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2021 年度 実績報告書

時空間データのスパースモデリングと実データへの応用による現象理解

研究課題

研究課題/領域番号 19K11861
研究機関長崎大学

研究代表者

西井 龍映  長崎大学, 情報データ科学部, 教授 (40127684)

研究分担者 田中 章司郎  広島経済大学, メディアビジネス学部, 教授 (00197427)
持田 恵一  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (90387960)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード時空間データ解析 / スパースモデリング / 分子ネットワーク / 深層学習
研究実績の概要

下記3つの課題を主に考察した.
1)太陽風が地震のトリガの一つであるという仮説を検証するため,全球で観測されるマグニチュード 5.9以下の地震頻度を目的変数,説明変数として時間遅れを持つ地震頻度とした自己回帰型非線形モデルを推定した。さらに説明変数として太陽風の速度、動圧、温度等の9次元物理量を追加した回帰モデルは、自己回帰モデルより有意に予測能力が上がることを示した. モデルとしては深層学習を用いた.地震頻度や物理量の時間遅れに対するTCN: Temporal Convolutional Network を適応することにより、テストデータで一日後のマグニチュード 4-4.9の地震頻度を相関0.65と予測できた.
2)空間で観測された Spatial Panel Dataの典型的な回帰モデルは Spatial Durbin Model で与えられる (J. P. Elhorst, Spatial Econometrics 2013, 37-93). モデルには空間的隣接関係を表す既知行列、および各小地域の標高や人口のような環境的・社会的説明変数が用いられる.モデルの母数推定は容易ではなく,また変数選択が重要で求められる.ここでは逐次選択により最適な変数組を求める手法を開発した.
3)植物の形質は, ゲノム上にコードされる遺伝子要因, 光や温度といった環境要因の相互作用によって決定される. また植物の表現型は, 発芽からの生長過程における相互作用の積み重ねとして顕在化する. しかしゲノム上の数万にのぼる遺伝子は, 季節, 生長状態, 環境ストレスによって遺伝子の働きやネットワークは変動し,タンパク質やホルモン、その他の代謝物といった高次の分子ネットワークも大きく変化する. ここではスパースモデリングによる変数選択により表現型の説明変数となる遺伝子や環境要因の特定を行った.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ガジャマダ大学(インドネシア)

    • 国名
      インドネシア
    • 外国機関名
      ガジャマダ大学
  • [国際共同研究] University of London(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of London
  • [国際共同研究] University of Trento(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      University of Trento
  • [雑誌論文] Investigation of Relation between Solar Activity and Earthquakes with Deep Learning Method2021

    • 著者名/発表者名
      Leilei Li, Hong Gu, Ryosuke Kikuyama, Ryuei Nishii, Pan Qin
    • 雑誌名

      International Journal of Geosciences

      巻: 12 ページ: 704 - 713

    • DOI

      10.4236/ijg.2021.128040

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Phosphate or nitrate imbalance induces stronger molecular responses than combined nutrient deprivation in roots and leaves of chickpea plants2021

    • 著者名/発表者名
      M. N. Esfahani, K. Inoue, K. H. Nguyen, H. D. Chu, Y. Watanabe, A. Kanatani, D.J. Burritt, K. Mochida, L.-S. P. Tran
    • 雑誌名

      Plant Cell Environ

      巻: 44 ページ: 574 - 597

    • DOI

      10.1111/pce.13935

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Diverse Biosynthetic Pathways and Protective Functions against Environmental Stress of Antioxidants in Microalgae2021

    • 著者名/発表者名
      Shun Tamaki, Keiichi Mochida, Kengo Suzuki
    • 雑誌名

      Plants

      巻: 19 ページ: 1 - 17

    • DOI

      10.3390/plants10061250

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diversified amino acid-mediated allosteric regulation of phosphoglycerate dehydrogenase for serine biosynthesis in land plants2021

    • 著者名/発表者名
      E. Okamura, K. Ohtaka, R. Nishihama, K. Uchida, A. Kuwahara, K. Mochida. M. Yokota Hirai
    • 雑誌名

      Biochemical Journal

      巻: 478 ページ: 2217 - 2232

    • DOI

      10.1042/BCJ20210191

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cellular and transcriptomic analyses reveal two-staged chloroplast biogenesis underpinning photosynthesis build-up in the wheat leaf2021

    • 著者名/発表者名
      N. Loudya, P. Mishra, K. Takahagi, Y. Uehara-Yamaguchi, K. Inoue, L. Bogre, K. Mochida, E. Lopez-Juez
    • 雑誌名

      Genome Biology

      巻: 22 ページ: 1 - 30

    • DOI

      10.1186/s13059-021-02366-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Diversity of developmental trajectories in barley illustrated through deep phenotyping ディープフェノタイピングによるオオムギの成長トラジェクトリの多様性の解明2022

    • 著者名/発表者名
      持田恵一、金俊植、高萩航太郎、金谷麻加、井上小槙、上原由紀子、清水みなみ、最相大輔、井藤純、服部公央亮、岡田聡史、池田陽子、梅崎太造、辻寛之、平山隆志
    • 学会等名
      第63回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] Attesting Interlinkages between Income Inequality and the Covariates by Variable Selection for Sustainable Regional Development: A Case Study of Palm Oil Industry in Sumatra Island, Indonesia2022

    • 著者名/発表者名
      Gigih Fitrianto, Ryuei Nishii, Shojiro Tanaka
    • 学会等名
      Hiroshima International Conference on Peace and Sustainability
    • 国際学会
  • [備考] 理化学研究所 環境資源科学研究センター バイオ生産情報研究チーム

    • URL

      https://www.csrs.riken.jp/jp/labs/birt/index.html

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公開日: 2022-12-28  

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