階層構造をもつ時系列モデルを利用した知識発見支援システムの開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12558023
• 研究機関: 統計数理研究所
• 研究代表者: 樋口 知之 統計数理研究所, 予測制御研究系, 助教授 (70202273)
• 研究分担者: 川崎 能典 統計数理研究所, 予測制御研究系, 助手 (70249910) ; 田村 義保 統計数理研究所, 統計計算開発センター, 教授 (60150033) ; 北川 源四郎 統計数理研究所, 予測制御研究系, 教授 (20000218) ; 下平 英寿 統計数理研究所, 予測制御研究系, 助手 (00290867) ; 佐藤 整尚 統計数理研究所, 予測制御研究系, 助手 (60280525)
• キーワード: 状態空間表現 / 自己組織型モデル / モンテカルロフィルタ / 粒子フィルタ / ベイズ推定 / 並列計算 / PCクラスター / 物理乱数

研究概要

自己組織型時系列プロトタイプモデルの開発と,そのアルゴリズムを実装した試験的なプログラムの計算性能のさまざまな観点からの評価を行った.具体的には,樋口と北川は協力してモデルの開発を進めた.川崎は,ファイナンスデータへの応用を通じた数値経験にもとづき,モデル改良へ協力した.また北川は,モンテカルロフィルタの計算アルゴリズム(諸手続き)を,自己組織型時系列モデルの一つの使い方であるパラメータ(ベイズ統計の枠組みでは,ハイパーパラメータ)のベイズ推定向きに改良する研究を精力的に進めた.下平は,ザンプリングエラーを含むある多数回選られた尤度値から,どのようにしてモデル選択を効率よく行えばよいのか,その理論的研究を行った.あわせて,北川が行うパラメータのベイズ推定法の研究に協力した.
状態ベクトルの推定に利用するモンテカルロフィルタは,超大量の乱数実現値を必要とする.また,モンテカルロフィルタは単純並列計算に非常に向いている.よって,今年度研究所に導入された物理乱数ボードを搭載した100台のPCクラスター(OSはLinux)にプログラムを実装した.具体的には,田村はモンテカルロフィルタの計算効率を損なわない,物理乱数ボードの効率的な利用法の研究を佐藤と協力して行った.二人はあわせて,モンテカルロフィルタの並列計算機への実装の試験的研究を行った.

研究成果

• [文献書誌] T.Higuchi,G.Kitagawa: "Knowledge Discovery and Self-Organizing State Space Model"IEICE Transactions on Information and Systems. E83-D・1. 36-43 (2000)
• [文献書誌] T.Higuchi,and S.Ohtani: "Automatic Identification of a Large-scale Field-aligend Current Structures and its Application to Night-Side Current Systems"AGU Geophysical Monograph Series : Magnetospheric Current Systems. 118. 389-394 (2000)
• [文献書誌] T.Higuchi,and S.Ohtani: "Automatic Identification of a Large-scale Field-aligend Current Structures"Journal of Geophysical Research. 105A・11. 25305-25315 (2000)
• [文献書誌] G.Ueno,N.Nakamura,T.Higuchi,T,Tsuchiya,S.Machida,and T.Araki: "Application of Multivariate Maxwellian Mixture Model to Plasma Velocity Distribution Function"The proceedings of The Second International Conference on Discovery Science. AI series 1967. 197-211 (2000)
• [文献書誌] T.Higuchi,and S.Ohtani: "Automatic Identification of Large-Scale Field-Aligned Current Structures : Statistical Approach"The proceedings of World Automation Congress 2000. (2000)
• [文献書誌] T.Higuchi: "Decomposition of Small Count Time Series into Multi-Factor Components by Sequential Monte Carlo Method"The Proceedings of Workshop on Information・Based Induction Sciences 2000. 307-312 (2000)