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2018 年度 実施状況報告書

大規模実世界時空間データストリーム処理のための高度検索・発見技術の展開

研究課題

研究課題/領域番号 18K19771
研究機関北海道大学

研究代表者

有村 博紀  北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (20222763)

研究分担者 トーマス ツォイクマン  北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (60374609)
喜田 拓也  北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (70343316)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
キーワードストリームデータ処理 / データマイニング / 情報検索 / 大規模並列列挙 / 文脈性 / 並列ソルバー / 多重性
研究実績の概要

本申請課題では,多様で膨大な実世界時空間ストリームデータに対する高速大規模な知識処理の基盤となる超高速な検索・発見技術の研究開発を行った. 本年度は,次の結果を得た.
(a)多様で膨大な実世界時空間ストリームデータから,特徴的なパターンや規則性を検索・発見する超高速な検索・発見技術の基礎技術を開発した.(a.i) RMSD距離に対して,3次元点集合マッチングに対する効率良いオフライン照合アルゴリズムを与えた(Sasaki et al. IEICE Trasn).(a.ii) ストリームからの学習の理論的モデルである正データからの帰納推論に,検証と比較が可能な新しいモデルを導入し,そのストリームからの学習可能性を明らかにした (Gao et al. ALT2018).(a.iii) ビット詰め込みを用いて小さなサイズで格納可能な圧縮データ構造DenseZDDとその高速検索アルゴリズムを開発した(Denzumi et al., Algorithms).(a.iv) 理論計算機科学の学術誌であるTCS誌にて,データからの学習可能性と計算量に関する論文特集を企画・掲載した.
(b) 実績世界時空間ストリーム上で,複雑な構造パターンに対して,適応性・文脈性・低メモリ性・高速性を満足する知識の検索・発見技術を開発した. (b.i)グラフコード のトライであるグラフ断片決定木を用いた多様で小さな高精度のパターン集合を構築する軽量手法を開発した(坂上他,JSAI2018).(b.ii)系列データに対するグラフパターンである菱形エピソードの族に対し,統計的な有意性を考慮した効率良いデータマイニング手法を開発した.
(c)実世界情報からの知識獲得のためのアーキテクチャの研究開発については,項目(a)と項目(b)で開発した各種アルゴリズムの実装,理論的実証的解析を行ない,開発にフィードバックした.

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

初年度は,項目(a) の多様で膨大な実世界時空間ストリームデータを対象とした特徴的なパターンや規則性の検索・発見については,組合せパターンに対する高速な検索手法や,ストリームデータに対する学習モデルの提案と理論的解析,発見した組合せパターンの効率良い格納法など,順調に進捗している.また成果の啓蒙に貸しては,データからの学習可能性と計算量に関する論文特集を企画している.
項目(b) の複雑な構造パターンに対して,適応性・文脈性・低メモリ性・高速性を満足する知識の検索・発見技術については,グラフ断片決定木の軽量学習アルゴリズムの開発や,エピソードパターンの族に対するマイニングアルゴリズムの開発など順調に進んでいる.項目(c)の実世界情報からの知識獲得のためのアーキテクチャの研究開発については,各種アルゴリズムの実装を都度行い,順調に進んでいる.

今後の研究の推進方策

今後の方策として,(a)については,3次元点集合マッチングに関してはストリーム化を行う.ストリーム学習の理論的モデルに関しては,実際の応用シナリオを検討して,検証と比較以外の演算を許した新しいモデルを検討する.圧縮データ構造DenseZDDを利用した集約計算を研究する.(b)については,グラフ断片決定木のストリームを化を行い,そこで得られた構造特徴を用いたオンライン学習器の構築法を研究開発する.菱形エピソードの族を階層構造をもつエピソードに拡張し,効率良いマイニングアルゴリズムを開発した.項目(c)については,引き続き,各種アルゴリズムを実装し,理論的および実証的な性能評価を行ない,開発にフィードバックする.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件) 学会発表 (6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] "Efficient Approximate 3-Dimensional Point Set Matching Using Root-Mean-Square Deviation Score"2019

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Sasaki, Tetsuo Shibuya, Kimihito Ito, and Hiroki Arimura
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Inf. and Syst., Special Section on Discrete Mathematics and Its Applications

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "DenseZDD: A Compact and Fast Index for Families of Sets"2018

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Denzumi, Jun Kawahara, Koji Tsuda, Hiroki Arimura, Shin-ichi Minato, and Kunihiko Sadakane
    • 雑誌名

      Algorithms

      巻: Vol.11, No.8 ページ: issue 128

    • DOI

      10.3390/a11080128

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Efficient Enumeration of Dominating Sets for Sparse Graphs"2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kurita, Kunihiro Wasa, Hiroki Arimura, and Takeaki Uno
    • 雑誌名

      Proceedings of the 29th International Symposium on Algorithms and Computation (ISAAC 2018), Leibniz International Proceedings in Informatics (LIPIcs)

      巻: Vol.8 ページ: pp1-13

    • DOI

      10.4230/LIPIcs.ISAAC.2018.8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Efficient Enumeration of Subgraphs and Induced Subgraphs with Bounded Girth"2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kurita, Kunihiro Wasa, Alessio Conte, Takeaki Uno, and Hiroki Arimura
    • 雑誌名

      Proceedings of the 29th International Workshop on Combinatorial Algorithms (IWOCA 2018), Leibniz International Proceedings in Informatics (LIPIcs)

      巻: Vol.10979 ページ: pp.201-213

    • DOI

      10.1007/978-3-319-94667-2_17

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On the Help of Bounded Shot Verifiers, Comparators and Standardisers for Learnability in Inductive Inference.2018

    • 著者名/発表者名
      Ziyuan Gao, Sanjay Jain, Frank Stephan, Thomas Zeugmann
    • 雑誌名

      ALT 2018

      巻: aaa ページ: 413-437

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Parallel Enumeration of Triangulations2018

    • 著者名/発表者名
      Charles Jordan, Michael Joswig, Lars Kastner
    • 雑誌名

      Electr. J. Comb.

      巻: Vol.25, No.3 ページ: P3.6

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] mplrs: A scalable parallel vertex/facet enumeration code.2018

    • 著者名/発表者名
      David Avis, Charles Jordan
    • 雑誌名

      Math. Program. Comput.

      巻: Vol.10, No.2 ページ: 267-302

    • DOI

      10.1007/s1253

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] "イベント系列からの有意なエピソードの効率良いマイニング"2019

    • 著者名/発表者名
      谷 陽太,平田 耕一,有村 博紀
    • 学会等名
      第11回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM2019)
  • [学会発表] "An Efficient Algorithm for Enumerating Chordal Bipartite Induced Subgraphs in Graphs"2019

    • 著者名/発表者名
      栗田 和宏(北海道大学), 和佐 州洋, 宇野 毅明,有村 博紀
    • 学会等名
      第171回アルゴリズム研究会, 情報処理学会
  • [学会発表] "整数計画法に基づく学習済み決定木の公平性を考慮した編集法"2019

    • 著者名/発表者名
      金森 憲太朗,有村 博紀
    • 学会等名
      第108回人工知能基本問題研究会(SIG-FPAI)
  • [学会発表] "モデル選択のためのサポートベクトル列挙"2018

    • 著者名/発表者名
      金森 憲太朗, 原 聡, 石畠 正和, 有村 博紀
    • 学会等名
      第29回情報論的学習理論と機械学習(IBISML)研究会
  • [学会発表] "イベント系列からの有意性を考慮した菱形エピソードマイニング"2018

    • 著者名/発表者名
      金森 憲太朗, 原 聡, 石畠 正和, 有村 博紀
    • 学会等名
      2018度人工知能学会全国大会 (JSAI2018)
  • [学会発表] "グラフ断片決定木を用いたグラフ特徴抽出手法"2018

    • 著者名/発表者名
      坂上 陽規,瀧川 一学 ,有村 博紀
    • 学会等名
      2018度人工知能学会全国大会 (JSAI2018)
  • [図書] Guest Editor's Foreword. Special Issue on Learning Theory and Complexity, Theor. Comput. Sci. Vol.733, pp.1-32018

    • 著者名/発表者名
      Thomas Zeugmann
    • 総ページ数
      98
    • 出版者
      Elsevier

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公開日: 2019-12-27  

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