状態空間モデルに基づく時系列解析ソフトウェアの開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13558025
• 研究機関: 統計数理研究所
• 研究代表者: 北川 源四郎 統計数理研究所, (管理部), 所長 (20000218)
• 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) ; 樋口 知之 統計数理研究所, 予測制御研究系, 教授 (70202273) ; 田村 義保 統計数理研究所, 統計計算開発センター, 教授 (60150033) ; 佐藤 整尚 統計数理研究所, 予測制御研究系, 助教授 (60280525)
• キーワード: 超多変量時系列 / 多変量ARモデル / 状態空間モデル / 知識発見 / 逐次計算アルゴリズム / 一般化情報量規準 / パワー寄与率 / 予測

研究概要

前年度に引き続き状態空間モデルに基づいた統一的な時系列解析ソフトウェアの開発を目的として,新しい時系列解析法の開発,モデル推定法や関連する計算法の改良,実データ解析への応用などを行った.
具体的には以下のとおり.
1.時系列ソフトウェアの開発
前年度までに試作したWeb-decompの機能を追加すると同時に同じ計算をEXCELの環境でも実行できるようにe-decompを開発した.さらにWeb版の汎用的状態空間モデリングソフトウェアの開発の準備としてこれまでに統計数理研究所で開発してきた時系列解析ソフトウェアのWeb版の開発を行った.Web版の一部はすでに試験的一般公開を行っている.
2.計算法およびパラメータ推定法の研究
ブートストラップ情報量規準EICの計算を効率的に実現するための並列計算アルゴリズムの研究およびソフトウェアの試作を行った.さらにモンテカルロフィルタや自己組織型状態空間モデルおよびブートストラップの実装化をめざして,効率的な乱数発生法,リサンプリングの方法の研究を行った.
3.諸分野への応用
地震データ,GPSデータ,磁場データ,金融・経済関係のデータの解析に,本研究の結果を適用し,開発中のソフトウェアの問題点の検討を行った.

研究成果

• [文献書誌] Kitagawa, G., Takanami, T., Kuwano, A., Murai, Y., Shimamura, H.: "Extraction of Signal from High Dimensional Time Series : Analysis of Ocean Bottom Seismograph Data"Progress in Discovery Science, Lecture Notes in Artificial Intelligence. No.2281. 449-458 (2002)
• [文献書誌] Sivaji, C., Nishizawa, O., Kitagawa, G., Fukushima, Y.: "A physical-model study of the statistics of seismic waveform fluctuations in random heterogeneous media"Geophysical Journal International. Vol.148. 575-595 (2002)
• [文献書誌] H.Nagao, T.Iyemori, T.Higuchi, T.Nagano, T.Araki: "Local Time Features of Geomagnetic Jerks"Earth Planets and Space. Vol.54. 119-131 (2002)
• [文献書誌] Ueno, G., N.Nakamura, T.Higuchi, T.Tuschiya, S.Machida, T.Araki: "Application of multivariate Maxwellian mixture model to plasma velocity distribution"Progresses in Discovery Sience, Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag. Vol.2281. 372-383 (2002)
• [文献書誌] Nagao, H., T.Higuchi, T.Iyemori, T.Araki: "Automatic detection of geomagnetic jerks by applying a statistical time series model to geomagnetic monthly means"Progresses in Discovery Sience, Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag. Vol.2281. 360-371 (2002)
• [文献書誌] Higuchi, T., S.-I.Ohtani T.Uozumi, K.Yumoto: "Pi2 onset time determination with information criterion"Journal of Geophysical Research. Vol.107,No.A7. (2002)
• [文献書誌] Kitagawa, G., Higuchi, T., F.N.Kondo: "Smoothness Prior Approach to Explore Mean Structure in Large Time Series"Theoretical Computer Science. Vol.292,No.2. 431-446 (2003)
• [文献書誌] H.Nagao, T.lyemori, T.Higuchi, T.Araki: "Lower Mantle Conductivity Anomalies Estimated from Geomagnetic Jerks"Journal of Geophysical Research-Solid Earth. (to appear). (2003)
• [文献書誌] 川崎能典, 安道知寛: "正則化非線形回帰モデルによるイールドカーブの推定"統計数理. Vol.50,No.2. 151-166 (2002)
• [文献書誌] Kawasaki, Y., Franses, P., H.B.F.: "Detecting seasonal unit roots in a structural time series model"Journal of Applied Statistics,. Vol.30,No.4. 373-387 (2003)
• [文献書誌] Takanami, T., Kitagawa, G.: "Methods and Applications of Signal Processing in Seismic Network Operations, Lecture Notes in Earth Sciences"Springer-Verlag, Heidelberg. 268 (2002)