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2021 年度 実績報告書

予測モデルのグループ化を目的とするクラスター分析とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K11862
研究機関九州大学

研究代表者

廣瀬 慧  九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 准教授 (40609806)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードクラスタリング / 交差検証法
研究実績の概要

本研究課題では,以下の4つの課題に取組んだ.
1.正則化因子分析の手法であるPrenet (Product-based elastic net)を、様々な実データに適用した。まず、fMRIのデータに適用して、次元圧縮して復元したときの復元率を計算した。すると、非ゼロ要素の数が小さい場合(スパースな場合)、従来法のLassoやk-平均法よりもPrenetのほうが精度が高くなることがわかった。さらに、電力需要量のデータに適用したところ、L1正則化法よりも安定した推定ができることを確認した。
2.昨年度提案した電力需要予測モデルの研究では、提案法の有効性を検証するため、ディープラーニングと比較を行った。その結果、提案法のほうがディープラーニングよりも予測精度が高くなることがわかった。その原因は、サンプルサイズが十分に大きくなく、学習が不安定になったためだと思われる。この内容は、Frontiers in Energy Researchに採択された。
3.群の数が大きい場合における判別分析では、変数間に相関がある場合等様々な状況下で数値シミュレーションを行った。その結果、変数間の相関の大きさに関わらず、提案法は比較的良いパフォーマンスを示すことがわかった。さらに、提案法を4つの実データに適用したところ、いずれのデータに対しても、提案法が通常の線形判別よりも予測精度が高くなることが確認できた。
4.合計値を予測する回帰分析において、クラスタリングすることにより予測精度が高くなることを確認できただけでなく、クラスター数がモデルの複雑度と対応することを示し、クラスタリングにおける新たなバイアス-バリアンス-トレードオフの関係性を発見した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021

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 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Interpretable Modeling for Short- and Medium-Term Electricity Demand Forecasting2021

    • 著者名/発表者名
      Hirose Kei
    • 雑誌名

      Frontiers in Energy Research

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fenrg.2021.724780

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sparse multivariate regression with missing values and its application to the prediction of material properties2021

    • 著者名/発表者名
      Teramoto Keisuke、Hirose Kei
    • 雑誌名

      International Journal for Numerical Methods in Engineering

      巻: 123 ページ: 530~546

    • DOI

      10.1002/nme.6867

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Relationship between gene regulation network structure and prediction accuracy in high dimensional regression2021

    • 著者名/発表者名
      Okinaga Yuichi、Kyogoku Daisuke、Kondo Satoshi、Nagano Atsushi J.、Hirose Kei
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-90791-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Sparse multivariate regression with missing values and its application to material properties prediction2022

    • 著者名/発表者名
      Hirose, K., and Teramoto, K.
    • 学会等名
      IASC-ARS2022 (The 11th Conference of the IASC-ARS)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 回帰モデルの合計値予測とクラスタリング2021

    • 著者名/発表者名
      廣瀬 慧、増田 弘毅
    • 学会等名
      2021年度 統計関連学会連合大会
  • [学会発表] クロスバリデーションに基づく正準判別のクラスタリングとその高速化2021

    • 著者名/発表者名
      三浦 完太, 廣瀬 慧
    • 学会等名
      2021年度 統計関連学会連合大会
  • [学会発表] Hierarchical multiclass discriminant analysis via cross-validation2021

    • 著者名/発表者名
      Hirose, K., and Miura, K.
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Econometrics and Statistics (EcoSta 2021)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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