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2022 年度 実績報告書

深層学習を用いた超複素ロバスト主成分分析法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21J22393
配分区分補助金
研究機関東京工業大学

研究代表者

張 毅  東京工業大学, 工学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2024-03-31
キーワードスパース推定 / 適応フィルタ / DC計画 / 非凸ペナルティ / 全体凸性
研究実績の概要

本研究は、超複素数代数・凸最適化・深層学習の最先端成果を用いることにより、高次元データのロバスト主成分分析法に飛躍的な性能向上をもたらすことを目標にしている.
本年度では,Difference-of-Convex(DC)構造を持つ非凸ペナルティを用いた正則化技法に注目し,下記の研究成果をあげている.

1)2021年申請者らより提案されたGeneralized Moreau Enhanced (GME)モデルを拡張し,より一般的なDC構造を持つconvexity-preserving nonconvex regularizerのクラスを提案した.本研究は信号処理分野の主要国際会議EUSIPCO 2022で発表され,当該研究成果をまとめた論文は信号処理分野のジャーナルに投稿済みである.

2)スパースシステムの適応学習問題において,DC最適化に基づいたより優れた推定性能を持つスパース適応フィルターを提案した.具体的に,DC関数の豊かな表現力を用い,従来のSCAD penaltyとMC penaltyを一般化したDC型スパース正則化項のクラスを提案した.また,そのDC構造を利用して効率的な適応フィルタリングアルゴリズムを導いた.本研究の初期成果は第37回信号処理シンポジウムで発表された.なお,理論分析を改良した成果は信号処理分野のトップカンファレンスICASSP 2023に受理された(2023年6月発表予定).

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

本年度では,Difference-of-Convex(DC)構造を持つ非凸ペナルティを用いた正則化技法に注目し,バッチ処理・オンライン処理2つのシナリオを考えて研究を行った.本年度においてあげた成果は,研究者が2021年度に提案したconvexity-preserving DCモデルの最適化手法の応用として,今までの研究成果の有用性を示した.

今後の研究の推進方策

今後は,DC型スパース正則化モデルの計算量削減を取り上げて研究を進める.具体的に,LASSO問題の計算量を著しく削減できるスクリーニング(safe screening)手法を参考にして,申請者が2021年に提案したGeneralized Moreau Enhanced(GME)モデルに応用できるスクリーニング手法を構築する.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022

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

  • [雑誌論文] A Unified Class of DC-type Convexity-Preserving Regularizers for Improved Sparse Regularization2022

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang, Isao Yamada
    • 雑誌名

      2022 30th European Signal Processing Conference (EUSIPCO)

      巻: N/A ページ: 2051-2055

    • DOI

      10.23919/EUSIPCO55093.2022.9909805

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] DC-LiGME: An Efficient Algorithm for Improved Convex Sparse Regularization2022

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang, Isao Yamada
    • 雑誌名

      2021 55th Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers

      巻: N/A ページ: 1348-1354

    • DOI

      10.1109/IEEECONF53345.2021.9723102

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] A Unified Class of DC-type Convexity-Preserving Regularizers for Improved Sparse Regularization2022

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang, Isao Yamada
    • 学会等名
      2022 30th European Signal Processing Conference (EUSIPCO)
    • 国際学会
  • [学会発表] A Fast DC Algorithm for a Unified Class of Convexity-Preserving Sparse Regularizers2022

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang, Isao Yamada
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2022年秋季研究発表会&シンポジウム
  • [学会発表] A Debiased Sparseness-Promoting Affine Projection Algorithm Based on Nonconvex Proximal Gradient Method2022

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang, Isao Yamada
    • 学会等名
      第37回信号処理シンポジウム

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公開日: 2023-12-25  

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