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

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H00762
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能情報学
• 研究機関: 学習院大学 (2019-2021); 兵庫県立大学 (2017-2018)
• 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 / カーネル / 編集距離 / データの類似性

研究成果の概要

【理論】編集距離とマッピングカーネルの類似を着眼点とした本研究は、圏論の視点から理論を整理し、人工知能分野のトップ会議であるAAAIに論文が採録された。最終的には、測度空間を対象、測度を保存する部分一対一可測写像を射とし、離散データ構造に限定せず、広い範囲のデータ構造に適用する共通手法として距離やカーネルを定義することに成功した。
【実装】理論に基く概念をPythonから利用できるように実装し、GitHubなどで公開した。
【応用】100種類以上に及ぶ木カーネルの評価を行い、線形計算量を持ち、多くの領域で優れた性能を示す関数を特定した。また、情報セキュリティやSNS分析における応用事例を報告した。

自由記述の分野

機械学習

研究成果の学術的意義や社会的意義

人工知能研究の基礎である機械学習では多くの手法や概念が提案されている。本研究の学術的意義は、これらの手法や概念のうち、重要な幾つかが共通の枠組みから導出できることを示した点にある。このことにより、例えば、文字列アラインメントを計算するために考案されたアルゴリズムを、共通枠組み中で抽象化し、次いで、木データに適用して具象化することで、木データのMAST問題に適用することが可能となる。このように、本研究が提案する共通枠組みにより、特定の分野における成果を他の分野に拡張・敷衍することが可能となる。この事実は、実用上でも重要な意義を持っており、データ分析において適用できる手法の幅を拡大する。