Updated on 2025/03/14

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HORII, Shunsuke
 
Affiliation
Affiliated organization, Center for Data Science
Job title
Associate Professor
Degree
博士

Education Background

  •  
    -
    2009

    Waseda University   Graduate School of Science and Engineering  

  •  
    -
    2004

    Waseda University   Graduate School of Science and Engineering  

Research Areas

  • Intelligent informatics

Research Interests

  • Information Theory, Coding Theory, Statistical Learning Theory

 

Papers

  • Examples of Industry-Academia Collaboration in Data Science

    SUKO Tota, HORII Shunsuke, KOBAYASHI Manabu

    Proceedings of the Conference of Transdisciplinary Federation of Science and Technology   2022   A-1-4  2022

     View Summary

    Waseda University has established Waseda Data Science Consortium, and has been engaged in various initiatives in collaboration with companies. In this presentation, we will introduce some examples of these activities. Then, the future collaboration between universities and companies in the field of data science will be discussed.

    DOI

  • Model Selection of Bayesian Hierarchical Mixture of Experts Based on Variational Inference

    Yuji Iikubo, Shunsuke Horii, Toshiyasu Matsushima

    2019 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC2019)    2019.10  [Refereed]

  • Distributed Stochastic Gradient Descent Using LDGM Codes

    堀井俊佑, 吉田隆弘, 小林学, 松嶋敏泰

    Proceedings of 2019 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT2019)     1417 - 1421  2019.07  [Refereed]

    DOI

    Scopus

    11
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    (Scopus)
  • A Note on the Estimation Method of Intervention Effects based on Statistical Decision Theory

    Shunsuke Horii, Tota Suko

    2019 53rd Annual Conference on Information Sciences and Systems, CISS 2019    2019.04

     View Summary

    In this paper, we deal with the problem of estimating the intervention effect in the statistical causal analysis using the structural equation model and the causal diagram. The intervention effect is defined as a causal effect on the response variable Y when the causal variable X is fixed to a certain value by an external operation and is defined based on the causal diagram. The intervention effect is defined as a function of the probability distributions in the causal diagram, however, generally these probability distributions are unknown, so it is required to estimate them from data. In other words, the steps of the estimation of the intervention effect using the causal diagram are as follows: 1. Estimate the causal diagram from the data, 2. Estimate the probability distributions in the causal diagram from the data, 3. Calculate the intervention effect. However, if the problem of estimating the intervention effect is formulated in the statistical decision theory framework, estimation with this procedure is not necessarily optimal. In this study, we formulate the problem of estimating the intervention effect for the two cases, the case where the causal diagram is known and the case where it is unknown, in the framework of statistical decision theory and derive the optimal decision method under the Bayesian criterion. We show the effectiveness of the proposed method through numerical simulations.

    DOI

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    2
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    (Scopus)
  • Sparse Bayesian Hierarchical Mixture of Experts and Variational Inference

    Yuji Iikubo, Shunsuke Horii, Toshiyasu Matsushima

    Proceedings of 2018 International Symposium on Information Theory and Its Applications, ISITA 2018     60 - 64  2019.03

     View Summary

    The hierarchical mixture of experts (HME) is a tree-structured probabilistic model for regression and classification. The HME has a considerable expression capability, however, the estimation of the parameters tends to overfit due to the complexity of the model. To avoid this problem, regularization techniques are widely used. In particular, it is known that a sparse solution can be obtained by L1 regularization. From a Bayesian point of view, regularization techniques are equivalent to assume that the parameters follow prior distributions and find the maximum a posteriori probability estimator. It is known that L1 regularization is equivalent to assuming Laplace distributions as prior distributions. However, it is difficult to compute the posterior distribution if Laplace distributions are assumed. In this paper, we assume that the parameters of the HME follow hierarchical prior distributions which are equivalent to Laplace distribution to promote sparse solutions. We propose a Bayesian estimation algorithm based on the variational method. Finally, the proposed algorithm is evaluated by computer simulations.

    DOI

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    2
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    (Scopus)

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Books and Other Publications

  • 統計リテラシーα -データの整理- 2015年度版

    堀井俊佑( Part: Sole author)

    早稲田大学出版部  2015.04

Presentations

  • 分散コンピューティングへの誤り訂正符号の応用に関する研究動向

    堀井俊佑  [Invited]

    第7回 誤り訂正符号のワークショップ  (岩手)  電子情報通信学会 情報理論とその応用サブソサイエティ

    Presentation date: 2018.09

  • Bayesian Compressed Sensing with Hybrid hierarchical Prior

    Shunsuke Horii

    2018 ISBA World Meeting  (Edinburgh) 

    Presentation date: 2018.06

  • Sparse Bayesian Logistic Regression with Hierarchical Prior and Variational Inference

    Shunsuke Horii

    AABI2017, NIPS workshop "Advances in Approximate Bayesian Inference" 

    Presentation date: 2017.12

  • 分散最適化手法の線形符号の復号への応用

    堀井俊佑  [Invited]

    誤り訂正符号ワークショップ 

    Presentation date: 2013.09

  • メッセージ伝搬アルゴリズムとその応用

    堀井俊佑

    数理人セミナー 

Research Projects

  • ベイズ決定理論に基づく広範な問題に適用可能な統計的因果推論フレームワークの構築

    日本学術振興会  科学研究費助成事業

    Project Year :

    2022.04
    -
    2026.03
     

    堀井 俊佑

  • Economic and psychological effects of network diversification

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research

    Project Year :

    2018.04
    -
    2023.03
     

  • スパースモデリングとベイズ決定理論に基づいた因果推論手法の構築

    Project Year :

    2019.04
    -
    2022.03
     

     View Summary

    データ分析から得られた知見を使い,何らかの行動をした場合の結果を統計的に分析する方法として統計的因果推論の研究が注目を浴びている.本研究では特に因果ダイアグラム・構造方程式モデルに基づいた統計的因果推論を扱う.本研究では「介入効果をベイズ最適に推定する場合の有効性はどの程度か?」及び「ベイズ的スパースモデリングの考え方を応用することで,ベイズ最適な介入効果推定を効率的に近似計算することは可能か?」という2つの問いに対し,構造的因果推論,機械学習,最適化理論,ベイズ統計学,統計的決定理論,スパースモデリングの分野の知見を融合したアプローチによって,肯定的な回答を与えることを目指す.本研究の目的は,統計的因果分析における因果効果の推定問題をスパースモデリング・ベイズ統計学・決定理論に基づいてモデル化し,ベイズ最適な決定法,及び効率的な近似アルゴリズムの構築と解析を行うことであった.本研究の予備研究として,真の介入効果と推定介入効果の間の距離をカルバック・ライブラー距離で計る場合のベイズ最適な推定量を導出していたが,その研究の拡張として,平均介入効果の推定問題を扱い,二乗誤差損失を考えた場合のベイズ最適な推定量を導出した.一般的に介入効果を推定する場合,まず変数間の関係性を表す因果ダイアグラムを推定し,推定された因果ダイアグラムのもとで介入効果を推定するという二段階のアプローチがとられるが,本研究で提案した推定法は,各因果ダイアグラムのもとで推定した介入効果の推定量を,因果ダイアグラムの事後確率で期待値をとるというものになる.これにより,サンプルサイズが小さい場合でも平均的に推定精度の良い推定が可能となることを示した.また,操作変数を利用した因果推論の研究を行った.操作変数とは,処置変数と相関を持ち,目的変数とは処置変数を通して以外では相関を持たない変数であり,操作変数を利用した因果推論は経済学の分野で盛んに研究されている.操作変数は除外制約という制約を満たしている必要があるが,この制約はデータからのみでは検証することが出来ない.本研究では,除外制約を満たさない可能性が数多くあるという状況を考え,そのような場合でも効率的に因果推論が可能な手法を構築した.予定では,構造的因果推論に対するベイズ最適な推定法の性質の解明について,既に行っていた予備研究を拡張し,ベイズ的スパースモデリングによるモデル化について,文献調査や手法構築を行う予定であった.この2点について,計画通り研究を遂行し,学会発表により成果を公表できている.2020年度と2021年度は,まず2019年度に行った研究を論文としてまとめる.2019年度に構築した最適なアルゴリズムは,変数の数が多くなると,計算量的に計算が困難になるという問題がある.この問題を解決するために,MCMC法や変分ベイズ法などを応用し,効率的近似アルゴリズムを構築する予定である

  • 空間的分析と時間的制御を融合した、次世代商品推薦システムのための基礎理論の構築

    Project Year :

    2016.04
    -
    2019.03
     

     View Summary

    従来から商品推薦システムでは、同じクラスに属する顧客は同様の商品を購入すると仮定して、顧客や商品の類似度に関する分析結果を商品の推薦に利用している。本課題では、顧客や商品の類似度に関する分析を空間的分析と呼んでいる。また、商品を推薦する本来の目的は売上高の最大化であり、目的を達成するためには商品の推薦と推薦後の顧客の行動(購入/未購入)を時間軸でとらえて分析し、顧客を購買行動へ誘導するような商品を推薦する必要がある。本課題では、このような顧客の誘導を時間的制御と呼んでいる。本課題では、空間的分析と時間的制御を融合した商品推薦問題において、マルコフ決定過程を用いて定式化し、売上高を最大化する次世代商品推薦システムのための基礎理論を構築することを目的としている。今年度は従来技術に関する調査・分析を実施後に、顧客が属するクラスが時間の経過に伴って変化するような顧客クラスのモデルをマルコフ連鎖によって表現した。従来から検討されているマルコフ決定過程による顧客への推薦と顧客による購買を表現したモデルに、マルコフ連鎖による顧客クラスのモデルを加味して拡張することにより、空間的分析と時間的制御の融合を試みた。顧客のクラス変化を考慮した拡張モデルにおける顧客の所属クラスが未知という問題設定に対して、売上高をベイズ基準のもとで最大化する定式化を行い、実際にベイズ最適な推薦商品を算出する動的計画法を用いた提案アルゴリズムを導出した。さらに、数値計算例によって提案アルゴリズムの検証も行い、その有効性を確認した。実施計画では平成28年度は空間的分析と時間的制御を融合させた商品推薦問題の定式化を行うこととし、平成29年度の実施計画として空間的分析方法の提案と空間的分析と時間的制御を融合させた商品推薦方法の提案を挙げ、平成30年度の実施計画として提案方法の検証を挙げていた。平成28年度の実績は上記のとおり、顧客のクラス変化を考慮した拡張モデルにおける顧客の所属クラスが未知という問題設定に対して、売上高をベイズ基準のもとで最大化する定式化を行い、実際にベイズ最適な推薦商品を算出する動的計画法を用いた提案アルゴリズムを導出した。さらに、数値計算例によって提案アルゴリズムの検証も行い、その有効性を確認した。このように平成28年度の実績は、平成29年度以降の実施計画の一部を包含している。よって、進捗としては当初計画以上に進展していると判断する。平成28年度には、従来技術の調査・分析後に、顧客のクラス変化を考慮した拡張モデルにおける顧客の所属クラスが未知という問題設定のもとで検討を進め、定式化・提案アルゴリズムの導出・検証をおこなった。平成28年度の検討結果より、何も事前情報がない新規顧客に関する情報を当該顧客から入手するための新規顧客問題、利用する各種確率モデルの真のパラメータが未知の場合の機械学習問題など、検討すべき課題が多々存在することも明らかになった。そこで、本研究課題の今後の推進方策としては、検討の必要性が明らかになった新規顧客問題などを加味した空間的分析と時間的制御を融合させた商品推薦方法に関する定式化・提案アルゴリズムの導出・検証を進めていきたい。当初平成28年度に予定していた計算機の購入を平成29年度に実施することを計画している

  • Fundamental study on business analytics technologies on big data era

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research

    Project Year :

    2014.04
    -
    2017.03
     

    Goto Masayuki

     View Summary

    The objective of this study is to develop and deepen large-scale and diverse business data analytical technology (business analytics), propose new analytical models corresponding to various business data.Specifically, we promoted research on the following individual themes: 1) development of data analytics technology for database information on EC sites, 2) development of analytical technique of marketing information accumulated as text data, 3) development of statistical model for recommendar systems, 4) Theoretical analysis of Web marketing model using information retrieval and recommendation technology, 5) Development of analytical method for high dimensional and sparse large scale data, 6) Development of privacy protection data analysis technology

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Misc

  • Creation and Multi-purpose Use of Full-on-demand Content for Data Science Education

    堀井俊佑, 野村亮, 須子統太

    横幹連合コンファレンス予稿集(Web)   13th  2022

    J-GLOBAL

  • 潜在クラスを含むラベルノイズモデルにおける分類アルゴリズム

    須子統太, 安田豪毅, 堀井俊佑, 小林学

    情報理論とその応用シンポジウム予稿集(CD-ROM)   42nd  2019

    J-GLOBAL

  • 真の因果構造が未知の場合の因果効果の推定精度について

    井上一磨, 雲居玄道, 堀井俊佑, 須子統太, 後藤正幸

    情報理論とその応用シンポジウム予稿集(CD-ROM)   42nd  2019

    J-GLOBAL

  • Classification Algorithms for Generalized Label Noise Model with Unknown Parameter

    須子統太, 安田豪毅, 堀井俊佑, 小林学

    電子情報通信学会技術研究報告   118 ( 284(IBISML2018 44-104)(Web) )  2018

    J-GLOBAL

  • 早稲田大学におけるデータ科学教育の取り組み ~早稲田大学データ科学総合研究教育センターの活動~

    須子統太, 小林学, 堀井俊佑, 安田豪毅, 松嶋敏泰

    日本経営工学会秋季大会予稿集(Web)   2018  2018

    J-GLOBAL

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Syllabus

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Sub-affiliation

  • Affiliated organization   Global Education Center

Internal Special Research Projects

  • 観察データと実験データを組み合わせた統計的因果推論に関する研究

    2023  

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    薬剤投与や教育プログラムの効果など、何らかの処置を施した際の効果の値を各個人の属性に基づいて推定し、かつデータ量の少なさに起因する推定の不確実性を可視化する手法を提案した。提案モデルは計算効率が良い・処置に関する事前知識を活用できるなどの利点があり、特に少数データ下で推定の不確実性を従来技術より効果的に評価できることを示した。本研究成果は人工知能分野の国際会議AAAI2024にて発表を行った。また平均的な因果効果の値を効率的に推定するための逐次実験計画手法を提案した。本研究成果は統計学の国際会議CMStatistics2023にて発表を行った。

  • ベイズ決定理論に基づく広範な問題に適用可能な統計的因果推論に関する研究

    2022  

     View Summary

    本研究の目的は,統計的因果推論における因果効果の推定に対する様々な数理モデル・推定手法をベイズ決定理論の立場から見直して整理し,ベイズ決定理論に基づく統一的な統計的因果推論フレームワークを構築することで,既存手法よりも適用範囲が広く,因果効果を高い精度で推定可能な手法を開発することであった.一つのモデル・手法として,ノンパラメトリックベイズ部分線形モデルに対する逐次実験計画手法を提案した.これにより少ないサンプルで効率的に因果効果が推定可能となった.本成果を第25回情報論的学習理論ワークショップとEnurIPS 2022 workshop Gaussian Processes, Spatiotemporal Modeling, and Decision-making Systemsにおいて発表した.

  • 高次元統計学におけるベイズ推論の統計的因果推論への応用

    2021  

     View Summary

    ノンパラメトリックベイズの考え方を応用し,ベイズ最適な因果効果推定アルゴリズムを導出し,その理論的性質を明らかにした.その成果を第24回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2021),14th International Conference of the ERCIM WG on Computational and Methodological Statistics (CMStatistics 2021)で発表した.

  • 操作変数に基づく因果推論に対するスパースモデリングとベイズ決定理論の応用

    2020  

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    ベイズ的スパースモデリングの考え方を応用し,ベイズ最適な因果効果推定を効率的に近似計算するアルゴリズムを導出した.その成果を第23回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2020),13th International Conference of the ERCIM WG on Computational and Methodological Statistics (CMStatistics 2020)で発表した.

  • スパースモデリングとベイズ決定理論に基づいた因果推論手法の構築

    2019  

     View Summary

    統計的因果推論の問題を決定理論に基づいて定式化し,二乗誤差損失にたいしてベイズ最適な決定法を導出した.その成果を11th Asia-Europe Workshop on concepts in Information theoryで発表した.また,操作変数を用いた因果推論の問題に対して,ベイズ的スパースモデリングを応用した手法を構築した.その成果を第22回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2019),第42回情報理論とその応用シンポジウム(SITA2019),12th International Conference of the ERCIM WG on Computational and Methodological Statistics (CMStatistics 2019)で発表した.

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