Local Enumeration (TnALE): Solving Tensor Network Structure Search with Fewer Evaluations2023

    • 著者名/発表者名
      Chao Li, Junhua Zeng, Chunmei Li, Cesar F Caiafa, Qibin Zhao
    • 雑誌名

      Proceedings of ICML

      巻: PMLR 202 ページ: 20384-20411

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fractional Tensor Recurrent Unit (fTRU): A Stable Forecasting Model With Long Memory2023

    • 著者名/発表者名
      Qiu Hejia、Li Chao、Weng Ying、Sun Zhun、Zhao Qibin
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems

      巻: - 号: 2 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1109/tnnls.2023.3338696

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Scalable Bayesian Tensor Ring Factorization for Multiway Data Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Tao Zerui、Tanaka Toshihisa、Zhao Qibin
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 14447 ページ: 490-503

    • DOI

      10.1007/978-981-99-8079-6_38

    • ISBN
      9789819980789, 9789819980796
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Undirected Probabilistic Model for Tensor Decomposition2023

    • 著者名/発表者名
      Zerui Tao, Toshihisa Tanaka, Qibin Zhao
    • 雑誌名

      Advances in Neural Information Processing Systems

      巻: 36 ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transformed Low-Rank Parameterization Can Help Robust Generalization for Tensor Neural Networks2023

    • 著者名/発表者名
      Andong Wang, Chao Li, Mingyuan Bai, Zhong Jin, Guoxu Zhou, Qibin Zhao
    • 雑誌名

      Advances in Neural Information Processing Systems

      巻: 36 ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Efficient Nonparametric Tensor Decomposition for Binary and Count Data2024

    • 著者名/発表者名
      Zerui Tao, Toshihisa Tanaka, Qibin Zhao
    • 学会等名
      AAAI
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 不偏リスク推定量に基づくDeep Image Priorの早期終了を用いたPET画像再構成の過適合抑止2024

    • 著者名/発表者名
      松村海飛,本谷秀堅,坂田宗之,木村裕一,横田達也
    • 学会等名
      MI研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Alternating Local Enumeration (TnALE): Solving Tensor Network Structure Search with Fewer Evaluations2023

    • 著者名/発表者名
      Chao Li, Junhua Zeng, Chunmei Li, Cesar F Caiafa, Qibin Zhao
    • 学会等名
      ICML
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scalable Bayesian Tensor Ring Factorization for Multiway Data Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Tao Zerui、Tanaka Toshihisa、Zhao Qibin
    • 学会等名
      ICONIP
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Undirected Probabilistic Model for Tensor Decomposition2023

    • 著者名/発表者名
      Zerui Tao, Toshihisa Tanaka, Qibin Zhao
    • 学会等名
      NeurIPS
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transformed Low-Rank Parameterization Can Help Robust Generalization for Tensor Neural Networks2023

    • 著者名/発表者名
      Andong Wang, Chao Li, Mingyuan Bai, Zhong Jin, Guoxu Zhou, Qibin Zhao
    • 学会等名
      NeurIPS
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非負行列分解とダイナミックPETイメージング2023

    • 著者名/発表者名
      横田達也
    • 学会等名
      JAMIT若手医用画像工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 任意の線形変換に基づく特徴空間での適応的ブロックスパース正則化2023

    • 著者名/発表者名
      古橋敬信,本谷秀堅,横田達也
    • 学会等名
      情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 平滑畳み込みテンソル分解によるテンソル補完2023

    • 著者名/発表者名
      高山拓夢,横田達也
    • 学会等名
      情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ランダム化SVDにおける自動ランク決定法およびテンソル分解への応用2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉大樹,本谷秀堅,横田達也
    • 学会等名
      信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] テンソル分解に基づく線形逆問題のためのADMM-MMアルゴリズム2023

    • 著者名/発表者名
      向井学,本谷秀堅,横田達也
    • 学会等名
      信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] テンソルリング分解におけるランク決定のための評価基準の検討について2023

    • 著者名/発表者名
      園部寛幸,本谷秀堅,横田達也
    • 学会等名
      信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 所属機関のwebページ

    • URL

      https://researcher.nitech.ac.jp/html/100000541_ja.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 自主運営のwebページ

    • URL

      https://sites.google.com/site/yokotatsuya/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2023-04-18   更新日: 2024-12-25  

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