テンソルネットワークによる生成モデル―株式腾落パターンから相関构造が発现―

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 原田健自 情报学研究科助教、大久保毅 東京大学特任准教授、川島直輝 同教授は、テンソルネットワーク(TN)をベースとした生成モデルの新しい構築法を提案し、その有効性を示しました。生成モデルはほとんどの場合ニューラルネットワークがベースとして使われており、ネットワーク構造の最適化についてはまだあまり研究が進んでいません。本研究では、ツリー型TNとして表現された波動関数と確率分布の対応関係を利用したボルンマシンを考え、これに対してネットワーク構造最適化を行う生成モデル構成方法(適応的テンソルツリー:ATT)を提案し、その有効性を実証しました。具体例として、株式の騰落パターンのデータからATTによって生成モデルを構築すると、学習が進むにつれて株式銘柄間の相関関係が自然とネットワーク構造に反映されていく様子が観察されました。ATTによってどのようなサンプルに対しても生成モデルを構築することができるため、従来は捕捉しにくかったさまざまな相関構造の解明や新しいAI構築のための枠組みとしても役立つものと期待できます。

 本研究成果は、2025年4月1日に、国際学術誌「Machine Learning: Science and Technology」にオンライン掲載されました。

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适応的テンソルツリー(础罢罢)をベースにしたボルンマシンが厂&补尘辫;笔500の约10年分の腾落パターンを学习することで生成したツリー构造。各点は公司を表し、色は业种(セクター)ごとに変えてある。业种情报は础罢罢に与えていないが、おおよそ业种ごとに近い関係にあることを「発见」していることがわかる。
研究者のコメント
「テンソルネットワーク构造として、株価の腾落データやベイジアンネットワークなどさまざまなデータ内の関係构造が発现するとわかった时は、単纯な原理を用いてできることに惊きました。」(原田健自)

「テンソルネットワークを使うことで量子情报科学の知见を机械学习にも活用できることが示せて、とても嬉しいです。」(大久保毅)

「物性论と最适化の関わりは学生のときのテーマだったので、そこに戻ってこられて嬉しいです。」(川岛直辉)

研究者情报
研究者名
原田 健自
书誌情报

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【书誌情报】
Kenji Harada, Tsuyoshi Okubo, Naoki Kawashima (2025). Tensor tree learns hidden relational structures in data to construct generative models. Machine Learning: Science and Technology, 6, 2, 025002.

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