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2021 年度 実績報告書

複数のテンソルからの効率的なデータ構造推定

研究課題

研究課題/領域番号 19H04169
研究機関京都大学

研究代表者

馬見塚 拓  京都大学, 化学研究所, 教授 (00346107)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード機械学習 / バイオインフォマティクス
研究実績の概要

研究目的は、以下であった。すなわち、まず、現代社会のデータに急増している以下2つの点の組み合わせに着目した:1) テンソル(従来の行列のみならず高次元のテンソルが得られる)、2)複数データ(購買データのみならずSNS 等からユーザ間のリンク(隣接行列:「ユーザ×ユーザ」) 等が補助情報として得られ、モード(例えばユーザ) を共有する複数データ(行列) が得られる)。以上の2つの特徴を踏まえ、「モードを共有する複数テンソルの内在構造の効率的解析手法」構築を研究の目的とした。研究実施計画では、複数テンソルを表現(近似)可能な低ランクパラメータによるノルムを設計し、ノルムの効率的学習手法の構築及び学習誤差の解析から問題の包括・普遍的理解を目指した。一方、今年度の研究実績においては、より現実的なデータへの適用を考慮し、一般的なテンソルではなく制限のあるテンソルに関して、具体的な学習アルゴリズムを提案した。例えば、グラフの観点から、グラフのエッジ(ハイパーエッジ)が最大N個のノードを持つハイパーグラフは、N次元のテンソルとみなすことができる。従って、N次元のテンソル、すなわち、ハイパーエッジのノード数を最大Nとしたハイパーグラフの学習手法をハイパーグラフニューラルの枠組みで構築した。特に、N=3とした場合に、実データに対する適用から構築手法の性能が、特定の応用対象、すなわちバイオインフォマティクスでの非常に重要な問題である、複数薬物の副作用予測問題に対して、既存手法をはるかに凌駕する性能を挙げることが確認できた。これらの成果は、いくつかの論文としてまとめられ、特に、バイオインフォオマティクスのトップ国際会議であるISMB等に採択され、成果が世界のトップレヴェルにあることが実証できた。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件)

  • [国際共同研究] Semmelweis University(ハンガリー)

    • 国名
      ハンガリー
    • 外国機関名
      Semmelweis University
  • [国際共同研究] Fudan University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Fudan University
  • [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)

    • 国名
      フィンランド
    • 外国機関名
      Aalto University
  • [雑誌論文] Central-Smoothing Hypergraph Neural Networks for Predicting Drug?Drug Interactions2023

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Duc Anh、Nguyen Canh Hao、Mamitsuka Hiroshi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1109/TNNLS.2023.3261860

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sc2Mol: a scaffold-based two-step molecule generator with variational autoencoder and transformer2022

    • 著者名/発表者名
      Liao Zhirui、Xie Lei、Mamitsuka Hiroshi、Zhu Shanfeng
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 39 ページ: -

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btac814

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] SPARSE: a sparse hypergraph neural network for learning multiple types of latent combinations to accurately predict drug?drug interactions2022

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Duc Anh、Nguyen Canh Hao、Petschner Peter、Mamitsuka Hiroshi
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 38 ページ: i333~i341

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btac250

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] DeepMHCII: a novel binding core-aware deep interaction model for accurate MHC-II peptide binding affinity prediction2022

    • 著者名/発表者名
      You Ronghui、Qu Wei、Mamitsuka Hiroshi、Zhu Shanfeng
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 38 ページ: i220~i228

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btac225

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] DIVERSE: Bayesian Data IntegratiVE Learning for Precise Drug ResponSE Prediction2022

    • 著者名/発表者名
      Paltun Betul Guvenc、Kaski Samuel、Mamitsuka Hiroshi
    • 雑誌名

      IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics

      巻: 19 ページ: 2197~2207

    • DOI

      10.1109/TCBB.2021.3065535

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] HPODNets: deep graph convolutional networks for predicting human protein?phenotype associations2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Lizhi、Mamitsuka Hiroshi、Zhu Shanfeng
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 38 ページ: 799~808

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btab729

    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2023-12-25  

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