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2015 年度 実績報告書

圧縮センシング理論の統計物理学的解析による解明

研究課題

研究課題/領域番号 24700007
研究機関茨城大学

研究代表者

竹田 晃人  茨城大学, 工学部, 准教授 (70397040)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード圧縮センシング / 統計力学
研究実績の概要

圧縮センシングに関し,統計力学的視点に基づいた新たな疎信号復元アルゴリズムの開発を中心に研究を行った.その他,データ疎性に関わる問題として,MRIスペクトルの疎信号復元アルゴリズム・深層学習における疎性を利用した学習アルゴリズム・ネットワーク上の疫病感染の研究等を行った.
圧縮センシングの疎信号復元アルゴリズムとして重要なものとして,Approximate Message Passing(AMP)アルゴリズムと呼ばれるものが2009年に開発されている.このアルゴリズムは高速に実行出来,かつアルゴリズムの収束条件も理論的に判明しているものとして重要であるが,信号観測過程を表現する「観測行列」とよばれるものにある種の仮定を置いたものでアルゴリズムが導出されている.
そこで,そのような仮定をはずした上で同種のアルゴリズムが構築可能であるかを考察した.具体的には,無線通信系として知られるCDMA通信系での干渉除去の理論を疎信号復元に応用することで,AMPの一般化が可能であることを示した.さらにこのアルゴリズムが元々のAMPよりも良好な復元性能を持つことを数値実験で確認した.本研究については国際会議論文及び特許等で一部成果が公表されている.ただし成果の論文化が遅れてしまい,研究期間中に出版が出来なかった為,早急に出版することを予定している.
MRIスペクトルの復元アルゴリズムに関しては現在も進行中である.これは他の科研費の科目とも重複する研究であるが,結果については今後随時公表予定である.
また,データ疎性を利用した深層学習の学習アルゴリズムの改良を指導する学生と共同で行った.具体的には,persistent contrastive divergence法という学習アルゴリズムを改良することで,深層学習器の画像認識の認識率の改良を試みた.この成果についても早急に公表する予定である.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016 2015 2012 その他

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] 拡張SIR模型におけるネットワーク形状と相転移との関係2016

    • 著者名/発表者名
      小林正伸、竹田晃人
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      仙台市・東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-20 – 2016-03-20
  • [学会発表] Application of partial parallel interference cancellation to sparse signal recovery2016

    • 著者名/発表者名
      Koujin Takeda, Toshiyuki Tanaka
    • 学会等名
      国際会議Physics Informed Machine Learning
    • 発表場所
      米国・ニューメキシコ州サンタフェ市
    • 年月日
      2016-01-20 – 2016-01-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of partial parallel interference cancellation to sparse signal recovery2015

    • 著者名/発表者名
      Koujin Takeda, Toshiyuki Tanaka
    • 学会等名
      国際会議HD^3-2015
    • 発表場所
      京都市・メルバルク京都
    • 年月日
      2015-12-16 – 2015-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] 多状態拡張したSIRモデルにおける感染爆発のシミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      小林正伸、竹田晃人
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      吹田市・関西大学
    • 年月日
      2015-09-17 – 2015-09-17
  • [備考] 竹田晃人のwebページ

    • URL

      http://takeda.ise.ibaraki.ac.jp/takeda/index.html

  • [産業財産権] 信号処理システム及び信号処理方法2012

    • 発明者名
      李斗煥・山田貴之・上原一浩・赤羽和徳・竹田晃人・樺島祥介
    • 権利者名
      日本電信電話株式会社・東京工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      5761811
    • 出願年月日
      2012-06-28
    • 取得年月日
      2015-06-19

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公開日: 2017-01-06  

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