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スピングラス理論に基づいた学習・推定・逆問題の総合的研究

研究課題

研究課題/領域番号 26870185
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 情報学基礎理論
数理物理・物性基礎
研究機関東京工業大学

研究代表者

小渕 智之  東京工業大学, 情報理工学院, 助教 (40588448)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード逆問題・多自由度推定 / 統計的学習理論・機械学習 / 統計物理学 / 最大エントロピー法 / スパースモデリング / 逆問題 / 機械学習 / ニューラルネットワーク / ベイズ統計
研究成果の概要

本研究は逆問題の理論的諸課題に、スピングラス理論に基づいて取り組んだものである。逆問題とは正解の確率分布を限られた観測から当てる問題であり、正解に原理的にどこまで近づけるかという理論限界・アルゴリズム開発・現実のデータ解析への応用、など、様々な側面からの研究がある。
研究は2つのフェイズに分かれた。前半では理論限界を求めるための解析に注力した。後半では、アルゴリズム開発とニューロン・自然画像などの実データを解析する研究を行った。
結果、近年データ解析によく使われる手法である最大エントロピー法やスパースモデリングの理論限界が明らかとなり、他の手法と比較してどのような利点・欠点があるかが明確となった。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 3件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 9件、 謝辞記載あり 14件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 10件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Ecole Normale Superieure/Institut de la Vision, INSERM and UMPC(フランス)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Ecole Normale Superieure(France)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Random versus maximum entropy models of neural population activity2017

    • 著者名/発表者名
      Ulisse Ferrari, Tomoyuki Obuchi, Thierry Mora
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 印刷中

    • NAID

      130007648028

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Approximate cross-validation formula for Bayesian linear regression2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kabashima, Tomoyuki Obuchi, Makoto Uemura
    • 雑誌名

      Allerton2016 conference

      巻: 印刷中

    • NAID

      130006710798

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sparse approximation based on a random overcomplete basis2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Nakanishi-Ohno, Tomoyuki Obuchi, Masato Okada, and Yoshiyuki Kabashima
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      巻: 2016 号: 6 ページ: 1-30

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2016/06/063302

    • NAID

      120006582517

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cross validation in LASSO and its acceleration2016

    • 著者名/発表者名
      T. Obuchi and Y. Kabashima
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      巻: 2016 号: 5 ページ: 1-36

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2016/05/053304

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multiple peaks of species abundance distributions induced by sparse interactions2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi, Yoshiyuki Kabashima, Kei Tokita
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 94 号: 2 ページ: 1-36

    • DOI

      10.1103/physreve.94.022312

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Boltzmann-machine learning of prior distributions of binarized natural images2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi, Hirokazu Koma, Muneki Yasuda
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 85 号: 11 ページ: 1-17

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.114803

    • NAID

      40020994962

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Relative species abundance of replicator dynamics with sparse interactions2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi, Yoshiyuki Kabashima, Kei Tokita
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      巻: 2016 号: 11 ページ: 1-28

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2016/11/113502

    • NAID

      120005971259

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sparse approximation problem: how rapid simulated annealing succeeds and fails,2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi, Yoshiyuki Kabashima
    • 雑誌名

      International Meeting on High-Dimensional Data-Driven Science (HD3-2015)Journal of Physics: Conference Series

      巻: 699 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1088/1742-6596/699/1/012017

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sampling approach to sparse approximation problem: determining degrees of freedom by simulated annealing2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi, Yoshiyuki Kabashima.
    • 雑誌名

      Proceedings of 2016 24th European Signal Processing Conference (EUSIPCO)

      巻: なし ページ: 1-5

    • DOI

      10.1109/eusipco.2016.7760448

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sparse approximation based on a random overcomplete basis2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Nakanishi-Ohno, Tomoyuki Obuchi, Masato Okada, Yoshiyuki Kabashima
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics

      巻: 印刷中

    • NAID

      120006582517

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sparse approximation problem: how rapid simulated annealing succeeds and fails2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi, Yoshiyuki Kabashima
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cross validation in LASSO and its acceleration2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi, Yoshiyuki Kabashima
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Learning Probabilities From Random Observables in High Dimensions: The Maximum Entropy Distribution and Others2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi, Simona Cocco, Remi Monasson
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 161 号: 3 ページ: 598-632

    • DOI

      10.1007/s10955-015-1341-7

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Learning probability distributions from smooth observables and the maximum entropy principle: some remarks2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi, Remi Monasson
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 631 ページ: 012018-012018

    • DOI

      10.1088/1742-6596/638/1/012018

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] トータルバリエーション正則化における近似的交差検証公式2017

    • 著者名/発表者名
      小渕 智之
    • 学会等名
      日本物理学会2017年年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cross validation in sparse linear regression penalized by L_1 regularization variants2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi
    • 学会等名
      Workshop on Statistical physics, Learning, Inference and Networks
    • 発表場所
      L'Ecole de Physique des Houches, France,
    • 年月日
      2017-02-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] モンテカルロ法によるスパース変数選択2016

    • 著者名/発表者名
      小渕 智之
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] モンテカルロ法に基づいたスパース変数選択における交差検定法2016

    • 著者名/発表者名
      小渕 智之
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LASSOに基づく透過係数スペクトルのスパース線形回帰2016

    • 著者名/発表者名
      小渕 智之
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamical singularity of fidelity in quantum quench: Towards its experimental observation2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi
    • 学会等名
      Entanglement and non-equilibrium physics of pure and disordered systems
    • 発表場所
      ICTP, Triestem Italy
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Statistical mechanics for variable selection in linear regression: Fast and reliable cross validation2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi
    • 学会等名
      Statphys26
    • 発表場所
      Centre de Conges de Lyon, Lyon, France
    • 年月日
      2016-07-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cross validation in LASSO and its acceralation2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi
    • 学会等名
      Statistical physics methods in biology and computer science
    • 発表場所
      Ecole Normale Superieure, Paris, France
    • 年月日
      2016-07-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LASSO推定に関する半解析的交差検証法2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi and Yoshiyuki Kabashima
    • 学会等名
      日本物理学会2016年年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学, 仙台
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] スパースな相互作用を導入した群れモデルの統計力学的解析2016

    • 著者名/発表者名
      Syotaro Hikita, Tomoyuki Obuchi and Yoshiyuki Kabashima
    • 学会等名
      日本物理学会2016年年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学, 仙台
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Learning probabilities from random observables in high dimensions: the maximum entropy distribution and others2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi, Remi Monasson, and Simona Cocco
    • 学会等名
      APS March meeting
    • 発表場所
      Baltimore Convention Center, Baltimore, USA
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical performance analysis of sparse approximation problem2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi and Yoshiyuki Kabashima
    • 学会等名
      Physics Informed Machine Learning
    • 発表場所
      Inn at Loretto, Santa Fe, USA
    • 年月日
      2016-01-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 不定線形方程式におけるスパース解の分布について2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi and Yoshiyuki Kabashima
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学, 大阪
    • 年月日
      2015-09-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 過完備基底による歪有圧縮のレート歪関係2015

    • 著者名/発表者名
      中西(大野)義典,小渕智之,岡田真人,樺島祥介2015
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] モーメントマッチング条件により拘束される確率分布の相空間構造と最大エントロピー法2015

    • 著者名/発表者名
      小渕 智之、Remi Monasson、Simona Cocco
    • 学会等名
      第31回情報統計力学研究会
    • 発表場所
      北海道大学, 札幌
    • 年月日
      2015-01-06
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 過完備基底圧縮の統計力学的解析2014

    • 著者名/発表者名
      中西(大野)義典,小渕智之,岡田真人,樺島祥介
    • 学会等名
      第37回情報理論とその応用シンポジウム
    • 発表場所
      宇奈月ニューオータニホテル
    • 年月日
      2014-12-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Properties of Probability Distributions Constrained by Observables: Implication to Maximum Entropy Modeling2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi, Remi Monasson, and Simona Cocco
    • 学会等名
      Statphys-Kolkata VIII
    • 発表場所
      S.N.Bose Laboratory, Kolkata
    • 年月日
      2014-11-30 – 2014-12-06
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Properties of Probability Distributions Constrained by Observables: Implication to Maximum Entropy Modeling2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi, Remi Monasson, and Simona Cocco
    • 学会等名
      Collective Dynamics in Information Systems
    • 発表場所
      KITPC, Beijing
    • 年月日
      2014-10-08 – 2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.sp.dis.titech.ac.jp/%7Eobuchi/publication.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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