群知能型手法と数理モデル化手法を組み合わせた多段マイニングによる農業暗黙知抽出

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26240032
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 栗原 聡 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (30397658)
• 研究分担者: 淺井 義之 沖縄科学技術大学院大学, 統合オープンシステムユニット, 研究員 (00415639) ; 鳥海 不二夫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30377775) ; 我妻 広明 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (60392180) ; 諏訪 博彦 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教 (70447580) ; 菊池 康紀 東京大学, 総括プロジェクト機構, 特任准教授 (70545649) ; 篠田 孝祐 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (90533191)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 農作業暗黙知 / データマイニング / 熟練農家 / 決定木 / 回帰 / パーセプトロン / 育種 / さとうきび

研究実績の概要

本研究は，少子高齢化に伴う労働力補填を必要とする農業の現場において，熟練農家の専門知識の抽出と再利用を目指し，現場にて収集される農作業データからのノウハウの抽出と，農作物の植物としての生長と環境データとの関係の抽出の2つの方向から研究に取り組んだ．
初年度は環境データを収集するためのセンサー設置や，農作業が記録されたデータをデータマイニング処理するための前処理などに忙殺されたものの，初年度後半から具体的な作業を開始した．なお，本研究は，サトウキビを対象とし，種子島の国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構九州沖縄農業研究センター種子島試験地の協力にて研究を行った．
知識の抽出については，農作業における育種作業に着目し，まずは育成データの解析に対して決定木分析から深層学習など，様々な手法を用いて解析することで，育種家にとって自明である知見が同じように育成データからも抽出できるかをまず確認した．そして，次の段階とし，それぞれ異なる特性を持つデータマイニング手法による分析法を適用した結果，これまでは異なる育種家においても大方同様の判断基準を持つとの想定に対し，その年ごとの異なる気象・天候状況や，育種対象種の遺伝的な特性への解釈において，育種家同士に差があることが明らかとなった．
また，サトウキビの成長と環境データとの関連性抽出では，11月末時点における仮茎長並びに茎数の予測するために多層パーセプトロンを用い予測成績を検証した．その結果，多変量線形回帰を用いた予測では予測誤差が10数%であったのに比べ，多層パーセプトロンによる予測では予測誤差8%程度とさらに高い予測が可能であることが明らかとなった．サトウキビの成長予測は，農家にとってあらかじめ収量を知ることができるという点において重要であり，製糖工場の稼働スケジュールをあらかじめ決定するための重要な情報となる．

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Integrated Design of Agricultural and Industrial Processes: A Case Study of Combined Sugar and Ethanol Production (2017)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Ouchida, Yasuhiro Fukushima, Satoshi Ohara, Akira Sugimoto, Masahiko Hirao, Yasunori Kikuchi
  • 雑誌名: AIChE Journal 巻: 63(2) ページ: 560-581
  • DOI: 10.1002/aic.15374
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation-based analysis for operational decision support on scheduling in sugar crystallization considering quality of molasses and syrup (2017)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Ouchida, Yosuke Hamada, Tatsuya Okubo, Yasunori Kikuchi
  • 雑誌名: Computer-Aided Chemical Engineering 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] 飲食店向け不動産営業を 支援する申込み顧客推薦モデルの提案 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河村一輝, 諏訪博彦, 荒川豊, 安本慶一, 太田敏澄
  • 雑誌名: 人工知能学会論文誌 巻: 32(1) ページ: 1-10
  • DOI: http://doi.org/10.1527/tjsai.WII-O
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Removal of Eye Movement and Blink Artifacts from EEG Data Using Morphological Component Analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Singh, B., Wagatsuma, H.
  • 雑誌名: Computational and Mathematical Methods in Medicine 巻: 2017 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1155/2017/1861645
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An effective lifting scheme method for EEG decomposition in targeted frequency range (2017)
  • 著者名/発表者名: Singh, B., Ichiki, M., Ai, G., Wagatsuma, H.
  • 雑誌名: ICIC Express Letters 巻: 11(1) ページ: 65-70
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Integrated modeling of agricultural and industrial processes within life cycle design for environment (2016)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Ouchida, Yasunori Kikuchi, Tatsuya Okubo
  • 雑誌名: Computer-Aided Chemical Engineering 巻: 38 ページ: 1947-1952
  • 査読あり
• [学会発表] 自律型人工知能の社会への浸透がもたらすこと (2017)
  • 著者名/発表者名: 栗原 聡
  • 学会等名: 情報処理学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2017-04-12 – 2017-04-12
  • 招待講演
• [学会発表] 暗黙知に基づく飲食店用不動産物件の賃料推定システム (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒川周造，諏訪博彦，小川祐樹，荒川豊，安本慶一，太田敏澄
  • 学会等名: 社会システムと情報技 術研究ウィーク2017
  • 発表場所: ルスツリゾート（北海道・虻田郡）
  • 年月日: 2017-03-02 – 2017-03-05
• [学会発表] サトウキビ育種家の新種選抜における知見抽出と年代毎の比較 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梁木俊冴，加藤慶彦，池田圭佑，服部太一郎，樽本祐助，篠田孝祐，栗原聡
  • 学会等名: 社会システムと情報技 術研究ウィーク2017
  • 発表場所: ルスツリゾート（北海道・虻田郡）
  • 年月日: 2017-03-02 – 2017-03-05
• [学会発表] 潜在的情報を用いた飲食店用不動産賃料推定モデル (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒川周造，諏訪博彦，小川祐樹，荒川豊，安本慶一，太田敏澄
  • 学会等名: 第23回社会情報システム学 シンポジウム
  • 発表場所: 電気通信大学（東京都・調布市）
  • 年月日: 2017-02-06 – 2017-02-06
• [学会発表] Analytical method of web user behavior using Hidden Markov Model (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Kawazu, Fujio Toriumi, Masanori Takano, Kazuya Wada, Ichiro Fukuda
  • 学会等名: Application of Big Data for computational social science, Co-Located Workshop of IEEE BIGDATA
  • 発表場所: Washington DC（米国）
  • 年月日: 2016-12-05 – 2016-12-07
  • 国際学会
• [学会発表] これからのAI研究のKey Stone (2016)
  • 著者名/発表者名: 栗原 聡
  • 学会等名: システム制御情報学会
  • 発表場所: 大阪大学中之島センター（大阪府・大阪市・）
  • 年月日: 2016-11-16 – 2016-11-16
  • 招待講演
• [学会発表] The Bereitschaftspotential for Rise of Stand-Up towards Robot-Assist Device Preparation (2016)
  • 著者名/発表者名: Balbir Singh, Hiroaki Wagatsuma, Kiyohisa Natsume
  • 学会等名: SICE Annual Conference 2016
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2016-09-22 – 2016-09-22
  • 国際学会
• [学会発表] サトウキビ選抜過程における育種従事者の暗黙知的気づきの抽出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 篠田 孝祐，池田 圭佑，諏訪 博彦， 服部 太一朗，樽本 祐助，栗原 聡
  • 学会等名: 第110回数理モデル化と問題解決研究発表会
  • 発表場所: 奈良女子大学（奈良県・奈良市）
  • 年月日: 2016-09-16 – 2016-09-16
• [学会発表] サトウキビ選抜過程における育種従事者の判断の特徴抽出に関する一考察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 篠田 孝祐，池田 圭佑，服部 太一朗，樽本 祐助，栗原 聡
  • 学会等名: 第184回知能システム研究発表会
  • 発表場所: 国際高等セミナーハウス（長野県・北佐久郡）
  • 年月日: 2016-08-05 – 2016-08-06
• [学会発表] 通行量センシングと機械学習に基づく飲食店用不動産賃料推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒川周造，諏訪博彦，小川祐樹，荒川 豊，安本慶一，太田敏澄
  • 学会等名: マルチメディア，分散，協調とモバイル（DICOMO 2016）シンポジウム
  • 発表場所: 鳥羽シーサイドホテル（三重県・鳥羽市）
  • 年月日: 2016-07-06 – 2016-07-08
• [学会発表] ジオタグ付きソーシャルメディアを用いた国内観光資源の把握とインバウンド観光のギャップ分析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 前田 高志ニコラス, 吉田 光男, 鳥海 不二夫, 大橋 弘忠
  • 学会等名: 2016年度 人工知能学会全国大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県・北九州市）
  • 年月日: 2016-06-06 – 2016-06-09
• [学会発表] BCI Developmental Tools Available for Online EEG Data Acquisition and Time-Frequency Analyses by Using the Wavelet Lifting Scheme (2016)
  • 著者名/発表者名: Balbir Singh, Mayu Ichiki, Guangyi Ai, Hiroaki Wagatsuma
  • 学会等名: The 4th INCF Japan Node International Workshop Advances in Neuroinformatics (AINI) 2016
  • 発表場所: Neuroinformatics Japan Center（埼玉県・和光市））
  • 年月日: 2016-05-28 – 2016-05-29
  • 国際学会
• [学会発表] Deep Learningが加速させる人工知能のこれから (2016)
  • 著者名/発表者名: 栗原 聡
  • 学会等名: 2016年度 情報処理学会関西支部報告会・記念講演会
  • 発表場所: 京都リサーチパーク（京都府・京都市）
  • 年月日: 2016-05-24 – 2016-05-24
  • 招待講演