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．

在这个研究项目中，我们将研究一个系统，该系统使用具有可以表达任意子图结构的结构变量的图结构模式，从大规模图结构数据中获取可视化和可解释的图结构知识。需要开发基于图结构数据和树结构数据等结构化数据的数据挖掘技术，以及以人类可以理解的方式解释学习和推理结果的机器学习技术。本研究的目的是开发一个系统，从大规模图结构数据和树结构数据中使用图结构模式和树结构模式来获取可解释的图结构知识和树结构知识。以明确其有效性。今年，我们针对图结构知识获取和树结构知识获取两个子主题进行了研究，并取得了以下成果。区间图是表示与资源和时间分配等相对应的区间表示的图。区间图模式是具有结构变量的图结构模式，可以表达区间图常见的结构。使用遗传编程和区间图模式的树结构表示，我们提出了进化学习中的遗传操作，从正例和负例的区间图中获取特征区间图模式。标签树模式是具有可以用任意树结构数据替换的结构变量的树结构模式。我们提出了一种进化学习方法，利用正例标签之间的连接关系，从正例和负例的树形结构数据中获取特征复合标签树模式。我们研究了形式图系统的 PAC 学习、非线性项树模式的匹配以及线性模式和有序树模式的问题学习。

项目成果

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

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

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