グラフ構造パターンにより可視化された説明可能なグラフ構造化知識の獲得システム

通过图结构模式可视化的可解释的图结构知识获取系统

• 批准号: 22K12172
• 负责人: 宮原 哲浩
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Hiroshima City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12172/
• 关键词: 機械学習; グラフ構造パターン; 木構造パターン; 進化的学習; データマイニング; グラフ構造データ

本研究課題では，任意の部分グラフ構造を表現できる構造的変数を持つグラフ構造パターンを用いて，大規模なグラフ構造データから可視化された説明可能なグラフ構造化知識を獲得するシステムについて研究を行った．グラフ構造データや木構造データのような構造的データからのデータマイニング技術と学習・推論結果を人間が理解できるように説明する機械学習技術の開発が求められている．本研究の目的は，大規模なグラフ構造データ・木構造データから，グラフ構造パターン・木構造パターンを用いて可視化された説明可能なグラフ構造化知識・木構造化知識を獲得するシステムを開発して，その有効性を明らかにすることである．本年度は，グラフ構造化知識獲得，木構造化知識獲得の２つのサブテーマで研究を展開し，以下の成果を得た．区間グラフは，資源や時間の割り当てなどに対応する区間表現を表すグラフである．区間グラフパターンは，区間グラフに共通する構造を表現できる，構造的変数を持つグラフ構造パターンである．遺伝的プログラミングと区間グラフパターンの木構造表現を用いて，正事例と負事例の区間グラフから特徴的な区間グラフパターンを獲得する進化的学習における遺伝的操作を提案した．タグ木パターンは，任意の木構造データを代入できる構造的変数を持つ木構造パターンである．正事例と負事例の木構造データから正事例のラベルの接続関係を利用して，特徴的な複合的タグ木パターンを獲得する進化的学習手法を提案した．形式グラフ体系のPAC学習，非線形項木パターンのマッチング，線形パターンと順序木パターンの質問学習について研究した．

在本研究主题中，我们研究了一个系统，该系统使用具有结构变量的图形结构模式从大规模的图形结构数据中可视化，这些模式具有结构变量，该模式可以代表任意的子图结构。有必要开发机器学习技术，该技术从结构数据（例如图形结构数据和树结构数据）以及学习和推理的结构数据中解释了数据挖掘技术，并以人类能够理解的方式产生。这项研究的目的是开发一个系统，该系统使用图形结构模式和树结构模式从大规模的图形结构数据和树结构数据中获取了解释性的图形结构知识和树结构知识，并阐明了其有效性。今年，我们对两个子主题进行了研究：获取图形结构化知识并获取树结构化知识，并获得了以下结果。间隔图是一个表示与资源和时间分配相对应的间隔表示形式的图。间隔图模式是一个图形结构模式，具有结构变量，可以代表间隔图共有的结构。使用间隔图模式的遗传编程和树结构表示，我们提出了进化学习中的遗传操纵，以从正和阴性病例的间隔图中获取独特的间隔图模式。标签树模式是树结构模式，具有结构变量，可以分配给任意树结构数据。我们提出了一种进化学习方法，该方法使用来自正病例的树结构数据和否定案例的阳性病例标签之间的连接关系来获取独特的复杂标签树模式。我们研究了正式图形系统的PAC学习，匹配非线性结节树模式，并质疑线性和有序树模式的学习。

项目成果

線形パターンの質問学習アルゴリズムによる深層学習モデルの予測根拠の可視化

使用线性模式问题学习算法可视化深度学习模型的预测基础

• 发表时间: 2022
• 作者: 武田 直人;内田 智之;正代 隆義;松本 哲志;鈴木 祐介;宮原 哲浩
• 通讯作者: 宮原 哲浩

非線形項木パターンに対するマッチングアルゴリズムと頻出1変数項木パターン枚挙への応用

非线性项树模式匹配算法及其在频繁单变量项树模式枚举中的应用

• 发表时间: 2023
• 作者: 片山 悠;鈴木 祐介;内田 智之;宮原 哲浩
• 通讯作者: 宮原 哲浩

Parameterized Formal Graph Systems and Their Polynomial-Time PAC Learnability

参数化形式图系统及其多项式时间 PAC 可学习性

• DOI: 10.1587/transfun.2022eap1052
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences
• 作者: Takayoshi SHOUDAI;Satoshi MATSUMOTO;Yusuke SUZUKI;Tomoyuki UCHIDA;Tetsuhiro MIYAHARA
• 通讯作者: Tetsuhiro MIYAHARA

順序木パターンの質問学習アルゴリズムによるグラフ畳み込みネットワークの予測根拠の可視化

使用有序树模式问题学习算法可视化图卷积网络的预测基础

• 发表时间: 2022
• 作者: 小田 直季;内田 智之;正代 隆義;松本 哲志;鈴木 祐介;宮原 哲浩
• 通讯作者: 宮原 哲浩

ラベル情報を利用した進化的学習による複合的なワイルドカード付きタグ木パターンの獲得

使用标签信息通过进化学习获得带有通配符的复杂标签树模式

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮原 哲浩;鈴木 祐介;久保山 哲二;内田 智之
• 通讯作者: 内田 智之