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2013 年度 実績報告書

カーネル法による高次元データの非線形スパースモデリング

計画研究

研究領域スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成
研究課題/領域番号 25120011
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

赤穗 昭太郎  独立行政法人産業技術総合研究所, ヒューマンライフテクノロジー研究部門, 研究グループ長 (40356340)

研究分担者 麻生 英樹  独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 主任研究員 (10344194)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワード機械学習 / アルゴリズム / モデル化
研究実績の概要

課題1として設定したマルチモーダルスパースモデリングについては,相互情報量に基づく最適化規準を採用したカーネル正準相関分析の拡張手法について定式化を行った.相互情報量の推定には最近傍識別器に基づく手法を用いることが有効であることを確かめた.また,カーネル法における入力空間と特徴空間との関連性についても議論した.これにより,複数のモダリティ間の非線形関係をより少数の本質的な次元で表現することが可能になった.課題2として設定したダイナミカルスパースモデリングについては,互いに作用を及ぼし合う変数間の観測時系列からその作用のスパースな依存関係を抽出する問題を取り扱い,カーネル法で用いられる拡散カーネルによるモデル化が可能であることを見出し,それに基づく簡便な依存関係推定の手法を開発した.株価のデータに適用し,東日本大震災前後での関連性の変化を抽出することに成功した.当該手法は,脳活動データなど多点時系列観測の多くの応用問題に適用可能であり,今後の発展が強く期待できる.課題3として設定した構造的スパースモデリングについては,Kemp らによって提案した確率的潜在構造抽出の手法を連想記憶モデルの記憶構造の内部構造の抽出に適用し,理論的に導出される結果とデータ駆動型の結果が一致することを確認し,Kemp らが試したよりも大規模な問題でも取り扱うことができることが示唆された.また,自然言語データの構造推定に適用する枠組みを構築し検討した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本研究課題で計画段階で想定していた博士研究員の雇用について,当初の予測に反し,十分な専門的知識を持つ研究者が確保出来ず雇用が遅れたため,予算の繰越申請を行った.しかしながら,雇用した後は非常に順調に研究が進展し,課題1については人工データではあるものの有望な実験結果を得ることができた.課題2はネットワークの推定問題という汎用性の高い問題を発見できた.課題3は当初の予定ではまだ本格的に着手する予定ではなかったが,モデリング班との連携によって大きく進展させられた.以上のことから,計画研究は当初の計画以上に進展していると考える.

今後の研究の推進方策

研究計画の基本的な路線や進め方に変更はない.ただし,課題2のダイナミカルスパースモデリングについては,モデリング班との共同研究が進んだネットワークのスパース推定のテーマの発展性が期待できるので重点的に研究を進める.また,ダイナミカルスパースモデリングについては非線形力学系のダイナミクスの解析について専門家とのより密な共同研究の必要性があると考えられるので,連携研究者の末谷氏を次年度から分担研究者とする.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] 多層ニューラルネットワークによる深層表現の学習2013

    • 著者名/発表者名
      麻生英樹
    • 雑誌名

      人工知能学会誌

      巻: 28 ページ: 649-659

  • [学会発表] 連想記憶モデルによる確率的潜在構造抽出アルゴリズムの有効性検証2014

    • 著者名/発表者名
      若杉健介、桑谷立、永田賢二、麻生英樹、岡田真人
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      神奈川県平塚市
    • 年月日
      2014-03-28 – 2014-03-28
  • [学会発表] On the robust nonlinear curve fitting2014

    • 著者名/発表者名
      S. Akaho
    • 学会等名
      Workshop on Mathematical Approaches to Large-Dimensional Data Analysis
    • 発表場所
      東京都立川市
    • 年月日
      2014-03-14 – 2014-03-14
    • 招待講演
  • [学会発表] 連想記憶モデルを用いた確率的潜在構造抽出アルゴリズムの有効性の検証2013

    • 著者名/発表者名
      若杉健介、桑谷立、永田賢二、麻生英樹、岡田真人
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 年月日
      2013-11-22 – 2013-11-22
  • [学会発表] Deep Learning と内部表現の学習2013

    • 著者名/発表者名
      麻生英樹
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
    • 発表場所
      滋賀県大津市
    • 年月日
      2013-11-18 – 2013-11-18
    • 招待講演
  • [学会発表] 階層構造を持つ連想記憶モデルの構造発見へのデータ駆動型アプローチ2013

    • 著者名/発表者名
      若杉健介、桑谷立、永田賢二、麻生英樹、岡田真人
    • 学会等名
      FIT2013 第12回情報科学技術フォーラム
    • 発表場所
      鳥取県鳥取市
    • 年月日
      2013-09-06 – 2013-09-06
  • [学会発表] 経験と対話からの言語記号の創発2013

    • 著者名/発表者名
      麻生英樹
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      東京都八王子市
    • 年月日
      2013-09-05 – 2013-09-05
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習におけるコストをめぐる話題2013

    • 著者名/発表者名
      赤穂昭太郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会 IBISML/PRMU 情報処理学会 CVIM 合同研究会
    • 発表場所
      鳥取県鳥取市
    • 年月日
      2013-09-02 – 2013-09-02
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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