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2023 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 22KJ1282
配分区分基金
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) 2023-03-08 – 2024-03-31
キーワード正則化技法 / DC最適化 / 圧縮センシング / LASSOモデル / 正則化経路 / ロバスト主成分分析
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.
2021-2022年度では,ロバスト主成分分析の性能を左右する正則化項の構造に着目し,旧来の凸型と非凸型正則化モデルの進化形であるDC(Difference-of-Convex)型非凸正則化モデルの一般形を与えると共に,その大域的最適解を求めるDC型最適化アルゴリズムを提案している.本研究成果の一部は国際会議Asilomar 2021とEUSIPCO 2022で発表され,本成果をまとめた論文は信号処理分野のトップジャーナルIEEE TSPで発表された.
また,提案のDC最適化アルゴリズム内で定義された副問題の厳密解を近似するために組み込まれたインナーループに着目し,指定された近似誤差基準を有限回の反復で達成可能な近似DCアルゴリズムを提案している.提案アルゴリズムは,インナーループの有限停止性を保証する世界初の近似DCアルゴリズムであり,副問題の厳密解の利用を前提とした従来型のDCアルゴリズムと同等な収束性能を持っている.本研究成果をまとめた論文は最適化分野のQ1ジャーナルOptimizationで発表された.
さらに,2023年度では,凸型スパース正則化モデルの標準形LASSOモデルの一般形であるsGMCモデルを取り上げ,sGMCモデルがLASSOモデルの優れた幾何学的性質を継承しながら,大振幅成分の過小推定を抑える特長を備えていることを明らかにしている.また,sGMCモデルの正則化経路が区分的線形関数になることを証明し,正則化経路を有限回の計算で算出可能とするアルゴリズムを提案している.本研究成果は国際会議IEEE ICASSP 2024で発表され,本成果をまとめた論文は情報理論分野のジャーナルに投稿済みである.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2024 2023

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 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] An inexact proximal linearized DC algorithm with provably terminating inner loop2024

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

      Optimization

      巻: To be determined ページ: 1-33

    • DOI

      10.1080/02331934.2024.2314241

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Unified Framework for Solving a General Class of Nonconvexly Regularized Convex Models2023

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

      IEEE Transactions on Signal Processing

      巻: 71 ページ: 3518-3533

    • DOI

      10.1109/TSP.2023.3315449

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Computing an Entire Solution Path of a Nonconvexly Regularized Convex Sparse Model2024

    • 著者名/発表者名
      Yi Zhang, Isao Yamada
    • 学会等名
      ICASSP 2024 - 2024 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP)
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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