状態遷移列からの関係ダイナミクス学習

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H00763
• 研究機関: 国立情報学研究所
• 研究代表者: 井上 克巳 国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 教授 (10252321)
• 研究分担者: 坂間 千秋 和歌山大学, システム工学部, 教授 (20273873) ; 沖本 天太 神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (10632432) ; Nicolas Schwind 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (60646397)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 推論 / 機械学習 / 知識表現 / 関係学習 / 表現学習 / 状態遷移 / ダイナミクス学習

研究実績の概要

本研究では、時間的に変化する系の関係ダイナミクスを学習するために、(1)関係ダイナミクス学習理論の構築、(2)スケーラブルな関係ダイナミクス学習方式の開発、(3)ダイナミック環境におけるチャレンジ問題への適用、のサブテーマを設定してきた。最終年度は、各サブテーマの成果を発展・統合し、生物系・社会系の実問題に適用した。
(1)新たな学習理論として、正規確率論理プログラムによる統計的関係学習を線形空間におけるサンプリングに基づき行う方式を提案・実証した。
(2)状態遷移列を入力としダイナミクスを論理プログラム形式で学習する「解釈遷移からの学習(LFIT)」に深層学習を利用し、汎化性能とノイズに対する頑健性を有する学習手法(∂LFIT)を開発し、さらに多くの効率化手法を施した∂LFIT+も実装した。
(3)遺伝子制御ネットワークの推定問題を線形空間におけるコスト最小化問題の解として定式化することにより、出芽酵母菌のmRNA関する時系列発現データからノード数約10,000のゲノムワイドなAND/ORブーリアンネットワークを学習することに成功した。
また議論フレームワークにおける信念ダイナミクス研究として、参加プレイヤーが持つバイアスによって議論の結果が動的に変化する状況をモデル化し計算手続きを導入した。チーム形成問題では、メンバーに変動があっても機能を損なわないロバストなチームを構成するために、部分ロバスト性という概念を提唱し、各施設がカバーする人口を最大化し建設コストを最小化する施設建設問題において検証した。さらに協力ゲーム理論における基本的枠組みである提携構造形成問題において、不確実性を考慮した新しいフレームワークを定式化し実験により評価した。

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

• [国際共同研究] LS2N / Ecole Centrale de Nantes/CRIL CNRS / University of Artois/LIP6, Sorbonne University(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: LS2N / Ecole Centrale de Nantes/CRIL CNRS / University of Artois/LIP6, Sorbonne University
• [雑誌論文] On the computation of probabilistic coalition structures (2021)
  • 著者名/発表者名: Nicolas Schwind, Tenda Okimoto, Katsumi Inoue, Katsutoshi Hirayama, Jean-Marie Lagniez, Pierre Marquis
  • 雑誌名: Autonomous Agents and Multiagent Systems 巻: 35(14) ページ: No.14(38p.)
  • DOI: 10.1007/s10458-021-09498-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Inferring Agents’ Goals from Observing Successful Traces (2021)
  • 著者名/発表者名: Guillaume Lorthioir, Katsumi Inoue, Gauvain Bourgne
  • 雑誌名: Applied Sciences 巻: 11(9) ページ: No.4116(22p.)
  • DOI: 10.3390/app11094116
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Resilient Team Formation with Stabilisability of Agent Networks for Task Allocation (2021)
  • 著者名/発表者名: Jose Barambones, Florian Richoux, Ricardo Imbert, Katsumi Inoue
  • 雑誌名: ACM Transactions on Autonomous and Adaptive Systems 巻: 15(3) ページ: No.7(24p.)
  • DOI: 10.1145/3463368
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Design Adaptive AI for RTS Game by Learning Player's Build Order (2021)
  • 著者名/発表者名: Guillaume Lorthioir, Katsumi Inoue
  • 雑誌名: Proceedings of the 29th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI 2020; online, January 7-15, 2021) 巻: - ページ: 5194-5195
  • DOI: 10.24963/ijcai.2020/737
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Partial Robustness in Team Formation: Bridging the Gap between Robustness and Resilience (2021)
  • 著者名/発表者名: Nicolas Schwind, Emir Demirovic, Katsumi Inoue, Jean-Marie Lagniez
  • 雑誌名: Proceedings of the 20th International Conference on Autonomous Agents and Multiagent Systems (AAMAS 2021; online) 巻: - ページ: 1154-1162
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Interpretable Utility-Based Models Applied to the FightingICE Platform (2021)
  • 著者名/発表者名: Tianyu Chen, Florian Richoux, Javier M. Torres, Katsumi Inoue
  • 雑誌名: 2021 IEEE Conference on Games (CoG 2021; Copenhagen, Denmark, August 17-20) 巻: - ページ: 8p.
  • DOI: 10.1109/CoG52621.2021.9619121
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Boolean Network Learning in Vector Spaces for Genome-wide Network Analysis (2021)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Sato, Ryosuke Kojima
  • 雑誌名: Proceedings of the 18th International Conference on Principles of Knowledge Representation and Reasoning (KR 2021, Online event) 巻: - ページ: 560-569
  • DOI: 10.24963/kr.2021/53
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Computational Intractability Law Molds the Topology of Biological Networks (2020)
  • 著者名/発表者名: AAli A. Atiia, Corbin Hopper, Katsumi Inoue, Silvia Vidal, Jerome Waldispuehl
  • 雑誌名: Applied Network Science 巻: 5（1） ページ: 34p.
  • DOI: 10.1007/s41109-020-00268-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Epistemic Argumentation Framework: Theory and Computation (2020)
  • 著者名/発表者名: Chiaki Sakama, Tran Cao Son
  • 雑誌名: Journal of Artificial Intelligence Research 巻: 69 ページ: 1103-1126
  • DOI: 10.1613/jair.1.12121
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] エージェントのタイプを用いた特性関数の簡略表記法に基づく制限付き提携構造形成問題 (2020)
  • 著者名/発表者名: 加藤 浩晃、沖本 天太、平山 勝敏
  • 雑誌名: 電子情報通信学会和文論文誌Ｄ 巻: J103-D,No.12 ページ: 853-859
  • DOI: 10.14923/transinfj.2020JDT0004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two Approximation Algorithms for Probabilistic Coalition Structure Generation with Quality Bound (2020)
  • 著者名/発表者名: Kouki Matsumura, Bojana Kodric, Tenda Okimoto, Katsutoshi Hirayama
  • 雑誌名: Autonomous Agents and Multi-Agent Systems 巻: 34(1) ページ: No.25(27p.)
  • DOI: 10.1007/s10458-020-09449-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Logical inference as cost minimization in vector spaces (2020)
  • 著者名/発表者名: Taisuke Sato, Ryosuke Kojima
  • 雑誌名: In: Amal El Fallah Seghrouchni, David Sarne (Eds.), Artificial Intelligence, IJCAI 2019 International Workshops, Revised Selected Best Papers, Lecture Notes in Artificial Intelligence 巻: 12158 ページ: 239-252
  • DOI: 10.1007/978-3-030-56150-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Learning Logic Programs from Noisy State Transition Data (2020)
  • 著者名/発表者名: Yin Jun Phua, Katsumi Inoue
  • 雑誌名: In: Dimitar Kazakov (ed.), Inductive Logic Programming: Proceedings of the 29th International Conference (ILP 2019), Lecture Notes in Artificial Intelligence 巻: 11770 ページ: 72-80
  • DOI: 10.1007/978-3-030-49210-6_7
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Algorithm for Computing Least Generalization of a Set of Atoms (2020)
  • 著者名/発表者名: Hien D. Nguyen, Chiaki Sakama
  • 雑誌名: In: Dimitar Kazakov (ed.), Inductive Logic Programming: Proceedings of the 29th International Conference (ILP 2019), Lecture Notes in Artificial Intelligence 巻: 11770 ページ: 81-97
  • DOI: 10.1007/978-3-030-49210-6_8
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Static Analysis and Stochastic Search for Reachability Problem (2020)
  • 著者名/発表者名: Xinwei Chai, Tony Ribeiro, Morgan Magnin, Olivier F. Roux, Katsumi Inoue
  • 雑誌名: Proceedings of the 9th International Workshop on Static Analysis and Systems Biology, Electronic Notes in Theoretical Computer Science 巻: 350 ページ: 139-158
  • DOI: 10.1016/j.entcs.2020.06.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Computational Modeling and Simulation of Viral Load Kinetics in SARS-CoV-2 Replication (2020)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Odaka, Katsumi Inoue
  • 雑誌名: Proceedings of the 11th International Conference on Computational Systems-Biology and Bioinformatics (CSBio 2020; online) 巻: - ページ: 75-82
  • DOI: 10.1145/3429210.3429214
  • 査読あり
• [学会発表] 解集合プログラミングによる決定木アンサンブルからのルール抽出 (2020)
  • 著者名/発表者名: 竹村 彰浩
  • 学会等名: 第34回人工知能学会全国大会 (JSAI 2020)
• [学会発表] 説明可能な論理規則のグラフ埋め込みによる学習 (2020)
  • 著者名/発表者名: ポア インジュン
  • 学会等名: 第34回人工知能学会全国大会 (JSAI 2020)
• [学会発表] Inferring Player’s Strategy to Design Adaptive Agents in RTS Game (2020)
  • 著者名/発表者名: Guillaume Lorthioir
  • 学会等名: The 34th Annual Conference of the Japanese Society for Artificial Intelligence (JSAI 2020 International Session)
  • 国際学会
• [学会発表] U12バスケットボールにおけるブレーク数最小化問題 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井上 隆太
  • 学会等名: 第34回人工知能学会全国大会 (JSAI 2020)
• [学会発表] 患者の症状と看護師の医療スキルを考慮したナース・スケジューリング問題 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉田 基輝
  • 学会等名: 第18回科学技術フォーラム
• [学会発表] 記号推論と科学 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井上 克巳
  • 学会等名: JST-CRDS 俯瞰セミナーシリーズ「機械学習と科学」
  • 招待講演
• [学会発表] 例による信念改訂関数の推論 (in English) (2020)
  • 著者名/発表者名: 戸塚 悠太郎
  • 学会等名: 人工知能基本問題研究会(第112回)
• [学会発表] Rule Extraction from Decision Tree Ensembles by Answer Set Programming (2020)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Takemura
  • 学会等名: The 17th International Conference on Principles of Knowledge Representation and Reasoning (KR 2020; online)
  • 国際学会
• [学会発表] GULA: Learning (from any) Semantics of a Biological Regulatory Network (2020)
  • 著者名/発表者名: Maxime Folschette, Tony Ribeiro
  • 学会等名: Journees Bioss-IA (4eme edition), Groupe de travail sur la biologie systemique symbolique, France (virtual)
  • 国際学会
• [備考] 井上研究室ホームページ
  • URL: http://research.nii.ac.jp/il/