共同研究・競争的資金等の研究課題

• 集約的データ解析法による不正アクセス履歴の分析とサイバー攻撃予測への応用
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  2023年04月 - 2028年03月
  南 弘征, 棟朝 雅晴, 馬場 健一, 水田 正弘, 山岡 克式
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 23H03392
• メタ解析とシンボリックデータ解析の融合による探索的メタアナリシスの新展開
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  2018年04月01日 - 2023年03月31日
  水田 正弘, 清水 信夫, 南 弘征, 松井 佑介, 飯島 弘章
  本年度は、以下の事項について研究を推進した。
  （１）メタ解析において仮定するモデルを選択するための異質性の尺度として、QおよびI-squareがよく知られている。これらの値によって母数モデルまたは変量モデルの妥当性を評価することができる。しかし、研究成果ごとの「異質性」には様々な可能性がある。系統的な非線形関係が存在する場合と外れ値が存在する場合では、対処法が異なる。それらの異質性を同一に扱うのは不適切である。そこで、本年度は、異質性を単一の数値で表現するのではなく、シンボリック分布値データとして解析し、各研究成果を散布図などで表現する方法を提案した。
  （２）効果変数が複数設定されている場合におけるメタ解析として、多変量メタ解析(Multivariate Meta-Analysis)が提唱されている。例えば、効果変数として「生存率」と「無病生存率」の2つを設定した場合、これらの値は独立ではない。そこで、それらの相関係数を考慮した手法が検討されている。これをシンボリックデータ解析の立場から解釈すると、構造を有する分布値データと扱うことができる可能性がある。そこで、新たな理論構築を目指した。
  （３）典型的なメタ解析では、介入(Interventions、薬や治療法など）の有無またはプラセボや既存の治療法との比較が中心課題となっている。しかし、現実には、複数の介入方法が存在することが多い。そこで、複数の不完全な比較研究を用いて、全体の評価を実施するネットワークメタ解析(Network Meta-Analysis)が検討されている。そこでは、介入による効果の順序付けなどが問題となる。ネットワークメタ解析における発見的な手法、すなわち探索的ネットワークメタ解析を構築するために、シンボリックデータ解析のアプローチを適用する方法を検討した。
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 18H03207
• 情報ネットワーク研究用標準トラヒックデータ集策定に向けた企画調査
  科学研究費補助金(基盤研究(C))
  2006年 - 2006年
  山岡 克式, 南 弘征, 馬場 健一, 山本 義郎
  研究用標準トラヒックデータ集策定を目的とした研究体制構築を目指して,本企画調査では(1)標準化項目の調査,(2)標準データ策定手順の調査,(3)標準化団体の調査,の3項目を実施した.(1)標準化項目の調査学会その他研究者の集まる場において,研究者のニーズを調査し,標準データ集に要求されるデータ種類やパラメータ項目の把握を行った.(2)標準データ策定手順の調査標準画像その他の研究用標準データ策定を実際に行った団体や作業メンバーに対して調査を行い,各標準データ策定作業の手順,作業内容,作業量,作業体制,および問題点を把握した.(3)標準化作業の調査国際標準化団体に対して調査を行い,標準化手続きや作業内容を把握した.以上の調査の結果,標準データは,何らかの標準化団体において,その標準化を目的とした特定の目的(特定の効果の測定や評価)のために作成されるケースが大半であり,その目的を達成するためにある意味恣意的なデータを新規で作成して標準とする場合と,既存データの中からその目的に合致する適切なデータを標準として選定する場合に,大きく分けられることがわかった.また,標準画像に関しては,上記のような経緯,手順で作成されたにもかかわらず,他の研究者が,自身の研究を評価するために当初の目的外に流用し,それが学会などを通じて広まった結果,現在に至っているようである.つまり,画像研究の現場で一般に...
  文部科学省, 基盤研究(C), 東京工業大学, 連携研究者, 競争的資金, 18630002
• 関数データに対する非線形データ解析法の構築
  科学研究費補助金(基盤研究(B))
  2002年04月 - 2005年03月
  水田 正弘, 鈴川 晶夫, 村井 哲也, 佐藤 義治, 小宮 由里子, 南 弘征
  近年、統計科学で解析すべきデータの量が急増するとともに、その種類も多様化している。この状況に対する1つの解決方法として、従来の数値的なデータの解析法を拡張した「関数データ解析」がRamsayなどにより提唱された。これは、データを関数とみなして扱う方法である。研究代表者および研究分担者が中心となり、関数データ解析法の研究、理論体系の構築、実際問題への応用研究などを推進してきた。特に、Ramsay博士との研究交流および、統計科学および情報工学の専門家との情報交換を通じて、「関数データ解析」の適用範囲の拡大について検討した。さらに、非線形データ解析の知見を使うことにより、新たな解析手法が開発できた。研究成果は、以下の5点に分類される。(1)関数データの枠組の明確化関数データ解析に関する研究動向の調査を実施し、本研究課題の方向性を検討した。特に、Ramsay博士との交流を通して議論を深めた。(2)関数データ解析の個々の手法の開発いくつかの関数データ解析手法の開発・改良を実施した。関数回帰分析の拡張、関数多次元尺度構成法、関数クラスター分析などに関する成果が得られた。(3)複数の引数を有する関数データの解析法複数の引数を有する関数データの解析法は、Ramsay他による成書で今後の課題として提示されている。そこで、この種の関数データに対するMDSを提案し、この課題に対する1つの解を示した...
  文部科学省, 基盤研究(B), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 14380122
• 仮想並列計算機を活用したデータ解析法の開発と実装に関する研究
  科学研究費補助金(若手研究(B))
  2002年 - 2003年
  南 弘征
  本研究は,既存のパーソナルコンピュータをコンピュータネットワークで相互接続した仮想並列計算機環境において,並列計算機に適したデータ解析法・アルゴリズムを開発,実装するとともに,仮想並列計算機上であることをユーザに意識させることなく利用可能なグラフィカルインタフェースの構築を目的とする.平成15年度においては,平成14年度に得られた知見に基づき,並列計算機上で有効な,新たな解析手法を開発,検討するとともに,インターネットと親和性の高い,並列データ解析用のグラフィカルユーザインタフェースを構築することを目的とした.具体的な研究内容としては,平成14年度中に実装したブートストラップ法に加え,アルゴリズム中の部分計算の分割が容易であり,かつ,初期値が結果に及ぼす影響の大きいk-means法の並列化を行い,有効性を比較検討した.また,各々の代表的手法における仮想並列計算機内での挙動詳細を精査すべく,中途過程の履歴をGUIにより図示させ,アルゴリズムによる挙動の差異を確認した.その結果,代表的な探索的データ解析手法において,複数の部分計算の粒度が均一でない場合においても,MPIライブラリによる実装が安定した挙動を示すこと,PVMライブラリによる実装では,各ノードにおいて待ち時間が発生し,効率的計算という観点からは疑義が認められることなどが明らかになった.以上から,仮想並列計算機環境は既存...
  文部科学省, 若手研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 14780165
• インターネット上での分散データ解析システムに関する研究
  科学研究費補助金(奨励研究(A))
  1999年 - 2000年
  南 弘征
  交付申請書に記した通り、平成12年度は以下のような方針に則った形での、Java言語による既存システムの再構築を目標とした。1.解析作業の並列化を意図した複数プロセスの並行動作(スレッド)導入2.データ、解析手法、視覚的インタフェースのそれぞれに関する、オブジェクト指向に基づいたクラス構築3.解析部分のみ、あるいは視覚的環境のみを、流用可能な「部品」とするためのクラス構成、コーディングの調整うち、1および2,3の一部については成果を得、国際会議にて研究発表、意見交換を行なった。さらに、研究の進行過程において、主に項目1に関して子細に考察したところ、Java言語単独でのデータ解析システムの構築そのものは可能だが、Java仮想マシンの現状において実行速度の低下は不可避であり、例えば実習教材など、比較的軽微な解析を行なうには充分であるが、本格的な解析を行なうエンジンとしては適当ではない、との考察に至った。そこで、既存データ解析ソフトウェア以上のパフォーマンスを得るべく、また、Javaのスレッド機能を充分に活用することを視野に入れ、年度後半より、代表者所属先が有する1200台余のパーソナルコンピュータをTCP/IPネットワークにより仮想的に結合して並列計算機として動作させる、いわゆる「仮想並列計算機エンジン」を援用する形態のシステム開発にも取り組んだ。以上を要するに、(1)Javaによ...
  文部科学省, 奨励研究(A), 小樽商科大学->北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 11780165
• 代数曲線に基づく非線形データ解析法の構築
  科学研究費補助金(基盤研究(B))
  1997年 - 2000年
  水田 正弘, 今井 英幸, 南 弘征, 鈴川 晶夫, 村井 哲也, 佐藤 義治
  本研究では、多変量データの有する非線形な構造を代数曲線を利用して解析する統一的な方法の構築を目的とした。はじめは、代数曲線当てはめに関する手法の開発および理論の構築を中心に研究を推進した。研究の進展に伴い、関連する手法の研究にも重点を置き、非線形データ解析のためのいくつかの課題について研究を実施した。研究成果を5つ分けて、それぞれの概要を以下に述べる。1.一般化主成分分析理論的な意味付けと、手法の効率とその限界を示した。さらに改良手法を提案した。2.代数曲線当てはめデータ点と代数曲線との正確な距離の導出法の確立と、それを利用した曲線当てはめおよび代数曲線の表示法を開発した。3.Principal CurvesPrincipal Curvesの利用方法の提示およびアルゴリズムの改良を実施した。4.層別逆回帰法回帰分析の説明変量の時限を縮小する層別逆回帰法において、射影追跡を利用する方法を提案した。5.関数データ解析関数データ解析に関する回帰分析の拡張および、関数データに関する多次元尺度構成法を開発した。
  文部科学省, 基盤研究(B), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 09480048
• 複雑な標本調査におけるリサンプリング推定法に関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
  科学研究費助成事業 特定領域研究(A)
  1998年 - 1998年
  馬場 康維, 土屋 隆裕, 南 弘征
  1) 文献調査を行い,ブートストラップ法を分類・整理し,実用の面から評価した。
  2) 既存調査データ及び人工的なデータにより理論式の推定精度の評価とりサンプリング法による評価の比較をした。さらには,種々のサンプリングを想定したケースについて検討した。
  3) 大規模母集団からの標本調査にリサンプリング法が適用可能かどうか検討した。
  検討事項は,計算時間,扱えるデータ容量等,情報処理の観点からのものである。これらの検討の結果,リサンプリング法について下記の評価を得た。
  ・条件が整えば,精度の観点から,十分実用的である
  ・計算時間の観点から,問題はない
  ・計算機の容量の面から見ても,パーソナルコンピュータで扱える
  ・一般論的な理論面の検討がまだ不十分である
  これらの結果は,下記の学会等で報告した(1)。また,関連する研究の報告も行った。
  t衾歿貴
  (1) 馬場康維,土屋隆裕,ブートストラップ推定一理論と実用性,第66回日本統計学会,1998年7月
  (2) 南 弘征,統計科学におけるインターネットとの接点,統計数理研究所共同研究(A-38)による研究会報告,1998年10月
  (3) 南 弘征,水田正弘,視覚的データ解析システムにおけるクラス構成とJavaによる実装,第12回日本計算機統計学会シンポジウム,1998年11月
  日本学術振興会, 特定領域研究(A), 統計数理研究所, 10113216
• インターネットを援用したデータ解析支援環境に関する研究
  科学研究費補助金(奨励研究(A))
  1997年 - 1998年
  南 弘征
  本研究は、加速度的に普及しているインターネットの技術基盤を用い、インターネットを通じてデータ解析処理手順を得ることができ、具体的処理の実行が個々のユーザの計算機環境下で行なわれるような、ネットワークを活用したデータ解析支援環境の構築を研究目標とした。うち、平成10年度は、平成9年度に得られた知見に基づきJavaによるシステムの再構成を主たる課題とした。しかし、研究期間中にJavaの基本開発環境であるJDK(Java Developers Kit)の版が再三にわたり更新され、特にVersion1.1から1.2に至る過程では解析支援環境に欠かせないポインティングデバイス(マウス)操作に係るインタフェース、プログラムモジュールの取り扱いが大幅に変更された。一応の互換性は考慮されていたものの、今後の開発を視野に入れ、ほぼ全面的に再構築を行なった。また、Javaを用いることにより当初想定していなかったグラフィクス活用を視野に入れる必然性が生じた。研究代表者は従来より視覚的データ解析環境についても研究を行なってきたところであり、グラフィクスと親和性の高い環境では、極力グラフィクスを援用することで、操作性は飛躍的に高まるとの知見を得ている。そこで、処理手順自体の支援ではなく、グラフィクスを介した形で処理列の妥当性を検証する方がJava環境には適していると判断した。以上の知見を踏まえたプロト...
  文部科学省, 奨励研究(A), 小樽商科大学, 研究代表者, 競争的資金, 09780212
• 複雑な標本調査におけるリサンプリング推定法に関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
  科学研究費助成事業 重点領域研究
  1997年 - 1997年
  馬場 康維, 土屋 隆裕, 南 弘征, 竹ヶ原 克彦
  1)複雑な標本調査の推定へのリサンプリング法の適用に関する研究の文献調査を行った。この調査の結果を分類・整理し,既存理論を実用の面から評価した。
  2)既存調査データ及び人工的なデータにより理論式の推定精度の評価とリサンプリング法による評価の比較をした。さらには,種々のサンプリングを想定したケースについて検討した。
  3)計算時間,扱えるデータ容量等,情報処理の観点からリサンプリング法の実用性について検討した。
  これらの検討の結果,リサンプリング法について下記の評価を得た。
  ・条件が整えば,精度の観点から,十分実用的である
  ・計算時間の観点から,問題はない
  ・計算機の容量の面から見ても,パーソナルコンピュータで扱える
  ・一般論的な理論面の検討がまだ不十分である
  これらの結果は,下記の学会等で報告した。
  学会報告
  1.馬場康維,土屋隆裕,中村好宏,小林良行,ブートストラップ法による標準誤差の推定の試み(2),第11回日本統計学会大会
  2.馬場康維,土屋隆裕,中村好宏,個票データの利用による推定精度の評価実験,第65回日本統計学会
  3.馬場康維,土屋隆裕,中村好宏,小林良行,労働力調査におけるブートストラップ法の利用
  日本学術振興会, 重点領域研究, 統計数理研究所, 09206218
• 国際社会における医療技術製品及びサービスの新しい評価法と調達手続きに関する研究　　　　　　　　　　　　　　　
  科学研究費助成事業 基盤研究(B)
  1996年 - 1997年
  阿部 弘, 山岡 克式, 南 弘征, 三谷 和史, 佐藤 松治, 松浦 亨
  国際社会における政府調達制度のありかたとして内外無差別・手続きの透明性・公正性を確保するために、供給者による苦情申し立て制度が確立されるとともに、価格に加えて性能・ライフサイクルコスト等を適正に評価し落札に反映させるための制度として総合評価落札方式が導入された。平成8年度本研究では総合評価落札方式によって調達された医療技術製品及びこれらに関連して調達されたコンピュータ、電気通信機器の仕様書及び総合評価基準を収集・デジタル化し、データテーブルの作成を行ったが、平成9年度においては(1)これらの基礎資料をもとにテキスト解析を行い、供給者からのクレームを惹起する危険因子、供給者調達機関の間において解釈の相違をもたらし、その結果紛争を惹起するおそれのある危険因子等を抽出し、これらの因子を抑制するための仕様書フォーマットを生成した。これらの結果を踏まえ平成10年度政府調達の指針とするために文部省政府調達説明会資料として利用された。さらに(2)総合評価における性能等評価のための得点の設定、特に基礎点と加点の配分理論、基礎点及び加点が価格及び提案システムの性能にどのように関連づけられるかについて検討を行った結果、帰納的に基礎点部分が価格、加点部分が性能に対応していること、また、基礎点部分の比重が大きければ当該調達は価格競争に、加点部分のそれが大きくなると性能競争になることが明らかとなったが、現行の制度運用上(a)調達規模金額すなわち予算額の上限が示されていないこと、(b)予定価格が一定数として与えられていること、(c)基礎点及び加点の数学的理論が不十分であること、(d)ライフサイクルコスト・実稼働実績の評価等の総合評価落札方式が持つ特徴的評価対象の適正な評価手法が、会計法・財政法等の現行解釈上必ずしも適正な運用に至っていないこと等から、今後総合評価落札方式をより有効かつ安定した方法で運用するためには、これらの問題について引き続き検討を行い理論化することが必須であることが明らかとなった。
  日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 08300006
• 探索的データ解析のための視覚的プログラミング環境の開発
  科学研究費補助金(試験研究(B), 基盤研究(A))
  1995年 - 1997年
  佐藤 義治, 南 弘征, 今井 英幸, 塩谷 浩之, 村井 哲也, 水田 正弘
  情報科学において、“視覚化"という概念は最も有効なものの一つである。探索的データ解析においもても、単にデータを“視覚化"するだけではなく、解析の過程をも“視覚化"が可能ならばデータに内在する意味のある情報を抽出するために、極めて有効である。本研究は、このようなデータの視覚化と解析過程の視覚化の両方の機能をもつ視覚化プログラミング環境(Visual Promramming Environment)の構築を目指したものである。このような環境を用いることにより、解析手法を追加することや、たの手法に変更することおよびその結果を洞察することなどが、容易に実行可能となった。また,データ解析の初心者に対して,視覚的操作環境は、データ解析に関する知識データベースを付加することにより、有効に機能することが確認された。本研究プロジェクトにおいて、視覚的プログラミング環境のプロトタイプを作成し、ワークステーション上にTcl/Tkを用いて実装を試みたものである。特に、研究過程において、視覚的プログラミング環境に適したハードウェア・ソフトウェアの検討、有効性の評価、実用化への問題点などを検討し、広く視覚的プログラミング環境の実現についてのモデルケースとなることを目指したものである。
  文部科学省, 試験研究(B), 基盤研究(A), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 07558149
• 知識工学を応用したデータ解析支援システムの開発
  科学研究費補助金(奨励研究(A))
  1995年 - 1995年
  南 弘征
  本研究では、統計学に関する知識をあまり持たない利用者に対して、適切な解析作業・解析結果を与えるために、知識工学を応用して計算機側からの支援を行なうシステムの構築を目指した。具体的には、研究代表者により本研究以前に作成された試作システムに対し、以下に述べる3点の改良を試みた。まず、アルゴリズム再検討による推論速度の改良については、非単調推論アルゴリズムの導入により、推論過程そのものには改善がみられ、統計家の行なう判断に近付いたものの、取り扱わねばならない中途過程、述語数が増大し、知識工学におけるいわゆるフレーム問題と直面することとなった。研究前の予想を覆すほどの量であり、述語数の取捨選択では対処しきれないものと思われ、目的自体は半ば達成したものの、今後、知識ベースに関する再検討の必要性も研究結果として得られたことになる。次に、判断内容再検討による適用範囲拡大については、先に述べた通り、取り扱う知識量の増大により、わずかに数種の新手法、判断基準を盛り込むに留まった。知識として1基準増えるだけでも、推論過程では指数的に増大してしまうためである。また、グラフィクスを用いたインタフェース改良については、当初要求していた研究費が得られず、開発環境として不充分な状態であったが、幸い、研究代表者が研究分担者として参加している試験研究(B)(2)「探索的データ解析のための視覚的プログラミング環...
  文部科学省, 奨励研究(A), 小樽商科大学, 研究代表者, 競争的資金, 07780198