機械学習計算基盤の構築と複数領域における画期的成果の創出

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H00762
• 研究機関: 学習院大学
• 研究代表者: 申 吉浩 学習院大学, 付置研究所, 教授 (60523587)
• 研究分担者: 宮尾 祐介 国立情報学研究所, コンテンツ科学研究系, 教授 (00343096) ; 岡本 洋 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (00374067) ; 平田 耕一 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (20274558) ; 西村 治彦 兵庫県立大学, 応用情報科学研究科, 教授 (40218201) ; 竹村 匡正 兵庫県立大学, 応用情報科学研究科, 教授 (40362496) ; 坂本 比呂志 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (50315123) ; 中本 幸一 兵庫県立大学, 応用情報科学研究科, 教授 (70382273) ; 久保山 哲二 学習院大学, 付置研究所, 教授 (80302660) ; 橋本 隆子 千葉商科大学, 商経学部, 教授 (80551697) ; 山下 純司 学習院大学, 法学部, 教授 (90282532) ; 大島 裕明 兵庫県立大学, 応用情報科学研究科, 准教授 (90452317) ; 沼田 龍介 兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 准教授 (30615787)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 機械学習 / 人工知能 / データマイニング

研究実績の概要

【理論】AAAI-20（Association for the Advancement of Artificial Intelligence）に採録された論文の内容を、圏論の視点から整理し、完成度を高めた。特に、AAAI論文では有限集合を対象、部分単射を射として理論を構成していたが、測度集合を対象、partly strict isomorphism（測度を保存する部分一対一可測写像）を射として同様の理論が成立し、従来の有限集合を対象としたケースは、測度を数え上げ測度に限定した場合であることを示した。有限和で定義されたマッピングカーネルは、積分型カーネルに一般化され、可測半群（σ代数と測度が与えられ、演算が可測関数となる）上で積分が定義されるときに、動的計画法によって効率的に計算することを可能とする原始カーネル関数のクラス（partitionable functions）を特定した。圏論的な取り扱いは、異なるデータ型の間で学習アルゴリズムを相互に敷衍することを許し、アルゴリズムの適応領域を飛躍的に拡大する可能性がある。たとえば、配列のmaximum alignmentを求めるためのセンタースターアルゴリズムを、圏論的手法を用いてMAST(maximum agreement subtree)を求める新規のアルゴリズムに転換できることを示した。
【応用】理論から得られるアルゴリズムを実装し、具体的な領域に応用して検証を行う作業を行なった。特に、順序なし木にも適用が可能で、木のサイズに対して線形時間で計算ができるSubpath kernelをPythonのライブラリとして実装した。高速性が売りのアルゴリズムであることから、C++により実装した関数本体をPythonのインターフェースから呼び出す仕様とした。また、本ライブラリをフェイクサイト検知・有機無機複合材料の構造探索に利用する試みをおこなっている。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Exploration of a large-scale reconstructed structure on GaN(0001) surface by Bayesian optimization (2022)
  • 著者名/発表者名: Kusaba A.、Kangawa Y.、Kuboyama T.、Oshiyama A.
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 120 ページ: 021602～021602
  • DOI: 10.1063/5.0078660
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nearest-neighbor Search from Large Datasets using Narrow Sketches (2022)
  • 著者名/発表者名: Higuchi Naoya、Imamura Yasunobu、Mic Vladimir、Shinohara Takeshi、Hirata Kouichi、Kuboyama Tetsuji
  • 雑誌名: Proceedings of the 11th International Conference on Pattern Recognition Applications and Methods 巻: Vol. 1 - 978-989-758-549-4 ページ: 401~410
  • DOI: 10.5220/0010817600003122
  • 査読あり
• [雑誌論文] 共食における銘々膳と共同膳の形式が参与者の会話行動に及ぼす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 徳永弘子, 久保山哲二, 木村敦, 武川直樹
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 HCS2021-50 巻: Vol.121, No.363 ページ: 43~49
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Compression-Based Multiple Subword Segmentation for Neural Machine Translation (2022)
  • 著者名/発表者名: Nonaka Keita、Yamanouchi Kazutaka、I Tomohiro、Okita Tsuyoshi、Shimada Kazutaka、Sakamoto Hiroshi
  • 雑誌名: Electronics 巻: 11 ページ: 1014～1014
  • DOI: 10.3390/electronics11071014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Feature Fusion for Leaf Image Classification (2022)
  • 著者名/発表者名: Okuda Moeri、Ohshima Hiroaki
  • 雑誌名: Feature Fusion for Leaf Image ClassificationProceedings of the 2022 IEEE International Conference on Big Data and Smart Computing (BigComp 2022) 巻: 1 ページ: 259-262
  • DOI: 10.1109/BigComp54360.2022.00056
  • 査読あり
• [雑誌論文] 事故説明文からの傷病の程度の推定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川原 敬史、橋口 友哉、湯本 高行、大島 裕明
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌D 情報・システム 巻: J105-D ページ: 322～336
  • DOI: 10.14923/transinfj.2021DEP0010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Learning DOM Trees of Web Pages by Subpath Kernel and Detecting Fake e-Commerce Sites (2021)
  • 著者名/発表者名: Shin Kilho、Ishikawa Taichi、Liu Yu-Lu、Shepard David Lawrence
  • 雑誌名: Machine Learning and Knowledge Extraction 巻: 3 ページ: 95～122
  • DOI: 10.3390/make3010006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A new combination of Hankel and sparsity-promoting dynamic mode decompositions and its application to the prediction of plasma turbulence (2021)
  • 著者名/発表者名: Kusaba Akira、Kuboyama Tetsuji、Shin Kilho、Sasaki Makoto、Inagaki Shigeru
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 61 ページ: SA1011～SA1011
  • DOI: 10.35848/1347-4065/ac1c3c
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Random Number Generators in Training of Contextual Neural Networks (2021)
  • 著者名/発表者名: Huk Maciej、Shin Kilho、Kuboyama Tetsuji、Hashimoto Takako
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science 12672, Springer 2021, ISBN 978-3-030-73279-0 巻: 12672 ページ: 717～730
  • DOI: 10.1007/978-3-030-73280-6_57
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 伝統文様アノテーション自動化のための自然画像とフラクタル画像による事前学習 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鏡川 悠介, 久保山 哲二, 加茂 瑞穂, 前田 英作
  • 雑誌名: じんもんこん2021論文集 巻: 1 ページ: 260~267
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transitivity of transformation matrices to bridge word vector spaces over 1000 years (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Katsurou、Ohshima Hiroaki
  • 雑誌名: The Journal of Supercomputing 巻: 77 ページ: 9848～9878
  • DOI: 10.1007/s11227-020-03584-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of Online Purchasing Behavior of Cameras UsingWeb Search Logs (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakata Yusei、Muramoto Naoki、Yamamoto Takehiro、Fujita Sumio、Ohshima Hiroaki
  • 雑誌名: Transactions of the Japanese Society for Artificial Intelligence 巻: 36 ページ: WI2～C_1-10
  • DOI: 10.1527/tjsai.36-1_WI2-C
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Machine learning for tree structures in fake site detection (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Taichi、Liu Yu-Lu、Shepard David Lawrence、Shin Kilho
  • 雑誌名: ARES '20: Proceedings of the 15th International Conference on Availability, Reliability and Security, ISBN 978-1-4503-8833-7 巻: 13 ページ: 1~10
  • DOI: 10.1145/3407023.3407035
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Predictive Nonlinear Modeling by Koopman Mode Decomposition (2020)
  • 著者名/発表者名: Kusaba Akira、Shin Kilho、Shepard Dave、Kuboyama Tetsuji
  • 雑誌名: 20th IEEE International Conference on Data Mining Workshops ICDMW 2020, ISBN 978-1-7281-9012-9 巻: 1 ページ: 811~819
  • DOI: 10.1109/ICDMW51313.2020.00118
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Unsupervised Clustering based on Feature-value / Instance Transposition Selection (2020)
  • 著者名/発表者名: Kusaba Akira、Hashimoto Takako、Shin Kilho、Shepard David Lawrence、Kuboyama Tetsuji
  • 雑誌名: TENCON 2021 - 2021 IEEE Region 10 Conference (TENCON), ISBN 978-1-7281-8455-5 巻: 1 ページ: 1192~1197
  • DOI: 10.1109/TENCON50793.2020.9293922
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ラップバトルにおけるライムとアンサーを考慮した逆向き生成によるバース生成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 三林 亮太, 山本 岳洋, 大島 裕明
  • 学会等名: 日本データベース学会 第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM Forum 2022)
• [学会発表] 日常的な行動を表す文からのリスク文の検索と生成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川原 敬史, 湯本 高行, 大島 裕明
  • 学会等名: 日本データベース学会 第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM Forum 2022)
• [学会発表] BERTとPANNsを用いた文脈を考慮した効果音検索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 奥田 萌莉, 大島 裕明
  • 学会等名: 日本データベース学会 第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM Forum 2022)
• [学会発表] データ圧縮の機械学習と秘匿計算への応用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 坂本比呂志
  • 学会等名: 第120回人工知能基本問題研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Neural machine translation using subword segmentation with probabilistic locally consistent parsing (2021)
  • 著者名/発表者名: Keita Nonaka, Hiroshi Sakamoto, Tomohiro I
  • 学会等名: 9th International Symposium on Applied Engineering and Sciences (SAES2021)
  • 国際学会
• [学会発表] Secure computing of eigenvalues and eigenvectors using fully homomorphic encryption (2021)
  • 著者名/発表者名: Kanta Moriyama, Hiroshi Sakamoto
  • 学会等名: 9th International Symposium on Applied Engineering and Sciences (SAES2021)
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluating the execution time of an efficient multiparty sorting protocol on TFHE (2021)
  • 著者名/発表者名: Jun Takata, Shinji Ono, Tomohiro I, Hiroshi Sakamoto
  • 学会等名: 9th International Symposium on Applied Engineering and Sciences (SAES2021)
  • 国際学会
• [学会発表] 多様な特徴抽出に基づく葉の画像分類 (2021)
  • 著者名/発表者名: 奥田 萌莉, 大島 裕明
  • 学会等名: 情報処理学会 研究報告 情報基礎とアクセス技術
• [学会発表] 教師なしドメイン適応を用いた粒子形状評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 顧 席銘, 窪内 将隆, 山本 岳洋, 大島 裕明
  • 学会等名: 日本データベース学会 第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM Forum 2021)
• [学会発表] ウェブ閲覧URL列へのTransformer Encoderの適用による広告閲覧ユーザの属性推定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 崔 洙瑚, 橋口 友哉, 木村 塁, 大島 裕明
  • 学会等名: 日本データベース学会 第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM Forum 2021)
• [学会発表] ユーザが共感できる悩みの対話コンテンツ生成 (2021)
  • 著者名/発表者名: 橋口 友哉, 山本 岳洋, 藤田 澄男, 大島 裕明
  • 学会等名: 日本データベース学会 第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM Forum 2021)
• [学会発表] Distraction Detection using Wearable Device and its Application to Concentration Level Improvement (2021)
  • 著者名/発表者名: Huu-Long Pham, Yusuke Yamamoto, Takehiro Yamamoto, Hiroaki Ohshima
  • 学会等名: 日本データベース学会 第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM Forum 2021)
• [学会発表] クイズ生成によるパーソナライズされた博物館見学テーマ設定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 上田 昌輝, 橋口 友哉, 莊司 慶行, 神門 典子, 山本 祐輔, 山本 岳洋, 大島 裕明
  • 学会等名: クイズ生成によるパーソナライズされた博物館見学テーマ設定
• [学会発表] 事故概要説明文の文脈理解による傷病の程度の推定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 川原 敬史, 橋口 友哉, 湯本 高行, 大島 裕明
  • 学会等名: 日本データベース学会 第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM Forum 2021)
• [学会発表] 生成型深層学習によるアパレルデザインのためのコーディネート画像生成 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 朋友, 湯本 高行, 山本 岳洋, 大島 裕明
  • 学会等名: 日本データベース学会 第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM Forum 2021)
• [学会発表] 空間的特徴量とパーソナリティ分析を用いたストレス推定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉村 拓真, ファム フーロン, 和田 真弥, 大島 裕明
  • 学会等名: 日本データベース学会 第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM Forum 2021)
• [学会発表] ラップバトルにおけるライムの意味類似性を考慮したバース生成 (2021)
  • 著者名/発表者名: 三林 亮太, 橋口 友哉, 山本 岳洋, 大島 裕明
  • 学会等名: 日本データベース学会 第13回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM Forum 2021)