JP7359144B2 - 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム - Google Patents
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Description
1.提案技術の概要
2.構成例
3.処理の流れ
4.適用例
5.ハードウェア構成例
6.まとめ
多変数データの分析の基本事項の1つは、まずは2変数間の関係性(相関関係又は因果関係)を調べることである。2変数の関係性は、変数を示すノードと関係性のある変数同士を接続するリンクとから成るグラフにより表現され得る。かかるグラフでは、リンクに相関係数等の関係性を示す情報が対応付けて表示され得る。このようなグラフにより、特に2変数間の関係性の可読性を向上させることができる。
図1は、本開示の一実施形態に係る情報処理装置100の論理的な構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る情報処理装置100は、入力部110、出力部120及び制御部130を含む。
入力部110は、様々な情報の入力を受け付ける機能を有する。入力部110は、入力された情報を制御部130に出力する。
出力部120は、様々の情報の出力を行う機能を有する。出力部120は、制御部130による制御に基づいて、各種情報を出力する。出力部120は、表示装置を含み、例えば分析結果を示すUI画面を出力してもよい。出力部120は、音声出力装置を含み、例えばユーザの音声入力を促すための音声を出力してもよい。出力部120は、任意の通信規格に準拠した通信装置を含み、例えば他の情報処理装置又は記憶装置に分析結果を示す情報を出力してもよい。出力部120は、印刷装置を含み、例えば分析結果を示すレポートを印刷してもよい。
制御部130は、情報処理装置100全体の動作を制御する機能を有する。図1に示すように、制御部130は、入出力制御部131、関係検出部132、関係変数群抽出部133、結合効果評価部134、詳細評価部135及びレポート作成部136を含む。制御部130は、これらの構成要素以外の構成要素を含んでいてもよい。
入出力制御部131は、入力部110及び出力部120と、制御部130に含まれる他の構成要素(関係検出部132、関係変数群抽出部133、結合効果評価部134及び詳細評価部135及びレポート作成部136)とのインタフェースである。入出力制御部131は、入力部110により入力された情報を当該情報に対応する他の構成要素に出力し、他の構成要素から出力された情報を出力部120により出力させる。例えば、入出力制御部131は、入力部110により入力された多変数データを関係検出部132に出力する。また、入出力制御部131は、分析結果を示すUI画面を生成して出力部120により出力させ、入力部110により入力された当該UI画面へのユーザ操作を示す情報を、当該ユーザ操作に対応する他の構成要素に出力する。
関係検出部132は、2変数間の関係性を検出する機能を有する。詳しくは、関係検出部132は、入力部110により入力された多変数データに基づいて、2変数間の関係性の指標である第3の情報を計算する。そして、関係検出部132は、第3の情報に基づいて、2変数間の関係性を検出する。以下では、第3の情報を、2変数間の関係性の指標とも称する。
関係変数群抽出部133は、多変数のうち2つ以上の説明変数を含む説明変数の組み合わせを抽出する機能を有する。かかる組み合わせに含まれる説明変数の数をn≧2とする。関係変数群抽出部133は、着目変数として指定された変数と関係性があると関係検出部132により検出された変数から、n個の変数を含む変数の組み合わせを、説明変数の組み合わせとして抽出する。関係変数群抽出部133は、説明変数の組み合わせを複数抽出してもよい。
結合効果評価部134は、着目変数と関係変数群抽出部133により抽出された説明変数の組み合わせとの関係性を評価する機能を有する。
まず、結合効果評価部134は、着目変数と関係変数群抽出部133により抽出された説明変数の組み合わせとの関係性の強さを示す第1の情報を計算する。第1の情報は、エントロピー、相互情報量、相関係数、偏相関係数、検定のp値、その他の独立性、若しくは条件付き独立性の統計的尺度、又はそれらの組み合わせに基づいて計算される、関係性の強さを示す値である。かかる値により、結合効果が定量化される。かかる値が大きいことは結合効果が大きいことを意味し、小さいことは結合効果が小さいことを意味する。第1の情報を、以下では結合効果の第1の指標とも称する。
J=H(X|Y)-H(X|Y,Z)
=I(X;Z|Y) …(1)
ここで、Hは情報理論における情報エントロピーであり、Iは情報エントロピーを基礎として定義される相互情報量である。Xは着目変数であり、Y及びZは説明変数である。上記数式(1)におけるH(X|Y)は、Yを条件とするXの条件付き情報エントロピーであり、H(X|Y,Z)は、同様にYとZを条件とするXの条件付き情報エントロピーである。また、I(X;Z|Y)は、Yを条件とするXとZの相互情報量であり、上記数式(1)は恒等的に成立する(以下では情報エントロピーを単にエントロピーと記す)。上記数式(1)によれば、結合効果の第1の指標Jは、着目変数Xと説明変数Yとの2変数間の相関値と比較して、新たに加わった説明変数Zによってどれだけ情報量が増えたかを示す指標である。上記数式(1)に示すように、3変数の場合、結合効果の第1の指標は条件付き相互情報量となっている。
J=I(X;Z|Y)-I(X;Z) …(2)
上記数式(2)によれば、結合効果の第1の指標Jは、上記数式(1)に示した値から、着目変数Xと新たに加わった説明変数Zとの2変数間の相関量が減算された値である。
J=H(X|Y)-H(X|Y,Z,W) …(3)
ここで、Wは説明変数である。上記数式(3)によれば、結合効果の第1の指標Jは、着目変数Xと説明変数Yとの2変数間の相関値と比較して、新たに加わった説明変数Z及びWによってどれだけ情報量が増えたかを示す指標である。
J=H(X|Y)-H(X|Y,Z,W)-I(X;Z)-I(X;W) …(4)
上記数式(4)によれば、結合効果の第1の指標Jは、上記数式(3)に示した値から、着目変数Xと新たに加わった説明変数Z及びWとの2変数間の相関量が減算された値である。
結合効果評価部134は、計算された結合効果の第1の指標に基づいて、複数の説明変数の組み合わせの整理を行う。結合効果評価部134は、複数の説明変数の組み合わせを、説明変数の組み合わせに係る結合効果の第1の指標の大小関係に基づく順番に並べて出力する。例えば、結合効果評価部134は、結合効果の第1の指標が大きい順に又は小さい順に、説明変数の組み合わせを並べたリストを出力する。その際、結合効果評価部134は、説明変数の組み合わせと当該組み合わせに係る結合効果の第1の指標とを対応付けて出力してもよい。このようなリストが出力されることにより、結合効果が高い順に、説明変数の組み合わせをユーザに提示することが可能となる。換言すると、より詳細に分析すべき説明変数の組み合わせを、順番にユーザに推薦することが可能となる。この点について、図3を再度参照して説明する。
詳細評価部135は、結合効果をより詳細に評価する機能を有する。詳しくは、詳細評価部135は、複数の説明変数の組み合わせのうち特定の説明変数の組み合わせに含まれる各々の説明変数の値の候補と着目変数の値の候補との関係性を示す第2の情報を計算し、出力する。第2の情報は、条件付き確率の表、結合確率の表、クロス集計表又は重回帰式等である。典型的には、変数が離散値をとる場合には条件付き確率の表、結合確率の表又はクロス集計表が出力され、変数が連続値をとる場合には回帰式が出力される。ユーザは、第2の情報を参照することで、結合効果をより詳細に理解することが可能となる。以下では、第2の情報を、結合効果の第2の指標とも称する。詳細評価部135は、結合効果の第2の指標の評価対象とする特定の説明変数の組み合わせの指定を受け付ける。特定の説明変数の組み合わせは、ユーザにより指定され得る。この点について、図3を再度参照して説明する。
レポート作成部136は、上述した結合効果の分析結果を示すレポートを作成する機能を有する。ここでのレポートとは、PDF(Portable Document Format)等の任意の形式のファイルである。上記では、UI画面上でのユーザ指示に応じて分析が進められる例を説明したが、レポート作成部136は、ユーザ指示を要さず又は一部のユーザ指示に基づいて、レポートを作成することができる。例えば、レポート作成部136は、着目変数の指定及び説明変数の数nの指定のみに基づいて、複数の説明変数の組み合わせに係る結合効果の第1の指標及び第2の指標の計算結果を列挙したレポートを作成することができる。
なお、上記では、詳細評価部135による評価は1つの説明変数の組み合わせに対して行われるものとして説明したが、本技術はかかる例に限定されない。詳細評価部135による評価は、複数の説明変数の組み合わせに対して行われてもよい。例えば、詳細評価部135は、全ての説明変数の組み合わせに対して結合効果の第2の指標を計算してもよい。そして、全ての説明変数の組み合わせに対する結合効果の第2の指標が、UI画面に出力されてもよいし、レポートとして出力されてもよい。この場合、結合効果評価部134は、結合効果の第1の指標に基づく順位付け及び選抜を省略してもよい。
図4は、本実施形態に係る情報処理装置100において実行される結合効果の分析処理の流れの一例を示すフローチャートである。図4に示すように、まず、入力部110は、多変数データを入力する(ステップS102)。次いで、関係検出部132は、多変数データの全変数について2変数間の関係性の指標を計算し、2変数間の関係を示すグラフを出力する(ステップS104)。次に、関係変数群抽出部133は、着目変数の指定、及び説明変数の個数nの指定を受け付け、n個の説明変数を含む説明変数の組み合わせを抽出する(ステップS106)。次いで、結合効果評価部134は、着目変数とn個の説明変数を含む説明変数の組み合わせとの関係性を示す第1の結合効果の指標を、n個の説明変数を含む説明変数の組み合わせの全てについて計算する(ステップS108)。次に、結合効果評価部134は、結合効果の第1の指標が閾値Th以上であり、且つ上位m個以内の説明変数の組み合わせを、結合効果の第1の指標が大きい順に、結合効果の第1の指標と対応付けて出力する(ステップS110)。次いで、詳細評価部135は、結合効果の第2の指標を計算すべき説明変数の組み合わせの指定を受け付ける(ステップS112)。そして、詳細評価部135は、指定された説明変数の組み合わせについて結合効果の第2の指標を計算し、計算結果を出力する(ステップS114)。
上記説明した提案技術の適用例を説明する。
第1の適用例は、製造系データ分析システムに提案技術が適用される例である。
第2の適用例は、顧客管理システムに提案技術が適用される例である。
第3の適用例は、疾病に関する調査研究支援システムに提案技術が適用される例である。
最後に、図5を参照して、本実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成について説明する。図5は、本実施形態に係る情報処理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。なお、図5に示す情報処理装置900は、例えば、図1に示した情報処理装置100を実現し得る。本実施形態に係る情報処理装置100による情報処理は、ソフトウェアと、以下に説明するハードウェアとの協働により実現される。
以上、図1~図5を参照して、本開示の一実施形態について詳細に説明した。上記説明したように、本実施形態に係る情報処理装置100は、3つ以上の変数から成る多変数の値を含むデータに関し、多変数のうち着目変数の指定を受け付け、着目変数と多変数のうち2つ以上の説明変数を含む説明変数の組み合わせとの関係性の強さを示す第1の情報を出力する。出力される第1の情報は、結合効果の指標である。このように、本実施形態に係る情報処理装置100は、3変数以上の多変数の結合効果を容易に把握あるいは分析することが可能である。
(1)
3つ以上の変数から成る多変数の値を含むデータに関し、前記多変数のうちある着目する変数の指定を受け付け、
前記ある着目する変数と前記多変数のうち2つ以上の説明変数を含む前記説明変数の組み合わせとの関係性の強さを示す第1の情報を出力する制御部、
を備える情報処理装置。
(2)
前記制御部は、変数をノードとし、変数間の相関関係又は因果関係をリンクとして表現するグラフを出力する、前記(1)に記載の情報処理装置。
(3)
前記ある着目する変数は、前記グラフにおけるノードの選択操作により指定される、前記(2)に記載の情報処理装置。
(4)
前記制御部は、前記説明変数を、前記グラフにおいて前記ある着目する変数とリンクで接続された変数、又は前記ある着目する変数とリンクで接続された変数の中で、前記ある着目する変数の原因であると推定された変数若しくは前記ある着目する変数の結果ではないと推定された変数から選択する、前記(2)又は(3)に記載の情報処理装置。
(5)
前記説明変数は、前記グラフにおけるノードの選択操作により指定される、前記(2)又は(3)に記載の情報処理装置。
(6)
前記制御部は、前記説明変数の組み合わせに含まれる前記説明変数の数の指定を受け付ける、前記(1)~(5)のいずれか一項に記載の情報処理装置。
(7)
前記制御部は、複数の前記説明変数の組み合わせを、前記説明変数の組み合わせに係る前記第1の情報の大小関係に基づく順番に並べて出力する、前記(1)~(6)のいずれか一項に記載の情報処理装置。
(8)
前記制御部は、前記説明変数の組み合わせと当該組み合わせに係る前記第1の情報とを対応付けて出力する、前記(7)に記載の情報処理装置。
(9)
前記制御部は、複数の前記説明変数の組み合わせのうち、前記第1の情報に基づき選抜された所定数の前記説明変数の組み合わせを示す情報を出力する、前記(7)又は(8)に記載の情報処理装置。
(10)
前記制御部は、前記所定数の指定を受け付ける、前記(9)に記載の情報処理装置。
(11)
前記第1の情報は関係性の強さを示す値であり、
前記制御部は、複数の前記説明変数の組み合わせのうち、前記第1の情報が所定の閾値以上又は以下である前記説明変数の組み合わせを示す情報を出力する、
前記(7)~(10)のいずれか一項に記載の情報処理装置。
(12)
前記制御部は、複数の前記説明変数の組み合わせのうち特定の前記説明変数の組み合わせに含まれる各々の前記説明変数の値の候補と前記ある着目する変数の値の候補との関係性を示す第2の情報を出力する、前記(1)~(11)のいずれか一項に記載の情報処理装置。
(13)
前記第2の情報は、条件付き確率の表、結合確率の表、クロス集計表又は重回帰式である、前記(12)に記載の情報処理装置。
(14)
前記グラフにおいて、前記リンクに2変数間の関係性の指標である第3の情報が関連付けて表示される、前記(2)又は前記(2)を引用する前記(3)~(13)のいずれか一項に記載の情報処理装置。
(15)
前記第3の情報は、相関関係又は因果関係を示す統計量である、前記(14)に記載の情報処理装置。
(16)
前記第1の情報は、エントロピー、相互情報量、相関係数、偏相関係数、検定のp値、その他の独立性、若しくは条件付き独立性の統計的尺度、又はそれらの組み合わせに基づいて計算される値である、前記(1)~(15)のいずれか一項に記載の情報処理装置。
(17)
3つ以上の変数から成る多変数の値を含むデータに関し、前記多変数のうちある着目する変数の指定を受け付け、
前記ある着目する変数と前記多変数のうち2つ以上の説明変数を含む前記説明変数の組み合わせとの関係性の強さを示す第1の情報を出力すること、
を含む、プロセッサにより実行される情報処理方法。
(18)
コンピュータを、
3つ以上の変数から成る多変数の値を含むデータに関し、前記多変数のうちある着目する変数の指定を受け付け、
前記ある着目する変数と前記多変数のうち2つ以上の説明変数を含む前記説明変数の組み合わせとの関係性の強さを示す第1の情報を出力する制御部、
として機能させるためのプログラム。
110 入力部
120 出力部
130 制御部
131 入出力制御部
132 関係検出部
133 関係変数群抽出部
134 結合効果評価部
135 詳細評価部
136 レポート作成部
Claims (17)
- 3つ以上の変数から成る多変数の値を含むデータに関し、前記多変数のうちある着目する変数の指定を受け付け、
前記ある着目する変数と前記多変数のうち2つ以上の説明変数を含む前記説明変数の組み合わせとの関係性の強さを示す第1の情報と、
複数の前記説明変数の組み合わせのうち特定の前記説明変数の組み合わせに含まれる各々の前記説明変数の値の候補と前記ある着目する変数の値の候補との関係性を示す第2の情報と、
を1つの画面上に出力する制御部、
を備える情報処理装置。 - 前記制御部は、変数をノードとし、変数間の相関関係又は因果関係をリンクとして表現するグラフを出力する、請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記ある着目する変数は、前記グラフにおけるノードの選択操作により指定される、請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記制御部は、前記説明変数を、前記グラフにおいて前記ある着目する変数とリンクで接続された変数、又は前記ある着目する変数とリンクで接続された変数の中で、前記ある着目する変数の原因であると推定された変数若しくは前記ある着目する変数の結果ではないと推定された変数から選択する、請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記説明変数は、前記グラフにおけるノードの選択操作により指定される、請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記制御部は、前記説明変数の組み合わせに含まれる前記説明変数の数の指定を受け付ける、請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記制御部は、複数の前記説明変数の組み合わせを、前記説明変数の組み合わせに係る前記第1の情報の大小関係に基づく順番に並べて出力する、請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記制御部は、前記説明変数の組み合わせと当該組み合わせに係る前記第1の情報とを対応付けて出力する、請求項7に記載の情報処理装置。
- 前記制御部は、複数の前記説明変数の組み合わせのうち、前記第1の情報に基づき選抜された所定数の前記説明変数の組み合わせを示す情報を出力する、請求項7に記載の情報処理装置。
- 前記制御部は、前記所定数の指定を受け付ける、請求項9に記載の情報処理装置。
- 前記第1の情報は関係性の強さを示す値であり、
前記制御部は、複数の前記説明変数の組み合わせのうち、前記第1の情報が所定の閾値以上又は以下である前記説明変数の組み合わせを示す情報を出力する、
請求項7に記載の情報処理装置。 - 前記第2の情報は、条件付き確率の表、結合確率の表、クロス集計表又は重回帰式である、請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記グラフにおいて、前記リンクに2変数間の関係性の指標である第3の情報が関連付けて表示される、請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記第3の情報は、相関関係又は因果関係を示す統計量である、請求項13に記載の情報処理装置。
- 前記第1の情報は、エントロピー、相互情報量、相関係数、偏相関係数、検定のp値、その他の独立性、若しくは条件付き独立性の統計的尺度、又はそれらの組み合わせに基づいて計算される値である、請求項1に記載の情報処理装置。
- 3つ以上の変数から成る多変数の値を含むデータに関し、前記多変数のうちある着目する変数の指定を受け付け、
前記ある着目する変数と前記多変数のうち2つ以上の説明変数を含む前記説明変数の組み合わせとの関係性の強さを示す第1の情報と、
複数の前記説明変数の組み合わせのうち特定の前記説明変数の組み合わせに含まれる各々の前記説明変数の値の候補と前記ある着目する変数の値の候補との関係性を示す第2の情報と、
を1つの画面上に出力すること、
を含む、プロセッサにより実行される情報処理方法。 - コンピュータを、
3つ以上の変数から成る多変数の値を含むデータに関し、前記多変数のうちある着目する変数の指定を受け付け、
前記ある着目する変数と前記多変数のうち2つ以上の説明変数を含む前記説明変数の組み合わせとの関係性の強さを示す第1の情報と、
複数の前記説明変数の組み合わせのうち特定の前記説明変数の組み合わせに含まれる各々の前記説明変数の値の候補と前記ある着目する変数の値の候補との関係性を示す第2の情報と、
を1つの画面上に出力する制御部、
として機能させるためのプログラム。
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