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JP6386931B2 - Multidimensional data prediction apparatus, multidimensional data prediction method, multidimensional data prediction program - Google Patents
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Multidimensional data prediction apparatus, multidimensional data prediction method, multidimensional data prediction program Download PDF

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Description

本発明は、セマンティクス(Semantic)を考慮したIRM(infinite relational model)の精度を向上させた多次元データの予測を扱う技術分野に属する。   The present invention belongs to a technical field that handles prediction of multidimensional data with improved accuracy of IRM (Infinite Relational Model) in consideration of Semantics.

WebやNW(ネットワーク)上において、ユーザによる対象の意味や概念に対する参照要求が大きくなるに従って、例えば「WikiPedia(登録商標)」などの体系化された辞書が普及しだしている。   On the Web and NW (network), systemized dictionaries such as “WikiPedia (registered trademark)” have become widespread as user requests for reference to the meaning and concept of objects increase.

このようなユーザの要求を人手ではなく、人に代わってサービスが処理し、ユーザにカスタマイズして提示可能とするため、機械処理可能な概念参照API(Application Programming Interface)が普及している。例えば「DBpedeia」,「WorldNet」,「FreeBase」,「GeoNames」,「Open Street Map(OSM)」など様々な情報プロバイダが自身の持つ情報を体系化し、APIを通じて安価あるいは無料で提示するようになってきている(非特許文献1の「Linked Open Data Project」など)。   In order to allow such a user's request to be processed by a service on behalf of a person instead of a human and customized and presented to the user, a concept reference API (Application Programming Interface) that can be machine-processed is widely used. For example, various information providers such as “DBpedia”, “WorldNet”, “FreeBase”, “GeoNames”, “Open Street Map (OSM)” systematize and present them at low cost or free through API. ("Linked Open Data Project" in Non-Patent Document 1).

その一方でユーザの興味のある概念を推測し、ユーザに代わって情報を収集提示するような推薦システムも必要とされ、研究されている。特に商品とユーザの二次元行列を分解する方法による商品推薦方法が普及しつつあり、例えば商品にユーザが与える評点の予測などの分野への応用や実用化が行われるようになってきている。   On the other hand, a recommendation system that guesses a concept of interest of a user and collects and presents information on behalf of the user is also required and studied. In particular, a product recommendation method based on a method of decomposing a two-dimensional matrix between a product and a user is becoming widespread, and for example, application to a field such as prediction of a score given to a product by a user and practical use have been performed.

また、非特許文献2の「Google(登録商標) Now」に代表されるように、ユーザと訪問場所の二次元行列を分解する方法による訪問地予測方法が普及しつつあり、特にユーザが今後どの場所に訪問するか否かを予測する分野への応用や実用化が行われるようになってきている。こうした推薦方法の研究に商品の属する概念を適用することができれば、より詳細かつ広範囲にユーザの興味を推定できる可能性がある。   Also, as represented by “Google (registered trademark) Now” of Non-Patent Document 2, a method for predicting a visit location by a method of decomposing a two-dimensional matrix of the user and the visit location is becoming widespread. Application to the field of predicting whether or not to visit a place and its practical application have been made. If the concept to which the product belongs can be applied to research on such a recommendation method, there is a possibility that the user's interest can be estimated in more detail and in a wide range.

例えば現在、ユーザが商品に与えるタグを基に「ユーザ,タグ,商品」という関係と、その関係を示す値「評点」という関係とによる多次元データを作成、それを分解することでユーザがまだ購入していない商品を今後購入するか否かを予測する研究が行われている(非特許文献3参照)。この非特許文献3のIRMは、多次元データをクラスタリングしつつ、多次元データの取りうる値が「0」または「1」というバイナリ予測を行っている。   For example, based on the tags that users give to products, multi-dimensional data is created based on the relationship “user, tag, product” and the value “score” that indicates the relationship. Research has been conducted to predict whether or not to purchase products that have not been purchased in the future (see Non-Patent Document 3). The IRM of Non-Patent Document 3 performs binary prediction that values that can be taken by multidimensional data are “0” or “1” while clustering multidimensional data.

ところが、多次元データは、各次元をクロスしたデータ間の取りうる関係数が非常に多いものの、観測されているデータ数は少なく、その場合分析の結果に悪影響を与える。   However, in multidimensional data, although the number of relationships that can be taken between data crossing each dimension is very large, the number of observed data is small, and in this case, the analysis results are adversely affected.

こうした観測が取りうる可能性に対し希薄になる場合における問題は、希薄問題と呼ばれ、非特許文献4などで評点予測に対しては検討がなされている。また、非特許文献5は、テンソル分解において多次元データの背景となるセマンティクスを利用し、希薄問題を解いている。   The problem in the case where the observation becomes dilute with respect to the possibility of the observation is called a sparse problem. Non-Patent Document 5 solves the sparse problem by using the semantics that is the background of multidimensional data in tensor decomposition.

“Linked Data-Connect Distributed Data across the web” [online],[2015年1月23日検索],インターネット<URL http://lindeddata.org/>“Linked Data-Connect Distributed Data across the web” [online], [searched January 23, 2015], Internet <URL http://lindeddata.org/> “Googleで、できること Google Now” [online],[2015年1月26日検索],インターネット<URL http://www.google.co.jp/dekiru/android/tips/android_search_tip23.html>“What you can do with Google Google Now” [online], [Search January 26, 2015], Internet <URL http://www.google.co.jp/dekiru/android/tips/android_search_tip23.html> 上田修功,山田武士 “ノンパラメトリックベイズモデル” [online],[2015年1月26日検索],インターネット<URL { HYPERLINK "http://www.kecl.ntt.co.jp/as/members/yamada/dam_ueda_yamada2007.pdf" ,http://www.kecl.ntt.co.jp/as/members/yamada/dam_ueda_yamada2007.pdf}>Osamu Ueda, Takeshi Yamada “Non-parametric Bayes model” [online], [searched January 26, 2015], Internet <URL {HYPERLINK "http://www.kecl.ntt.co.jp/as/members/yamada /dam_ueda_yamada2007.pdf ", http: //www.kecl.ntt.co.jp/as/members/yamada/dam_ueda_yamada2007.pdf}> Charles Kemp,Joshua B.Tenenbaum,Thomas L.Griffiths,Takeshi Yamada,Naonori Ueda “Learning Systems of Concepts with an Infinite Relational Model”,AAAI2006Charles Kemp, Joshua B. Tenenbaum, Thomas L. Griffiths, Takeshi Yamada, Naonori Ueda “Learning Systems of Concepts with an Infinite Relational Model”, AAAI2006 Makoto Nakatsuji,Yasuhiro Fujiwara,Hiroyuki Toda,Hiroshi Sawada,Jin Zheng,James A.Hendler “Semantic Data Representation for Improving Tensor Factorization” [online],[2015年1月26日検索],インターネット<URL http://www.aaai.org/ocs/index.php/AAAI/AAAI14/paper/viewFile/8372/8842Makoto Nakatsuji, Yasuhiro Fujiwara, Hiroyuki Toda, Hiroshi Sawada, Jin Zheng, James A. Hendler “Semantic Data Representation for Improving Tensor Factorization” [online], [Search January 26, 2015], Internet <URL http: // www .aaai.org / ocs / index.php / AAAI / AAAI14 / paper / viewFile / 8372/8842

しかしながら、例えば買うか否か,訪問するか否か,行ったか否かなどのバイナリ予測については、非特許文献4,5の手法では十分に対応できない。   However, the methods of Non-Patent Documents 4 and 5 cannot sufficiently cope with binary prediction such as whether to buy, whether to visit, whether or not to go.

すなわち、非特許文献4,5の方法は、観測データの事前分布をガウス分布と想定しており、バイナリ予測に適するベルヌイ分布を想定していない。したがって、バイナリ予測への利用は困難であり、またバイナリ予測に利用しても精度が悪化するおそれがある。   That is, the methods of Non-Patent Documents 4 and 5 assume that the prior distribution of observation data is a Gaussian distribution, and do not assume a Bernoulli distribution suitable for binary prediction. Therefore, it is difficult to use for binary prediction, and accuracy may deteriorate even if it is used for binary prediction.

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、多次元の関係を示す観測データにおけるバイナリ予測の精度を向上させることを解決課題としている。   The present invention is made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to improve the accuracy of binary prediction in observation data showing a multidimensional relationship.

本発明の係る多次元データの予測装置は、多次元の関係を示す観測データと各次元の背景知識となるクラス階層構造のタクソノミとが入力され、前記タクソノミに基づき各次元にてスパースに観測されるオブジェクトにクラス知識を付与することで前記観測データを拡張する観測データ拡張部と、前記観測データ拡張部による拡張前の観測データと、同拡張後の観測データとを同時に分析することで未観測データに対するバイナリ予測を実行する欠損値予測部と、を備える。   The multidimensional data prediction apparatus according to the present invention receives observation data indicating a multidimensional relationship and a taxonomy having a class hierarchical structure as background knowledge of each dimension, and is sparsely observed in each dimension based on the taxonomy. Observation data expansion unit that expands the observation data by adding class knowledge to the object, observation data before expansion by the observation data expansion unit, and observation data after the expansion are analyzed simultaneously A missing value prediction unit that performs binary prediction on the data.

本発明に係る多次元データの予測方法は、多次元の関係を示す観測データと各次元の背景知識となるクラス階層構造のタクソノミとの入力を受け付け、前記タクソノミに基づき各次元にてスパースに観測されるオブジェクトにクラス知識を付与することで前記観測データを拡張する観測データ拡張ステップと、前記観測データ拡張ステップによる拡張前の観測データと、同拡張後の観測データとを同時に分析することで未観測データに対するバイナリ予測を実行する欠損値予測ステップと、を有する。   The method for predicting multidimensional data according to the present invention receives input of observation data indicating a multidimensional relationship and a taxonomy having a class hierarchy structure as background knowledge of each dimension, and sparsely observes in each dimension based on the taxonomy. The observation data expansion step for extending the observation data by adding class knowledge to the object to be processed, the observation data before the expansion by the observation data expansion step, and the observation data after the expansion are not analyzed simultaneously. And a missing value prediction step for performing binary prediction on the observation data.

なお、本発明は、前記予測装置としてコンピュータを機能させるプログラムの態様としてもよい。このプログラムは、ネットワークや記録媒体などを通じて提供することができる。   In addition, this invention is good also as an aspect of the program which makes a computer function as said prediction apparatus. This program can be provided through a network or a recording medium.

本発明によれば、多次元の関係を示す観測データにおけるバイナリ予測の精度を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the precision of the binary prediction in the observation data which shows a multidimensional relationship can be improved.

本発明の実施形態に係る多次元データの予測装置のブロック図。The block diagram of the prediction apparatus of the multidimensional data which concerns on embodiment of this invention. 同 時空間情報への適用例を示す図。The figure which shows the example of application to simultaneous space information.

≪基本的な考え方≫
周知のようにさまざまな出来事が、いくつかの物事同士のかかわりによって表されている。例えば対象が二種類であれば二次元の配列としての行列によってデータを表すことができるが、より多くの対象が同時に関わってくるのなら、高次元の配列、即ちテンソルという形で表すことができる。
≪Basic idea≫
As is well known, various events are represented by the relationship between several things. For example, if there are two types of objects, data can be represented by a matrix as a two-dimensional array, but if more objects are involved at the same time, it can be represented in the form of a high-dimensional array, that is, a tensor. .

このとき誤差が大きい、あるいは実験にコストがかかるために一部しか観測できないなどの理由から観測データに欠損が生じることが少なくない。これにより前述の希薄問題を招くばかりか、欠損の生じた観測データはそのままでは解析に適さなく、多くの場合は満足に利用できず、そのまま無駄になってしまう。   At this time, it is not uncommon for the observation data to be deficient because of the large error or the fact that only part of the data can be observed due to the cost of the experiment. This not only causes the above-mentioned dilution problem, but the observation data in which the defect has occurred is not suitable for analysis as it is, and in many cases cannot be used satisfactorily and is wasted as it is.

このような場合に欠損した未知の観測データを推定できれば、初めから一部のみを観測してコストや手間を軽減することができる。また、組み合わせ数が膨大なために、そもそも網羅的な観測が困難な場合であっても、一部の観測から全体像を捉えるといったことも考えられる。   If unknown observation data missing in such a case can be estimated, only part of the observation data can be observed from the beginning to reduce costs and labor. In addition, since the number of combinations is enormous, even if comprehensive observation is difficult in the first place, it may be possible to capture the whole picture from some observations.

このような目的ためにテンソルを補完する手法が重要になっており、また該手法はユーザの購買予測やユーザの行動予測にも応用できる。そこで、本発明は、バイナリ予測に広く用いられているIRMにおいて、未知の観測データを補完し、将来の多次元データのバイナリ(「0」または「1」)を予測する。   For this purpose, a technique for complementing tensors is important, and this technique can also be applied to user purchase prediction and user behavior prediction. Therefore, the present invention supplements unknown observation data in IRM widely used for binary prediction, and predicts binary (“0” or “1”) of future multidimensional data.

本発明の基本的な考え方を説明すれば、例えば「ユーザA,ロック/クラッシック,ビートルズ」と、「ユーザB,ロック/ギター,エリック・クラプトン」とは、オブジェクトの子ジャンルは異なっているものの、大ジャンルは等しい。   Explaining the basic concept of the present invention, for example, “User A, Rock / Classic, Beatles” and “User B, Rock / Guitar, Eric Clapton” have different child genres, Large genres are equal.

そのため、両者は、ジャンル「ロック」つながりで関係が近いと考えられ、末端クラスのみでなく、上位クラスから生まれる関係も多次元データ上で取り扱えられるようにし、分析の精度を図る。   For this reason, the two are considered to have a close relationship with the genre “rock” connection, and not only the terminal class but also the relationship born from the higher class can be handled on the multidimensional data to improve the accuracy of the analysis.

≪バイナリ予測装置の構成例≫
図1に基づき本発明の実施形態の係る多次元データの予測装置の構成例を説明する。この予測装置1は、強調フィルタリングに基づく商品推薦を行う情報推薦の分野や、ユーザの出先における訪問先予想といったユーザ行動予測の分野などに利用することができる。
≪Example of binary prediction device configuration≫
Based on FIG. 1, the structural example of the prediction apparatus of the multidimensional data which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. The prediction device 1 can be used in a field of information recommendation for recommending products based on emphasis filtering, a field of user behavior prediction such as prediction of a visit destination at a user's destination, and the like.

具体的には前記予測装置1は、コンピュータにより構成され、CPU,主記憶装置(RAM,ROM等),補助記憶装置(ハードディスクドライブ装置,ソリッドステートドライブ装置等)などのハードウェアリースを備える。このハードウェアリソースとソフトウェアリソース(OS,アプリケーションなど)との協同の結果、バイナリ予測装置1は、観測データ拡張部2と欠損値予測部3とを実装する。   Specifically, the prediction device 1 is configured by a computer, and includes hardware leases such as a CPU, a main storage device (RAM, ROM, etc.), an auxiliary storage device (hard disk drive device, solid state drive device, etc.). As a result of the cooperation between the hardware resource and the software resource (OS, application, etc.), the binary prediction device 1 implements the observation data extension unit 2 and the missing value prediction unit 3.

この観測データ拡張部2は、例えば「ユーザu」,「オブジェクトv」,「時間t」の多次元関係(u,v,t)に加え、希薄なオブジェクトvは所属クラスc(上位概念)に持ち上げ、増大多次元関係(u,c,t)を構築する。   This observation data expansion unit 2 adds, for example, a sparse object v to a class c (superordinate concept) in addition to the multidimensional relationship (u, v, t) of “user u”, “object v”, “time t”. Lift and build an augmented multidimensional relationship (u, c, t).

欠損値予測部3は、非特許文献3の技術を応用して希薄問題を解決する。すなわち、希薄なオブジェクトでなければ非特許文献3のP14に記載された式(5.6)を利用する。一方、希薄なオブジェクトであれば増大多次元関係を用いて欠損値を予測し、この点で将来の多次元関係が予測される。   The missing value prediction unit 3 applies the technique of Non-Patent Document 3 to solve the sparse problem. That is, if it is not a sparse object, the formula (5.6) described in P14 of Non-Patent Document 3 is used. On the other hand, if the object is a sparse object, a missing value is predicted using an increased multidimensional relationship, and a future multidimensional relationship is predicted at this point.

≪観測データ拡張部2≫
観測データ拡張部2には、多次元の関係を示す観測データD1と各次元の背景知識となるクラス階層構造のタクソノミD2とが入力される。この観測データ拡張部2は、入力された観測データD1およびタクソノミD2を受け付けて、各次元においてスパースに観測される観測データD1のオブジェクトにタクソノミD2のクラス知識を付与し、観測データを拡張することができる。
≪Observation data expansion part 2≫
The observation data extension unit 2 receives observation data D1 indicating a multidimensional relationship and a taxonomy D2 having a class hierarchy structure as background knowledge of each dimension. The observation data extension unit 2 receives the input observation data D1 and taxonomy D2, and gives the class knowledge of the taxonomy D2 to the object of the observation data D1 observed sparsely in each dimension, thereby extending the observation data. Can do.

このとき観測データD1におけるオブジェクトのうち、タクソノミD2を参照して希薄なオブジェクトを該オブジェクトの所属クラスに置き換え、置き換えられた所属クラスを前記観測データD1のオブジェクトに加え、増大多次元関係のデータD3を構築する。なお、構築された前記データD3は、観測データD1と併せて欠損値予測部3に出力される。以下、観測データ拡張部2の処理内容を説明する。   At this time, among the objects in the observation data D1, the taxonomy D2 is referred to replace a sparse object with the belonging class of the object, the replaced belonging class is added to the object of the observation data D1, and the data D3 of the increased multidimensional relationship Build up. The constructed data D3 is output to the missing value prediction unit 3 together with the observation data D1. Hereinafter, the processing content of the observation data extension part 2 is demonstrated.

(1)用語定義
まず、観測データ拡張部2の処理に用いる用語を説明する。ここでは観測データD1における複数オブジェクト間の関係例として、「ユーザui」と「訪問地vj」と「時間帯tk」と間の三次元関係を用いる。
(1) Definition of terms First, terms used for the processing of the observation data expansion unit 2 will be described. Here, a three-dimensional relationship among “user u i ”, “visit place v j ”, and “time zone t k ” is used as an example of the relationship between a plurality of objects in the observation data D1.

この三次元関係は、「calligraphic letter」で式(1)のように記されている。この三次元関係の行例は「bold capital letters」で式(2)にように記され、またベクトルは「bold lowercase letters,e.g」で式(3)のように記されている。   This three-dimensional relationship is expressed as “Equation (1)” in “calligraphic letter”. A row example of this three-dimensional relationship is expressed as “bold capital letters” as in equation (2), and a vector is expressed as “bold lowercase letters, eg” as in equation (3).

Figure 0006386931
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式(1)の三次元関係は、「U」,「V」,「T」間の関係から構築され、式(4)のユーザ集合と、式(5)の訪問地集合と、式(6)の時間集合との間の関係からなる。   The three-dimensional relationship of Expression (1) is constructed from the relationship between “U”, “V”, and “T”, and the user set of Expression (4), the visited place set of Expression (5), and Expression (6) ) Of the time set.

Figure 0006386931
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(i,j,k)要素は式(7)のように記される。ここではi番目のユーザにおけるj番目の訪問地についてk番目の時間帯を伴う評点を格納する。また、三次元関係の時間帯kに関する展開は、式(8)のように記される。   The (i, j, k) element is written as in equation (7). Here, a score with the kth time zone is stored for the jth place visited by the ith user. Further, the development related to the time zone k of the three-dimensional relationship is expressed as in Expression (8).

Figure 0006386931
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(2)処理内容
従来のIRAは、観測された評価値のみから未観測の評点の予測分布を計算する。このときスパース問題に有用であるならば、オブジェクトのタクソノミから得られる補助情報を用いたモデルが望ましい。
(2) Content of processing The conventional IRA calculates the predicted distribution of unobserved scores from only the observed evaluation values. At this time, if it is useful for the sparse problem, a model using auxiliary information obtained from the taxonomy of the object is desirable.

そこで、観測データ拡張部2は、テンソル分解に関する研究でアイテムのタクソノミを用いることがスパース問題に有用であるという知見(非特許文献5)を応用する。このとき元の観測データD1に係る式(1)の三次元関係において観測されているオブジェクトのうち、希薄なオブジェクトに関して、そのオブジェクトをそのオブジェクトの所属クラスに置き換える。ここでの置き換えには入力されたタクソノミD2を利用する。   Therefore, the observation data expansion unit 2 applies the knowledge (Non-Patent Document 5) that it is useful for the sparse problem to use the item taxonomy in research on tensor decomposition. At this time, among the objects observed in the three-dimensional relationship of the expression (1) related to the original observation data D1, the object is replaced with the class to which the object belongs. For the replacement here, the input taxonomy D2 is used.

すなわち、あるオブジェクト(例;訪問地)vjの観測が希薄であれば、その訪問地を所属クラスclに持ち上げ、(ui,vj,tk)から構成される三次元関係に加えて、(ui,cl,tk)を式(1)の三次元関係に付け加え、式(9)の増大多次元関係を構築する。 That is, if observation of a certain object (eg, visited place) v j is sparse, the visited place is lifted to the belonging class c l and added to the three-dimensional relationship composed of (u i , v j , t k ). Then, (u i , c l , t k ) is added to the three-dimensional relationship of equation (1) to construct the increased multidimensional relationship of equation (9).

Figure 0006386931
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図1の観測データD1とタクソノミD2とに基づき一例を説明する(図1の観測データD1では時間帯tkが省略して表示されている。)。ここでは観測データD1中、「レストランA」と「映画館D」とが希薄に観測されているものとする。 An example will be described based on the observation data D1 and the taxonomy D2 in FIG. 1 (in the observation data D1 in FIG. 1, the time zone t k is omitted). Here, it is assumed that “restaurant A” and “movie theater D” are rarely observed in the observation data D1.

この場合、タクソノミD2を参照して「レストランA」の上位概念「中華」をユーザ1の「訪問地vj」に持ち上げ、「映画館D」の上位概念「観劇」をユーザ3の「訪問地vj」に持ち上げる。これにより元の観測データD1に「ユーザ1、中華」と、「ユーザ3、観劇」とを付け加えた訪問地候補データD3が、式(9)の増大多次元関係として構築される。 In this case, referring to the taxonomy D2, the superordinate concept “Chinese Chinese” of “Restaurant A” is lifted to the “visited place v j ” of the user 1, and the superordinate concept “theatre” of “Cinema D” is raised to the “visiting place of the user 3” Lift up to v j ". As a result, the visit destination candidate data D3 obtained by adding “user 1, Chinese” and “user 3, theater” to the original observation data D1 is constructed as an increased multidimensional relationship of Expression (9).

この増大多次元関係の構築方法の詳細を説明すれば、まず式(10)に示す希薄なオブジェクトの集合を定義する。これは全てのアイテムの中で相対的に希薄に観測されているオブジェクトvsの集合を示している。 The details of the method for constructing this increased multidimensional relationship will be described. First, a sparse set of objects shown in Expression (10) is defined. This shows a set of objects v s that are observed relatively sparse among all items.

Figure 0006386931
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多次元関係Oの要素「om,n',k'」は、式(11)の多次元関係におけるユーザ「um,訪問地vn,時間帯tk」により構成される複数オブジェクト関係の観測が存在する場合「1」を要素として持ち、該観測が存在しない場合は「0」を要素として持つ。そうすると、式(10)に示す希薄なオブジェクトの集合は、式(12)で計算される。 The element “o m, n ′, k ′ ” of the multidimensional relationship O is a multi-object relationship constituted by the user “u m , visited place v n , time zone t k ” in the multidimensional relationship of Expression (11). When the observation exists, it has “1” as an element, and when the observation does not exist, it has “0” as an element. Then, a sparse set of objects shown in Expression (10) is calculated by Expression (12).

Figure 0006386931
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Figure 0006386931
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ここで「δ」は、式(10)中の希薄なオブジェクト数を決定するために使用されるパラメータを示し、一般的には「0.1〜0.3」に設定される。なお、希薄なオブジェクトの所属クラスを式(13)とし、該希薄なオブジェクトの所属クラスを式(14)と表記する。   Here, “δ” indicates a parameter used to determine the number of sparse objects in Equation (10), and is generally set to “0.1 to 0.3”. The affiliation class of a sparse object is expressed as equation (13), and the affiliation class of the sparse object is expressed as equation (14).

Figure 0006386931
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Figure 0006386931
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つぎに観測データ拡張部2の処理(SIRM:Semantic IRM)は、“ユーザ”,“希薄訪問地の所属クラス”,“時間帯”から構成される複数オブジェクト関係を式(1)の三次元関係に挿入することで式(9)の増大多次元関係を、式(15)のように構築する。   Next, the processing of the observation data expansion unit 2 (SIRM: Semantic IRM) is a three-dimensional relationship of the formula (1) that is a relationship between a plurality of objects composed of “user”, “class belonging to a sparsely visited place”, and “time zone”. Is inserted into the increased multidimensional relationship of equation (9) as shown in equation (15).

Figure 0006386931
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≪欠損値予測部3≫
欠損値予測部3は、前記データD3と併せて観測データD1が入力され、非特許文献3の一部を改善した処理を実行し、特許文献3と同様に多次元データの取りうる値が「0」か「1」というバイナリ予測を行う。ここでは主に欠損値予測部3で改善した前記処理内容を説明する。
≪Missing value prediction part 3≫
The missing value prediction unit 3 receives the observation data D1 together with the data D3, executes a process that improves a part of the non-patent document 3, and the value that the multidimensional data can take is “ Binary prediction of “0” or “1” is performed. Here, the processing content improved mainly by the missing value prediction unit 3 will be described.

すなわち、非特許文献3のP15にはギブスサンプリングの概要、即ち5つの処理ステップが記載されている。この欠損値予測部3の処理内容は、第4ステップの新たなクラスタ割当を改善している。以下、説明する。   That is, P15 of Non-Patent Document 3 describes the outline of Gibbs sampling, that is, five processing steps. The processing content of the missing value prediction unit 3 improves the new cluster allocation in the fourth step. This will be described below.

(A)希薄でないオブジェクトの処理内容
希薄でないオブジェクトについては、前記クラスタ割当に相当する非特許文献3の前記式(5.6)の計算にあたって観測データD1における元の多次元関係を用いる。
(A) Processing contents of non-sparse objects For non-sparse objects, the original multidimensional relationship in the observation data D1 is used in the calculation of the equation (5.6) of Non-Patent Document 3 corresponding to the cluster assignment.

具体的には「m(k*,l)」は、元の多次元関係に対して、非特許文献3(P13参照)の式(5.1)を用いて計算されたクラスタを元にクラスタk・クラスタl間でのリンク数を計算する。 Specifically, “m (k * , l)” is a cluster based on the cluster calculated using the equation (5.1) of Non-Patent Document 3 (see P13) for the original multidimensional relationship. Calculate the number of links between k and cluster l.

(B)希薄なオブジェクトの処理内容
希薄なオブジェクトについては、前記クラスタ割当に相当する非特許文献3の前記式(5.6)を式(9)の増大多次元関係を用いる。
(B) Processing contents of sparse object For a sparse object, the above equation (5.6) of Non-Patent Document 3 corresponding to the cluster allocation is used for the increased multidimensional relationship of equation (9).

具体的には「m(k*,l)」は、元の多次元関係に対して、非特許文献3の式(5.1)を用いて計算されたクラスタを用いるとともに、クラスタ間のリンク数を計算する際に次の改善を加えた。 Specifically, “m (k * , l)” uses a cluster calculated using the equation (5.1) of Non-Patent Document 3 with respect to the original multidimensional relationship and links between the clusters. The following improvements were made when calculating numbers:

すなわち、クラスタに属するオブジェクトが希薄なオブジェクトの場合、そのオブジェクトの親クラスを用い、該親クラスとの間の関係も測り、リンク数を計算する。例えば「k」がユーザクラス,「l」がアイテムクラスタであり、かつ「c」が式(16)の希薄オブジェクトの親クラスを示すとすると、「m(k*,l)」は式(17)で計算される。 That is, when the object belonging to the cluster is a sparse object, the parent class of the object is used, the relationship with the parent class is also measured, and the number of links is calculated. For example, if “k” is the user class, “l” is the item cluster, and “c” indicates the parent class of the sparse object of Expression (16), “m (k * , l)” is expressed by Expression (17). ).

Figure 0006386931
Figure 0006386931

Figure 0006386931
Figure 0006386931

このような前記処理(A)(B)を繰り返して実行することにより、希薄なオブジェクトに関しては、クラスタ「k*」と「l」との間のリンク数はそのオブジェクトの親クラスを利用するため、元の多次元関係を使う場合よりも増加し、これにより希薄問題を解消することができる。 By repeatedly executing the processes (A) and (B), the number of links between the clusters “k * ” and “l” uses the parent class of the object for a sparse object. , More than using the original multidimensional relationship, which can solve the sparse problem.

例えば図1では、「レストランA」と「映画館D」とが希薄に観測されているため、訪問候補地D2に含まれる親クラス「中華」・「観劇」を利用してリンク数が計算される。その結果、「ユーザ1、映画館、六本木」・「ユーザ1、美術館、六本木」・「ユーザ1、コンビニ、六本木」などが含まれた訪問地候補データD4が出力される。   For example, in FIG. 1, since “Restaurant A” and “Movie Theater D” are sparsely observed, the number of links is calculated using the parent classes “Chinese Chinese” and “Vietnam” included in the candidate site D2. The As a result, the visit destination candidate data D4 including “user 1, movie theater, Roppongi”, “user 1, museum, Roppongi”, “user 1, convenience store, Roppongi”, and the like are output.

したがって、前記予測装置1によれば、クラスの背景知識を活用し、多次元関係の欠損値におけるバイナリ予測の精度を向上させる。この点はユーザの購買の予測やユーザの訪問先の予測などバイナリで表現されるデータの予測にとって特に有用である。さらにマーケティングからもユーザナビゲーションなど多くのアプリケーションを促進でき、今後の産業界での利用が期待できる。   Therefore, according to the prediction apparatus 1, the background knowledge of the class is utilized to improve the accuracy of binary prediction for multi-dimensional missing values. This point is particularly useful for prediction of data expressed in binary, such as prediction of user purchases and prediction of user visits. Furthermore, many applications such as user navigation can be promoted from marketing, and it can be expected to be used in the future industry.

なお、希薄でないオブジェクトに関しては、クラスタ「k*」と「l」との間のリンク数は、親クラスを考慮しないため、クラスによるバイアスを含まず、この点でノイズを防ぐことができる。 For non-sparse objects, the number of links between clusters “k * ” and “l” does not take into account the parent class and therefore does not include class bias, and noise can be prevented in this respect.

≪時空間情報への適用例≫
バイナリ予測では、「0」が「nagative」を表し、「1」が「positive」を表す。
≪Example of application to spatio-temporal information≫
In binary prediction, “0” represents “nagative” and “1” represents “positive”.

これに対して時空間情報では、「0」が必ずしも「negative」ではなく、知らないだけであることも多い。ここで前記予測装置1におけるバイナリデータの保持特性を説明すれば、図2に示すように、地図データをグリッド表示し、まずユーザの行動範囲を詳細に取る。   On the other hand, in the spatiotemporal information, “0” is not necessarily “negative” and is often not known. Here, the binary data retention characteristic in the prediction apparatus 1 will be described. As shown in FIG. 2, the map data is displayed in a grid, and first the user's action range is taken in detail.

そのうえで行動範囲の中で行った場所は「1」、行かなかった場所は狭い行動範囲に関わらず行かなかったことを示すため、「negative」と考え、「0」とする。   In addition, the place that has been visited in the action range is “1”, and the place that has not been taken is considered “negative” to indicate that the place has not been taken regardless of the narrow action range, and is set to “0”.

そして、この行動範囲以外のバイナリデータを予測する。このようにユーザの行かない行動範囲(ユーザが知らない場所)に対して、ユーザの行動範囲(ユーザの知っている場所)の観測データを用いて予測することにセマンティクスを利用する有効性が認められる。なぜならユーザは、知らない場所であっても、意味的に近い施設に行くと考えられるからである。   Then, binary data outside this range of action is predicted. In this way, the effectiveness of using semantics is recognized for predicting using the observation data of the user's range of action (location known by the user) for the range of activity that the user does not go (location that the user does not know). It is done. This is because the user is considered to go to a facility that is semantically close even if the user does not know the place.

本発明は、バイナリ予測装置1の各部2,3の一部もしくは全部として、コンピュータを機能させるバイナリ予測プログラムとして構成することもできる。このプログラムは、Webサイトや電子メールなどネットワークを通じて提供することができる。   The present invention can also be configured as a binary prediction program that causes a computer to function as part or all of the units 2 and 3 of the binary prediction device 1. This program can be provided through a network such as a website or e-mail.

また、前記プログラムは、CD−ROM,DVD−ROM,CD−R,CD−RW,DVD−R,DVD−RW,MO,HDD,BD−ROM,BD−R,BD−REなどの記録媒体に記録して、保存・配布することも可能である。この記録媒体は、記録媒体駆動装置を利用して読み出され、そのプログラムコード自体が前記実施形態の処理を実現するので、該記録媒体も本発明を構成する。   The program is stored in a recording medium such as a CD-ROM, DVD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW, MO, HDD, BD-ROM, BD-R, or BD-RE. It is also possible to record, save and distribute. This recording medium is read using a recording medium driving device, and the program code itself realizes the processing of the above embodiment, so that the recording medium also constitutes the present invention.

1…バイナリ予測装置
2…観測データ拡張部
3…欠損値予測部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Binary prediction apparatus 2 ... Observation data expansion part 3 ... Missing value prediction part

Claims (7)

多次元の関係を示す観測データと各次元の背景知識となるクラス階層構造のタクソノミとが入力され、前記タクソノミに基づき各次元にてスパースに観測されるオブジェクトにクラス知識を付与することで前記観測データを拡張する観測データ拡張部と、
前記観測データ拡張部による拡張前の観測データと、同拡張後の観測データとを同時に分析することで未観測データに対するバイナリ予測を実行する欠損値予測部と、
を備えることを特徴とする多次元データの予測装置。
Observation data indicating multi-dimensional relationships and taxonomies of class hierarchy as background knowledge of each dimension are input, and the observation is performed by giving class knowledge to objects that are sparsely observed in each dimension based on the taxonomy An observation data extension for extending the data;
A missing value prediction unit that performs binary prediction on unobserved data by simultaneously analyzing the observation data before expansion by the observation data expansion unit and the observation data after the expansion;
An apparatus for predicting multidimensional data, comprising:
前記観測データ拡張部は、前記観測データにおけるオブジェクトのうち希薄なオブジェクトを、該希薄なオブジェクトの所属クラスに置き換え、
該置き換えられた所属クラスを前記観測データのオブジェクトに加えることで増大多次元関係を構築する
ことを特徴とする請求項1記載の多次元データの予測装置。
The observation data extension unit replaces a sparse object among the objects in the observation data with the affiliation class of the sparse object,
The multidimensional data prediction apparatus according to claim 1, wherein an increased multidimensional relationship is constructed by adding the replaced affiliation class to the object of the observation data.
前記欠損値予測部は、希薄でないオブジェクトに関するクラスタ割当に相当する式を、元の多次元関係を用いて計算する一方、
希薄なオブジェクトに関するクラスタ割当に相当する式を、前記増大多次元関係を用いて計算する
ことを特徴とする請求項2記載の多次元データの予測装置
The missing value prediction unit calculates an expression corresponding to cluster assignment for a non-sparse object using the original multidimensional relationship,
The multidimensional data prediction apparatus according to claim 2, wherein an expression corresponding to a cluster assignment for a sparse object is calculated using the increased multidimensional relationship.
観測データ拡張部及び欠損値予測部を備えるコンピュータによる多次元の関係を示す観測データの予測に関する方法であって、
前記観測データ拡張部が、前記観測データと各次元の背景知識となるクラス階層構造のタクソノミとの入力を受け付け、前記タクソノミに基づき各次元にてスパースに観測されるオブジェクトにクラス知識を付与することで前記観測データを拡張する観測データ拡張ステップと、
前記欠損値予測部が、前記観測データ拡張ステップによる拡張前の観測データと、同拡張後の観測データとを同時に分析することで未観測データに対するバイナリ予測を実行する欠損値予測ステップと、
を有することを特徴とする多次元データの予測方法。
A method for predicting observation data showing a multidimensional relationship by a computer comprising an observation data extension unit and a missing value prediction unit ,
The observation data extension unit receives input of the observation data and a taxonomy having a class hierarchy structure as background knowledge of each dimension, and gives class knowledge to an object observed sparsely in each dimension based on the taxonomy. An observation data expansion step of extending the observation data with
The missing value prediction unit performs a binary prediction on unobserved data by simultaneously analyzing the observation data before expansion by the observation data expansion step and the observation data after the expansion,
A method for predicting multidimensional data, comprising:
前記観測データ拡張ステップは、前記観測データにおけるオブジェクトのうち希薄なオブジェクトを、該希薄なオブジェクトの所属クラスに置き換えるステップと、
前記置き換えられた所属クラスを前記観測データのオブジェクトに加えることで増大多次元関係を構築するステップと、
を有することを特徴とする請求項4記載の多次元データの予測方法。
The observation data expansion step replaces a sparse object among the objects in the observation data with a belonging class of the sparse object;
Building an augmented multidimensional relationship by adding the replaced affiliation class to the object of the observation data;
The multidimensional data prediction method according to claim 4, further comprising:
前記欠損値予測ステップは、希薄でないオブジェクトに関するクラスタ割当に相当する式を、元の多次元関係を用いて計算するステップと、
希薄なオブジェクトに関するクラスタ割当に相当する式を、前記増大多次元関係を用いて計算するステップと、
を有することを特徴とする請求項5記載の多次元データの予測方法。
The missing value prediction step calculates an equation corresponding to a cluster assignment for a non-sparse object using the original multidimensional relationship;
Calculating an expression corresponding to a cluster assignment for a sparse object using the augmented multidimensional relationship;
The multidimensional data prediction method according to claim 5, wherein:
請求項1〜3のいずれか1項に記載された多次元データの予測装置としてコンピュータを機能させることを特徴とする多次元データの予測プログラム。   A multidimensional data prediction program that causes a computer to function as the multidimensional data prediction apparatus according to any one of claims 1 to 3.
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