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2017 年度 実施状況報告書

非スパースモデリングによるビッグデータの新展開

研究課題

研究課題/領域番号 17K19956
研究機関筑波大学

研究代表者

青嶋 誠  筑波大学, 数理物質系, 教授 (90246679)

研究分担者 矢田 和善  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (90585803)
石井 晶  東京理科大学, 理工学部情報科学科, 助教 (20801161)
赤平 昌文  筑波大学, 数理物質系(名誉教授), 名誉教授 (70017424)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
キーワード非スパースモデリング / スパイクノイズ / ビッグデータ / 人工知能 / ディープラーニング
研究実績の概要

初年度に当たる平成29年度は、潜在空間とノイズ空間からなるデータ空間において、非スパースなノイズ構造をスパース化するデータ変換法を構築した。非スパースなノイズは、スパイクノイズと非スパイクノイズからなる。青嶋と矢田が開発したノイズ掃き出し法のアイディアを応用して、非スパイクノイズの幾何学的表現を理論的に導出し、その大きさを見積もることで、非スパイクノイズの影響を掃き出してスパイクノイズ構造を浮き彫りにすることに成功した。青嶋と矢田と石井は、スパイクノイズの構造解析を行い、スパイクノイズを無効化するような空間を探索し、その空間にデータを射影する変換を考案した。この変換を施すことで、巨大なスパイクノイズを取り除いて、スパース化されたノイズをもつビッグデータを構築することが可能となる。世の中に広く普及しているスパースモデリングは、特に標本数が十分ではない場合、データにスパース性の仮定が崩れると精度が酷く悪くなる。実際、現実の高次元データは必ずしもスパース性が成り立たず、ビッグデータが有する豊富な情報を抽出できていない事例がしばしば見られる。本研究で開発したデータ変換法は、この問題に根本的な解決を与えるものである。得られた結果は、学術論文として纏められ、既に出版されている。また、台湾で開催された国際学会での招待講演や、日本統計学会賞受賞者記念講演など、国内外で多くの招待講演を行い、大きな反響を呼んでいる。

現在までの達成度 (区分)
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

交付申請書に記載した研究の目的に沿って、昨今のスパース性に基づいた学術の体系を大きく見直し、ビッグデータに対する非スパースモデリングの開拓を目指した。世界に先駆けて非スパースモデリングの第一歩となる重要な成果が得られ、論文として出版された。シンポジウムも開催し、研究成果について活発な意見交換が行われた。おおむね順調に進展していると評価できる。

今後の研究の推進方策

本課題の集大成として、非スパースモデリング技法を確立し、ビッグデータ解析の今後あるべき道筋を理論と方法論の両面から示して、学術の体系を再構築する。

次年度使用額が生じた理由

招聘予定であった研究者が、都合により、来日を1年延期したため。次年度使用額と当該年度分の助成金を合わせて、平成30年度は研究課題に関する国際シンポジウムの開催を計画している。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Two-sample tests for high-dimension, strongly spiked eigenvalue models2018

    • 著者名/発表者名
      Aoshima, M., Yata, K.
    • 雑誌名

      Statistica Sinica

      巻: 28 ページ: 43-62

    • DOI

      10.5705/ss.202016.0063

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A high-dimensional two-sample test for non-Gaussian data under a strongly spiked eigenvalue model2017

    • 著者名/発表者名
      Ishii, A.
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Statistical Society

      巻: 47 ページ: 273-291

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A two-sample test for high-dimension, low-sample-size data under the strongly spiked eigenvalue model2017

    • 著者名/発表者名
      Ishii, A.
    • 雑誌名

      Hiroshima Mathematical Journal

      巻: 47 ページ: 273-288

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] High-Dimensional Statistical Analysis by Non-Sparse Modeling2018

    • 著者名/発表者名
      Aoshima, M., Yata, K.
    • 学会等名
      Waseda International Symposium “Recent Developments in Time Series Analysis: Quantile Regression, High Dimensional Data & Causality”
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ノイズ掃き出し法を用いた高次元共分散行列の同等性検定2018

    • 著者名/発表者名
      石井 晶,矢田和善,青嶋 誠
    • 学会等名
      日本数学会2018年度年会
  • [学会発表] High-dimensional Statistical Analysis for the SSE Model2017

    • 著者名/発表者名
      Aoshima, M.
    • 学会等名
      A Symposium on Complex Data Analysis 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高次元統計解析:理論・方法論とその周辺(日本統計学会賞受賞者記念講演)2017

    • 著者名/発表者名
      青嶋 誠
    • 学会等名
      2017年度統計関連学会連合大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Asymptotic normality for inference on high-dimensional mean vectors under the SSE model2017

    • 著者名/発表者名
      矢田和善,青嶋 誠
    • 学会等名
      日本数学会2017年度秋季総合分科会
  • [学会発表] Equality tests of covariance matrices based on eigenstructures in the highdimensional context2017

    • 著者名/発表者名
      石井 晶,矢田和善,青嶋 誠
    • 学会等名
      日本学術振興会科学研究費による研究集会「大規模複雑データの理論と方法論,及び,関連分野への応用」
    • 招待講演
  • [学会発表] 高次元データにおける固有空間の構造に基づいた共分散行列の同等性検定2017

    • 著者名/発表者名
      石井 晶,矢田和善,青嶋 誠
    • 学会等名
      日本数学会2017年度秋季総合分科会
  • [備考] 青嶋研究室ホームページ

    • URL

      http://www.math.tsukuba.ac.jp/~aoshima-lab/jp/

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公開日: 2018-12-17  

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