氏名

ホリイ シュンスケ

堀井 俊佑

職名

准教授 (https://researchmap.jp/read0144803/)

所属

(グローバルエデュケーションセンター)

連絡先

メールアドレス

メールアドレス
s.horii@aoni.waseda.jp

住所・電話番号・fax番号

住所
〒169-8555新宿区 大久保3-4-1 63号館04-03
電話番号
03-5286-3301
fax番号
03-5286-3301

URL等

研究者番号
00552150

学歴・学位

学歴

-2004年 早稲田大学 理工学研究科
-2009年 早稲田大学 理工学研究科

学位

博士

研究分野

キーワード

情報理論、符号理論、統計的学習理論

科研費分類

情報学 / 人間情報学 / 知能情報学

論文

シンボルペア通信路における線形符号の線形計画復号法に関する一考察

堀井俊佑

第38回情報理論とその応用シンポジウム予稿集2015年11月-

シンボルペア通信路における2元線形符号の線形計画復号法について

堀井俊佑

信学技報Vol. IT2015-34p.1 - 62015年09月-

ランダム回答法におけるオンラインベイズ推定について

須子統太

信学記号COMP2015-23p.7 - 112015年10月-

Multiuser Detection Algorithms for CDMA based on the Message Passing Algorithms

Shunsuke Horii

IEICE Tech Rep. substituted for Proc. of 2006 Hawaii, IEICE and SITA Joint Conference on Information Theory (HISC'06)2006年05月-

変動要因を考慮した非定常ポアソンモデルに関する一考察

鈴木晃一

電子情報通信学会技術研究報告vol. 106, no. 524(IN2006-176)p.83 - 882007年02月-

画像に対する状態表現を用いたモデル化と無歪み符号化

西村信哉

第30回情報理論とその応用シンポジウム予稿集p.392 - 3962007年11月-

盗聴・改ざんに対して耐性を持つネットワーク符号化について

堀井俊佑

第30回情報理論とその応用シンポジウム予稿集p.742 - 7452007年11月-

A Note on Multiuser Detection Algorithms for CDMA based on the Belief Propagation

Shunsuke Horii

電子情報通信学会研究技術報告Vol.IT2007-26p.7 - 12

Multiuser Detection Algorithm for CDMA Based on the Belief Propagation Algorithm

Shunsuke Horii

Proc. of 2008 IEEE 10th International Symposium on Spread Spectrum Techniques and Applications査読有りp.194 - 1992008年08月-

A Note on the Iterative Inference Cancellation and Decoding for Coded CDMA

Shunsuke Horii

第31回情報理論とその応用シンポジウム予稿集p.66 - 702008年10月-

分枝カット法に基づいた線形符号の復号法に関する一考察

堀井俊佑

第32回情報理論とその応用シンポジウム予稿集p.66 - 702009年12月-

サービスの開始と終了を考慮したWebトラヒックの定常Poisson過程によるモデル化について

小泉大城

電子情報通信学会研究技術報告Vol.IN2009-201p.392 - 3962010年03月-

A Note on the Branch-and-Cut Approach to Decoding Linear Block Codes

Shunsuke Horii

Proc. of 2010 International Workshop on Nonlinear Circuits, Communication and Signal Processing査読有りp.321 - 3242010年03月-

Bayes Universal Source Coding Scheme for Correlated Sources

Tota Suko

Proc. of the 1st IEEE African Winter School on Information Theory and Communications査読有りp.272010年06月-

Linear Programming Decoding of Binary Linear Codes for Multiple Access Channel

Shunsuke Horii

電子情報通信学会研究技術報告Vol.IT2010-39p.31 - 362010年09月-

複数の相関のある情報源に対するベイズ符号化について

須子統太

第33回情報理論とその応用シンポジウム予稿集p.759 - 7632010年11月-

Maximum Likelihood Detection for DS-CDMA using Grobner Bases

Shunsuke Horii

第33回情報理論とその応用シンポジウム予稿集p.489 - 4932010年11月-

線形計画法に基づいたファクターグラフ上の推論アルゴリズムに関する一考察

堀井俊佑

電子情報通信学会研究技術報告Vol.IT2010-63p.55 - 602011年01月-

A Note on the Linear Programming Decoding of Binary Linear Codes for Multiple-Access Channel

Shunsuke Horii

IEICE Trans. Fundamentals査読有りVol.E94-A(No.6)p.1230 - 12372011年06月-

A Note on the Branch-and-Cut Approach to Decoding Linear Block Codes

Shunsuke Horii

IEICE Trans. Fundamentals査読有りVol.E93-A(No.11)p.1912 - 19272010年11月-

PUFを利用した認証に対する統計的モデル化に関する一考察

石井智

電子情報通信学会研究技術報告Vol.IT2011-11p.19 - 242011年07月-

確率推論アルゴリズムに基づくストリーム暗号の鍵推定に関する一考察

飯窪裕二

電子情報通信学会研究技術報告Vol.IT2011-11p.7 - 122011年07月-

A Note on Linear Programming Based Communication Receivers

Shunsuke Horii

Proc. of 3rd International Castle Meeting on Coding Theory and Applications査読有りp.141 - 1462011年09月-

多重アクセス通信に対する双対分解法に基づいた線形計画復号法

堀井俊佑

電子情報通信学会研究技術報告Vol.IT2012-40p.53 - 582012年09月-

木構造を仮定した信号に対する拡張ラグランジュ法に基づいた圧縮センシングについて

堀井俊佑

第35回情報理論とその応用シンポジウム予稿集p.320 - 3252012年12月-

プライバシー保護を目的とした回帰分析の拡張について

須子統太

第35回情報理論とその応用シンポジウム予稿集p.562 - 5672012年12月-

MIMO通信路に対するLDPC符号の線形時間ADMM復号

小林学

第35回情報理論とその応用シンポジウム予稿集p.201 - 2062012年12月-

プライバシー保護を目的とした線形回帰モデルにおける最小二乗推定量の分散計算法について

須子統太

電子情報通信学会研究技術報告Vol.IBISML2012-49p.107 - 1112012年11月-

The Optimal Key Estimation of Stream Ciphers and Its Approximation Algorithm Based on a Probabilistic Inference

Yuji Iikubo

Proc. of 2012 International Symposium on Information Theory and its Applications査読有りp.531 - 5352012年10月-

マルチコンピュータシステムにおける線形計画法に基づく故障診断

小林学

電子情報通信学会論文誌,基礎・境界査読有りVol.J95-A(No.4)p.375 - 3782012年04月-

Fault Diagnosis Algorithm in Multi-Computer Systems based on Lagrangian Relaxation Method

Shunsuke Horii

Proc. of 2012 International Symposium on Information Theory and its Applications査読有りp.712 - 7162012年10月-

パラメータが複数存在するLinear Banditに関する一考察

堀井俊佑

第37回情報理論とその応用シンポジウム予稿集p.506 - 5112014年12月-

Parallel Concatenation of Polar Codes and Iterative Decoding

Akira Kamatsuka

Proc. of the 2014 International Symposium on Information Theory and its Applications査読有りp.3472014年10月-

プライバシー保護機能を持つ線形回帰モデルにおける最小二乗推定量の分散計算法について

須子統太

日本経営工学会論文誌査読有りp.78 - 882014年07月-

Iterative Multiuser Joint Decoding based on ADMM

Shunsuke Horii

Proc. of 1st IEEE Global Conference on Signal and Information Processing査読有りp.1097 - 11002013年12月-

プライバシー保護機能を持つ分散型正則化最小二乗法について

須子統太

第37回情報理論とその応用シンポジウム予稿集p.300 - 3052014年12月-

A Note on the Correlated Multiple Matrix Completion based on the Convex Optimization Method

Shunsuke Horii

Proc. of IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics査読有りp.1637 - 16422014年10月-

多値ランダム回答法における逐次型ベイズ推定法について

須子統太

第38回情報理論とその応用シンポジウム予稿集2015年11月-

Bayesian Sparse-Smooth Modeling and Variational Inference

Shunsuke Horii

Proc. of Bayes on the Beach 2017査読有りp.162017年11月-

A Study on Analytical Properties of Bayesian Experimental Design Model based on an Orthonormal System

Yoshifumi Ukita

査読有りp.222017年11月-

Sum-Product アルゴリズムに基づく疎信号のサポート復元に関する一考察

堀井俊佑

第39回情報理論とその応用シンポジウム予稿集p.330 - 3352016年12月-

A Note on Support Recovery of Sparse Signals using Linear Programming

Shunsuke Horii

Proc. of 2016 IEEE International Symposium on Information Theory and its Applications査読有りp.270 - 2742016年10月-

Linear Programming Decoding of Binary Linear Codes for Symbol-Pair Read Channels

Shunsuke Horii

IEICE Trans. Fundamentals査読有りVOL.E99-A(No.12)p.2170 - 21782016年12月-

Linear Programming Decoding of Binary Linear Codes for Symbol-Pair Read Channels

Shunsuke Horii

Proc. of 2016 IEEE International Symposium on Information Theory査読有りp.1944 - 19482016年07月-

凸最適化に基づいた相関のある複数行列の同時補完に関する一考察

堀井俊佑

第36回情報理論とその応用シンポジウム予稿集p.175 - 1802013年11月-

2元線形符号を用いた多重アクセス通信路に対する線形計画復号について(LDPC符号,一般)

堀井 俊佑;松嶋 敏泰;平澤 茂一

電子情報通信学会技術研究報告. IT, 情報理論110(205)p.31 - 362010年09月-2010年09月 

CiNii

詳細

ISSN:0913-5685

概要:2元線形符号を用いた多元接続通信路における線形計画法に基づいた復号法を提案する.近年,通信路符号化の最尤復号の問題に対して線形計画復号法が注目を浴びている.本研究ではまず,2元線形符号を用いた多元接続通信路における最尤復号の問題がどのようにして線形計画問題として定式化されるかを示す.これは,目的関数である対数尤度関数が,一般的には符号語シンボルに対する線形関数ではないため自明ではない.そこで,本研究では,目的関数がその変数の線形関数になるような補助変数を導入する.これにより,最尤復号の問題が線形計画問題として定式化されるが,この問題を解くには非常に多くの計算量を要し,現実的ではない.本研究では,1対1通信における線形計画復号法と同様に,この問題を緩和した線形計画問題を考える.提案された復号法は,1対1通信の場合と同様,復号結果が整数ならば最尤復号であることが保証されるという望ましい性質を持つ.提案された復号法は,通信路のユーザー数に対して指数オーダーの計算量が必要となるが,ガウス型多元接続通信路においてはその計算量を削減することが出来ることを示す.また,コンピュータシミュレーションにより,Sum-Productアルゴリズムに基づいた復号法との性能比較を行う.

線形計画法に基づいたファクターグラフ上の推論アルゴリズムに関する一考察

堀井 俊佑;松嶋 敏泰;平澤 茂一

電子情報通信学会技術研究報告. IT, 情報理論110(363)p.55 - 602011年01月-2011年01月 

CiNii

詳細

ISSN:09135685

概要:グラフィカルモデル上の確率推論の問題は,符号理論・画像処理・音声認識などの様々な工学上の問題に現れ重要である.近年,確率推論の応用の1つである誤り訂正符号の複号問題に対して,線形計画法に基づいた復号アルゴリズムに関する研究が盛んに行われている.誤り訂正符号の復号問題をファクターグラフにより表現すると,グラフ中に含まれる関数は,指示関数とそれ以外の関数(非指示関数)に分類される.特に指示関数は複数の変数ノードに接続し,非指示関数は単一の変数ノードのみに接続している.一般的な確率推論の問題をファクターグラフとして表現した場合,複数の変数ノードと接続する非指示関数がファクターグラフに含まれる場合がある.本研究では,このような問題に対して,線形計画法に基づいた推論アルゴリズムを構築することを目的とする.

確率推論アルゴリズムに基づくストリーム暗号の鍵推定に関する一考察(フレッシュマンセッション,一般)

飯窪 祐二;堀井 俊佑;松嶋 敏泰

電子情報通信学会技術研究報告. IT, 情報理論111(142)p.7 - 122011年07月-2011年07月 

CiNii

詳細

ISSN:09135685

概要:共通鍵暗号の一種であるストリーム暗号は,鍵を擬似乱数生成器に入力することで得られる鍵系列と平文系列との排他的論理和をとることで暗号文系列を生成する暗号方式である.本研究では,ストリーム暗号への攻撃を統計的決定理論の枠組みから鍵推定問題として定式化し,べイズ基準に基づく最適な鍵推定方法について考える.また実際に用いられている擬似乱数生成器について確率モデルで表し,グラフィカルモデルで表現することで確率推論アルゴリズムに基づく鍵推定アルゴリズムを提案する.提案したアルゴリズムについてはシミュレーションによる評価を行い,ストリーム暗号の安全性について考察を行う.

PUFを利用した認証に対する統計的モデル化に関する一考察(フレッシュマンセッション,一般)

石井 智;吉田 隆弘;堀井 俊佑;松嶋 敏泰

電子情報通信学会技術研究報告. IT, 情報理論111(142)p.19 - 242011年07月-2011年07月 

CiNii

詳細

ISSN:09135685

概要:近年,デバイス内の不揮発性メモリに秘密情報を格納しておくことは,物理破壊攻撃やサイドチャネル攻撃等によって,秘密情報を漏洩してしまう危険性があると指摘されている.その解決法としてPhysical Unclonable Functions(PUF)が提案された.現在,PUFを利用した様々な暗号方式が提案されているが,その中でも代表的な暗号方式として認証が挙げられる.本研究では,PUFのチャレンジに対するレスポンスを確率分布として定義し,PUFを利用した認証を2値仮説検定問題として定式化を行い,認証者の認証誤り確率及び攻撃者のなりすまし攻撃成功確率を定義する.この時,PUFを利用した認証において認証誤り確率を0とした時のなりすまし攻撃成功確率の下界を導出する.また,半導体上に形成されるシリコンPUFの一つであるアービターPUFのチャレンジに対するレスポンスを具体的な確率分布で表現する.この時,認証誤り確率を0とした時のなりすまし攻撃成功確率の下界をシミュレーションにより導出し,アービターPUFの安全性について考察を行う.

マルチコンピュータシステムにおける線形計画法に基づく故障診断(研究速報)

小林 学;堀井 俊佑;高畠 俊徳;平澤 茂一

電子情報通信学会論文誌. A, 基礎・境界95(4)p.375 - 3782012年04月-2012年04月 

CiNii

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ISSN:09135707

概要:F.P. Preparataらは,マルチコンピュータシステムの要素である各ノードを別のいくつかのノードが独立に検査を行い,それらの結果からシステム中の全ての故障ノードを発見する故障診断モデルを提案した.本論文では確率的に検査結果を誤る故障診断モデルを対象として,線形計画法を用いた故障診断法を示す.更に計算機シミュレーションによりその有効性を明らかにする.

プライバシー保護を目的とした線形回帰モデルにおける最小二乗推定量の分散計算法について(第15回情報論的学習理論ワークショップ)

須子 統太;堀井 俊佑;小林 学;後藤 正幸;松嶋 敏泰;平澤 茂一

電子情報通信学会技術研究報告. IBISML, 情報論的学習理論と機械学習112(279)p.107 - 1112012年10月-2012年10月 

CiNii

詳細

ISSN:0913-5685

概要:本稿ではプライバシー保護を目的とした回帰分析について扱う.まず,2者が異なる属性に関するデータを保持しているもとで,2者間でデータを渡すことなく回帰係数の最小二乗推定量を分散計算する新たな方式を提案し,プライバシーの安全性を評価する.また,提案するプロトコルは繰り返し計算を行うため,数値実験によりプロトコルの繰り返し数についての評価を行う.さらに,多者間での分散計算への拡張も行う.

多重アクセス通信に対する双対分解法に基づいた線形計画復号法(誤り訂正符号,一般)

堀井 俊佑;松嶋 敏泰

電子情報通信学会技術研究報告. IT, 情報理論112(215)p.53 - 582012年09月-2012年09月 

CiNii

詳細

概要:2元線型符号を用いた多重アクセス通信路に対して,双対分解法に基づいた線形計画復号法を提案する.2元線型符号の最尤復号問題に対して,線形計画復号法はsum-product復号法に近い復号性能を持ち,更により理論的に強い保証が得られる復号法であり,干渉通信路や多重アクセス通信路など様々な通信路上での復号問題に応用されている.しかし,線形計画復号法は復号の際に線形計画問題を解く必要があり,一般的に線形計画法を解くのに必要な計算量は変数・制約の数に対して多項式オーダとなるため,Sum-Product復号法等の復号法と比べて復号に多くの時間を要するという問題がある.そこで,シングル-ユーザの無記憶通信路上での復号問題に対しては,様々な効率的な復号法に関する研究が数多くされている.特に,双対分解に基づいた復号法は符号長の長いLDPC符号に対して有効であることが先行研究により解明されている.本研究では,これらの研究を拡張し,多重アクセス通信路に対する復号問題に対する,双対分解に基づいた効率的な線形計画復号法を提案する.

プライバシー保護機能を持つ線形回帰モデルにおける最小二乗推定量の分散計算法について

須子 統太;堀井 俊佑;小林 学;後藤 正幸;松嶋 敏泰;平澤 茂一

日本経営工学会論文誌65(2)p.78 - 882014年-2014年

CiNii

詳細

ISSN:1342-2618

概要:本稿ではプライバシー保護を目的とした回帰分析について扱う.これは複数のユーザがそれぞれ異なるデータを保持したもとで,それぞれの保持するデータを互いに公開,共有することなく,協力して全てのデータを用いた場合と同等の回帰分析を行うというものである.本稿ではまず,ユーザが2人の場合を想定し,2者が異なる属性に関するデータを保持しているもとで最小二乗推定量を分散計算する場合を考える.そのもとで,新たな分散計算プロトコルを提案し,プライバシーについてプロトコルの安全性を評価する.また,提案するプロトコルは繰り返し計算を行うため,数値実験によりプロトコルの繰り返し数についての評価を行う.さらに,収束回数を削減する修正プロトコルを提案し,多者間での分散計算への拡張も行う.

A note on the branch-and-cut approach to decoding linear block codes

Horii, Shunsuke; Matsushima, Toshiyasu; Hirasawa, Shigeichi

IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer SciencesE93-A(11)p.1912 - 19172010年11月-2010年11月 

DOIScopus

詳細

ISSN:09168508

概要:Maximum likelihood (ML) decoding of linear block codes can be considered as an integer linear programming (ILP). Since it is an NPhard problem in general, there are many researches about the algorithms to approximately solve the problem. One of the most popular algorithms is linear programming (LP) decoding proposed by Feldman et al. LP decoding is based on the LP relaxation, which is a method to approximately solve the ILP corresponding to the ML decoding problem. Advanced algorithms for solving ILP (approximately or exactly) include cutting-plane method and branch-and-bound method. As applications of these methods, adaptive LP decoding and branch-and-bound decoding have been proposed by Taghavi et al. and Yang et al., respectively. Another method for solving ILP is the branch-and-cut method, which is a hybrid of cutting-plane and branch-and-bound methods. The branch-and-cut method is widely used to solve ILP, however, it is unobvious that the method works well for the ML decoding problem. In this paper, we show that the branch-and-cut method is certainly effective for the ML decoding problem. Furthermore the branch-and-cut method consists of some technical components and the performance of the algorithm depends on the selection of these components. It is important to consider how to select the technical components in the branch-and-cut method. We see the differences caused by the selection of those technical components and consider which scheme is most effective for the ML decoding problem through numerical simulations. Copyright © 2010.

A note on the linear programming decoding of binary linear codes for multiple-access channel

Horii, Shunsuke; Matsushima, Toshiyasu; Hirasawa, Shigeichi; Hirasawa, Shigeichi

IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer SciencesE94-A(6)p.1230 - 12372011年06月-2011年06月 

DOIScopus

詳細

ISSN:09168508

概要:In this paper, we develop linear-programming (LP) decoding for multiple-access channels with binary linear codes. For single-user channels, LP decoding has attracted much attention in recent years as a good approximation to maximum-likelihood (ML) decoding. We demonstrate how the ML decoding problem for multiple-access channels with binary linear codes can be formulated as an LP problem. This is not straightforward, because the objective function of the problem is generally a nonlinear function of the codeword symbols. We introduce auxiliary variables such that the objective function is a linear function of these variables. The ML decoding problem then reduces to the LP problem. As in the case for single-user channels, we formulate the relaxed LP problem to reduce the complexity for practical implementation, and as a result propose a decoder that has the desirable property known as the ML certificate property (i.e., if the decoder outputs an integer solution, the solution is guaranteed to be the ML codeword). Although the computational complexity of the proposed algorithm is exponential in the number of users, we can reduce this complexity for Gaussian multiple-access channels. Furthermore, we compare the performance of the proposed decoder with a decoder based on the sum-product algorithm. Copyright © 2011 The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers.

The optimal key estimation of stream ciphers and its approximation algorithm based on a probabilistic inference

Iikubo, Yuji; Horii, Shunsuke; Matsushima, Toshiyasu

2012 International Symposium on Information Theory and Its Applications, ISITA 2012p.531 - 5352012年12月-2012年12月 

Scopus

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概要:A stream cipher is an important class of encryption algorithms. Its safety depends on the structure of the pseudorandom number generator used. There are various types of pseudo-random number generators in existence, and attack algorithms used on them have been studied individually. In this paper, we express the problem of attacks on a general stream cipher as a probabilistic inference problem, and formulate the optimal key estimation. We also propose a unified framework of attack algorithms that can be applied to a wide variety of stream ciphers. The optimal key estimation, however, has computational complexity. To reduce the complexity, an approximation algorithm based on a probabilistic inference is proposed. We also describe some attack algorithms used on practical pseudorandom number generators. Finally, the proposed algorithm is evaluated by through a computer simulation. © 2012 IEICE Institute of Electronics Informati.

Fault diagnosis algorithm in multi-computer systems based on Lagrangian relaxation method

Horii, Shunsuke; Kobayashi, Manabu; Matsushima, Toshiyasu; Hirasawa, Shigeichi

2012 International Symposium on Information Theory and Its Applications, ISITA 2012p.712 - 7162012年12月-2012年12月 

Scopus

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概要:We propose new algorithms for fault diagnosis problem based on the dual decomposition method and the augmented Lagrangian method. Our algorithms are convergent and those outputs are same as that of Linear Programming (LP) based fault diagnosis algorithm. The proposed algorithms have smaller computational complexity than ordinary LP solver. Experimental results show the practical potentials of the proposed algorithms. © 2012 IEICE Institute of Electronics Informati.

Iterative multiuser joint decoding based on ADMM

Horii, S.; Suko, T.; Matsushima, T.; Hirasawa, S.

2013 IEEE Global Conference on Signal and Information Processing, GlobalSIP 2013 - Proceedingsp.1097 - 11002013年12月-2013年12月 

DOIScopus

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概要:In this paper, we develop an iterative multiuser joint decoding of code-division multiple-access (CDMA) signals based on a distributed optimization algorithm. For the joint decoding problem, decoding algorithm based on the turbo principle is widely used. The algorithm consists of soft-input soft-output (SISO) channel decoder and SISO multiuser detector and it can be derived as an application of the sum-product algorithm. On the other hand, in the research area of error correcting codes, the decoding algorithm based on convex optimization has been attracting a great deal of attention. Decoding algorithm based on linear programming (LP) has decoding error rate which is comparable with sum-product algorithm with stronger theoretical guarantees. We formulate the joint decoding problem of CDMA signals as an convex optimization problem and we present a relax form of the problem. Moreover, we propose a distributed algorithm which efficiently solves the relaxed optimization problem. The proposed algorithm is based on alternating direction method of multipliers (ADMM). We also see the performance of the proposed decoder through numerical simulations. © 2013 IEEE.

A note on the correlated multiple matrix completion based on the convex optimization method

Horii, Shunsuke; Matsushima, Toshiyasu; Hirasawa, Shigeichi

Conference Proceedings - IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics2014-January(January)p.1618 - 16232014年01月-2014年01月 

DOIScopus

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ISSN:1062922X

概要:© 2014 IEEE. In this paper, we consider a completion problem of multiple related matrices. Matrix completion problem is the problem to estimate unobserved elements of the matrix from observed elements. It has many applications such as collaborative filtering, computer vision, biology, and so on. In cases where we can obtain some related matrices, we can expect that their simultaneous completion has better performance than completing each matrix independently. Collective matrix factorization is a powerful approach to jointly factorize multiple matrices. However, existing completion algorithms for the collective matrix factorization have some drawbacks. One is that most existing algorithms are based on non-convex formulations of the problem. Another is that only a few existing algorithms consider the strength of the relation among matrices and it results in worse performance when some matrices are actually not related. In this paper, we formulate the multiple matrix completion problem as the convex optimization problem. Moreover, it considers the strength of the relation among matrices. We also develop an optimization algorithm which solves the proposed problem efficiently based on the alternating direction method of multipliers (ADMM). We verify the effectiveness of our approach through numerical experiments on both synthetic data and real data set: MovieLens.

書籍等出版物

統計リテラシーα -データの整理- 2015年度版

堀井俊佑(単著)

早稲田大学出版部2015年 04月-

講演・口頭発表等

分散最適化手法の線形符号の復号への応用

堀井俊佑

誤り訂正符号ワークショップ招待有り2013年09月

メッセージ伝搬アルゴリズムとその応用

堀井俊佑

数理人セミナー

Sparse Bayesian Logistic Regression with Hierarchical Prior and Variational Inference

Shunsuke Horii

AABI2017, NIPS workshop "Advances in Approximate Bayesian Inference"2017年12月08日

Bayesian Compressed Sensing with Hybrid hierarchical Prior

Shunsuke Horii

2018 ISBA World Meeting2018年06月27日

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国際会議ポスター発表開催地:エディンバラ

分散コンピューティングへの誤り訂正符号の応用に関する研究動向

堀井俊佑

第7回 誤り訂正符号のワークショップ(電子情報通信学会 情報理論とその応用サブソサイエティ)招待有り2018年09月04日

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国内会議口頭発表(招待・特別)開催地:岩手

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:

ネットワークの多様化が経済と心理に及ぼす影響-計量・行動経済学と理系の融合研究-

2018年-0月-2023年-0月

配分額:¥43940000

研究種別:

空間的分析と時間的制御を融合した、次世代商品推薦システムのための基礎理論の構築

2016年-0月-2019年-0月

配分額:¥4550000

研究種別:

大規模データ時代のビジネスアナリティクス手法に関する基礎的研究

2014年-0月-2017年-0月

配分額:¥15730000

研究種別:

確率的要素を含む情報セキュリティシステムの利便性と安全性からの最適化と統合評価

2013年-0月-2016年-0月

配分額:¥5070000

研究種別:

スパースモデリングとベイズ決定理論に基づいた因果推論手法の構築

2019年-0月-2022年-0月

配分額:¥2470000

学内研究制度

特定課題研究

凸最適化と確率伝搬法に基づいた高性能な確率推論アルゴリズムの開発

2013年度

研究成果概要:確率変数の間に存在する因果関係をグラフで表現したグラフィカルモデルにおいて,観測できる変数から観測できない変数を推定する確率推論の問題を扱った.確率推論は、誤り訂正符号の復号問題や、自然言語処理における統計的係り受け解析、画像処理...確率変数の間に存在する因果関係をグラフで表現したグラフィカルモデルにおいて,観測できる変数から観測できない変数を推定する確率推論の問題を扱った.確率推論は、誤り訂正符号の復号問題や、自然言語処理における統計的係り受け解析、画像処理における画像セグメンテーションなど様々な問題に応用されている.本研究では,凸最適化に基づいた推論アルゴリズムの設計を行い,その性能を解析的・実験的に評価した.本研究のポイントは,1) 様々な問題をグラフィカルモデル上の確率推論問題として定式化し,2) 各問題に適した形で凸最適化に基づいた高速な推論アルゴリズムを構築することであった.様々な問題に対して高性能な推論アルゴリズムを得ることが主な研究目的であった.理論的な側面からは,確率推論の問題は整数計画問題の部分クラスを与えていると考えられるが,どのような問題のクラスが効率的に,また良い近似精度で解く事が出来るかを明らかにすることは意義がある.現実の様々な問題をグラフィカルモデルの確率推論の問題として定式化した場合の性質を,問題の数学的構造により分類し,それぞれの問題に対して従来提案されている推論アルゴリズムを整理した.また,確率伝搬法・線形計画法・双対分解などを組み合わせた新たなアルゴリズムを提案し,アルゴリズムの計算量などの理論評価,コンピュータシミュレーションによる数値実験での評価を行った.問題の一つとして,符号化CDMAシステムにおける復号問題を扱った.この問題をグラフィカルモデル上の確率推論問題として定式化し,拡張ラグランジュ法とADMMとよばれるアルゴリズムを適用することで,効率的かつ高性能な復号アルゴリズムを得ることができた.また,他の問題として,相関を有する複数の低ランク行列の補完問題を扱った.この問題を凸最適化問題として定式化し,拡張ラグランジュ法とADMMを適用することで,従来のものよりも精度の良い補完アルゴリズムを得ることができた.

スパースモデリングとベイズ決定理論に基づいた意思決定手法の構築

2018年度

研究成果概要:圧縮センシングの問題において,画像の疎性・滑らかさを考慮に入れた変分ベイズ法に基づいた復元アルゴリズムを構築した.その成果を国際会議Asia-Pacific Signal and Information Processing As...圧縮センシングの問題において,画像の疎性・滑らかさを考慮に入れた変分ベイズ法に基づいた復元アルゴリズムを構築した.その成果を国際会議Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2018)で発表した.統計的因果推論の問題を決定理論に基づいて定式化し,ベイズ最適な決定法を導出した.その成果を53rd Annual Conference on Information Science and Systems (CISS 2019)で発表した.

スパースモデリングとベイズ決定理論に基づいた意思決定手法の構築

2018年度

研究成果概要:圧縮センシングの問題において,画像の疎性・滑らかさを考慮に入れた変分ベイズ法に基づいた復元アルゴリズムを構築した.その成果を国際会議Asia-Pacific Signal and Information Processing As...圧縮センシングの問題において,画像の疎性・滑らかさを考慮に入れた変分ベイズ法に基づいた復元アルゴリズムを構築した.その成果を国際会議Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2018)で発表した.統計的因果推論の問題を決定理論に基づいて定式化し,ベイズ最適な決定法を導出した.その成果を53rd Annual Conference on Information Science and Systems (CISS 2019)で発表した.

スパースモデリングとベイズ決定理論に基づいた因果推論手法の構築

2019年度

研究成果概要:統計的因果推論の問題を決定理論に基づいて定式化し,二乗誤差損失にたいしてベイズ最適な決定法を導出した.その成果を11th Asia-Europe Workshop on concepts in Information theory...統計的因果推論の問題を決定理論に基づいて定式化し,二乗誤差損失にたいしてベイズ最適な決定法を導出した.その成果を11th Asia-Europe Workshop on concepts in Information theoryで発表した.また,操作変数を用いた因果推論の問題に対して,ベイズ的スパースモデリングを応用した手法を構築した.その成果を第22回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2019),第42回情報理論とその応用シンポジウム(SITA2019),12th International Conference of the ERCIM WG on Computational and Methodological Statistics (CMStatistics 2019)で発表した.

多端子型学習問題に対する分散最適化に基づいた学習アルゴリズムの研究

2014年度

研究成果概要:関連データを用いた学習問題,マルチタスク学習問題,並列分散環境における学習問題を統合的に 扱い,これらの問題を凸最適化問題として定式化し,分散最適化に基づいた効率的学習アルゴリズムを構築する研究を行った.得られた研究成果を...関連データを用いた学習問題,マルチタスク学習問題,並列分散環境における学習問題を統合的に 扱い,これらの問題を凸最適化問題として定式化し,分散最適化に基づいた効率的学習アルゴリズムを構築する研究を行った.得られた研究成果をIEEE SMC2014において発表を行った.

様々な通信の問題に対する最適化理論に基づいた復号法に関する研究

2009年度

研究成果概要:通信において雑音が発生する状況において,効率的に品質の良い通信を行うためには,誤り訂正符号の研究は非常に重要である.また,限りある通信資源を効率的に使うためには,符号分割多重アクセス(CDMA)に関する研究が盛んに行われている。本...通信において雑音が発生する状況において,効率的に品質の良い通信を行うためには,誤り訂正符号の研究は非常に重要である.また,限りある通信資源を効率的に使うためには,符号分割多重アクセス(CDMA)に関する研究が盛んに行われている。本研究は,これらの各種通信における復号の問題を統一的に扱うものであった。一般的に,どのような通信において,最適な復号方法は既に明らかにされている。ところが,それらは多くの場合,膨大な計算資源を要するものであり,実用的なものではない。一方で,各種通信における復号問題の多くは最適化問題として定式化することが可能である。そこで本研究は,凸最適化理論・組み合わせ最適化理論における研究成果を応用することで,効率的な復号アルゴリズムを提案した。まず,組み合わせ最適化理論の分野で提案されている分枝カット法と呼ばれるアルゴリズムを応用した,誤り訂正符号に対する復号アルゴリズムを提案し,国内外の学会で発表を行った。従来提案されている幾つかの有効な復号アルゴリズムがこのアルゴリズムの一例であることが明らかになり,アルゴリズムの一部を変更することで,様々な有効なアルゴリズムが構築された。数値実験により,提案したアルゴリズムの有効性を示した。また,CDMA通信に対しては,一般化確率伝搬法と呼ばれるアルゴリズムを応用した復号アルゴリズムを提案した。この結果については,現在国際学会への投稿を予定している。

整数計画法に基づいた高性能な確率推論アルゴリズムの開発

2011年度

研究成果概要:確率変数の間に存在する因果関係をグラフで表現したグラフィカルモデルにおいて,観測できる変数から観測できない変数を推定する確率推論の問題を扱った.グラフィカルモデルにおける標準的な確率推論アルゴリズムとして確率伝搬法が広く知られてい...確率変数の間に存在する因果関係をグラフで表現したグラフィカルモデルにおいて,観測できる変数から観測できない変数を推定する確率推論の問題を扱った.グラフィカルモデルにおける標準的な確率推論アルゴリズムとして確率伝搬法が広く知られているが,近年,凸最適化に基づいた推論アルゴリズムの研究が盛んに行われるようになっている.本研究では,主に凸最適化に基づいた推論アルゴリズムの設計を行い,その性能を解析的・実験的に評価した.特に,応用としてストリーム暗号の鍵推定,誤り訂正符号の復号,マルチコンピュータシステムにおける故障診断の問題を扱った.ストリーム暗号は,平文をビット単位あるいはバイト単位などで逐次、暗号化する暗号方式である.暗号の安全性評価のため,暗号の鍵推定に関する研究が重要な研究課題となる. 本研究においては,一部のストリーム暗号のクラスにおいて確率推論アルゴリズムによる鍵推定が効率的に行えることを示した.誤り訂正符号は,ノイズのある通信チャネルを通してメッセージを高信頼度で通信する為の技術の1つで,LDPC 符号と呼ばれる符号に対して確率伝搬法に基づく復号を行うことで,シャノン限界と呼ばれる理論的限界に近い性能を得られることが知られている.近年,LDPC 符号の復号法として,確率伝搬法に代わる新たな復号法として,線形計画法に基づいた復号法に関する研究が盛んに行われているが,本研究では,複雑な通信路モデルにおいても凸最適化に基づいた推論アルゴリズムが有効に働くことを示した.マルチプロセッサシステムあるいはマルチコンピュータシステムにおける故障ノードを発見する問題は,古くから様々なモデルに対して研究が行われてきた.本研究では,この問題が確率推論の問題として定式化が可能であり,凸最適化に基づいた故障診断システムを構築した.数値シミュレーションにより,提案したアルゴリズムが従来のものより良い性能を示すことを確認した.

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
統計リテラシーα 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
統計リテラシーα 02グローバルエデュケーションセンター2020夏クォーター
統計リテラシーα 03グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
統計リテラシーα 04グローバルエデュケーションセンター2020冬クォーター
統計リテラシーα(商学部) 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
統計リテラシーα(商学部) 02グローバルエデュケーションセンター2020夏クォーター
統計リテラシーα(商学部) 03グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
統計リテラシーα(商学部) 04グローバルエデュケーションセンター2020冬クォーター
データ科学入門α 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
データ科学入門α 02グローバルエデュケーションセンター2020夏クォーター
データ科学入門α 03グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
データ科学入門α 04グローバルエデュケーションセンター2020冬クォーター
統計リテラシーβ 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
統計リテラシーβ 02グローバルエデュケーションセンター2020夏クォーター
統計リテラシーβ 03グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
統計リテラシーβ 04グローバルエデュケーションセンター2020冬クォーター
統計リテラシーβ(商学部) 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
統計リテラシーβ(商学部) 02グローバルエデュケーションセンター2020夏クォーター
統計リテラシーβ(商学部) 03グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
統計リテラシーβ(商学部) 04グローバルエデュケーションセンター2020冬クォーター
データ科学入門β 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
データ科学入門β 02グローバルエデュケーションセンター2020夏クォーター
データ科学入門β 03グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
データ科学入門β 04グローバルエデュケーションセンター2020冬クォーター
統計リテラシーγ 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
統計リテラシーγ 02グローバルエデュケーションセンター2020夏クォーター
統計リテラシーγ 03グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
統計リテラシーγ 04グローバルエデュケーションセンター2020冬クォーター
データ科学入門γ 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
データ科学入門γ 02グローバルエデュケーションセンター2020夏クォーター
データ科学入門γ 03グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
データ科学入門γ 04グローバルエデュケーションセンター2020冬クォーター
統計リテラシーδ 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
統計リテラシーδ 02グローバルエデュケーションセンター2020夏クォーター
統計リテラシーδ 03グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
統計リテラシーδ 04グローバルエデュケーションセンター2020冬クォーター
Rによる統計解析 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
Rによる統計解析 02グローバルエデュケーションセンター2020夏クォーター
Rによる統計解析 03グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
Rによる統計解析 04グローバルエデュケーションセンター2020冬クォーター
データ科学入門δ 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
データ科学入門δ 02グローバルエデュケーションセンター2020夏クォーター
データ科学入門δ 03グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
データ科学入門δ 04グローバルエデュケーションセンター2020冬クォーター
Statistics Literacy α 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
Statistics Literacy α 02グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
Statistics Literacy β 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
Statistics Literacy β 02グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
Statistics Literacy γ 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
Statistics Literacy γ 02グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
データ科学のための数学 01グローバルエデュケーションセンター2020春クォーター
データ科学のための数学 02グローバルエデュケーションセンター2020夏クォーター
データ科学のための数学 03グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター
データ科学のための数学 04グローバルエデュケーションセンター2020冬クォーター
回帰と分類のデータ科学グローバルエデュケーションセンター2020冬クォーター
時系列のデータ科学グローバルエデュケーションセンター2020秋クォーター

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科目名学部公開年度