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21 巻, 4 号
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目次
巻頭言
挨拶
特集：「クラスタリング」
解説
特集論文： クラスタリング
原著論文
  • Fuzzy Classification Function of Fuzzy c-Means Algorithms for Data with Tolerance
    Yuchi KANZAWA, Yasunori ENDO, Sadaaki MIYAMOTO
    2009 年 21 巻 4 号 p. 438-451
    発行日: 2009/08/15
    公開日: 2010/01/09
    DOIhttps://doi.org/10.3156/jsoft.21.438
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    In this paper, two fuzzy classification functions of fuzzy c-means for data with tolerance are proposed. First, two clustering algorithms for data with tolerance are introduced. One is based on the standard method and the other is on the entropy-based one. Second, the fuzzy classification function for fuzzy c-means without tolerance is discussed as the solution of a certain optimization problem. Third, two optimization problems are shown so that the solutions are the fuzzy classification function values for fuzzy c-means algorithms with respect to data with tolerance, respectively. Fourth, Karush-Kuhn-Tucker conditions of two objective functions are considered, and two iterative algorithms are proposed for the optimization problems, respectively. Through some numerical examples, the proposed algorithms are discussed.
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  • 自己組織化マップと情報量規準を用いたクラスタリング手法の提案
    加藤 聡, 堀内 匡, 伊藤 良生
    2009 年 21 巻 4 号 p. 452-460
    発行日: 2009/08/15
    公開日: 2010/01/09
    DOIhttps://doi.org/10.3156/jsoft.21.452
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    自己組織化マップ（SOM）を用いたクラスタリングは，k-means法などと比較して，任意形状のクラスタ抽出を比較的容易に行えることが特長の「距離ベース」の手法である．一方，個々のデータ同士の距離に注目するのではなく，データ集合の分布の状態に注目した「分布ベース」のクラスタ抽出法があり，具体的にはベイズ型情報量基準（BIC）をk-means法のアルゴリズムに適用するx-means法などを挙げることができる．この情報量規準を用いたクラスタ抽出のアプローチは，SOMを用いたクラスタリング手法にも比較的容易に適用可能であると考えられる．そこで本論文では，SOMによって初期のクラスタ候補群を生成し，これらを情報量規準に基づく判定手法によって徐々に併合するクラスタリング手法を提案する．提案手法に対して，人工的に作成したデータセットおよびUCI Machine Learning Repositoryのデータセットを用いた評価実験を行い，SOMのみを用いたクラスタリングと比較して，より本来のクラスタ分割に近いクラスタリング結果が安定的に得られること，情報量規準としてはBICよりも赤池情報量規準（AIC）が提案手法には適していること，クラスタ数の自動推定が可能であることなどの知見を得た．
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  • ファジィ近傍に基づく内積空間とカーネル法によるテキストデータ解析
    河崎 佑一, 宮本 定明
    2009 年 21 巻 4 号 p. 461-469
    発行日: 2009/08/15
    公開日: 2010/01/09
    DOIhttps://doi.org/10.3156/jsoft.21.461
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    ファジィ近傍モデルはテキストデータ解析のための手法である．既存手法であるベクトル空間法は，用語の出現頻度によってベクトル空間を生成するためのテキストの構造を反映していないと考えられるが，ファジィ近傍モデルはテキストのシーケンス構造を表現でき，さらにベクトル空間法やファジィ同値関係によるモデルの一般化となっている．この手法の利点は，ファジィ近傍に基づく正定値カーネルを生成できることである．これによりカーネルc-平均法やカーネル主成分分析など既存のテキスト分析手法を適用できる．この手法を用いて，新聞記事と医療因子インシデントレポートの２つの実データを解析した結果を示す．
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特集：「第13回曖昧な気持ちに挑むワークショップ選抜論文」
特集論文： 第13回曖昧な気持ちに挑むワークショップ選抜論文
原著論文
  • アニメーション刺激を用いた都市景観評価に対する動学的モデル
    －カルマンフィルタによる時系列解析－
    長谷川 渡, 松下 裕
    2009 年 21 巻 4 号 p. 471-479
    発行日: 2009/08/15
    公開日: 2010/01/09
    DOIhttps://doi.org/10.3156/jsoft.21.471
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    本論文では，過去と現在の景観刺激の相互作用を考慮に入れられる都市景観の時系列解析手法を提案する．相互作用項を有するモデルと相互作用項を有しない加法形モデルの２つ評価モデルが用意され，カルマンフィルタで評価値を推定するために自己回帰過程で状態空間表現される．相互作用を考慮する必要性はこれらのモデルを都市景観の評価問題に適用したときの推定精度を比較することにより検討される．これは観測結果を加法形モデルの適用条件と照らし合わせることによっても検討される．これらの検討は相互作用考慮の必要性に対して肯定的な回答を与える．さらに，建物壁面色彩の適切な与え方に対して意見を述べる．
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  • ファジィルール表によるショケ積分型総合評価法
    高萩 栄一郎
    2009 年 21 巻 4 号 p. 480-490
    発行日: 2009/08/15
    公開日: 2010/01/09
    DOIhttps://doi.org/10.3156/jsoft.21.480
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    ショケ積分を使った総合評価法を提案する．ファジィ推論のうち簡略化推論法で用いられるファジィルール表を用い，それに基づいて，ファジィ測度を生成し，総合評価を行う．社会科学の分野での評価は，制御とは異なり単調性などの性質が要求される．本評価法は，ルールを単調に作成すれば，入出力が単調になるなどのよい性質を持っている．また，ファジィルール表を使うことにより，従来のショケ積分とは異なり，入力値の大きさにより，総合評価の方法－補完的な評価，代替的な評価－を切り替えることができる．また，累積プロスペクト理論や双容量に関するショケ積分のように，参照点の上と下で評価法が異なる問題も表現可能である．最後に，バランススコアカードによる業績評価の例を示す．
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ショートノート
  • 協力ゲームの一般化と解概念
    本田 あおい, 藤本 勝成
    2009 年 21 巻 4 号 p. 491-499
    発行日: 2009/08/15
    公開日: 2010/01/09
    DOIhttps://doi.org/10.3156/jsoft.21.491
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    協力ゲームは人々の提携に伴う利得と，それに基づく利得配分を分析するための理論である．協力ゲームは特性関数で表現され，利得の配分は協力ゲームの解とよばれる．本稿では通常の提携型ゲームの定義域をより広いクラスへ一般化して議論し，１つの新たな解概念を導入する．この拡張により，多選択肢ゲーム，双容量などの束上のゲームおよびその解概念を統一的に取り扱うことができることを例を通して示す．
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解説
回想
報告
書籍紹介
用語解説
一般論文
原著論文
  • 証拠理論における条件則が満たすべき要件と新たな条件則
    キマラ ヴィラニー, 山田 耕一, 畦原 宗之
    2009 年 21 巻 4 号 p. 538-548
    発行日: 2009/08/15
    公開日: 2010/01/09
    DOIhttps://doi.org/10.3156/jsoft.21.538
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    本稿では，証拠理論における条件則が満たすべき要件について検討・提案し，それらの要件を満たす新たな条件則を提案する．さらに，要件の１つを緩めた一般化条件則も提案する．　提案する要件とは，i）条件付基本確率の焦点要素は条件となる集合の部分集合に限られる，ii）条件が空集合でない限り条件付確率は定義される，iii）条件が全体集合である条件付基本確率は条件なしの基本確率に等しい，の３つである．i）は与えられた条件を完全に信頼することを意味し，ii）は証拠理論を頻度に関する不確実性ではなく，人間の信念の度合いを扱う理論とする解釈に起因し，iii）は全体集合が可能なものすべてを含むという事実から得られる．　本稿では上記３つの要件を満たす新たな条件則を提案する．さらに，条件に対する陽な信頼度を導入することによって要件i）を緩め，条件則を一般化する．一般化条件則は，条件の信頼度が１であるとき上記３要件を満たす条件則に一致し，０のときに条件なしの信念に一致する．信頼度が０と１の間の時は両者を線形補間する．　数値例によって主要な既存条件則と比較した結果，上記３要件のすべてを満たす条件則は本提案のみであることがわかる．また，Dempster条件則を始めとする正規化を含む条件則は，事前信念のわずかな違いに対して事後信念が大きく異なるという性質を持つが，本提案の条件則ではその不安定性が改善されている．
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  • サンプル値ファジィシステムに対するロバストオブザーバ設計
    米山 淳
    2009 年 21 巻 4 号 p. 549-556
    発行日: 2009/08/15
    公開日: 2010/01/09
    DOIhttps://doi.org/10.3156/jsoft.21.549
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    高木・菅野ファジィシステムは，広いクラスの非線形システムを記述することができ，多くの分野で用いられている．近年，ファジィシステムにより記述された非線形システムの解析や制御系設計が活発に行われている．そこで，本論文では，実システムへの適用を考慮したサンプル値ファジィシステムに対するロバストオブザーバの設計法を提案する．多くのシステムは連続時間システムであるが，サンプリング時間ごとに観測される出力は離散信号となる．サンプリング間隔は一様でないことも許容するが，その最大値は既知とする．まず，ファジィシステムとオブザーバによる誤差システムがむだ時間ファジィシステムとなることを示し，そのシステムの安定条件を線形行列不等式（LMI）により与える．安定条件の保守性を軽減するために，ディスクリプタシステム形式を用いる．その安定条件に基づいて，オブザーバの設計法を提案する．さらに，不確かさを含むファジィシステムに対するロバストオブザーバの設計法に拡張する．最後に，数値例により提案した手法の有効性を示す．
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  • ブログ上での話題伝播に注目した重要語判別
    古川 忠延, 松尾 豊, 大向 一輝, 内山 幸樹, 石塚 満
    2009 年 21 巻 4 号 p. 557-566
    発行日: 2009/08/15
    公開日: 2010/01/09
    DOIhttps://doi.org/10.3156/jsoft.21.557
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    ブログ上では日々コンテンツが更新されては，他のブロガーを巻き込んでの議論が行われている．本稿ではブログにおけるこうした話題伝播を解析することによる話題語の判別手法を提案する．ブログにおける話題伝播が語とブロガーの影響力によって起こるという仮説の下で，ブログ間の話題伝播を表現する行列を特異値分解することによって，それぞれの影響力を算出し，強い影響力を持つ語を重要語と判別するものである．本手法により，多くのブログ上で突発的に盛り上がる話題だけでなく，嗜好の類似したブロガー間で継続的に言及されている話題の抽出をすることが可能である．
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  • 証拠理論における条件則の一般化と証拠推論の新しい解釈
    キマラ ヴィラニー, 山田 耕一, 畦原 宗之
    2009 年 21 巻 4 号 p. 567-576
    発行日: 2009/08/15
    公開日: 2010/01/09
    DOIhttps://doi.org/10.3156/jsoft.21.567
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    本稿では，最近提案された証拠理論における条件則の一般化について論じ，不確実な信念を条件とする新たな一般化条件則を提案する．また，既存の証拠推論が本論文で提案する一般化条件則によって解釈可能であることを示す．最近キマラらによって提案された条件則は，以下の３つの要件を満足する．a）条件付基本確率の焦点要素は条件となる集合の部分集合に限られる，b）空集合でない任意の条件に対して条件付基本確率は定義される，c）条件が全体集合である条件付基本確率は条件なしの基本確率に等しい．これらの３つの要件すべてを満足する既存の条件則は存在しないが，証拠理論が人間の主観における不確実性を表現するとすれば，これらの要件は自然で妥当な要件と考えられる．また，条件に信頼度を導入することで，a）の要件を緩和する一般化条件則も提案されている．本論文では，まず，キマラらの一般化条件則をさらに一般化する．本稿で提案する一般化条件則は，条件として基本確率の形で与えられる信念を用いる．同様な条件則は Ichihashi らや Dubois らによっても提案されているが，これらの一般化条件則はベイズ規則およびジェフリー規則の一般化であるため上記の要件 b）を満たさない．本稿で提案する条件則は a）の要件を緩和したのみで， b）と c）の要件を共に満たす．さらに，本論文では既存の証拠推論と一般化条件則の関係について論じる．証拠推論はベイズ推論の拡張として解釈することができるが，新たに，本稿では Smets らの移転可能信念モデル（Transferable Belief Model）における証拠の結合として解釈できること，および本稿で提案する一般化条件則によって解釈可能であることを示す．
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  • Adaptive Fuzzy Controller for a Class of Uncertain Nonlinear Systems
    Hugang HAN
    2009 年 21 巻 4 号 p. 577-586
    発行日: 2009/08/15
    公開日: 2010/01/09
    DOIhttps://doi.org/10.3156/jsoft.21.577
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    In general, the state feedback control gain can be obtained by solving certain linear matrix inequalities (LMIs) when using the Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model to develop a control system. In this paper, the reconstruction error between the real system to be controlled and its T-S fuzzy model, which consists of parameter uncertainties and external disturbance, is considered. As a result, we arrive at an adaptive controller that has two parts: one is obtained by solving certain LMIs (fixed part) and another one is acquired by an adaptive law (variable part). The proposed controller can guarantee the control state to converge and uniformly bounded while maintaining all the signals involved stable. Also, the convergence and boundedness in terms of relaxing the LMIs conservatism are discussed. An inverted pendulum is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed adaptive fuzzy controller.
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  • 帰納推論による時系列データからの関係構造の抽出
    スキル解析に向けたプラットフォーム
    金城 敬太, 相澤 彰子, 古川 康一
    2009 年 21 巻 4 号 p. 587-597
    発行日: 2009/08/15
    公開日: 2010/01/09
    DOIhttps://doi.org/10.3156/jsoft.21.587
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    今日，スキルの分析が注目されている．スキル分析では協調動作のルール獲得が重要な課題となっており，複数センサーからの時系列データの分析において例えばある系列が状態Ａのあと，しばらくして別の系列で状態Ｂが発生するという関係を扱う必要がある．しかし，現実には時系列データのみで状態が定義されていない入力を扱う状況も多い．こうした中，相関を中心に扱う従来の時系列分析ではデータのもつ時区間を持った特徴同士の関係が扱えないなど複雑な構造の扱いについて不十分な点があった．そこで本論文では，時系列データを状態の遷移系列に変換した上で，帰納的に時区間をもったデータのルールを獲得する手順を提案する．まず，我々は与えられた多変量な計測データのそれぞれの時系列データに対して，局所的に定常なモデルを推定していく．次に，このように推定したものをクラスタリングし，それぞれのクラスタに対して記号を与え，結果として各時系列データを記号の系列データにする．つづいて，得られた系列における記号に開始時点と終了時点を加えて，時区間表現系time-interval-symbol (TIS)に変換する．最後に得られたTISから帰納論理プログラミングを利用し，時区間関係ルールを抽出する．以上の方法を実データに用いた結果，チェロ演奏において有用な知見が得られることが確認できた．
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