複数行列データからのデータ因子構造推定

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02868
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 馬見塚 拓 京都大学, 化学研究所, 教授 (00346107)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 協調行列分解

研究実績の概要

複数行列（主行列と補助行列）を入力とし共有される因子を抽出する、協調行列分解(collaborative matrix factorization)手法を開発するとともに実装を行った。
また、複数の応用に対し開発手法の適用を開始した。応用は、１）ヒトタンパク質の機能予測、２）植物（穀物）育種での収量等形質予測、等である。
例えば、上記２）での入力は、主行列は、行と列に植物の個体×育成地域を持ち、要素には収量等の形質の値が入る。一方、補助行列は、個体の遺伝情報、また育成地域の天候や土壌情報等の環境情報が入力となる。すなわち、この例では、全体で３つの行列からなり、植物育種では、主行列の形質が、遺伝情報（G）と環境情報（E）から決まるという仮定を持っており、GXEとしばしば呼ばれる。協調行列分解はこの仮定を正しく実現していると言える。
今後、手法適用結果から、手法の改良と応用へのフィードバックを行っていく。

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

当初の予定通り、協調行列分解手法を構築、実装するとともに、応用への適用を行っている。

今後の研究の推進方策

協調行列分解手法の改良、及び、異なる複数行列への適用手法の開発を行っていく。
同時に、植物育種応用ではデータ取得に時間がかかるため、データ取得にも注力する。

研究成果

• [雑誌論文] Ultra High-Dimensional Nonlinear Feature Selection for Big Biological Data (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamada Makoto、Tang Jiliang、Lugo-Martinez Jose、Hodzic Ermin、Shrestha Raunak、Saha Avishek、Ouyang Hua、Yin Dawei、Mamitsuka Hiroshi、Sahinalp Cenk、Radivojac Predrag、Menczer Filippo、Chang Yi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering 巻: 30 ページ: 1352～1365
  • DOI: https://doi.org/10.1109/TKDE.2018.2789451
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SIMPLE: Sparse Interaction Model over Peaks of moLEcules for fast, interpretable metabolite identification from tandem mass spectra (2018)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Dai Hai、Nguyen Canh Hao、Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 34 ページ: i323～i332
  • DOI: https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bty252
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Convex Coupled Matrix and Tensor Completion (2018)
  • 著者名/発表者名: Wimalawarne Kishan、Yamada Makoto、Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Neural Computation 巻: 30 ページ: 3095～3127
  • DOI: https://doi.org/10.1162/neco_a_01123
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] AiProAnnotator: Low-rank Approximation with network side information for high-performance, large-scale human Protein abnormality Annotator (2018)
  • 著者名/発表者名: Gao Junning、Yao Shuwei、Mamitsuka Hiroshi、Zhu Shanfeng
  • 雑誌名: Proceedings of the 2018 IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine (BIBM 2018) 巻: - ページ: 13-20
  • DOI: https://doi.org/10.1109/BIBM.2018.8621517
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Factor Analysis on a Graph (2018)
  • 著者名/発表者名: Karasuyama, M. and Mamitsuka, H.
  • 雑誌名: Proceedings of the 21st International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS 2018) (JMLR Workshop and Conference Proceedings (PMLR)) 巻: 84 ページ: 1117-1126
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficient Convex Completion of Coupled Tensors using Coupled Nuclear Norms (2018)
  • 著者名/発表者名: Wimalawarne Kishan, Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Proceedings of the Thirty-Second Annual Conference on Neural Information Processing Systems (NeurIPS 2018) 巻: - ページ: 6902-6910
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GOLabeler: improving sequence-based large-scale protein function prediction by learning to rank (2018)
  • 著者名/発表者名: You Ronghui、Zhang Zihan、Xiong Yi、Sun Fengzhu、Mamitsuka Hiroshi、Zhu Shanfeng
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 34 ページ: 2465～2473
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/bty130
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SiBIC: A Tool for Generating a Network of Biclusters Captured by Maximal Frequent Itemset Mining (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Kei-ichiro、duVerle David A.、Yotsukura Sohiya、Takigawa Ichigaku、Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1807 ページ: 95～111
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8561-6_8
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] DrugE-Rank: Predicting Drug-Target Interactions by Learning to Rank (2018)
  • 著者名/発表者名: Deng Jieyao、Yuan Qingjun、Mamitsuka Hiroshi、Zhu Shanfeng
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1807 ページ: 195～202
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8561-6_14
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MeSHLabeler and DeepMeSH: Recent Progress in Large-Scale MeSH Indexing (2018)
  • 著者名/発表者名: Peng Shengwen、Mamitsuka Hiroshi、Zhu Shanfeng
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1807 ページ: 203～209
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8561-6_15
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Generalized Sparse Learning of Linear Models Over the Complete Subgraph Feature Set (2017)
  • 著者名/発表者名: Takigawa Ichigaku、Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 巻: 39 ページ: 617～624
  • DOI: 10.1109/TPAMI.2016.2567399
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Convex Factorization Machine for Toxicogenomics Prediction (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamada Makoto、Lian Wenzhao、Goyal Amit、Chen Jianhui、Wimalawarne Kishan、Khan Suleiman A.、Kaski Samuel、Mamitsuka Hiroshi、Chang Yi
  • 雑誌名: Proceedings of the Twenty-third ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (KDD 2017) 巻: - ページ: 1215-1224
  • DOI: 10.1145/3097983.3098103
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Adaptive edge weighting for graph-based learning algorithms (2017)
  • 著者名/発表者名: Karasuyama Masayuki、Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Machine Learning 巻: 106 ページ: 307～335
  • DOI: 10.1007/s10994-016-5607-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Community Challenge for Inferring Genetic Predictors of Gene Essentialities through Analysis of a Functional Screen of Cancer Cell Lines (2017)
  • 著者名/発表者名: G?nen Mehmet et al.
  • 雑誌名: Cell Systems 巻: 5 ページ: 485～497.e3
  • DOI: 10.1016/j.cels.2017.09.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exploring phenotype patterns of breast cancer within somatic mutations: a modicum in the intrinsic code (2017)
  • 著者名/発表者名: Yotsukura Sohiya、Karasuyama Masayuki、Takigawa Ichigaku、Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Briefings in Bioinformatics 巻: 18 ページ: bbw040～bbw040
  • DOI: 10.1093/bib/bbw040
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Computational recognition for long non-coding RNA (lncRNA): Software and databases (2017)
  • 著者名/発表者名: Yotsukura Sohiya、duVerle David、Hancock Timothy、Natsume-Kitatani Yayoi、Mamitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: Briefings in Bioinformatics 巻: 18 ページ: 9～27
  • DOI: 10.1093/bib/bbv114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Efficient Convex Completion of Coupled Tensors using Coupled Nuclear Norms (2018)
  • 著者名/発表者名: Wimalawarne Kishan, Mamitsuka Hiroshi
  • 学会等名: Thirty-Second Annual Conference on Neural Information Processing Systems (NeurIPS 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Factor Analysis on a Graph (2018)
  • 著者名/発表者名: Karasuyama, M. and Mamitsuka, H.
  • 学会等名: 21st International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS 2018)
  • 国際学会
• [図書] Data Mining for Systems Biology (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Mamitsuka
  • 総ページ数: 243
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 9781493985609
• [図書] Textbook of Machine Learning and Data Mining: with Bioinformatics Applications (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Mamitsuka
  • 総ページ数: 388
  • 出版者: Global Data Science Publishing
  • ISBN: 9784991044502