JP7827959B2 - Data imputation method, data imputation system, and data imputation program for data sets relating to rubber compositions - Google Patents
Data imputation method, data imputation system, and data imputation program for data sets relating to rubber compositionsInfo
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Description
本発明は、ゴム組成物に関するデータセットに対するデータ補完方法およびデータ補完システム並びにデータ補完プログラムに関し、より詳しくは、データセットのデータを用いた機械学習によって生成された推定モデルを使用して、データセットにおいて欠損しているデータを補完するゴム組成物に関するデータセットに対するデータ補完方法およびデータ補完システム並びにデータ補完プログラムに関する。 The present invention relates to a data imputation method, a data imputation system, and a data imputation program for a data set related to a rubber composition. More specifically, the present invention relates to a data imputation method, a data imputation system, and a data imputation program for a data set related to a rubber composition that imputs missing data in the data set using an estimation model generated by machine learning using the data in the data set.
コンピュータシミュレーションなどを行う際に使用するデータの一部に欠損が存在している場合は、欠損しているデータが補完される。例えば、欠損しているデータを、既存データの中央値や平均値で補完するのは非常に簡便であるが、欠損しているデータ(真のデータ)に対して誤差が大きくなることがある。このように誤差が大きい補完データを用いてコンピュータシミュレーションを行うとシミュレーション結果に悪影響が生じる。 When performing computer simulations, etc., if there are missing pieces of data, the missing data is imputed. For example, it is very easy to imput missing data with the median or mean of existing data, but this can result in a large error relative to the missing data (true data). Performing a computer simulation using imputed data with such a large error can have a negative impact on the simulation results.
そこで、欠損しているデータを精度よく推定して補完する方法が種々提案されている。(例えば、特許文献1参照)。特許文献1で提案されているデータの補完方法では、ラベル無しデータに対して推定精度の高い欠損値補完を実現するために、整備された多量のラベル有りデータを必要とする。しかしながら、整備された多量のラベル有りデータを用意するには多大な工数を要する。また、この提案されている方法は、特定分野のデータではなく、多種多様な種類のデータを取扱うことを意図している汎用的な方法である。それ故、この提案されている方法をゴム組成に関するデータセットでのデータ補完に適用して、欠損しているデータを精度よく簡便に補完するには更なる改良が必要になる。 A variety of methods have therefore been proposed for accurately estimating and complementing missing data (see, for example, Patent Document 1). The data complementation method proposed in Patent Document 1 requires a large amount of well-organized labeled data to achieve highly accurate missing value complementation for unlabeled data. However, preparing a large amount of well-organized labeled data requires a significant amount of work. Furthermore, this proposed method is a general-purpose method intended to handle a wide variety of data types, rather than data from a specific field. Therefore, further improvement is required to apply this proposed method to data complementation in a dataset related to rubber compositions and to complement missing data accurately and easily.
本発明の目的は、ゴム組成物に関するデータセットにおいて欠損しているデータを、精度よく簡便に補完できるゴム組成物に関するデータセットに対するデータ補完方法およびデータ補完システム並びにデータ補完プログラムを提供することにある。 The object of the present invention is to provide a data completion method, data completion system, and data completion program for a data set related to a rubber composition that can accurately and easily complete missing data in the data set related to the rubber composition.
上記の目的を達成する本発明のゴム組成物に関するデータセットに対するデータ補完方法は、ゴム組成物に関する特徴を示す特徴量データを多数種類の特徴について備える一群データが、多数のゴム組成物について集積されているデータセットに対して、複数種類の前記特徴での欠損している前記特徴量データを補完するデータ補完方法であって、補完対象となる複数種類の前記特徴の内で前記特徴量データの欠損数が少ない前記特徴の順にデータ補完工程を行い、それぞれの前記特徴に対する前記データ補完工程では、前記データセットの多数種類の前記特徴の中からそのデータ補完工程で補完対象となる前記特徴を除いた残りの特徴を候補特徴とし、そのデータ補完工程で補完対象となる前記特徴の前記特徴量データの変化に対するそれぞれの前記候補特徴の予め把握している影響度に基づいて、それぞれの前記候補特徴の中から前記影響度が基準よりも高い所定の前記特徴を因子特徴として選択し、選択した複数種類の前記因子特徴の前記特徴量データと、そのデータ補完工程で補完対象となる前記特徴の前記特徴量データとを用いた機械学習より生成した推定モデルを使用して、そのデータ補完工程で補完対象となる前記特徴での欠損している前記特徴量データの推定値を算出し、この推定値によって欠損している前記特徴量データを補完し、そのデータ補完工程で前記特徴量データを補完することで、順に行う次の前記データ補完工程で使用する前記データセットを更新し、さらに、前記影響度の高低を示す指標として、前記推定モデルの精度を評価する指標を用いて、演算装置により前記候補特徴をデータ処理することにより、前記影響度を予め把握することを特徴とする。 The data complementing method for a data set related to a rubber composition of the present invention, which achieves the above-mentioned object, is a data complementing method for complementing missing feature amount data for a plurality of types of features in a data set in which a group of data including feature amount data indicating features related to the rubber composition for a plurality of types of features is accumulated for a plurality of rubber compositions, the data complementing step being performed in order of the features having the least number of missing feature amount data among the plurality of types of features to be complemented, and in the data complementing step for each of the features, the remaining features excluding the feature to be complemented in the data complementing step from the plurality of types of features of the data set are set as candidate features, and a data complementing step is performed based on a previously determined influence of each of the candidate features on a change in the feature amount data of the feature to be complemented in the data complementing step. a data complementation step of selecting a predetermined feature having a higher influence than a reference value as a factor feature from among the candidate features, and using an estimation model generated by machine learning using the feature amount data of the selected multiple types of factor features and the feature amount data of the feature to be complemented in the data complementation step, calculating an estimate of the missing feature amount data for the feature to be complemented in the data complementation step, complementing the missing feature amount data with this estimate, and complementing the feature amount data in the data complementation step to update the data set to be used in the next data complementation step to be performed sequentially , and further using an index for evaluating the accuracy of the estimation model as an index showing the level of the influence, data processing of the candidate features by a computing device is performed to grasp the influence in advance .
本発明のゴム組成物に関するデータセットに対するデータ補完システムは、ゴム組成物に関する特徴を示す特徴量データを多数種類の特徴について備える一群データが、多数のゴム組成物について集積されているデータセットと、そのデータセットに対して、複数種類の前記特徴での欠損している前記特徴量データを補完する演算装置と、を有するデータ補完システムであって、前記演算装置は、補完対象となる複数種類の前記特徴の内で前記特徴量データの欠損数が少ない前記特徴の順にデータ補完処理を実行し、それぞれの前記特徴に対して実行する前記データ補完処理では、前記データセットの多数種類の前記特徴の中からそのデータ補完処理で補完対象となる前記特徴を除いた残りの特徴を候補特徴とし、そのデータ補完処理で補完対象となる前記特徴の前記特徴量データの変化に対するそれぞれの前記候補特徴の予め把握している影響度に基づいて、それぞれの前記候補特徴の中から前記影響度が基準よりも高い複数種類の所定の前記特徴が因子特徴として選択され、選択された複数種類の前記因子特徴の前記特徴量データと、そのデータ補完処理で補完対象となる前記特徴の前記特徴量データとを用いた機械学習により推定モデルを生成するデータ処理と、生成した推定モデルを使用して、そのデータ補完処理で補完対象となる前記特徴での欠損している前記特徴量データの推定値を算出するデータ処理と、この推定値によって欠損している前記特徴量データを補完するデータ処理と、を実行し、そのデータ補完処理で前記特徴量データを補完するデータ処理を実行することで、順に行う次の前記データ補完処理で使用する前記データセットが更新され、さらに、前記演算装置が、前記影響度の高低を示す指標として、前記推定モデルの精度を評価する指標を用いて、前記候補特徴に基づいて前記影響度を予め把握するデータ処理を実行することを特徴とする。 The data complementation system for a dataset related to a rubber composition of the present invention includes a dataset in which a group of data including feature amount data indicating features related to the rubber composition for a large number of types of features is accumulated for a large number of rubber compositions, and a computing device that complements missing feature amount data for the dataset for a large number of types of features, wherein the computing device performs a data complementation process in order of features having fewer missing feature amount data among the large number of types of features to be complemented, and in the data complementation process that is performed for each of the features, the computing device sets the remaining features, excluding the feature to be complemented in the data complementation process, from the large number of types of features in the dataset as candidate features, and selects each of the candidate features based on a previously determined influence of each of the candidate features on a change in the feature amount data of the feature to be complemented in the data complementation process. a data processing step of: generating an estimation model by machine learning using the feature amount data of the selected factor features and the feature amount data of the features to be complemented in the data complementation process, using the generated estimation model; and calculating an estimate of the feature amount data missing for the features to be complemented in the data complementation process using the estimate; and performing data processing to complement the missing feature amount data with the estimate; and performing data processing to complement the feature amount data in the data complementation process, thereby updating the data set to be used in the next data complementation process to be performed in sequence . Furthermore, the arithmetic device performs data processing to grasp the influence in advance based on the candidate features, using an index for evaluating the accuracy of the estimation model as an index showing the level of the influence .
本発明のゴム組成物に関するデータセットに対するデータ補完プログラムは、演算装置に、ゴム組成物に関する特徴を示す特徴量データを多数種類の特徴について備える一群データが、多数のゴム組成物について集積されているデータセットに対して、複数種類の前記特徴での欠損している前記特徴量データを補完させるデータ補完プログラムであって、前記演算装置に、補完対象となる複数種類の前記特徴の内で前記特徴量データの欠損数が少ない前記特徴の順にデータ補完手順を実行させ、それぞれの前記特徴に対して実行させる前記データ補完手順では、前記データセットの多数種類の前記特徴の中からそのデータ補完手順で補完対象となる前記特徴を除いた残りの特徴を候補特徴とし、そのデータ補完手順で補完対象となる前記特徴の前記特徴量データの変化に対するそれぞれの前記候補特徴の予め把握している影響度に基づいて、それぞれの前記候補特徴の中から前記影響度が基準よりも高い複数種類の所定の前記特徴が因子特徴として選択し、選択した複数種類の前記因子特徴の前記特徴量データと、そのデータ補完手順で補完対象となる前記特徴の前記特徴量データとを用いた機械学習により推定モデルを生成させる手順と、生成させた推定モデルを使用して、そのデータ補完手順で補完対象となる前記特徴での欠損している前記特徴量データの推定値を算出させる手順と、この推定値によって欠損している前記特徴量データを補完させる手順と、を実行させ、そのデータ補完手順で前記特徴量データを補完させる手順を実行させることで、順に行う次の前記データ補完手順で使用される前記データセットが更新され、さらに、前記演算装置に、前記影響度の高低を示す指標として、前記推定モデルの精度を評価する指標を用いて、前記候補特徴に基づいて前記影響度を予め把握させる手順を実行させることを特徴とする。 The data complement program for a data set related to a rubber composition of the present invention is a data complement program that causes a computing device to complement missing feature amount data for a data set in which a group of data, including feature amount data indicating features related to a rubber composition for a large number of types of features, is accumulated for a large number of rubber compositions, and causes the computing device to execute a data complement procedure in order of the features having the least number of missing feature amount data among the large number of types of features to be complemented, and in the data complement procedure to be executed for each of the features, the remaining features excluding the feature to be complemented in the data complement procedure from among the large number of types of features of the data set are set as candidate features, and the remaining features are selected from the candidate features based on the previously determined influence of each of the candidate features on a change in the feature amount data of the feature to be complemented in the data complement procedure. the data set to be used in the next data completion step is updated by executing the step of completing the feature data in the data completion step, and further, the computing device executes a step of determining the influence degree in advance based on the candidate features, using an index for evaluating the accuracy of the estimation model as an index showing the level of the influence degree .
本発明によれば、前記データ補完工程を、補完対象となる複数種類の前記特徴の内で前記特徴量データの欠損数が少ない前記特徴の順に行い、かつ、順に行う次の前記データ補完工程では、直前の前記データ補完工程で前記特徴量データが補完されることで更新された前記データセットを使用するので、効率的に欠損している前記特徴量データを補完するには有利になる。 According to the present invention, the data complementation process is performed in the order of features with the least amount of missing feature data among the multiple types of features to be complemented, and the next data complementation process performed in sequence uses the data set that has been updated by complementing the feature data in the immediately preceding data complementation process, which is advantageous for efficiently complementing missing feature data.
また、ゴム組成物に関する様々な種類の特徴どうしの特徴量データに与える前記影響度の程度は概ね判明している。それ故、前記影響度が比較的高い複数種類の所定の前記因子特徴を利用して機械学習より生成した推定モデルを使用して算出された推定値は、欠損している特徴量データに近似し易くなる。 In addition, the degree of influence that various types of features related to rubber compositions have on feature data is generally known. Therefore, estimated values calculated using an estimation model generated by machine learning using multiple types of specified factor features with relatively high influence are more likely to approximate missing feature data.
本発明はこのように比較的簡便な手順を用いる構成でありながら、ゴム組成物に関するデータセットにおいて欠損しているデータを精度よく補完することが可能になる。 Thus, the present invention uses a relatively simple procedure, yet makes it possible to accurately supplement missing data in a dataset related to rubber compositions.
以下、ゴム組成物に関するデータセットのデータ補完方法およびデータ補完システム並びにデータ補完プログラムを、図に示す実施形態に基づいて説明する。 Below, a data completion method, data completion system, and data completion program for a data set related to a rubber composition will be described based on the embodiment shown in the figures.
図1に例示するゴム組成物に関するデータセット20は、ゴム組成物に関する特徴を示す特徴量データ(図中の「・・・」)を多数種類の特徴について備える一群データ(サンプルごとの特徴量データの集まり)が多数のゴム組成物(多数のサンプル)について集積されている。データセット20はコンピュータシミュレーションなどを行う際に使用される。ゴム組成物は特定の種類に限定されない。 The data set 20 relating to rubber compositions shown in Figure 1 is a collection of data (a collection of feature data for each sample) for many types of features, each of which indicates the characteristics of the rubber composition ("..." in the figure), and is accumulated for many rubber compositions (many samples). Data set 20 is used when performing computer simulations, etc. The rubber composition is not limited to a specific type.
詳述するとデータセット20は、表の最左列に記載された各ゴム組成物のサンプルに関する特徴を示す特徴量データを備えている。表の上段欄に記載されているように多数種類の特徴についての特徴量データがデータセット20には集積されている。ゴム組成物のサンプル(A1、・・・、An、・・・Dn、・・・)は、ゴム組成物の種類(A、・・・、D、・・・)と各種類のゴム組成物におけるサンプル番号(1~n)とを示している。したがって、各種類のゴム組成物のサンプル数はnである。ゴム組成物の種類ごとのサンプル数は異なっていてもよい。図1では、ゴム組成物に関する特徴の種類として、カーボン添加量(CB量)〔phr〕、塩酸不溶分量〔phr〕、100%モジュラス(M100)〔MPa〕、破断伸び(EB)〔%〕、60℃の損失正接(60℃tanδ)、加硫温度〔℃〕、加硫時間〔s〕、混練時間〔s〕が例示されていて、これらの種類は、化学分析データ、物性データ、および、製造データに分類されている。その他の特徴としては、比重、膨潤度〔%〕、20℃の粘度(20℃E1)〔Pa・s〕などが例示され、特徴の種類は限定されるものではない。また、種類の分類も限定されるものではなく、必要に応じた分類を加えることもできる。 More specifically, dataset 20 includes feature quantity data indicating the characteristics of each rubber composition sample listed in the leftmost column of the table. As listed in the top row of the table, feature quantity data for numerous types of characteristics are accumulated in dataset 20. The rubber composition samples (A1, ..., An, ..., Dn, ...) indicate the type of rubber composition (A, ..., D, ...) and the sample number (1 to n) for each type of rubber composition. Therefore, the number of samples for each type of rubber composition is n. The number of samples for each type of rubber composition may vary. In Figure 1, the types of characteristics related to the rubber composition are exemplified as carbon addition amount (CB amount) [phr], hydrochloric acid insoluble content [phr], 100% modulus (M100) [MPa], elongation at break (EB) [%], loss tangent at 60°C (60°C tan δ), vulcanization temperature [°C], vulcanization time [s], and mixing time [s]. These types are categorized as chemical analysis data, physical property data, and manufacturing data. Other characteristics include specific gravity, swelling degree [%], and viscosity at 20°C (20°C E1) [Pa·s], and the types of characteristics are not limited. Furthermore, the classification of types is not limited, and classifications can be added as needed.
図1の表中では、一部の具体的な特徴が「・・・」によって省略された記載になっている。また、特徴量データも「・・・」によって省略された記載になっているが実際は数値が記載されている。この表中のXn(X1~X18)は特徴量データの数値が欠損している欠損データを示していて、オリジナルのデータセット20では実際に空欄になる。また、表中のYn(Y1)は、欠損データXnが補完された補完データを示している。したがって、図1は欠損データXnの一部が補完データYn(Y1)によって補完されて更新されたデータセット20を示している。補完が一切行われていないオリジナルのデータセット20には、通常幾つかの欠損データXnが存在している(特徴量データの数値が欠損している)。本発明はこれらの欠損データXnを精度よく簡便に補完する。 In the table in Figure 1, some specific features are abbreviated by "...". Feature data is also abbreviated by "...", but in reality, numerical values are listed. Xn (X1 to X18) in the table indicate missing data where the numerical value of the feature data is missing, and in the original dataset 20, these are actually blank. Also, Yn (Y1) in the table indicates the interpolated data where the missing data Xn has been interpolated. Therefore, Figure 1 shows an updated dataset 20 where some of the missing data Xn has been interpolated with the interpolated data Yn (Y1). An original dataset 20 that has not undergone any interpolation typically contains some missing data Xn (feature data where numerical values are missing). The present invention accurately and easily interpolates this missing data Xn.
一つのデータセット20における一群データは、当業者であれば、実験、試作などによって膨大な数が蓄積されている。一群データは、化学分析データに分類される特徴のみ、物性データに分類される特徴のみ、製造データに分類される特徴のみ、を備えていてもよい。ただし、一群データは、これらの分類のうちの少なくとも二分類に属する特徴を備えていることが望ましく、三分類に属する特徴を備えていることがより望ましい。一群データが備える多数種類の特徴が多岐の分類に属していることで、データセット20を用いたコンピュータシミュレーションが多面的になる。 Those skilled in the art will recognize that a huge number of group data in a single dataset 20 have been accumulated through experiments, prototyping, and the like. The group data may include only features classified as chemical analysis data, only features classified as physical property data, or only features classified as manufacturing data. However, it is desirable for the group data to include features belonging to at least two of these categories, and more desirable for it to include features belonging to three categories. Having the many types of features included in the group data belonging to a wide variety of categories makes computer simulations using the dataset 20 more multifaceted.
図2に例示するデータ補完システム1は、上記のデータセット20と演算装置2とを備えている。データ補完システム1は、データセット20が、公知の種々の分析機器3を用いて得られた実測値や製造時の種々の設定値が演算装置2に入力されて整理されて、演算装置2の補助記憶部6に記憶されている。演算装置2は公知の種々のコンピュータを用いることができる。演算装置2は中央演算処理部(CPU)4、主記憶部(メモリ)5、補助記憶部(例えば、HDD)6、入力部(キーボード、マウス)7、および、出力部(ディスプレイ)8を有している。演算装置2の補助記憶部6にはデータ補完プログラム10がインストールされている。 The data complementation system 1 illustrated in FIG. 2 includes the above-mentioned dataset 20 and a computing device 2. In the data complementation system 1, the dataset 20, which is composed of actual measurements obtained using various known analytical instruments 3 and various settings at the time of manufacturing, is input into the computing device 2, organized, and stored in the auxiliary storage unit 6 of the computing device 2. The computing device 2 can be any of various known computers. The computing device 2 has a central processing unit (CPU) 4, a main storage unit (memory) 5, an auxiliary storage unit (e.g., HDD) 6, an input unit (keyboard, mouse) 7, and an output unit (display) 8. A data complementation program 10 is installed in the auxiliary storage unit 6 of the computing device 2.
演算装置2は、入力部7によりデータ補完プログラム10が起動されて実行されると、データ補完プログラム10により指示された各データ処理を実行する。そして、各データ処理を実行して、補助記憶部6に記憶されたデータセット20に存在する欠損データXnを補完して、データセット20を更新する。 When the data complement program 10 is started and executed by the input unit 7, the computing device 2 executes each data processing operation instructed by the data complement program 10. The computing device 2 then executes each data processing operation to complement missing data Xn present in the dataset 20 stored in the auxiliary storage unit 6 and update the dataset 20.
データ補完プログラム10は、起動された後に、入力部7により補完対象となる複数種類の特徴(以下、補完対象特徴21)の選択を含む初期設定が行われる。選択される補完対象特徴21の種類数mは、データセット20の特徴の種類総数Nよりも少ないものとする。データ補完プログラム10は、初期設定が完了した後に、演算装置2に、補助記憶部6に記憶されたデータセット20に対して、初期設定に従った各種データ処理を実行させる。 After the data completion program 10 is launched, it undergoes initial configuration, including the selection of multiple types of features to be completed (hereinafter, "completion target features 21") via the input unit 7. The number m of types of features 21 to be selected to be completed is assumed to be less than the total number N of types of features in the dataset 20. After the initial configuration is complete, the data completion program 10 causes the computing device 2 to execute various data processing operations in accordance with the initial configuration on the dataset 20 stored in the auxiliary storage unit 6.
図3にデータ補完方法およびデータ補完プログラム10により実行される手順の一例を示す。まず、データ補完プログラム10を起動して、補完対象特徴21を選択する(S110)。ついで、データ補完プログラム10を実行することで、データ補完プログラム10は演算装置2に各手順を実行させる(S120、S130)。最終的に、選択した補完対象特徴21の全ての欠損している特徴量データが補完されると終了となる。(S110)~(S130)の各ステップの内容を以下に詳述する。 Figure 3 shows an example of a data completion method and the steps executed by the data completion program 10. First, the data completion program 10 is launched and a feature 21 to be completed is selected (S110). Next, by executing the data completion program 10, the data completion program 10 causes the arithmetic unit 2 to execute each step (S120, S130). Finally, the process ends when all missing feature data for the selected feature 21 to be completed has been completed. The content of each step (S110) to (S130) is described in detail below.
補完対象特徴21を選択するステップ(S110)では、データセット20の多数種類の特徴の中から欠損データXnが存在しており補完対象となる複数種類の特徴を補完対象特徴21として選択する。補完対象特徴21は、入力部7により任意に選択されてもよく、演算装置2によりデータ処理することにより自動的に選択されてもよい。複数種類の特徴を用いたコンピュータシミュレーションを行う場合は、演算装置2によりそれらの複数種類の特徴の内で欠損データXnが存在する特徴を特定し、特定したその特徴を補完対象特徴21として自動的に選択するデータ処理が実行される。 In the step of selecting features 21 to be complemented (S110), multiple types of features that have missing data Xn and are to be complemented are selected from the many types of features in the dataset 20 as features 21 to be complemented. The features 21 to be complemented may be selected arbitrarily by the input unit 7, or may be automatically selected by the calculation device 2 through data processing. When performing a computer simulation using multiple types of features, the calculation device 2 identifies features among those multiple types of features that have missing data Xn, and performs data processing to automatically select the identified features as features 21 to be complemented.
順位付けのステップ(S120)では、演算装置2により補完対象特徴21の各々に対して、特徴量データの欠損数(欠損データXnの数)が多くなるに連れて数値が大きくなる順位k(k=1~m)が付与されるデータ処理が実行される。順位kの最大値は選択された補完対象特徴21の種類数mになる。欠損数が同数の補完対象特徴21が存在する場合には、これらの順位kは予め設定した優先度に従って付与され、優先度の高いものから数値が小さい順位kが付与される。優先度は実験データなどに基づいて任意に設定可能である。 In the ranking step (S120), the computing device 2 executes data processing to assign each of the features 21 to be complemented a rank k (k = 1 to m) that increases as the number of missing feature data (number of missing data Xn) increases. The maximum value of rank k is the number m of types of selected features 21 to be complemented. If there are features 21 to be complemented with the same number of missing features, these ranks k are assigned according to a preset priority, with the highest priority being assigned a rank k with a smaller numerical value. Priorities can be set arbitrarily based on experimental data, etc.
データ補完工程(S130)は、補完対象特徴21の内で特徴量データの欠損数が少ない特徴の順(数値が小さい順位kの順)に行われる。そのデータ補完工程では、演算装置2により以下の(S131)~(S134)の各ステップが実行され、補完対象特徴21の欠損データXnが補完データYnに補完される。 The data complementation step (S130) is performed in order of the number of missing feature quantity data among the features 21 to be complemented (in order of the lowest numerical ranking k). In this data complementation step, the calculation device 2 executes the following steps (S131) to (S134), and the missing data Xn of the features 21 to be complemented is complemented with the complemented data Yn.
図4に例示する因子特徴22を選択するステップ(S131)では、データセット20の多数種類の特徴の中からデータ補完工程(S130)で対象となる補完対象特徴23を除いた残りの特徴(以下、候補特徴23)の中から複数の因子特徴22が選択される。これらの因子特徴22は、補完対象特徴21の特徴量データの変化に対する影響度が基準よりも高いものが複数選択される。データ補完工程ごとの候補特徴23の種類数は、データセット20の特徴の種類総数Nから1を差し引いたN-1になる。具体的に、演算装置2により因子特徴22の選択画面を出力部8に出力するデータ処理が実行され、その選択画面に入力部7により予め把握している影響度に基づいて因子特徴22が選択される。また、予め把握している影響度に基づいて演算装置2により因子特徴22を自動的に選択するデータ処理が実行される。図4に例示するような補完対象特徴21ごとに影響度が基準よりも高い因子特徴22を特定するデータが予め把握されていて、補助記憶部6に記憶されている場合は、演算装置2により補完対象特徴21に対応した因子特徴22を自動的に選択するデータ処理が実行される。 In the step (S131) of selecting factor features 22 illustrated in FIG. 4, multiple factor features 22 are selected from the remaining features (hereinafter, candidate features 23) of the many types of features in the dataset 20, excluding the features to be complemented 23 targeted in the data complementation step (S130). These factor features 22 are selected based on their influence on changes in the feature quantity data of the features to be complemented 21, which is higher than a standard. The number of types of candidate features 23 for each data complementation step is N-1, which is the total number N of feature types in the dataset 20 minus 1. Specifically, the calculation device 2 executes data processing to output a selection screen for factor features 22 to the output unit 8, and factor features 22 are selected on the selection screen based on the influence levels previously determined by the input unit 7. Furthermore, the calculation device 2 executes data processing to automatically select factor features 22 based on the influence levels previously determined. When data identifying factor features 22 with a higher influence level than the standard for each feature 21 to be complemented, such as the example shown in Figure 4, is known in advance and stored in the auxiliary storage unit 6, the calculation device 2 performs data processing to automatically select factor features 22 corresponding to the feature 21 to be complemented.
影響度は、補完対象特徴21の特徴量データの変化に影響を及ぼす度合いを示す。影響度が低い因子特徴22ではその特徴量データが変化しても補完対象特徴21の特徴量データの変化が乏しいが、影響度が高い因子特徴22ではその特徴量データの変化に応じて補完対象特徴21の特徴量データが比較的大きく変化する。ゴム組成物に関する様々な種類の特徴どうしの特徴量データに与える影響度の程度は、当業者であれば、公知の種々の文献、多数の実験や試験データの蓄積やコンピュータシミュレーション結果の蓄積などに基づいて概ね把握されている。図4に例示する補完対象特徴21ごとの因子特徴22は、以上のような当業者の知見を利用して候補特徴23の中から補完対象特徴21の特徴量データの変化にほとんど寄与しない特徴が除外された残りの候補特徴23から選択されている。このように、影響度が基準よりも高くなる選択条件を設けることで、候補特徴23の中からその特徴量データが変化しても補完対象特徴21の特徴量データがほとんど変化しないものを除外できるので、データ補完には明らかに不適切な(不要な)候補特徴23が因子特徴22として選択されることを回避できる。 The influence indicates the degree to which a factor feature 22 affects changes in the feature data of the feature to be complemented 21. For factor features 22 with low influence, changes in the feature data of the feature to be complemented 21 result in little change. For factor features 22 with high influence, changes in the feature data of the feature to be complemented 21 result in relatively large changes in the feature data of the feature to be complemented 21. The degree of influence of various types of features related to rubber compositions on feature data is generally understood by those skilled in the art based on various publicly known literature, the accumulation of numerous experimental and test data, and the accumulation of computer simulation results. The factor features 22 for each feature to be complemented 21 shown in Figure 4 are selected from the remaining candidate features 23, using the knowledge of those skilled in the art described above, after features that contribute little to changes in the feature data of the feature to be complemented 21 have been removed. In this way, by setting selection conditions that result in a higher influence than the standard, candidate features 23 whose feature data hardly changes even when their feature data changes can be removed. This prevents candidate features 23 that are clearly inappropriate (unnecessary) for data completion from being selected as factor features 22.
この影響度の基準のレベルは任意に設定することができ、経験則などによって明らかに補完対象特徴21の特徴量データの変化に大きく影響する候補特徴23が選択されるように設定すればよい。経験則などからは影響度が不明な候補特徴23については、基準よりも高い影響度を有していると見做して設定することもできる。 The level of this influence standard can be set arbitrarily, and can be set so that candidate features 23 that clearly have a large impact on changes in the feature quantity data of the feature 21 to be complemented are selected based on empirical rules, etc. Candidate features 23 whose influence is unknown based on empirical rules, etc., can be set as having a higher influence than the standard.
図4に示した補完対象特徴21および因子特徴22のそれぞれは一例であり、影響度が基準よりも高ければ補完対象特徴21に対応する因子特徴22を他の種類の特徴にすることもできる。また、因子特徴22の種類数は複数であればよく、三種類に限らない。ただし、因子特徴22の種類数が増えると機械学習に必要なデータの数が指数関数的に増えることになる。そこで、因子特徴22の種類は二種以上、五種以下が望ましい。 The features 21 to be complemented and the factor features 22 shown in Figure 4 are only examples, and if the degree of influence is higher than the standard, the factor feature 22 corresponding to the feature 21 to be complemented can be a different type of feature. Furthermore, the number of types of factor features 22 need only be multiple and is not limited to three. However, as the number of types of factor features 22 increases, the amount of data required for machine learning increases exponentially. Therefore, it is desirable to have two or more and five or less types of factor features 22.
因子特徴22の影響度は、基準よりも高ければその高低が特に限定されるものではないが、因子特徴22の影響度の高低がその因子特徴22を用いた補完対象特徴21の欠損データXnの補完精度の高低に密接に関係するため、その影響度は高ければ高いほどよい。因子特徴22の影響度は、その因子特徴22を用いた補完対象特徴21の欠損データXnの補完精度が、補完対象特徴21の欠損データXn以外の全ての特徴量データの中央値や平均値を用いる従来技術での補完精度よりも高くなることが望ましい。これにより、選択された因子特徴22を用いた補完精度が従来技術の補完精度よりも高くなり、補完データYnが欠損している特徴量データにより近似することになる。 The influence of a factor feature 22 is not particularly limited as long as it is higher than the standard, but since the influence of a factor feature 22 is closely related to the accuracy of completion of missing data Xn of the feature to be complemented 21 using that factor feature 22, the higher the influence, the better. It is desirable that the influence of a factor feature 22 is such that the accuracy of completion of missing data Xn of the feature to be complemented 21 using that factor feature 22 is higher than the accuracy of completion using conventional techniques that use the median or average of all feature data other than the missing data Xn of the feature to be complemented 21. This results in higher completion accuracy using the selected factor feature 22 than the accuracy of completion using conventional techniques, and the complement data Yn will more closely approximate the missing feature data.
補完精度の高低を示す指標として、例えば、因子特徴22の特徴量データを説明変数とするとともに補完対象特徴21の特徴量データを目的変数として生成される後述の推定モデル24の精度の評価を用いることができる。つまり、影響度の高低を表す指標として、推定モデル24の精度を評価する指標を用いることができる。推定モデル24の精度を評価する指標としては、公知の種々の指標を用いることができる。代表的なその指標としては、精度評価指数、情報量基準、および、仮設検定が例示される。精度評価指数としては、平均二乗誤差、平均絶対誤差、決定係数、および、平均平方二乗誤差などが例示される。情報量基準としては、最小記述長(MDL)、ベイズ情報量基準(BIC)、および、赤池情報量基準(AIC)などが例示される。仮設検定としては、Kolmogorov-Smirnov検定(KS検定)、Anderson-Darling検定(AD検定)、Shapiro-Wilk検定(SW検定)などが例示される。 As an indicator of the level of completion accuracy, for example, an evaluation of the accuracy of the estimation model 24 (described below), which is generated using the feature data of the factor feature 22 as the explanatory variable and the feature data of the feature to be completed 21 as the objective variable, can be used. In other words, an indicator evaluating the accuracy of the estimation model 24 can be used as an indicator of the level of influence. Various well-known indicators can be used to evaluate the accuracy of the estimation model 24. Typical examples of such indicators include the accuracy evaluation index, information criterion, and hypothesis testing. Examples of accuracy evaluation indexes include the mean squared error, mean absolute error, coefficient of determination, and mean squared error. Examples of information criteria include the minimum description length (MDL), Bayesian information criterion (BIC), and Akaike information criterion (AIC). Examples of hypothesis testing include the Kolmogorov-Smirnov test (KS test), Anderson-Darling test (AD test), and Shapiro-Wilk test (SW test).
図5に例示する推定モデル24を作成するステップ(S132)では、演算装置2により因子特徴22の特徴量データと補完対象特徴21の特徴量データとを用いた機械学習より推定モデル24を作成するデータ処理が行われる。具体的には、因子特徴22の特徴量データを説明変数とするとともに補完対象特徴21の特徴量データを目的変数とした教師データ25を用いた教師あり機械学習により推定モデル24を作成する。 In the step (S132) of creating the estimation model 24 illustrated in FIG. 5, the computing device 2 performs data processing to create the estimation model 24 through machine learning using the feature amount data of the factor features 22 and the feature amount data of the feature to be complemented 21. Specifically, the estimation model 24 is created through supervised machine learning using training data 25 in which the feature amount data of the factor features 22 is used as an explanatory variable and the feature amount data of the feature to be complemented 21 is used as a target variable.
機械学習は、公知の種々の教師あり機械学習を用いることができる。教師あり機械学習のアルゴリズムとしては、決定木、ランダムフォレスト、k近傍法、ロジスティック回帰、ニューラルネットワーク、マルコフ連鎖モンテカルロ法などが例示される。また、それらのアルゴリズムを複数用いるアンサンブル学習も例示される。 Machine learning can use various well-known supervised machine learning methods. Examples of supervised machine learning algorithms include decision trees, random forests, k-nearest neighbors, logistic regression, neural networks, and Markov chain Monte Carlo methods. Another example is ensemble learning, which uses multiple of these algorithms.
教師データ25はデータセット20から抽出された補完対象特徴21の特徴量データと因子特徴22の特徴量データとから成る。一群データにおいて、補完対象特徴21の特徴量データおよび因子特徴22のいずれかに欠損データXnが存在する場合は、基本的に、その一群データは教師データ25から除外する。尚、欠損データXnが補完データYnに補完された場合は、その一群データを教師データ25として用いることができる。したがって、教師データ25は、データ補完工程が繰り返し行われて欠損データXnの数が減るに連れて教師データ25として使用可能な特徴量データの数が増え、整備されることになる。 The training data 25 consists of feature data of the features 21 to be complemented and feature data of the factor features 22 extracted from the dataset 20. If missing data Xn exists in either the feature data of the features 21 to be complemented or the factor features 22 in a group of data, that group of data is generally excluded from the training data 25. Note that if the missing data Xn is complemented with complement data Yn, that group of data can be used as training data 25. Therefore, as the data complementation process is repeated and the number of missing data Xn decreases, the number of feature data that can be used as training data 25 increases, and the training data 25 is improved.
推定値を算出するステップ(S133)では、演算装置2により推定モデル24を使用して、補完対象特徴21での欠損している特徴量データ(欠損データXn)の推定値を算出するデータ処理が行われる。具体的に、作成した推定モデル24に、入力データ26の因子特徴22の特徴量データを入力して、入力データ26の補完対象特徴21の欠損データXnの推定値を算出する。入力データ26は、補完対象特徴21が欠損データXnである一群データ(例えば、サンプルA4、Cn)の因子特徴22の特徴量データで構成される。例えば、欠損データX1の推定値を算出する場合に、サンプルA4の因子特徴22の特徴量データが入力データ26として入力される。 In the step of calculating an estimated value (S133), the calculation device 2 uses the estimation model 24 to perform data processing to calculate an estimated value of missing feature data (missing data Xn) in the feature to be complemented 21. Specifically, feature data of the factor feature 22 of the input data 26 is input into the created estimation model 24 to calculate an estimated value of the missing data Xn in the feature to be complemented 21 in the input data 26. The input data 26 is composed of feature data of the factor feature 22 of a group of data (e.g., samples A4 and Cn) in which the feature to be complemented 21 is missing data Xn. For example, when calculating an estimated value of missing data X1, feature data of the factor feature 22 of sample A4 is input as the input data 26.
データセット20を更新するステップ(S134)では、演算装置2により算出した推定値によって欠損データXn(欠損している特徴量データ)を補完して、データセット20を更新するデータ処理が行われる。具体的に、順位kの補完対象特徴21を対象としたデータ補完工程(S130)では、順位kの補完対象特徴21の欠損データXnの全てが各々の推定値により補完されて補完データYnに更新される。 In the step (S134) of updating the dataset 20, data processing is performed to complement missing data Xn (missing feature data) with estimated values calculated by the calculation device 2, and update the dataset 20. Specifically, in the data complementation step (S130) targeting the feature 21 to be complemented with rank k, all of the missing data Xn for the feature 21 to be complemented with rank k is complemented with each estimated value and updated to complemented data Yn.
以上の(S131)~(S134)の各ステップが実行されるデータ補完工程(S130)は、順位「1」の補完対象特徴21から順位「m」の補完対象特徴21まで順に行われ、それぞれのデータ補完工程が行われるごとにデータセット20が更新される。つまり、順位kの補完対象特徴21を対象としたデータ補完工程で欠損データXnが補完データYnに更新されることで、順に行われる次の順位(k+1)の補完対象特徴21を対象としたデータ補完工程で使用するデータセット20が更新される。したがって、順位(k+1)の補完対象特徴21を対象としたデータ補完工程で使用される更新されたデータセット20に存在する欠損データXnの数は、順位kの補完対象特徴21を対象としたデータ補完工程で使用されるデータセット20に存在する欠損データXnの数よりも少なくなる。それ故、データ補完工程が繰り返されるごとに、欠損データXnの数が減ることに伴って使用可能な特徴量データの数が増え、教師データ25が整備されることになる。 The data imputation process (S130), in which the above steps (S131) to (S134) are performed, is performed sequentially for the feature 21 to be imputed, ranked "1," through the feature 21 to be imputed, ranked "m." The dataset 20 is updated with each data imputation process. In other words, by updating the missing data Xn to imputed data Yn in the data imputation process for the feature 21 to be imputed, ranked k, the dataset 20 used in the data imputation process for the next feature 21 to be imputed, ranked (k+1), is updated. Therefore, the number of missing data Xn in the updated dataset 20 used in the data imputation process for the feature 21 to be imputed, ranked (k+1), is less than the number of missing data Xn in the dataset 20 used in the data imputation process for the feature 21 to be imputed, ranked k. Therefore, with each repetition of the data imputation process, the number of missing data Xn decreases, increasing the number of available feature vectors, and training data 25 is thus compiled.
図6~図8に示す手順は、図3の因子特徴22を選択するステップ(S131)の代わりに実行される。この手順は、補完対象特徴21の特徴量データの変化に対する候補特徴23の影響度を演算装置2の演算処理により把握する点、基準よりも高い影響度のうちで最も高い影響度の因子特徴22を選択する点が先の実施形態と異なる。この手順では、データ補完工程(S130)の最初に、入力部7により因子特徴22の種類数iを選択する(S210)。ついで、データ補完プログラム10を実行することで、データ補完プログラム10は演算装置2に各手順を実行させる(S220~S240)。最終的に、演算装置2により影響度が把握されて、把握したその影響度に基づいた因子特徴22が選択されると、データ補完工程(S130)の残りの各ステップが実行される。(S220~S240)の各ステップの内容を以下に詳述する。 The procedure shown in Figures 6 to 8 is executed in place of the step (S131) of selecting factor features 22 in Figure 3. This procedure differs from the previous embodiment in that the influence of candidate features 23 on changes in the feature quantity data of the feature 21 to be complemented is determined by the computational processing of the computation device 2, and the factor feature 22 with the highest influence among those with influences higher than the reference value is selected. In this procedure, at the beginning of the data complementation step (S130), the input unit 7 selects the number i of factor features 22 (S210). Next, the data complementation program 10 is executed, causing the computation device 2 to execute each step (S220 to S240). Finally, the computation device 2 determines the influence and selects a factor feature 22 based on the determined influence, and the remaining steps of the data complementation step (S130) are executed. The content of each step (S220 to S240) is described in detail below.
種類数iを選択するステップ(S210)では、候補特徴23の中から選択される因子特徴22の種類数iを選択する。種類数iは、入力部7により任意に選択されてもよく、演算装置2によりデータ処理することにより予め設定された種類数iが自動的に選択されてもよい。種類数iの過不足が生じると推定値の推定精度は低くなり、種類数iが多すぎると演算装置2の演算負荷は増える。そのため、種類数iは二種類以上、五種類以下が望ましい。 In the step of selecting the number of types i (S210), the number of types i of factor features 22 to be selected from the candidate features 23 is selected. The number of types i may be selected arbitrarily via the input unit 7, or a preset number of types i may be automatically selected by data processing by the calculation device 2. If the number of types i is too large or too small, the estimation accuracy of the estimated value will decrease, and if the number of types i is too large, the calculation load on the calculation device 2 will increase. Therefore, it is desirable that the number of types i be two or more and five or less.
図7に例示するサブルーチン(S220)では、演算装置2により、補完対象特徴21の特徴量データの変化に対する候補特徴23の影響度を予め把握するデータ処理と、候補特徴23の中から影響度が基準よりも高い因子特徴22を選択するデータ処理とが実行される。具体的に、このサブルーチンでは、影響度の高低を示す指標として、推定モデル24の精度を評価する指標を用いて候補特徴23の影響度を把握する。 In the subroutine (S220) illustrated in FIG. 7, the calculation device 2 executes data processing to determine in advance the influence of candidate features 23 on changes in the feature amount data of the feature 21 to be complemented, and data processing to select, from the candidate features 23, factor features 22 whose influence is higher than a standard. Specifically, in this subroutine, the influence of the candidate features 23 is determined using an index that evaluates the accuracy of the estimation model 24 as an index indicating the level of influence.
まず、演算装置2により候補特徴23から種類数iの因子特徴22を選択するデータ処理(S221)が実行される。次いで、演算装置2により補完対象特徴21および選択した種類数iの因子特徴22に基づいた推定モデル24を作成するデータ処理(S133)と推定値を算出するデータ処理(S133)とが実行される。次いで、演算装置2により指標を算出するデータ処理(S222)が実行される。次いで、演算装置2により選択した種類数iの因子特徴22の組み合わせとその指標を補助記憶部6に保存するデータ処理(S223)が実行される。次いで、演算装置2によりサブルーチンの繰り返し数hをカウントするデータ処理(S224)が実行された後に、繰り返し数hが組み合わせの総数(C(N-1,i)以上になったか否かを判定するデータ処理(S225)が実行される。全ての組み合わせとその指標が保存されると、演算装置2により最も評価が高い組み合わせを選択するデータ処理(S226)が実行されて、サブルーチンが終了する。サブルーチンの繰り返し数hはサブルーチンの終了に伴ってリセットされる。 First, the arithmetic unit 2 executes data processing (S221) to select i types of factor features 22 from the candidate features 23. Next, the arithmetic unit 2 executes data processing (S133) to create an estimation model 24 based on the features 21 to be complemented and the selected i types of factor features 22, and data processing (S133) to calculate an estimated value. Next, the arithmetic unit 2 executes data processing (S222) to calculate an index. Next, the arithmetic unit 2 executes data processing (S223) to store the combination of i types of factor features 22 selected by the arithmetic unit 2 and its index in the auxiliary memory unit 6. Next, the calculation device 2 executes data processing (S224) to count the number of repetitions h of the subroutine, followed by data processing (S225) to determine whether the number of repetitions h is equal to or greater than the total number of combinations (C(N-1, i)). Once all combinations and their indices have been saved, the calculation device 2 executes data processing (S226) to select the combination with the highest evaluation, and the subroutine ends. The number of repetitions h of the subroutine is reset upon completion of the subroutine.
種類数iの因子特徴22を選択するステップ(S221)では、選択される種類数iの因子特徴22の組み合わせが前回の繰り返し数(h-1)までの組み合わせ(繰り返し数「1」から繰り返し数(h-1)までの間に使用された組み合わせ)と異なる組み合わせになる。異なる組み合わせは、前回までの組み合わせと一つでも異なる特徴が含まれていればよい。 In the step (S221) of selecting the i types of factor features 22, the combination of the i types of factor features 22 selected will be a combination different from the combinations used up to the previous repetition number (h-1) (the combinations used from repetition number "1" to repetition number (h-1)). A different combination may include at least one feature that is different from the previous combination.
指標を算出するステップ(S222)では、演算装置2により補完対象特徴21の特徴量データと選択した種類数iの因子特徴22の特徴量データとを用いて作成した推定モデル24の精度を評価する指標を算出するデータ処理が実行される。その指標としては、上述した公知の種々の指標(精度評価指数、情報量基準、および、仮設検定)を用いることができる。 In the step of calculating an index (S222), the computing device 2 executes data processing to calculate an index for evaluating the accuracy of the estimation model 24 created using the feature amount data of the feature 21 to be complemented and the feature amount data of the selected number i of factor features 22. The index can be any of the various well-known indices (accuracy evaluation index, information criterion, and hypothesis testing) described above.
繰り返し数hが組み合わせの総数(C(N-1,i)以上になったか否かを判定するステップ(S225)では、サブルーチンの繰り返し数hが種類数iの因子特徴22の組み合わせの探索回数を示し、組み合わせの総数が候補特徴23の総数(N-1)から種類数iの因子特徴22を取り出したときの組み合わせの総数を示す。したがって、繰り返し数hが組み合わせの総数以上になった場合に、種類数iの因子特徴22の全ての組み合わせとその指標とが補助記憶部6に保存されたことになる。上述したとおり、影響度の高低は、推定モデル24の精度を評価する指標で表すことができる。したがって、このステップにより、補完対象特徴21の特徴量データの変化に対する候補特徴23の影響度を予め把握するデータ処理が実行されたことになる。 In step S225, which determines whether the number of repetitions h is equal to or greater than the total number of combinations (C(N-1, i)), the number of repetitions h of the subroutine indicates the number of times combinations of i types of factor features 22 are searched for, and the total number of combinations indicates the total number of combinations when i types of factor features 22 are extracted from the total number (N-1) of candidate features 23. Therefore, when the number of repetitions h is equal to or greater than the total number of combinations, all combinations of i types of factor features 22 and their indices have been stored in the auxiliary memory unit 6. As described above, the level of influence can be expressed by an index that evaluates the accuracy of the estimation model 24. Therefore, this step executes data processing to determine in advance the influence of candidate features 23 on changes in the feature amount data of the feature to be complemented 21.
最も評価の高い組み合わせを選択するステップ(S226)では、演算装置により、全ての組み合わせの推定モデル24の精度を評価する指標の中で最も評価の高い指標を特定し、特定した指標が算出された因子特徴22の組み合わせを選択するデータ処理が実行される。推定モデル24の精度が高い評価になる種類数iの因子特徴22の組み合わせは、補完対象特徴21の特徴量データに対する影響度が高い。最も評価の高い種類数iの因子特徴22の組み合わせは、選択可能な種類数iの因子特徴22の組み合わせの中で最も影響度が高い組み合わせになることから、補完対象特徴21の特徴量データに対する影響度が基準よりも高い因子特徴22の組み合わせと見做せる。したがって、このステップにより、候補特徴23の中から影響度が基準よりも高い因子特徴22を選択するデータ処理が実行されたことになる。以下、影響度が基準よりも高い因子特徴22の組み合わせをCiとする。 In the step of selecting the most highly evaluated combination (S226), the computing device identifies the most highly evaluated index among the indexes for evaluating the accuracy of all combinations of the estimation model 24, and executes data processing to select the combination of factor features 22 for which the identified index was calculated. A combination of factor features 22 with a number of types i that results in a high evaluation of the accuracy of the estimation model 24 has a high degree of influence on the feature quantity data of the feature 21 to be complemented. Since the most highly evaluated combination of factor features 22 with a number of types i is the combination with the highest influence among the selectable combinations of factor features 22 with a number of types i, it can be considered to be a combination of factor features 22 with a higher influence on the feature quantity data of the feature 21 to be complemented than the standard. Therefore, this step executes data processing to select factor features 22 with a higher influence than the standard from among the candidate features 23. Hereinafter, a combination of factor features 22 with a higher influence than the standard will be referred to as Ci.
このようなサブルーチン(S220)を実行することで、候補特徴23の影響度に対する知見が乏しい場合でも、影響度が比較的高い因子特徴を利用することができる。また、これまでの知見からでは得られなかった因子特徴を見出すことも可能となる。これにより、データセット20の欠損データXnの補完精度を向上することに加えて、見出した因子特徴を利用することで新たな観点でゴム組成物のコンピュータシミュレーションを行うことが可能となる。 By executing this subroutine (S220), factor features with relatively high influence can be used even when knowledge of the influence of candidate features 23 is limited. It also makes it possible to discover factor features that could not be obtained from previous knowledge. This not only improves the accuracy of complementing missing data Xn in dataset 20, but also makes it possible to perform computer simulations of rubber compositions from a new perspective by using the discovered factor features.
図8に例示するサブルーチン(S230)では、演算装置2により基準よりも高い影響度のうちで最も高い影響度の因子特徴22の組み合わせを特定するデータ処理が行われる。このサブルーチンでも前述したサブルーチンと同様に、影響度の高低を示す指標として、推定モデル24の精度を評価する指標を用いる。 In the subroutine (S230) illustrated in FIG. 8, the computing device 2 performs data processing to identify the combination of factor features 22 with the highest influence among those with influence levels higher than the standard. As with the subroutines described above, this subroutine also uses an index for evaluating the accuracy of the estimation model 24 as an index indicating the level of influence.
まず、演算装置2により種類数jの追加特徴27を選択するデータ処理が実行される(S231)。以下、因子特徴22の組み合わせは選択された種類数jの追加特徴27が組み合わせCiに追加されたものとする。次いで、演算装置2により、補完対象特徴21および種類数(i+j)の因子特徴22に基づいて推定モデル24を作成するデータ処理(S133)と推定値を算出するデータ処理(S133)とが実行される。次いで、演算装置2により指標を算出するデータ処理(S222)と組み合わせおよびその指標を保存するデータ処理(S223)が実行される。次いで、演算装置2によりサブルーチンの繰り返し数hをカウントするデータ処理(S224)が実行された後に、繰り返し数hが組み合わせの総数(C(N-1-i,j)以上になったか否かを判定するデータ処理(S232)が実行される。全ての組み合わせとその指標が保存されると、演算装置2により前回の評価(組み合わせCiに種類数(j-1)の追加特徴27を追加した組み合わせの評価)よりも今回の評価が高いか否かを判定するデータ処理(S233)が実行される。前回の評価よりも今回の評価が高い場合に、演算装置2により追加特徴27の種類数jを増やすデータ処理(S234)が実行される。前回の評価よりも今回の評価が低い場合に、サブルーチンが終了する。サブルーチンの繰り返し数hはサブルーチンの終了に伴ってリセットされる。 First, the calculation device 2 executes data processing to select j types of additional features 27 (S231). Hereinafter, the combination of factor features 22 is assumed to be the combination Ci to which the selected j types of additional features 27 have been added. Next, the calculation device 2 executes data processing (S133) to create an estimation model 24 based on the feature 21 to be complemented and the (i + j) types of factor features 22, and data processing (S133) to calculate an estimated value. Next, the calculation device 2 executes data processing (S222) to calculate an index, and data processing (S223) to save the combination and its index. Next, the calculation device 2 executes data processing (S224) to count the number of repetitions h of the subroutine, followed by data processing (S232) to determine whether the number of repetitions h is equal to or greater than the total number of combinations (C(N-1-i,j)). Once all combinations and their indices have been saved, the calculation device 2 executes data processing (S233) to determine whether the current evaluation is higher than the previous evaluation (the evaluation of the combination in which (j-1) types of additional features 27 are added to combination Ci). If the current evaluation is higher than the previous evaluation, the calculation device 2 executes data processing (S234) to increase the number j of types of additional features 27. If the current evaluation is lower than the previous evaluation, the subroutine ends. The number of repetitions h of the subroutine is reset upon completion of the subroutine.
種類数jの追加特徴27を選択するステップ(S231)では、候補特徴23から種類数iの因子特徴22の組み合わせCiで用いられた特徴を除いた残りの特徴から種類数jの追加特徴27を選択する。選択された種類数jの追加特徴27の組み合わせは、前回の繰り返し数(h-1)までの組み合わせ(繰り返し数「1」から繰り返し数(h-1)までの間に使用された組み合わせ)と異なる組み合わせになる。このサブルーチンの開始時の追加特徴27の種類数jは一種類以上であればよいが、最適な組み合わせを探索するにはサブルーチンの開始時の種類数jは一種類であることが望ましい。 In the step (S231) of selecting j types of additional features 27, j types of additional features 27 are selected from the remaining features after excluding the features used in the i types of combinations Ci of factor features 22 from the candidate features 23. The selected j types of additional features 27 will be a different combination from the combinations up to the previous iteration number (h-1) (the combinations used from iteration number "1" to iteration number (h-1)). The number j of types of additional features 27 at the start of this subroutine may be one or more, but in order to search for the optimal combination, it is desirable that the number j of types at the start of the subroutine be one.
繰り返し数hが組み合わせの総数(C(N-1-i,j)以上になったか否かを判定するステップ(S232)では、サブルーチンの繰り返し数hが種類数jの追加特徴27の組み合わせの探索回数を示し、組み合わせの総数が候補特徴23の総数から組み合わせCiの因子特徴22を除いた残りの特徴の総数(N-1-i)から種類数jの追加特徴27を取り出したときの組み合わせの総数を示す。したがって、繰り返し数hが組み合わせの総数以上になった場合に、組み合わせCiの因子特徴22に種類数jの追加特徴24を追加した全ての組み合わせとその指標とが補助記憶部6に保存されたことになる。 In step S232, which determines whether the number of repetitions h is equal to or greater than the total number of combinations (C(N-1-i, j)), the number of repetitions h of the subroutine indicates the number of times combinations of number j of additional features 27 have been searched for, and the total number of combinations indicates the total number of combinations when number j of additional features 27 are extracted from the total number of features (N-1-i) remaining after subtracting the factor features 22 of combination Ci from the total number of candidate features 23. Therefore, when the number of repetitions h is equal to or greater than the total number of combinations, all combinations in which number j of additional features 24 have been added to the factor features 22 of combination Ci, along with their indices, have been stored in the auxiliary memory unit 6.
前回の評価(組み合わせCiに種類数(j-1)の追加特徴27を追加した組み合わせの評価)よりも今回の評価が高いか否かを判定するステップ(S233)では、演算装置2により、全ての組み合わせの推定モデル24の精度を評価する指標の中で最も評価の高い指標を特定するデータ処理が実行される。次いで、演算装置により、特定した指標と前回の指標(種類数(j-1)の追加特徴27を追加した組み合わせで最も評価が高い指標)とを比較して、前回よりも評価が高いか否かを判定するデータ処理が実行される。前回よりも評価が高い場合は、組み合わせCiに種類数jの追加特徴27を追加した組み合わせの因子特徴22の影響度が前回の組み合わせの影響度より高いことを示す。一方、前回よりも評価が低い場合は、組み合わせCiに種類数(j-1)の追加特徴27を追加した組み合わせの因子特徴22の影響度が今回の組み合わせより高いことを示す。つまり、基準よりも高い影響度のうちで最も高い影響度の因子特徴22の組み合わせは、組み合わせCiに種類数(j-1)の追加特徴27を追加した組み合わせの中で推定モデル24の精度が最も高い評価を得たものになる。 In step S233 of determining whether the current evaluation is higher than the previous evaluation (the evaluation of the combination in which (j-1) types of additional features 27 are added to combination Ci), the computing device 2 performs data processing to identify the highest-rated index among the indices evaluating the accuracy of the estimation model 24 for all combinations. Next, the computing device performs data processing to compare the identified index with the previous index (the highest-rated index for the combination in which (j-1) types of additional features 27 are added) to determine whether the evaluation is higher than the previous evaluation. If the evaluation is higher than the previous evaluation, this indicates that the influence of the factor features 22 in the combination in which j types of additional features 27 are added to combination Ci is higher than the influence of the previous combination. On the other hand, if the evaluation is lower than the previous evaluation, this indicates that the influence of the factor features 22 in the combination in which (j-1) types of additional features 27 are added to combination Ci is higher than the influence of the current combination. In other words, the combination of factor features 22 with the highest influence level higher than the standard is the combination in which (j-1) types of additional features 27 are added to combination Ci, and the accuracy of the estimation model 24 is highest.
追加特徴27の種類数jを増やすステップ(S234)は、組み合わせCiに種類数jの追加特徴27を追加した組み合わせの因子特徴22の影響度が前回の組み合わせの影響度より高い場合に行われる。このステップでは、演算装置2により、種類数jを一つ増やすデータ処理が実行される。このステップ以降、再度、上記の(S231)~(S233)の各ステップが行われる。 The step (S234) of increasing the number j of types of additional features 27 is performed when the influence of the factor features 22 of the combination in which the number j of types of additional features 27 is added to the combination Ci is higher than the influence of the previous combination. In this step, the calculation device 2 executes data processing to increase the number j of types. After this step, the above steps (S231) to (S233) are executed again.
最も評価の高い組み合わせを選択するステップ(S240)では、演算装置2により、上記の二つのサブルーチン(S220、S230)の実行により把握された影響度に基づいて、基準よりも高い影響度のうちで最も高い影響度の因子特徴22の組み合わせC(i+j-1)を選択するデータ処理が実行される。組み合わせC(i+j-1)が選択されると、データ補完工程(S130)の残りの各ステップが実行され、欠損データXn(欠損している特徴量データ)が補完されて、データセット20が更新される。 In the step (S240) of selecting the most highly evaluated combination, the computing device 2 executes data processing to select the combination C(i+j-1) of factor features 22 with the highest influence among those with influences higher than the standard, based on the influences determined by executing the above two subroutines (S220, S230). Once combination C(i+j-1) is selected, the remaining steps of the data complementation process (S130) are executed, the missing data Xn (missing feature data) is complemented, and the dataset 20 is updated.
このようなサブルーチン(S230)を実行することで、これまでの知見からでは得られなかったより高い影響度の因子特徴22を利用することが可能となる。これにより、推定値が欠損している特徴量データに近似し易くなる。 By executing this subroutine (S230), it becomes possible to utilize factor features 22 with a higher degree of influence than could have been obtained from previous knowledge. This makes it easier to approximate estimated values to missing feature data.
因子特徴22や追加特徴27を選択するステップ(S131、S221、S231)では、選択条件に、欠損データXnの数の少なさを考慮するとよい。つまり、因子特徴22は、影響度が最優先の選択条件になるが、この条件下で、それぞれのデータ補完工程で補完対象となる特徴での欠損データXnの数がより少ない候補特徴23を優先的に選択するとよい。教師データ25や入力データ26の特徴量データに欠損データXnが存在してもよいが、欠損データXnが存在する場合に推定モデル24を使用した推定値の推定精度が低くなる。それ故、教師データ25や入力データ26に欠損データXnが少なくなることで、推定値の推定精度の向上には有利になる。また、欠損データXnの数の少なさを考慮する場合には、入力データ26での欠損データXnによる推定精度への影響が高いため、入力データ26での欠損データXnの数の少なさをより優先するとよい。 In the steps (S131, S221, S231) for selecting factor features 22 and additional features 27, it is advisable to consider the small number of missing data Xn as a selection criterion. In other words, for factor features 22, influence is the top priority selection criterion, and under this condition, it is advisable to preferentially select candidate features 23 with fewer missing data Xn among the features to be complemented in each data complementation process. While missing data Xn may exist in the feature vector data of the training data 25 and input data 26, the presence of missing data Xn reduces the estimation accuracy of the estimated values using the estimation model 24. Therefore, reducing the amount of missing data Xn in the training data 25 and input data 26 is advantageous for improving the estimation accuracy of the estimated values. Furthermore, when considering the small number of missing data Xn, it is advisable to prioritize the small number of missing data Xn in the input data 26, since the impact of missing data Xn in the input data 26 on estimation accuracy is significant.
また、選択条件に、因子特徴22が属する分類を限定することを加えるとよい。具体的に、因子特徴22のうちの少なくとも一つの特徴が属する分類が製造データであることが望ましい。化学分析データや物性データに属する特徴の特徴量データはいわゆるラボデータである。一方、製造データに属する特徴の特徴量データは実際のゴム部材、ゴム製品の製造ラインでの測定値である。それ故、因子特徴22が製造データに属する特徴を含むことで、ラボデータと製造ラインでの測定データとの相関関係を把握することができる。これに伴い、研究開発と製造技術との連携が強化され、互いに技術力向上に大きく寄与する。 It is also a good idea to add a restriction to the classification to which the factor features 22 belong to the selection conditions. Specifically, it is desirable that the classification to which at least one of the factor features 22 belongs is manufacturing data. Feature amount data for features belonging to chemical analysis data or physical property data is so-called laboratory data. On the other hand, feature amount data for features belonging to manufacturing data is actual measured values from the production line of rubber components and rubber products. Therefore, by including features belonging to manufacturing data in factor features 22, it is possible to grasp the correlation between laboratory data and measurement data from the production line. This strengthens collaboration between research and development and manufacturing technology, greatly contributing to the improvement of each other's technological capabilities.
推定値を算出するステップ(S133)の後に、推定モデル24の精度を評価するステップを行うとよい。推定モデル24の精度を評価する指標としては、上述した公知の種々の指標(精度評価指数、情報量基準、および、仮設検定)を用いることができる。仮に、推定モデル24の精度の評価が基準(中央値や平均値)よりも低い場合は、推定値の代わりに補完対象特徴21の全ての特徴量データの中央値や平均値を用いて、補完対象特徴21の欠損データXnを補完するとよい。これにより、選択した因子特徴22の予め把握していた影響度が誤っていた場合、あるいは、データセット20の一群データの特徴量データが真値から掛け離れていた場合に、欠損データXnを精度の低い推定値で補完することを回避することが可能になる。 After the step of calculating the estimated value (S133), a step of evaluating the accuracy of the estimation model 24 may be performed. The various well-known indices described above (accuracy assessment index, information criterion, and hypothesis testing) can be used as indices for evaluating the accuracy of the estimation model 24. If the accuracy of the estimation model 24 is evaluated lower than the standard (median or mean), the missing data Xn of the feature 21 to be complemented may be complemented using the median or mean of all feature data of the feature 21 to be complemented instead of the estimated value. This makes it possible to avoid complementing the missing data Xn with a low-accuracy estimate when the previously determined influence of the selected factor feature 22 is incorrect or when the feature data of the group of data in the dataset 20 is far from the true value.
最終的に更新されたデータセット20(オリジナルのデータセット20の欠損データXnの全てが補完データYnに補完されたデータセット20)とは別に、オリジナルのデータセット20を記憶しておくことが望ましい。また、最終的に更新されたデータセット20をオリジナルのデータセット20に戻せる状態にしておくことが望ましい。そこで、演算装置2により欠損データXnが補完された履歴を記憶しておく、あるいは、補完データYnと欠損していない特徴量データとを区別可能にしておくとよい。その履歴や区別に基づいて演算装置2によりデータ処理することにより、更新されたデータセット20をオリジナルのデータセット20に戻すことが可能となる。次にコンピュータシミュレーションを行うまでに、サンプル数の増加や新たな種類のゴム組成物の追加によりデータセット20に更なる一群データが追加されることがある。このとき、オリジナルのデータセット20を記憶しておく、あるいは、オリジナルのデータセット20に戻しておくことで、追加されたその一群データを含めて再度、欠損データXnを補完することが可能となり、一群データの数の増加に伴って欠損データXnの補完精度が向上する。 It is desirable to store the original dataset 20 separately from the final updated dataset 20 (the dataset 20 in which all missing data Xn in the original dataset 20 has been supplemented with supplementary data Yn). It is also desirable to enable the final updated dataset 20 to be restored to the original dataset 20. Therefore, it is advisable to store a history of the missing data Xn being supplemented by the computing device 2, or to distinguish between the supplementary data Yn and non-missing feature data. By processing the data using the computing device 2 based on this history or distinction, it is possible to restore the updated dataset 20 to the original dataset 20. Before the next computer simulation, additional groups of data may be added to the dataset 20 due to an increase in the number of samples or the addition of a new type of rubber composition. In this case, storing the original dataset 20 or restoring it to the original dataset 20 makes it possible to supplement the missing data Xn again, including the added groups of data. As the number of groups of data increases, the accuracy of complementing the missing data Xn improves.
サブルーチン(S220)で特定された因子特徴22の組み合わせCiやサブルーチン(S230)で特定された因子特徴22の組み合わせC(i+j-1)を補助記憶部6に保存しておき、因子特徴22を選択するステップ(S131)で選択可能にするとよい。これにより、因子特徴22の選択肢が増えることになる。 The combination Ci of factor features 22 identified in the subroutine (S220) and the combination C(i+j-1) of factor features 22 identified in the subroutine (S230) can be stored in the auxiliary storage unit 6 and made selectable in the step (S131) of selecting factor features 22. This increases the number of options for factor features 22.
精度評価指数を用いた推定モデル24の精度の評価では、因子特徴22の種類数が多いほど精度が高くなる傾向にある。よって、精度評価指数を用いた推定モデル24の精度の評価は、因子特徴22が選択されている場合や因子特徴22の種類数が予め定まっている場合に適している。一方で、情報量基準または仮設検定を用いた推定モデル24の精度の評価では、推定モデル24の尤度の高さと因子特徴22の種類数の少なさとが評価の対象となっている。よって、情報量基準または仮説検定を用いた推定モデル24の精度の評価は、因子特徴22の組み合わせを探索する場合に適している。そこで、各々のサブルーチン(S220、S230)での影響度の高低を示す指標としては、精度評価指数を用いてもよいが、因子特徴22の種類数を適切な数に止めることができることから情報量基準または仮設検定を用いることが望ましい。なお、仮説検定を用いる場合には、データセット20における特徴量の分布が正規分布であると仮定し、有意水準の基準を用いるとよい。 When evaluating the accuracy of an estimation model 24 using the accuracy evaluation index, the greater the number of types of factor features 22, the higher the accuracy tends to be. Therefore, evaluating the accuracy of an estimation model 24 using the accuracy evaluation index is appropriate when factor features 22 are selected or when the number of types of factor features 22 is predetermined. On the other hand, when evaluating the accuracy of an estimation model 24 using the information criterion or hypothesis testing, the evaluation targets the high likelihood of the estimation model 24 and the small number of types of factor features 22. Therefore, evaluating the accuracy of an estimation model 24 using the information criterion or hypothesis testing is appropriate when searching for combinations of factor features 22. Therefore, while the accuracy evaluation index may be used as an indicator of the level of influence in each subroutine (S220, S230), it is preferable to use the information criterion or hypothesis testing, as this allows the number of types of factor features 22 to be limited to an appropriate number. When using hypothesis testing, it is advisable to assume that the distribution of features in the dataset 20 is normal and use a significance level criterion.
以上のとおり、本実施形態によれば、データ補完工程(S130)を、補完対象特徴21の内で特徴量データの欠損数が少ない特徴の順に行い、かつ、順に行う次のデータ補完工程(順位(k+1)のS130)では、直前のデータ補完工程(順位kのS130)で欠損データXnが補完されることで補完データYnになって更新されたデータセット20を使用するので、効率的に欠損データXnを補完するには有利になる。 As described above, according to this embodiment, the data completion step (S130) is performed in the order of features with the least amount of missing feature data among the features 21 to be completed, and the next data completion step (S130 with rank (k+1)) uses the updated dataset 20 that has been completed as completed data Yn by completing the missing data Xn in the immediately preceding data completion step (S130 with rank k), which is advantageous for efficiently completing the missing data Xn.
また、ゴム組成物に関する様々な種類の特徴どうしの特徴量データに与える影響度の程度は概ね判明している。それ故、影響度が比較的高い因子特徴22を利用して機械学習より生成した推定モデル24を使用して算出された推定値は、欠損している特徴量データに近似し易くなる。本実施形態はこのように比較的簡便な手順を用いる構成でありながら、ゴム組成物に関するデータセット20において欠損している特徴量データを精度よく補完することができうる。 In addition, the degree of influence that various types of features related to rubber compositions have on feature data is generally known. Therefore, estimated values calculated using an estimation model 24 generated by machine learning using factor features 22 with a relatively high degree of influence tend to approximate missing feature data. While this embodiment is configured using a relatively simple procedure, it can accurately complement missing feature data in a dataset 20 related to rubber compositions.
また、本実施形態によれば、データセット20を整備してラベルを付与する必要がないため、データセット20の整備に要する工数を大幅に削減できる。さらに、データセット20さえ用意することができれば、データセット20に欠損データXnが存在したとしても直ぐにコンピュータシミュレーションを行うことが可能となり、コンピュータシミュレーションの開始までに要する時間も短縮できる。 In addition, according to this embodiment, there is no need to prepare and label the dataset 20, which significantly reduces the amount of work required to prepare the dataset 20. Furthermore, as long as the dataset 20 is prepared, it becomes possible to immediately perform a computer simulation even if there is missing data Xn in the dataset 20, thereby reducing the time required to start the computer simulation.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明のゴム組成物に関するデータセットのデータ補完方法およびデータ補完システム並びにデータ補完プログラムは特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The above describes an embodiment of the present invention, but the data completion method, data completion system, and data completion program for a data set related to a rubber composition of the present invention are not limited to specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the present invention.
因子特徴22を選択するステップ(S131)や種類数iを選択するステップ(S210)は、補完対象特徴21を選択するステップ(S110)と同時に実行されてもよい。それらのステップが同時に実行されることで、演算装置2によるデータ処理が因子特徴22の選択や種類数iの選択により途中で一旦停止されることなく実行が継続される。 The step of selecting factor features 22 (S131) and the step of selecting the number of types i (S210) may be executed simultaneously with the step of selecting features 21 to be complemented (S110). By executing these steps simultaneously, data processing by the calculation device 2 continues without being temporarily interrupted midway due to the selection of factor features 22 or the selection of the number of types i.
(S220~S240)の各ステップのうち、サブルーチン(S230)を実行せず、影響度が基準よりも高い組み合わせCiの因子特徴22を利用して、欠損データXnを補完してもよい。サブルーチン(S230)は、実行されることで、より高い影響度の因子特徴22を利用することが可能となるため、必要に応じて実行するとよい。 Of the steps (S220-S240), the subroutine (S230) may not be executed, and the missing data Xn may be complemented using the factor features 22 of the combination Ci with a higher influence than the standard. By executing the subroutine (S230), it becomes possible to use factor features 22 with a higher influence, so it is recommended to execute it as needed.
(S220~S240)の各ステップでは、種類数iの因子特徴22の組み合わせCiに追加特徴27を追加する手順としたが、種類数iを最大とした因子特徴22の組み合わせで影響度が最も高い組み合わせを特定し、その組み合わせの中から特徴を徐々に削減する手順としてもよい。種類数iを最大とした因子特徴22の組み合わせは、候補特徴23の中から補完対象特徴21の特徴量データが全く変化しない特徴を除外した残りの特徴の組み合わせになる。 In each step (S220 to S240), an additional feature 27 is added to a combination Ci of factor features 22 with the number of types i. However, a procedure may also be adopted in which the combination with the greatest influence among the combinations of factor features 22 with the maximum number of types i is identified, and features are gradually eliminated from that combination. The combination of factor features 22 with the maximum number of types i is the combination of features remaining after excluding, from the candidate features 23, features for which the feature amount data of the feature 21 to be complemented does not change at all.
13種のゴム組成物のサンプルに対して公知の9種の分析および測定により得た特徴量データを備えたオリジナルデータセットを表1に示す。このデータセットは欠損している特徴量データが存在しない。
上記の表1のデータセットの幾つかの特徴量データを意図的に欠損させて作成したデータセットを表2に示す。即ち、表2中の空欄が欠損データに該当する。 Table 2 shows a dataset created by intentionally missing some of the feature data from the dataset in Table 1 above. In other words, the blank spaces in Table 2 correspond to missing data.
上記の表2に示すデータセットに存在する欠損している特徴量データを二通りの方法(実施例、比較例1)を用いて補完し、その結果を表3に示す。比較例1では、補完対象となる特徴での欠損していない全ての特徴量データの中央値で補完した。実施例では、図3に例示した実施形態と同様の手順によって、欠損している特徴量データを補完した。尚、この際に三種類の因子特徴を用いた。 The missing feature data in the dataset shown in Table 2 above was imputed using two methods (Example and Comparative Example 1), and the results are shown in Table 3. In Comparative Example 1, imputation was performed using the median value of all non-missing feature data for the feature to be imputed. In the Example, the missing feature data was imputed using the same procedure as in the embodiment illustrated in Figure 3. Note that three types of factor features were used in this process.
表3の結果から、実施例は比較例1に比して精度よくオリジナルの特徴量データを推定できることが分かる。 The results in Table 3 show that the Example can estimate original feature data with greater accuracy than Comparative Example 1.
次に、使用するデータセットのみを四通りに異ならせて、それぞれのデータセットの特徴量データを用いてゴム組成物に関する特徴量データを推定するコンピュータシミュレーションを行った。用いたデータセットは、表1に示したオリジナルデータセット(基本例)、上記の実施例により補完されたデータセット(実施例)、上記の比較例1により補完されたデータセット(比較例1)、表2に示した欠損が存在しているデータセット(比較例2)である。それぞれのコンピュータシミュレーション結果(推定値)と実測値との平均二乗誤差を算出し、その結果を図9に示す。図9に示す結果から実施例は、比較例1、2に比して基本例と近似する推定ができることが分かる。 Next, a computer simulation was performed in which only the datasets used were varied in four ways, and feature data for the rubber composition was estimated using the feature data from each dataset. The datasets used were the original dataset (Base Example) shown in Table 1, a dataset supplemented by the above Example (Example), a dataset supplemented by the above Comparative Example 1 (Comparative Example 1), and a dataset containing missing data as shown in Table 2 (Comparative Example 2). The mean square error between each computer simulation result (estimated value) and the actual measured value was calculated, and the results are shown in Figure 9. The results shown in Figure 9 indicate that the Example allows for estimations closer to those of the Base Example than Comparative Examples 1 and 2.
1 データ補完システム
2 演算装置
10 データ補完プログラム
20 データセット
21 補完対象特徴
22 因子特徴
23 候補特徴
24 推定モデル
25 教師データ
26 入力データ
27 追加特徴
Xn 欠損データ
Yn 補完データ
k 順位
Reference Signs List 1 Data imputation system 2 Arithmetic device 10 Data imputation program 20 Data set 21 Imputation target feature 22 Factor feature 23 Candidate feature 24 Estimation model 25 Training data 26 Input data 27 Additional feature Xn Missing data Yn Imputed data k Rank
Claims (4)
補完対象となる複数種類の前記特徴の内で前記特徴量データの欠損数が少ない前記特徴の順にデータ補完工程を行い、
それぞれの前記特徴に対する前記データ補完工程では、前記データセットの多数種類の前記特徴の中からそのデータ補完工程で補完対象となる前記特徴を除いた残りの特徴を候補特徴とし、そのデータ補完工程で補完対象となる前記特徴の前記特徴量データの変化に対するそれぞれの前記候補特徴の予め把握している影響度に基づいて、それぞれの前記候補特徴の中から前記影響度が基準よりも高い所定の前記特徴を因子特徴として選択し、
選択した複数種類の前記因子特徴の前記特徴量データと、そのデータ補完工程で補完対象となる前記特徴の前記特徴量データとを用いた機械学習より生成した推定モデルを使用して、そのデータ補完工程で補完対象となる前記特徴での欠損している前記特徴量データの推定値を算出し、この推定値によって欠損している前記特徴量データを補完し、
そのデータ補完工程で前記特徴量データを補完することで、順に行う次の前記データ補完工程で使用する前記データセットを更新し、
さらに、前記影響度の高低を示す指標として、前記推定モデルの精度を評価する指標を用いて、演算装置により前記候補特徴をデータ処理することにより、前記影響度を予め把握するゴム組成物に関するデータセットに対するデータ補完方法。 A data complementation method for complementing missing feature amount data for a plurality of types of features in a data set in which a group of data including feature amount data indicating features related to a rubber composition for a plurality of types of features is accumulated for a plurality of rubber compositions, the method comprising:
performing a data complementation step in the order of features having fewer missing feature amount data among the plurality of types of features to be complemented;
In the data complementation step for each of the features, the remaining features, excluding the feature to be complemented in the data complementation step, are set as candidate features from among the many types of features of the data set, and based on the previously determined influence of each of the candidate features on a change in the feature amount data of the feature to be complemented in the data complementation step, a predetermined feature having an influence higher than a standard is selected from each of the candidate features as a factor feature;
calculating an estimated value of the missing feature amount data for the feature to be complemented in the data complementing step using an estimation model generated by machine learning using the feature amount data for the selected multiple types of factor features and the feature amount data for the feature to be complemented in the data complementing step, and complementing the missing feature amount data with the estimated value;
By complementing the feature data in the data complementation step, the data set to be used in the next data complementation step to be performed in sequence is updated ;
Furthermore, a data complementation method for a dataset related to a rubber composition is provided, in which the degree of influence is grasped in advance by processing the candidate features using an index for evaluating the accuracy of the estimation model as an index showing the level of the degree of influence, using a computing device .
前記演算装置は、補完対象となる複数種類の前記特徴の内で前記特徴量データの欠損数が少ない前記特徴の順にデータ補完処理を実行し、
それぞれの前記特徴に対して実行する前記データ補完処理では、前記データセットの多数種類の前記特徴の中からそのデータ補完処理で補完対象となる前記特徴を除いた残りの特徴を候補特徴とし、そのデータ補完処理で補完対象となる前記特徴の前記特徴量データの変化に対するそれぞれの前記候補特徴の予め把握している影響度に基づいて、それぞれの前記候補特徴の中から前記影響度が基準よりも高い複数種類の所定の前記特徴が因子特徴として選択され、
選択された複数種類の前記因子特徴の前記特徴量データと、そのデータ補完処理で補完対象となる前記特徴の前記特徴量データとを用いた機械学習により推定モデルを生成するデータ処理と、生成した推定モデルを使用して、そのデータ補完処理で補完対象となる前記特徴での欠損している前記特徴量データの推定値を算出するデータ処理と、この推定値によって欠損している前記特徴量データを補完するデータ処理と、を実行し、
そのデータ補完処理で前記特徴量データを補完するデータ処理を実行することで、順に行う次の前記データ補完処理で使用する前記データセットが更新され、
さらに、前記演算装置が、前記影響度の高低を示す指標として、前記推定モデルの精度を評価する指標を用いて、前記候補特徴に基づいて前記影響度を予め把握するデータ処理を実行するゴム組成物に関するデータセットに対するデータ補完システム。 A data complementation system including: a data set in which a group of data including feature amount data indicating features related to a rubber composition for a large number of types of features is accumulated for a large number of rubber compositions; and a computing device that complements missing feature amount data for a plurality of types of features in the data set,
the computing device performs the data complementing process in the order of features with the least number of missing feature amount data among the plurality of types of features to be complemented;
In the data complementation process executed for each of the features, the remaining features, excluding the feature to be complemented in the data complementation process, from among the many types of features of the data set, are set as candidate features, and based on the previously determined influence of each of the candidate features on a change in the feature amount data of the feature to be complemented in the data complementation process, a plurality of types of predetermined features having an influence higher than a reference level are selected as factor features from among the candidate features;
performing a data process of generating an estimation model by machine learning using the feature amount data of the selected multiple types of factor features and the feature amount data of the features to be complemented in the data complementation process; a data process of calculating an estimated value of the feature amount data missing in the features to be complemented in the data complementation process using the generated estimation model; and a data process of complementing the missing feature amount data with the estimated value;
By executing data processing for complementing the feature amount data in the data complementation processing, the data set to be used in the next data complementation processing to be performed in sequence is updated,
Furthermore, the computing device performs data processing to grasp the degree of influence in advance based on the candidate features, using an index that evaluates the accuracy of the estimation model as an index indicating the level of the degree of influence .
前記演算装置に、補完対象となる複数種類の前記特徴の内で前記特徴量データの欠損数が少ない前記特徴の順にデータ補完手順を実行させ、
それぞれの前記特徴に対して実行させる前記データ補完手順では、前記データセットの多数種類の前記特徴の中からそのデータ補完手順で補完対象となる前記特徴を除いた残りの特徴を候補特徴とし、そのデータ補完手順で補完対象となる前記特徴の前記特徴量データの変化に対するそれぞれの前記候補特徴の予め把握している影響度に基づいて、それぞれの前記候補特徴の中から前記影響度が基準よりも高い複数種類の所定の前記特徴が因子特徴として選択し、
選択した複数種類の前記因子特徴の前記特徴量データと、そのデータ補完手順で補完対象となる前記特徴の前記特徴量データとを用いた機械学習により推定モデルを生成させる手順と、生成させた推定モデルを使用して、そのデータ補完手順で補完対象となる前記特徴での欠損している前記特徴量データの推定値を算出させる手順と、この推定値によって欠損している前記特徴量データを補完させる手順と、を実行させ、
そのデータ補完手順で前記特徴量データを補完させる手順を実行させることで、順に行う次の前記データ補完手順で使用される前記データセットが更新され、
さらに、前記演算装置に、前記影響度の高低を示す指標として、前記推定モデルの精度を評価する指標を用いて、前記候補特徴に基づいて前記影響度を予め把握させる手順を実行させるゴム組成物に関するデータセットに対するデータ補完プログラム。 A data complementing program that causes a computing device to complement missing feature amount data for a plurality of types of features in a data set in which a group of data including feature amount data indicating features related to a rubber composition for a plurality of types of features is accumulated for a plurality of rubber compositions, the data complementing program comprising:
causing the computing device to execute a data complement procedure in order of the features having the least number of missing feature amount data among the plurality of types of features to be complemented;
In the data complementation procedure to be executed for each of the features, the remaining features, excluding the feature to be complemented in the data complementation procedure, from among the many types of features of the data set, are set as candidate features, and based on the previously grasped influence of each of the candidate features on a change in the feature amount data of the feature to be complemented in the data complementation procedure, a plurality of types of predetermined features having an influence higher than a reference level are selected as factor features from among the candidate features;
generating an estimation model by machine learning using the feature amount data of the selected multiple types of factor features and the feature amount data of the features to be complemented in the data complementation step; calculating an estimate of the feature amount data missing in the features to be complemented in the data complementation step using the generated estimation model; and complementing the missing feature amount data with the estimate;
By executing a procedure for complementing the feature data in the data complementation procedure, the data set used in the next data complementation procedure to be performed in sequence is updated;
Furthermore, a data complementation program for a dataset related to a rubber composition that causes the computing device to execute a procedure for grasping the degree of influence in advance based on the candidate features using an index that evaluates the accuracy of the estimation model as an index indicating the level of the degree of influence.
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 鬼塚 青杜、他1名,血液検査データ分析のための欠損値補完法,人工知能学会 第35回全国大会(2021),一般社団法人人工知能学会,2021年06月08日,第1-4頁 |
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