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2014 年度 実績報告書

非平衡関係式を駆使した最適化と制御の情報統計力学

研究課題

研究課題/領域番号 24740263
研究機関京都大学

研究代表者

大関 真之  京都大学, 情報学研究科, 助教 (80447549)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード物性基礎論 / 機械学習 / カンニング / 深層学習 / 変分原理 / 非平衡統計力学
研究実績の概要

当初の研究予定を前倒しして、今後の領域横断的研究基盤の形成を迎えるに至った.
①非平衡統計力学における変分原理により、自然の摂理に基づいた最適な数値計算手法を提案することに成功した.本手法は、いわゆる詳細釣り合いの破れを導入した近年盛んに研究されている方向性を系統的に整理することにも相当しており、純粋な理学的興味も含まれる.
②機械学習への統計力学の知見の利用についても大きな進展があった.
まずボルツマン機械学習について、スパース性に基づいた最適化問題を解く手法について、
従来知られたL1ノルムによる正則化を用いた解法の性能評価と、貪欲法に基づく解法の性能評価を行い、解がスパースであれば貪欲法が優れること、L1ノルム正則化による手法は比較的広範囲のパラメータ領域で優れた性能を持つことが分かった.それらの手法に基づいて、社会的に注目されるカンニングの検出技術を提案して、実際に試したところ高精度に検出することが可能となり、新聞やTVなどマスメディアの注目を浴びる希有な成果となった.
③近年機械学習の分野で中心的に研究されている深層学習について、乱れた多体系を扱う統計力学的手法のひとつレプリカ法による性能評価を行った.事前学習と最終的なパラメータ調整の効果について明らかにすることができた.深層学習について問題を適切に切り分けて、その非自明な性能の一端が少しずつ明らかになっている現状である.

備考

2015.03.27、NHKおはよう日本にて「衝撃のカンニングー背景は」ニュースにおいて、「カンニング対策ー人工知能で見破る研究も」として我々の研究成果が取り上げられました.また2015/01/16付け朝日新聞34面社会2にて人工知能でカンニングを発見 京大などがプログラム開発、と報道される.雑誌論文4番目についてはIOP編集部よりその重要性に基づきIOP selectに選出される.

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち招待講演 8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] L1-Regularized Boltzmann Machine Learning Using Majorizer Minimization2015

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ohzeki
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 84 ページ: 054801-1-8

    • DOI

      10.7566/JPSJ.84.054801

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Inverse Renormalization Group Transformation in Bayesian Image Segmentations2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Tanaka, Shun Kataoka, Muneki Yasuda, Masayuki Ohzeki
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 84 ページ: 045001-1-2

    • DOI

      10.7566/JPSJ.84.045001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Statistical-Mechanical Analysis of Pre-training and Fine Tuning in Deep Learning2015

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ohzeki
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 84 ページ: 034003-1-6

    • DOI

      10.7566/JPSJ.84.034003

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-precision phase diagram of spin glasses from duality analysis with real-space renormalization and graph polynomials2015

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ohzeki, Jesper Lykke Jacobsen
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 48 ページ: 095001-1-31

    • DOI

      10.1088/1751-8113/48/9/095001

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Detection of Cheating by Decimation Algorithm2015

    • 著者名/発表者名
      Shogo Yamanaka, Masayuki Ohzeki, Aurélien Decelle
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 84 ページ: 024801-1-7

    • DOI

      10.7566/JPSJ.84.024801

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 詳細つりあいを破るランジュバン系のモンテカルロ法2015

    • 著者名/発表者名
      大関真之、一木輝久
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学、早稲田キャンパス、東京都新宿区
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] Markov過程の最適化と詳細釣り合いの破れ2015

    • 著者名/発表者名
      高橋和孝、大関真之
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学、早稲田キャンパス、東京都新宿区
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] 詳細釣り合いを破るランジュバン系の数理2015

    • 著者名/発表者名
      大関真之
    • 学会等名
      Break and Beyond Detailed Balance Condition
    • 発表場所
      京都大学、吉田泉殿、京都市
    • 年月日
      2015-03-17 – 2015-03-18
    • 招待講演
  • [学会発表] ボルツマン機械学習によるカンニング検出技術2015

    • 著者名/発表者名
      大関真之
    • 学会等名
      第20回情報論的学習理論と機械学習 (IBISML) 研究会
    • 発表場所
      京都大学、吉田キャンパス、京都市
    • 年月日
      2015-03-05 – 2015-03-06
    • 招待講演
  • [学会発表] Mathematical understanding of violation of detailed balance condition and its application to Langevin dynamics2015

    • 著者名/発表者名
      大関真之
    • 学会等名
      2015 Workshop on Statistical Physics of Disordered Systems and Its Applications (SPDSA2015)
    • 発表場所
      京都大学、吉田泉殿、京都市
    • 年月日
      2015-02-19 – 2015-02-19
    • 招待講演
  • [学会発表] スピングラス理論とグラフ多項式2014

    • 著者名/発表者名
      大関真之
    • 学会等名
      Two or Three Things We Know About Statistical Mechanics
    • 発表場所
      東北大学、片平キャンパス、仙台市
    • 年月日
      2014-12-22 – 2014-12-23
    • 招待講演
  • [学会発表] データと数理をつなぐ圧縮センシング2014

    • 著者名/発表者名
      大関真之
    • 学会等名
      スパースモデリングチュートリアル講演会
    • 発表場所
      東京工業大学、すずかけ台キャンパス、横浜市緑区
    • 年月日
      2014-12-14 – 2014-12-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Mathematical understanding of violation of detailed balance condition and its application to Langevin dynamics2014

    • 著者名/発表者名
      大関真之
    • 学会等名
      Statphys-KolkataVIII
    • 発表場所
      S. N. Bose National Centre for Basic Sciences、Kolkata、India
    • 年月日
      2014-12-01 – 2014-12-05
    • 招待講演
  • [学会発表] Anatomical Labeling with Probabilistic Inference for Diffusion Tensor Imaging of Human Brain2014

    • 著者名/発表者名
      山本詩子、大関真之、廣安知之
    • 学会等名
      Neuro Science 2014
    • 発表場所
      Washington D.C., USA
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-21
  • [学会発表] time-of-flight MRA画像の疎性に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      藤本晃司、伏見育崇、山本憲、岡田知久、田中利幸、大関真之、富樫かおり
    • 学会等名
      第42回磁気共鳴医学会
    • 発表場所
      京都ホテルグランヴィア、京都市
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-20
  • [学会発表] 確率的推論による脳画像の自動ラベリング手法の検討2014

    • 著者名/発表者名
      山本詩子、大関真之、廣安知之
    • 学会等名
      第42回磁気共鳴医学会
    • 発表場所
      京都ホテルグランヴィア、京都市
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-20
  • [学会発表] 匂いを嗅ぎ分ける?圧縮センシング技術2014

    • 著者名/発表者名
      大関真之
    • 学会等名
      匂い・脳科学・機械学習の接点
    • 発表場所
      京都大学、吉田泉殿、京都市
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-18
    • 招待講演
  • [学会発表] 繰り込み双対変換によるスピングラス模型の全温度領域の相境界2014

    • 著者名/発表者名
      大関真之、Jesper Lykke Jacobsen
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学、春日井キャンパス、春日井市
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [学会発表] 半教師ありクラスタリングの情報統計力学2014

    • 著者名/発表者名
      大関真之、田中利幸
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学、春日井キャンパス、春日井市
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [学会発表] スパース性を用いた金ナノクラスターの3次元構造の再構築2014

    • 著者名/発表者名
      中島 千尋、大関 真之、Pan Liu、平田 秋彦、中村 壮伸
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学、春日井キャンパス、春日井市
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [学会発表] 山中 祥五、大関 真之、Aurelien Decelle2014

    • 著者名/発表者名
      カンニング検出の情報統計力学
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学、春日井キャンパス、春日井市
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [学会発表] Detection of cheating by decimation algorithm2014

    • 著者名/発表者名
      大関真之
    • 学会等名
      Kyoto University and National Taiwan University Symposium 2014 Electrical Engineering and Computer Science
    • 発表場所
      京都大学、吉田キャンパス、京都市
    • 年月日
      2014-09-01 – 2014-09-02
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Glass and Quantum Error Correction2014

    • 著者名/発表者名
      大関真之
    • 学会等名
      International workshop on Quantum LDPC code
    • 発表場所
      Perimeter Institute、Waterloo、Canada
    • 年月日
      2014-07-14 – 2014-07-17
  • [備考] http://www-adsys.sys.i.kyoto-u.ac.jp/mohzeki/

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公開日: 2016-06-01  

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