2026/02/28 更新

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キタゾノ ジュン
北園 淳
Jun Kitazono
所属
データサイエンス研究科 データサイエンス専攻 准教授
データサイエンス学部 データサイエンス学科
職名
准教授
外部リンク

学位

  • 修士(科学) ( 東京大学 )

  • 博士(科学) ( 東京大学 )

研究分野

  • ライフサイエンス / 神経科学一般

学歴

  • 東京大学   大学院新領域創成科学研究科   複雑理工学専攻 博士課程

    2010年4月 - 2013年3月

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    備考: 博士課程

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  • 東京大学   大学院新領域創成科学研究科   複雑理工学専攻 修士課程

    2008年4月 - 2010年3月

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  • 東京大学   教養学部   基礎科学科

    2006年4月 - 2008年3月

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  • 東京大学   教養学部   理科Ⅰ類

    2004年4月 - 2006年3月

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経歴

  • 横浜市立大学   データサイエンス学部   准教授

    2024年4月 - 現在

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  • 東京大学   大学院総合文化研究科   特任研究員

    2019年4月 - 2024年3月

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  • 株式会社アラヤ   シニアリサーチャー

    2016年12月 - 2019年3月

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  • 神戸大学   大学院工学研究科 電気電子工学専攻   助教

    2014年5月 - 2016年11月

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  • 東京大学   大学院新領域創成科学研究科   特任研究員

    2014年4月

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  • 東京大学   大学院新領域創成科学研究科   JST-ERATO 研究員

    2013年4月 - 2014年3月

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  • 独立行政法人日本学術振興会   特別研究員(DC1)

    2010年4月 - 2013年3月

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論文

  • Single-cell resolution functional networks during unconsciousness are segregated into spatially intermixed modules 査読

    Daiki Kiyooka, Ikumi Oomoto, Jun Kitazono, Yoshihito Saito, Midori Kobayashi, Chie Matsubara, Kenta Kobayashi, Masanori Murayama, Masafumi Oizumi

    Cell Reports   116902 - 116902   2026年2月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.celrep.2025.116902

    DOI: 10.1101/2023.09.14.557838

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  • Quantifying State-Dependent Control Properties of Brain Dynamics from Perturbation Responses 査読

    Yumi Shikauchi, Mitsuaki Takemi, Leo Tomasevic, Jun Kitazono, Hartwig R. Siebner, Masafumi Oizumi

    The Journal of Neuroscience   46 ( 5 )   e0364252025 - e0364252025   2025年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Society for Neuroscience  

    The brain can be conceptualized as a control system facilitating transitions between states, such as from rest to motor activity. Applying network control theory to measurements of brain signals enables characterization of brain dynamics through control properties. However, most prior studies that have applied network control theory have evaluated brain dynamics under unperturbed conditions, neglecting the critical role of external perturbations in accurate system identification. In this study, we combine a perturbation input paradigm with a network control theory framework and propose a novel method for estimating the controllability Gramian matrix in a simple, theoretically grounded manner. This method provides insights into brain dynamics, including overall controllability (quantified by the Gramian’s eigenvalues) and specific controllable directions (represented by its eigenvectors). As a proof of concept, we applied our method to transcranial magnetic stimulation-induced electroencephalographic responses across four motor-related states and two resting states. We found that states such as open-eye rest, closed-eye rest, and motor-related states were more effectively differentiated using controllable directions than overall controllability. However, certain states, like motor execution and motor imagery, remained indistinguishable using these measures. These findings indicate that some brain states differ in their intrinsic control properties as dynamical systems, while others share similarities. This study underscores the value of control theory-based analyses in quantitatively how intrinsic brain states shape the brain’s responses to stimulation, providing deeper insights into the dynamic properties of these states. This methodology holds promise for diverse applications, including characterizing individual response variability and identifying conditions for optimal stimulation efficacy.

    DOI: 10.1523/jneurosci.0364-25.2025

    DOI: 10.1101/2025.02.18.638784

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  • Unsupervised alignment reveals structural commonalities and differences in neural representations of natural scenes across individuals and brain areas 査読

    Ken Takeda, Kota Abe, Jun Kitazono, Masafumi Oizumi

    iScience   28 ( 5 )   112427 - 112427   2025年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.isci.2025.112427

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  • Designing optimal perturbation inputs for system identification in neuroscience

    Mikito Ogino, Daiki Sekizawa, Jun Kitazono, Masafumi Oizumi

    bioRxiv   2025年3月

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    出版者・発行元:Cold Spring Harbor Laboratory  

    Abstract

    Investigating the dynamics of neural networks, which are governed by connectivity between neurons, is a fundamental challenge in neuroscience. Perturbation-based approaches allow the precise estimation of neural dynamic models and have been extensively applied in studies of brain functions and neural state transitions. However, the question of how optimal perturbations which most effectively identify dynamical models in neuroscience should be designed remains unclear. To address this, we propose a novel theoretical framework for estimating optimal perturbation inputs for system identification in linear time-invariant systems. The core theoretical insight underlying our approach is that perturbations reveal hidden dynamical modes that are otherwise obscured in the steady state, leading to improved accuracy in system identification. Guided by this insight, our framework derives an objective function to optimize perturbation inputs, which minimizes estimation errors in the model matrices. Building upon this, we further explore the relationship of this function with stimulation patterns commonly used in neuroscience, such as frequency, impulse, and step inputs. We then outline an iterative approach to perturbation input design. Our findings demonstrate that incorporating perturbation inputs significantly improves system identification accuracy as dictated by the objective function. Moreover, perturbation inputs tuned to a parameter related to the eigenvalues and a network structure of the intrinsic model enhance system identification. Through this iterative approach, the estimated model matrix gradually approaches the true matrix. As an application, we confirmed that the framework also contributes to the optimal control theory. This study highlights the potential of designing perturbation inputs to achieve the advanced identification of neural dynamics. By providing a framework for optimizing perturbations, our work facilitates deeper insights into brain functions and advances in the study of complex neural systems.

    DOI: 10.1101/2025.03.02.641008

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  • Association of bidirectional network cores in the brain with perceptual awareness and cognition 査読

    Tomoya Taguchi, Jun Kitazono, Shuntaro Sasai, Masafumi Oizumi

    The Journal of Neuroscience   e0802242025 - e0802242025   2025年2月

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Society for Neuroscience  

    The brain comprises a complex network of interacting regions. To understand the roles and mechanisms of this intricate network, it is crucial to elucidate its structural features related to cognitive functions. Recent empirical evidence suggests that both feedforward and feedback signals are necessary for conscious perception, emphasizing the importance of subnetworks with bidirectional interactions. However, the link between such subnetworks and conscious perception remains unclear due to the complexity of brain networks. In this study, we propose a framework for extracting subnetworks with strong bidirectional interactions—termed the “cores” of a network—from brain activity. We applied this framework to resting-state and task-based human fMRI data from participants of both sexes to identify regions forming strongly bidirectional cores. We then explored the association of these cores with conscious perception and cognitive functions. We found that the extracted central cores predominantly included cerebral cortical regions rather than subcortical regions. Additionally, regarding their relation to conscious perception, we demonstrated that the cores tend to include regions previously reported to be affected by electrical stimulation that altered conscious perception, although the results are not statistically robust due to the small sample size. Furthermore, in relation to cognitive functions, based on a meta-analysis and comparison of the core structure with a cortical functional connectivity gradient, we found that the central cores were related to unimodal sensorimotor functions. The proposed framework provides novel insights into the roles of network cores with strong bidirectional interactions in conscious perception and unimodal sensorimotor functions.

    Significance StatementTo understand the brain’s network, we need to decipher its structural features linked to cognitive functions. Recent studies suggest the importance of subnetworks with bidirectional interactions for conscious perception, but their exact relationship remains unclear due to the brain’s complexity. Here we propose a framework for extracting subnetworks with strong bidirectional interactions, or network “cores.” We applied it to fMRI data and explored the association of the cores with conscious perception and cognitive functions. The central cores predominantly included cortical regions rather than subcortical ones, and tended to comprise previously reported regions wherein electrical stimulation altered perception, suggesting the potential importance of bidirectional cores for conscious perception. Additionally, further analysis revealed the relationship of the cores to unimodal sensorimotor functions.

    DOI: 10.1523/jneurosci.0802-24.2025

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  • Koopman Operator Based Dynamical Similarity Analysis for Data-driven Quantification of Distance between Dynamics 査読

    Shunsuke Kamiya, Jun Kitazono, Masafumi Oizumi

    ICLR 2024 Workshop on Representational Alignment   2024年5月

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  • Optimal Control Costs of Brain State Transitions in Linear Stochastic Systems 査読

    Shunsuke Kamiya, Genji Kawakita, Shuntaro Sasai, Jun Kitazono, Masafumi Oizumi

    The Journal of Neuroscience   43 ( 2 )   270 - 281   2022年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Society for Neuroscience  

    The brain is a system that performs numerous functions by controlling its states. Quantifying the cost of this control is essential as it reveals how the brain can be controlled based on the minimization of the control cost, and which brain regions are most important to the optimal control of transitions. Despite its great potential, the current control paradigm in neuroscience uses a deterministic framework and is therefore unable to consider stochasticity, severely limiting its application to neural data. Here, to resolve this limitation, we propose a novel framework for the evaluation of control costs based on a linear stochastic model. Following our previous work, we quantified the optimal control cost as the minimal Kullback-Leibler divergence between the uncontrolled and controlled processes. In the linear model, we established an analytical expression for minimal cost and showed that we can decompose it into the cost for controlling the mean and covariance of brain activity. To evaluate the utility of our novel framework, we examined the significant brain regions in the optimal control of transitions from the resting state to seven cognitive task states in human whole-brain imaging data of either sex. We found that, in realizing the different transitions, the lower visual areas commonly played a significant role in controlling the means, while the posterior cingulate cortex commonly played a significant role in controlling the covariances.

    SIGNIFICANCE STATEMENTThe brain performs many cognitive functions by controlling its states. Quantifying the cost of this control is essential as it reveals how the brain can be optimally controlled in terms of the cost, and which brain regions are most important to the optimal control of transitions. Here, we built a novel framework to quantify control cost that takes account of stochasticity of neural activity, which is ignored in previous studies. We established the analytical expression of the stochastic control cost, which enables us to compute the cost in high-dimensional neural data. We identified the significant brain regions for the optimal control in cognitive tasks in human whole-brain imaging data.

    DOI: 10.1523/jneurosci.1053-22.2022

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  • Bidirectionally connected cores in a mouse connectome: towards extracting the brain subnetworks essential for consciousness. 査読 国際誌

    Jun Kitazono, Yuma Aoki, Masafumi Oizumi

    Cerebral cortex (New York, N.Y. : 1991)   2022年7月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Where in the brain consciousness resides remains unclear. It has been suggested that the subnetworks supporting consciousness should be bidirectionally (recurrently) connected because both feed-forward and feedback processing are necessary for conscious experience. Accordingly, evaluating which subnetworks are bidirectionally connected and the strength of these connections would likely aid the identification of regions essential to consciousness. Here, we propose a method for hierarchically decomposing a network into cores with different strengths of bidirectional connection, as a means of revealing the structure of the complex brain network. We applied the method to a whole-brain mouse connectome. We found that cores with strong bidirectional connections consisted of regions presumably essential to consciousness (e.g. the isocortical and thalamic regions, and claustrum) and did not include regions presumably irrelevant to consciousness (e.g. cerebellum). Contrarily, we could not find such correspondence between cores and consciousness when we applied other simple methods that ignored bidirectionality. These findings suggest that our method provides a novel insight into the relation between bidirectional brain network structures and consciousness.

    DOI: 10.1093/cercor/bhac143

    PubMed

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  • Quantifying brain state transition cost via Schrödinger Bridge. 査読 国際誌

    Genji Kawakita, Shunsuke Kamiya, Shuntaro Sasai, Jun Kitazono, Masafumi Oizumi

    Network neuroscience (Cambridge, Mass.)   6 ( 1 )   118 - 134   2022年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Quantifying brain state transition cost is a fundamental problem in systems neuroscience. Previous studies utilized network control theory to measure the cost by considering a neural system as a deterministic dynamical system. However, this approach does not capture the stochasticity of neural systems, which is important for accurately quantifying brain state transition cost. Here, we propose a novel framework based on optimal control in stochastic systems. In our framework, we quantify the transition cost as the Kullback-Leibler divergence from an uncontrolled transition path to the optimally controlled path, which is known as Schrödinger Bridge. To test its utility, we applied this framework to functional magnetic resonance imaging data from the Human Connectome Project and computed the brain state transition cost in cognitive tasks. We demonstrate correspondence between brain state transition cost and the difficulty of tasks. The results suggest that our framework provides a general theoretical tool for investigating cognitive functions from the viewpoint of transition cost.

    DOI: 10.1162/netn_a_00213

    PubMed

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  • Efficient search for informational cores in complex systems: Application to brain networks. 査読 国際誌

    Jun Kitazono, Ryota Kanai, Masafumi Oizumi

    Neural networks : the official journal of the International Neural Network Society   132   232 - 244   2020年8月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    An important step in understanding the nature of the brain is to identify "cores" in the brain network, where brain areas strongly interact with each other. Cores can be considered as essential sub-networks for brain functions. In the last few decades, an information-theoretic approach to identifying cores has been developed. In this approach, interactions between parts are measured by an information loss function, which quantifies how much information would be lost if interactions between parts were removed. Then, a core called a "complex" is defined as a subsystem wherein the amount of information loss is locally maximal. Although identifying complexes can be a novel and useful approach, its application is practically impossible because computation time grows exponentially with system size. Here we propose a fast and exact algorithm for finding complexes, called Hierarchical Partitioning for Complex search (HPC). HPC hierarchically partitions systems to narrow down candidates for complexes. The computation time of HPC is polynomial, enabling us to find complexes in large systems (up to several hundred) in a practical amount of time. We prove that HPC is exact when an information loss function satisfies a mathematical property, monotonicity. We show that mutual information is one such information loss function. We also show that a broad class of submodular functions can be considered as such information loss functions, indicating the expandability of our framework to the class. We applied HPC to electrocorticogram recordings from a monkey and demonstrated that HPC revealed temporally stable and characteristic complexes.

    DOI: 10.1016/j.neunet.2020.08.020

    PubMed

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  • Efficient Algorithms for Searching the Minimum Information Partition in Integrated Information Theory. 査読

    Jun Kitazono, Ryota Kanai, Masafumi Oizumi

    Entropy   20 ( 3 )   173 - 173   2018年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3390/e20030173

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  • Multidimensional Unfolding Based on Stochastic Neighbor Relationship 査読

    Naoki Murata, Jun Kitazono, Seiichi Ozawa

    Proceedings of the 9th International Conference on Machine Learning and Computing   2017年2月

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    担当区分:責任著者   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:ACM  

    DOI: 10.1145/3055635.3056586

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  • t-Distributed stochastic neighbor embedding spectral clustering. 査読

    Nicoleta Rogovschi, Jun Kitazono, Nistor Grozavu, Toshiaki Omori, Seiichi Ozawa

    2017 INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE ON NEURAL NETWORKS (IJCNN)   2017-May   1628 - 1632   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1109/IJCNN.2017.7966046

    Web of Science

    Scopus

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/ijcnn/ijcnn2017.html#RogovschiKGOO17

  • A hybrid machine learning approach to automatic plant phenotyping for smart agriculture. 査読

    So Yahata, Tetsu Onishi, Kanta Yamaguchi, Seiichi Ozawa, Jun Kitazono, Takenao Ohkawa, Takeshi Yoshida, Noriyuki Murakami, Hiroyuki Tsuji

    2017 INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE ON NEURAL NETWORKS (IJCNN)   1787 - 1793   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1109/IJCNN.2017.7966067

    Web of Science

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/ijcnn/ijcnn2017.html#YahataOYOKOYMT17

  • Stochastic collapsed variational Bayesian inference for biterm topic model 査読

    Narutaka Awaya, Jun Kitazono, Toshiaki Omori, Seiichi Ozawa

    2016 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN)   2016年7月

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1109/ijcnn.2016.7727629

    Web of Science

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  • 転移学習を用いたSNSにおける感情分析の精度向上と炎上検知への応用 査読

    吉田 舜, 北園 淳, 小澤 誠一, 菅原 貴弘, 芳賀 達也

    電気学会論文誌. C   136 ( 3 )   340 - 347   2016年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 電気学会  

    In recent years, along with the popularization of SNS, the incidents, which are called <i>flaming</i>, that the number of negative comments surges are on the increase. This becomes a problem for companies because flamings hurt companies' reputation. In order to minimalize the damage of reputation, we propose the method that detects flamings by estimating the sentiment polarities of SNS comments. Because of the unique SNS characteristics such as repetition of same comments, the polarities of words are sometimes wrongly estimated. To alleviate this problem, transfer learning is introduced. In this research, the sentiment polarities of words are trained in every domain. This will enable to extract the words that are domain-specific and dictate the polarity of comments. These words are occurred in retweets. Transfer learning is implemented to non-extracted words by averaging the occurrence probabilities in other domains. These processes keep the polarities of important words that dictate the polarity of comments and modify the wrongly estimated polarities of words. The experimental results show that the proposed method improves the performance of estimating the sentiment polarity of comments. Moreover, flamings can be detected without missing by monitoring time course of the number of negative comments.

    DOI: 10.1541/ieejeiss.136.340

    CiNii Books

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  • A sentiment polarity prediction model using transfer learning and its application to SNS flaming event detection. 査読

    Seiichi Ozawa, Shun Yoshida, Jun Kitazono, Takahiro Sugawara, Tatsuya Haga

    PROCEEDINGS OF 2016 IEEE SYMPOSIUM SERIES ON COMPUTATIONAL INTELLIGENCE (SSCI)   1 - 7   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1109/SSCI.2016.7849868

    Web of Science

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/ssci/ssci2016.html#OzawaYKSH16

  • t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding with Inhomogeneous Degrees of Freedom. 査読

    Jun Kitazono, Nistor Grozavu, Nicoleta Rogovschi, Toshiaki Omori, Seiichi Ozawa

    NEURAL INFORMATION PROCESSING, ICONIP 2016, PT III   9949   119 - 128   2016年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1007/978-3-319-46675-0_14

    Web of Science

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/iconip/iconip2016-3.html#KitazonoGROO16

  • Adaptive DDoS-Event Detection from Big Darknet Traffic Data. 査読

    Nobuaki Furutani, Jun Kitazono, Seiichi Ozawa, Tao Ban, Junji Nakazato, Jumpei Shimamura

    NEURAL INFORMATION PROCESSING, ICONIP 2015, PT IV   9492   376 - 383   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1007/978-3-319-26561-2_45

    Web of Science

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/iconip/iconip2015-4.html#FurutaniKOBNS15

  • Large-Scale Monitoring for Cyber Attacks by Using Cluster Information on Darknet Traffic Features. 査読

    Hironori Nishikaze, Seiichi Ozawa, Jun Kitazono, Tao Ban, Junji Nakazato, Jumpei Shimamura

    INNS CONFERENCE ON BIG DATA 2015 PROGRAM   53   175 - 182   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1016/j.procs.2015.07.292

    Web of Science

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/inns-wc/innsbd2015.html#NishikazeOKBNS15

  • An Exhaustive Search and Stability of Sparse Estimation for Feature Selection Problem 査読

    Nagata Kenji, Kitazono Jun, Nakajima Shinichi, Eifuku Satoshi, Tamura Ryoi, Okada Masato

    IPSJ Online Transactions   8 ( 0 )   25 - 32   2015年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 情報処理学会  

    DOI: 10.2197/ipsjtrans.8.25

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  • Novel method to classify hemodynamic response obtained using multi-channel fNIRS measurements into two groups: exploring the combinations of channels 査読

    Hiroko Ichikawa, Jun Kitazono, Kenji Nagata, Akira Manda, Keiichi Shimamura, Ryoichi Sakuta, Masato Okada, Masami K. Yamaguchi, So Kanazawa, Ryusuke Kakigi

    FRONTIERS IN HUMAN NEUROSCIENCE   8 ( 00480 )   1 - 10   2014年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3389/fnhum.2014.00480

    Web of Science

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  • Detection of DDoS Backscatter Based on Traffic Features of Darknet TCP Packets. 査読

    Nobuaki Furutani, Tao Ban, Junji Nakazato, Jumpei Shimamura, Jun Kitazono, Seiichi Ozawa

    2014 NINTH ASIA JOINT CONFERENCE ON INFORMATION SECURITY (ASIA JCIS)   39 - 43   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1109/AsiaJCIS.2014.23

    Web of Science

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/asiajcis/asiajcis2014.html#FurutaniBNSKO14

  • Sentiment analysis for various SNS media using Naïve Bayes classifier and its application to flaming detection. 査読

    Shun Yoshida, Jun Kitazono, Seiichi Ozawa, Takahiro Sugawara, Tatsuya Haga, Shogo Nakamura

    2014 IEEE Symposium on Computational Intelligence in Big Data (CIBD)   20 - 25   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1109/CIBD.2014.7011523

    Web of Science

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/cibd/cibd2014.html#YoshidaKOSHN14

  • L1正則化ロジスティック回帰によって明らかにされた下側頭葉視覚連合野における階層的視覚情報表現 査読

    内田 豪, 佐藤 多加之, 北園 淳, 岡田 真人, 谷藤 学

    電子情報通信学会論文誌D   J96-D ( 7 )   1645 - 1653   2013年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Object representation in inferior temporal cortex is organized hierarchically in a mosaic-like structure 査読

    Takayuki Sato, Go Uchida, Mark D. Lescroart, Jun Kitazono, Masato Okada, Manabu Tanifuji

    Journal of Neuroscience   33 ( 42 )   16642 - 16656   2013年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5557-12.2013

    Scopus

    PubMed

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  • Estimating Membrane Resistance over Dendrite Using Markov Random Field 査読

    Kitazono Jun, Omori Toshiaki, Aonishi Toru, Okada Masato

    IPSJ Online Transactions   5 ( 0 )   186 - 191   2012年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人 情報処理学会  

    With developments in optical imaging over the past decade, statistical methods for estimating dendritic membrane resistance from observed noisy signals have been proposed. In most of previous studies, membrane resistance over a dendritic tree was assumed to be constant, or membrane resistance at a point rather than that over a dendrite was investigated. Membrane resistance, however, is actually not constant over a dendrite. In a previous study, a method was proposed in which membrane resistance value is expressed as a non-constant function of position on dendrite, and parameters of the function are estimated. Although this method is effective, it is applicable only when the appropriate function is known. We propose a statistical method, which does not express membrane resistance as a function of position on dendrite, for estimating membrane resistance over a dendrite from observed membrane potentials. We use the Markov random field (MRF) as a prior distribution of the membrane resistance. In the MRF, membrane resistance is not expressed as a function of position on dendrite, but is assumed to be smoothly varying along a dendrite. We apply our method to synthetic data to evaluate its efficacy, and show that even when we do not know the appropriate function, our method can accurately estimate the membrane resistance.

    DOI: 10.2197/ipsjtrans.5.186

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  • Neural network model with discrete and continuous information representation 査読

    Jun Kitazono, Toshiaki Omori, Masato Okada

    Journal of the Physical Society of Japan   78 ( 11 )   114001 - 114801-7   2009年11月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Physical Society of Japan  

    An associative memory model and a neural network model with a Mexican-hat type interaction are two major attractor neural network models. The associative memory model has discretely distributed fixed-point attractors, and achieves a discrete information representation. On the other hand, a neural network model with a Mexican-hat type interaction uses a ring attractor to achieves a continuous information representation, which can be seen in the working memory in the prefrontal cortex and columnar activity in the visual cortex. In the present study, we propose a neural network model that achieves discrete and continuous information representation. We use a statistical–mechanical analysis to find that a localized retrieval phase exists in the proposed model, where the memory pattern is retrieved in the localized subpopulation of the network. In the localized retrieval phase, the discrete and continuous information representation is achieved by using the orthogonality of the memory patterns and the neutral stability of fixed points along the positions of the localized retrieval. The obtained phase diagram suggests that the antiferromagnetic interaction and the external field are important for generating the localized retrieval phase.

    DOI: 10.1143/jpsj.78.114801

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MISC

  • システムのコア抽出のための新しい枠組み —統合情報理論の劣モジュラ性に基づく拡張— 招待

    北園 淳

    日本ロボット学会誌   41 ( 8 )   688 - 691   2023年

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    掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

    DOI: 10.7210/jrsj.41.688

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  • Network cores of the human functional connectome

    田口智也, 北園淳, 笹井俊太朗, 大泉匡史

    信学技報   120 ( 403 )   2021年3月

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  • 統合情報量による神経回路のネットワーク解析

    木村武龍, 窪田智之, 北園淳, 大泉匡史, 高橋宏知

    電気学会研究会資料   ( MBE-19-001-012.014-024 )   2019年

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  • ダークネットトラフィックの可視化とオンライン更新によるモニタリング

    畑中 拓哉, 北園 淳, 小澤 誠一, 班 涛, 中里 純二, 島村 隼平

    コンピュータセキュリティシンポジウム2016論文集   2016 ( 2 )   397 - 402   2016年10月

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    記述言語:日本語  

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  • ダークネットトラフィック解析による学習型DDoSバックスキャッタ検出システム (情報通信システムセキュリティ)

    宇川 雄樹, 北園 淳, 小澤 誠一, 班 涛, 中里 純二, 島村 隼平

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   115 ( 488 )   123 - 128   2016年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

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  • 自律学習能力を有する悪性スパムメール検出システム (情報通信システムセキュリティ)

    小坂 翔吾, 北園 淳, 小澤 誠一, 班 涛, 中里 純二, 島村 隼平

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   115 ( 488 )   19 - 24   2016年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

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  • ダークネットトラフィックに基づく学習型DDoS攻撃監視システムの開発

    古谷 暢章, 北園 淳, 小澤 誠一, 班 涛, 中里 純二, 島村 隼平

    コンピュータセキュリティシンポジウム2015論文集   2015 ( 3 )   1394 - 1401   2015年10月

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    記述言語:日本語  

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  • Minimum Probability Flowによるt分布型確率的近傍埋め込み法の高速化

    北園 淳, 大森 敏明, 小澤 誠一

    システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集   59   6p   2015年5月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:システム制御情報学会  

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  • ダークネットトラフィックに基づいたDDoSバックスキャッタ判定

    古谷暢章, BAN Tao, 中里純二, 島村隼平, 北園淳, 小澤誠一

    システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集(CD-ROM)   59th   2015年

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  • 炎上検知のためのTwitterユーザーの分類

    横田凌一, 粟屋成崇, 北園淳, 小澤誠一

    システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集(CD-ROM)   59th   2015年

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  • ダークネットトラフィック観測によるDDoSバックスキャッタ判定

    古谷 暢章, 班 涛, 中里 純二, 島村 隼平, 北園 淳, OZAWA Seiichi

    信学技報   114 ( 340 )   49 - 53   2014年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

    DDoS攻撃は企業や団体に深刻な経済損害を与える脅威であり,早急にDDoS攻撃を検知することが重要である.本研究では,ダークネットセンサで観測されたパケットトラフィック情報からDDoS攻撃によるバックスキャッタであるかどうかを高速に判定する手法を提案する.短時間のパケットデータから送信元\/送信先ポートや送信元\/送信先IPなどに関連した12の特徴を抽出し,サポートベクターマシーン(SVM)を用いた分類を試みる.評価実験では,バックスキャッタか否かのラベル情報を与えることのできる80番ポートからのTCPパケットと53番ポートからのUDPパケットを用いて,これらの特徴ベクトルからDDoS攻撃によるバックスキャッタかどうかの判定を行う.

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  • An exhaustive search and stability of sparse estimation for feature selection problem

    Kenji Nagata, Jun Kitazono, Shin-ichiNakajima, Satoshi Eifuku, Ryoi Tamura, Masato Okada

    研究報告数理モデル化と問題解決(MPS)   2014 ( 10 )   1 - 6   2014年9月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:一般社団法人情報処理学会  

    Feature selection problem has been widely used for various fields. In particular, the sparse estimation has the advantage that its computational cost is the polynomial order of the number of features. However, it has the problem that the obtained solution varies as the dataset has changed a little. The goal of this paper is to exhaustively search the solutions which minimize the generalization error for feature selection problem to investigate the problem of sparse estimation. We calculate the generalization errors for all combinations of features in order to get the histogram of generalization error by using the cross validation method. By using this histogram, we propose a method to verify whether the given data include information for binary classification by comparing the histogram of predictive error for random guessing. Moreover, we propose a statistical mechanical method in order to efficiently calculate the histogram of generalization error by the exchange Monte Carlo (EMC) method and the multiple histogram method. We apply our proposed method to the feature selection problem for selecting the relevant neurons for face identification.Feature selection problem has been widely used for various fields. In particular, the sparse estimation has the advantage that its computational cost is the polynomial order of the number of features. However, it has the problem that the obtained solution varies as the dataset has changed a little. The goal of this paper is to exhaustively search the solutions which minimize the generalization error for feature selection problem to investigate the problem of sparse estimation. We calculate the generalization errors for all combinations of features in order to get the histogram of generalization error by using the cross validation method. By using this histogram, we propose a method to verify whether the given data include information for binary classification by comparing the histogram of predictive error for random guessing. Moreover, we propose a statistical mechanical method in order to efficiently calculate the histogram of generalization error by the exchange Monte Carlo (EMC) method and the multiple histogram method. We apply our proposed method to the feature selection problem for selecting the relevant neurons for face identification.

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  • 27aAJ-11 局在興奮内のスパース性の効果の統計力学的解析(27aAJ ニューラルネットワーク1,領域11(物性基礎論・統計力学・流体物理・応用数学・社会経済物理))

    萬田 暁, 北園 淳, 大森 敏明, 岡田 真人

    日本物理学会講演概要集   69 ( 1 )   289 - 289   2014年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

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  • スパースな局在興奮を持つ神経回路モデルの統計力学 (ニューロコンピューティング)

    萬田 暁, 北園 淳, 大森 敏明, 岡田 真人

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   113 ( 315 )   1 - 6   2013年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    メキシカンハット型のモデルと連想記憶モデルは,代表的なアトラクターネットワークである.本研究では,これら二つのアトラクターネットワークの特徴を同時に有するモデルについて,統計力学的な解析と,シミュレーションを行う.このモデルは,メキシカンハット型のモデルと同様に局在興奮を持ち,連想記憶モデルと同様に,その局在興奮中に複数の記憶パターンを記銘することが出来る.連想記憶モデルでは発火率を変えると,系の性質が著しく変化することが知られている.そこで本研究では,このモデルの記憶パターンの発火率を変化させたときの性質を調べる.その結果,発火率が50%以下の場合のみ,複数のパターンを局在興奮に記銘できることを示す.

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  • 交換モンテカルロ法を用いた変数選択問題における解の効率的全数探索 (情報論的学習理論と機械学習)

    永田 賢二, 北園 淳, 中島 伸一, 永福 智志, 田村 了以, 岡田 真人

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   113 ( 286 )   191 - 196   2013年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    高次元データの特徴を表す少数の変数を抽出する変数選択問題が,近年注目を集めている.従来手法では,最適な変数の組み合わせを,一つだけ抽出する.しかし,そのような変数の組み合わせは一つとは限らず,複数存在する最適な組み合わせを網羅的に抽出する手法が必要不可欠である.本研究では,汎化誤差をエネルギー関数としたMCMC法を実装し,汎化性能の高い変数の組み合わせを網羅的かつ効率的に抽出する手法を提案する.

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  • G-015 スパースロジスティック回帰を用いた近赤外分光法による新生児脳活動記録データの解析(G分野:生体情報科学)

    北園 淳, 直井 望, 柴田 実, 渕野 裕, 萬田 暁, 岡ノ谷 一夫, 明和 政子, 岡田 真人

    情報科学技術フォーラム講演論文集   12 ( 2 )   427 - 428   2013年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:FIT(電子情報通信学会・情報処理学会)運営委員会  

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  • 27pXZC-4 MCMC法を利用した変数選択問題における解の効率的全数探索(27pXZC 情報統計力学2,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    永田 賢二, 北園 淳, 永福 智志, 田村 了以, 岡田 真人

    日本物理学会講演概要集   68 ( 1 )   366 - 366   2013年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

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  • Exhaustive Search of Feature Subsets for Support Vector Machine Classification

    Jun Kitazono, Kenji Nagata, Shinichi Nakajima, Akira Manda, Satoshi Eifuku, Ryoi Tamura, Masato Okada

    研究報告数理モデル化と問題解決(MPS)   2013 ( 8 )   1 - 6   2013年2月

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    記述言語:英語  

    Feature selection in machine learning is an important process for improving the generalization capability and interpretability of learned models through the selection of a relevant feature subset. In the last two decades, a number of feature selection methods, such as L1 regularization and automatic relevance determination have been intensively developed and used in a wide range of areas. We can select a relevant subset of features, by using these feature selection methods. In this study, we apply an exhaustive search, instead of these methods, to the neural data recorded in the area of brain involved in face recognition. We evaluate how accurately every subset of recorded neurons can discriminate faces, by using SVM classifiers and cross validation. We show that there are a number of highly accurate neuron subsets. All of these results demonstrate that we should not select only one feature subset but exhaustively evaluate every feature subset.Feature selection in machine learning is an important process for improving the generalization capability and interpretability of learned models through the selection of a relevant feature subset. In the last two decades, a number of feature selection methods, such as L1 regularization and automatic relevance determination have been intensively developed and used in a wide range of areas. We can select a relevant subset of features, by using these feature selection methods. In this study, we apply an exhaustive search, instead of these methods, to the neural data recorded in the area of brain involved in face recognition. We evaluate how accurately every subset of recorded neurons can discriminate faces, by using SVM classifiers and cross validation. We show that there are a number of highly accurate neuron subsets. All of these results demonstrate that we should not select only one feature subset but exhaustively evaluate every feature subset.

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  • Estimating Membrane Resistance over Dendrite Using Markov Random Field (数理モデル化と応用 Vol.5 No.3)

    Jun Kitazono, Toshiaki Omori, Toru Aonishi, Masato Okada

    情報処理学会論文誌数理モデル化と応用(TOM)]   5 ( 3 )   89 - 94   2012年9月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:情報処理学会  

    With developments in optical imaging over the past decade, statistical methods for estimating dendritic membrane resistance from observed noisy signals have been proposed. In most of previous studies, membrane resistance over a dendritic tree was assumed to be constant, or membrane resistance at a point rather than that over a dendrite was investigated. Membrane resistance, however, is actually not constant over a dendrite. In a previous study, a method was proposed in which membrane resistance value is expressed as a non-constant function of position on dendrite, and parameters of the function are estimated. Although this method is effective, it is applicable only when the appropriate function is known. We propose a statistical method, which does not express membrane resistance as a function of position on dendrite, for estimating membrane resistance over a dendrite from observed membrane potentials. We use the Markov random field (MRF) as a prior distribution of the membrane resistance. In the MRF, membrane resistance is not expressed as a function of position on dendrite, but is assumed to be smoothly varying along a dendrite. We apply our method to synthetic data to evaluate its efficacy, and show that even when we do not know the appropriate function, our method can accurately estimate the membrane resistance.With developments in optical imaging over the past decade, statistical methods for estimating dendritic membrane resistance from observed noisy signals have been proposed. In most of previous studies, membrane resistance over a dendritic tree was assumed to be constant, or membrane resistance at a point rather than that over a dendrite was investigated. Membrane resistance, however, is actually not constant over a dendrite. In a previous study, a method was proposed in which membrane resistance value is expressed as a non-constant function of position on dendrite, and parameters of the function are estimated. Although this method is effective, it is applicable only when the appropriate function is known. We propose a statistical method, which does not express membrane resistance as a function of position on dendrite, for estimating membrane resistance over a dendrite from observed membrane potentials. We use the Markov random field (MRF) as a prior distribution of the membrane resistance. In the MRF, membrane resistance is not expressed as a function of position on dendrite, but is assumed to be smoothly varying along a dendrite. We apply our method to synthetic data to evaluate its efficacy, and show that even when we do not know the appropriate function, our method can accurately estimate the membrane resistance.

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    その他リンク: http://id.nii.ac.jp/1001/00085820/

  • Estimating Distribution of Dendritic Membrane Resistance Using Markov Random Field

    Jun Kitazono, Toshiaki Omori, Toru Aonishi, Masato Okada

    研究報告数理モデル化と問題解決(MPS)   2012 ( 10 )   1 - 6   2012年5月

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    記述言語:英語  

    With developments in optical imaging over the past decade, statistical methods for estimating dendritic membrane resistance from observed noisy signals have been proposed. In most of previous studies, membrane resistance over a dendritic tree was assumed to be constant, or membrane resistance at a point rather than that distributed over a dendrite was investigated. Membrane resistance, however, is actually non-uniformly distributed. Although in a previous study a method was proposed in which a specific non-homogeneous distribution form was assumed, it is applicable only when the appropriate distribution form is known. We propose a statistical method, that does not assume a particular distribution form of membrane resistance, for estimating membrane resistance distribution from observed membrane potentials. We use the Markov random field (MRF) as a prior of the membrane-resistance distribution. In the MRF, any specific distribution form of membrane resistance is not assumed, but only spatial smoothness of membrane resistance is assumed. We apply our method to synthetic data to evaluate its efficacy, and show that even when we do not know the appropriate distribution form, our method can accurately estimate the membrane-resistance distribution.With developments in optical imaging over the past decade, statistical methods for estimating dendritic membrane resistance from observed noisy signals have been proposed. In most of previous studies, membrane resistance over a dendritic tree was assumed to be constant, or membrane resistance at a point rather than that distributed over a dendrite was investigated. Membrane resistance, however, is actually non-uniformly distributed. Although in a previous study a method was proposed in which a specific non-homogeneous distribution form was assumed, it is applicable only when the appropriate distribution form is known. We propose a statistical method, that does not assume a particular distribution form of membrane resistance, for estimating membrane resistance distribution from observed membrane potentials. We use the Markov random field (MRF) as a prior of the membrane-resistance distribution. In the MRF, any specific distribution form of membrane resistance is not assumed, but only spatial smoothness of membrane resistance is assumed. We apply our method to synthetic data to evaluate its efficacy, and show that even when we do not know the appropriate distribution form, our method can accurately estimate the membrane-resistance distribution.

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  • 24aAG-5 スパースな局在興奮を持つ神経回路モデル(24aAG ニューラルネットワーク1,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    萬田 暁, 大森 敏明, 北園 淳, 岡田 真人

    日本物理学会講演概要集   67 ( 1 )   292 - 292   2012年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

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  • スパースな局在興奮を持つ神経回路モデル

    萬田 暁, 大森 敏明, 北園 淳, 岡田 真人

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング   111 ( 419 )   137 - 142   2012年1月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    これまでの研究から,側頭葉の下側頭皮質では顔に選択的に反応するニューロンの存在が知られている.下側頭皮質では,ニューロンが空間的に疎らに発火した状態にある,スパースな局在興奮の存在が報告されており,このスパースな局在興奮が下側頭皮質による顔認知に関与していると考えられている.そこで本研究で,我々は,メキシカンハット型相互作用と共分散学習型相互作用に基づいたスパースな局在興奮を実現する神経回路モデルを提案する.本研究では,この神経回路モデルの実現するスパースな局在興奮の安定性を,統計力学に基づき解析を行った.解析の結果から,記憶パターンの発火率0のスパース極限でも局在興奮が安定に存在することがわかった.

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  • 24aAG-13 膜電位イメージングに基づく樹状突起の膜抵抗の不均一分布の推定(24aAG ニューラルネットワーク1,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    北園 淳, 大森 敏明, 青西 享, 岡田 真人

    日本物理学会講演概要集   67 ( 0 )   294 - 294   2012年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本物理学会  

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  • ラインプロセスを用いた樹状突起の膜抵抗分布の統計的推定

    北園 淳, 大森 敏明, 清西 亨, 岡田 真人

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング   110 ( 461 )   343 - 348   2011年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    近年,膜電位の観測値を元に,樹状突起上の膜抵抗の空間分布を推定する手法が提案されている.従来の多くの手法では,膜抵抗値が樹状突起上で一定であると仮定して推定している.しかしながら,実際の膜抵抗は,樹状突起上で不均一に分布しており,また,膜抵抗値が樹状突起に沿って急峻に変化する例も報告されている.そこで本研究では,任意の形の膜抵抗分布に適応可能な推定手法を提案する.提案手法では,膜電位のダイナミクスをケーブル方程式で表し,また,膜抵抗分布をラインプロセスを用いて表現する.ラインプロセスによって,膜抵抗分布が区分的に滑らかであるという制約が課される.これにより,膜抵抗分布がなだらかな変化を持つ場合や急峻な変化を持つ場合など,様々な場合において,真の膜抵抗分布を推定することが可能になる.

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  • 25pTD-13 ラインプロセスを用いた樹状突起の膜抵抗分布の統計的推定(25pTD ニューラルネットワーク,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    北園 淳, 大森 敏明, 青西 亨, 岡田 真人

    日本物理学会講演概要集   66 ( 0 )   291 - 291   2011年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本物理学会  

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  • Visual information represented in different levels of functional hierarchy in monkey inferior temporal cortex revealed by machine learning

    Go Uchida, Takayuki Sato, Jun Kitazono, Masato Okada, Manabu Tanifuji

    NEUROSCIENCE RESEARCH   68   E381 - E381   2010年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    DOI: 10.1016/j.neures.2010.07.1688

    Web of Science

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  • 28pTJ-13 離散的かつ連続的な情報表現を持つ神経回路モデル(28pTJ ニューラルネットワーク,領域11(統計力学,物性基礎論,応用数学,力学,流体物理))

    北園 淳, 大森 敏明, 岡田 真人

    日本物理学会講演概要集   64 ( 1 )   299 - 299   2009年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:社団法人日本物理学会  

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  • 離散的かつ連続的な情報表現を持つ神経回路モデル(ニューロハードウェア,一般)

    北園 淳, 大森 敏明, 岡田 真人

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング   108 ( 281 )   13 - 18   2008年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:社団法人電子情報通信学会  

    連想記憶モデルとメキシカンハット型相互作用をもつ神経回路モデルは,神経回路モデルにおいて二つの最も代表的なアトラクターネットワークである.連想記憶モデルでは,複数のパターンが個々のポイントアトラクターによって記憶されており,離散的な情報表現が実現される.一方,メキシカンハット型相互作用を持つ神経回路モデルでは,ワーキングメモリーや初期視覚野のコラム構造などで見られる連続的な情報表現がラインアトラクターにより実現される.本研究で,我々は,離散的情報表現と連続的情報表現の両方の性質を備えた神経回路モデルを提案する.統計力学に基づいた解析により,記憶パターンが空間的に局在して想起される局在想起相が存在することが示される.局在想起相では,想起が局在的に生じる場所に関して中立安定であるとともに,異なるパターン同士は直交しているため,提案モデルでは離散的かつ連続的な情報表現が実現されることが示される.さらに,局在想起相の出現に反強磁性相互作用と外部磁場が重要であることを示す.

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受賞

  • JST AIPネットワークラボ長賞(1位)

    2019年  

    北園 淳

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  • システム制御情報学会奨励賞

    2016年   システム制御情報学会   Minimum Probability Flowによるt分布型確率的近傍埋め込み法の高速化

    北園 淳

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞 

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  • FIT奨励賞

    2013年   一般社団法人情報処理学会  

    北園 淳

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞 

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 統合情報理論の劣モジュラ性に基づく拡張とその神経科学への応用

    2023年4月 - 2024年3月

    科学技術振興機構  戦略的な研究開発の推進 戦略的創造研究推進事業 ACT-X(加速フェーズ) 

    北園 淳

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    「意識」に関する仮説である統合情報理論では、我々の主観的な意識は、神経細胞間の情報の統合が最も強い、神経ネットワークのコアにおいて生じるとしています。本研究では、このコアの概念を劣モジュラ性と呼ばれる数理的な性質に基づき一般化します。その一般化したコアを用いて神経データを解析し、意識の生まれる場所の解明に挑みます。また一般化したコアを、対象を意識に限らず広く神経ネットワーク解析に応用します。

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  • 統合情報理論の劣モジュラ性に基づく拡張とその神経科学への応用

    2020年12月 - 2023年3月

    科学技術振興機構  戦略的な研究開発の推進 戦略的創造研究推進事業 ACT-X 

    北園 淳

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    担当区分:研究代表者 

    「意識」に関する仮説である統合情報理論では、我々の主観的な意識は、神経細胞間の情報の統合が最も強い、神経ネットワークのコアにおいて生じるとしています。本研究では、このコアの概念を劣モジュラ性と呼ばれる数理的な性質に基づき一般化します。その一般化したコアを用いて神経データを解析し、意識の生まれる場所の解明に挑みます。また一般化したコアを、対象を意識に限らず広く神経ネットワーク解析に応用します。

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  • グラフに拡張した統合情報理論の神経科学データへの応用

    2019年8月 - 2020年3月

    科学技術振興機構  AIPチャレンジプログラム 

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    担当区分:研究代表者 

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  • 「協調」の情報理論に基づく定量化

    2018年8月 - 2019年3月

    科学技術振興機構  AIPチャレンジプログラム 

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    担当区分:研究代表者 

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  • サイバー攻撃のリアルタイム検知・分類・可視化のためのオンライン学習方式

    研究課題/領域番号:16H02874  2016年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    小澤 誠一, 金 相旭, 北園 淳, 大森 敏明

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    配分額:13260000円 ( 直接経費:10200000円 、 間接経費:3060000円 )

    本研究では,時々刻々と進化するサイバー攻撃に追従しながら,大規模ダークネット(未使用IPアドレス群)センサで観測される通信パケットから,サイバー攻撃の検知・分類・可視化を持続的に行えるオンライン学習方式と3種類の学習型攻撃監視システムを提案した.一つ目はDDoSバックスキャッタ監視システムであり,通信トラフィック特徴をサポートベクトルマシンや深層学習を組み合わせて適用し,97%以上の検知精度と高速学習特性を実現した.また,相関ルールマイニングやポート番号の埋込ベクトル学習によって,未知のサイバー脅威の検知やマルウェアの振る舞いの変化などを監視できる画期的なシステムを開発した.

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  • 変数選択結果の対数線形モデルを用いた再解析による安定性向上と多重変数集合の抽出

    2015年4月 - 2018年3月

    学術研究助成基金助成金/若手研究(B) 

    北園 淳

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  • 追加学習とアクティブ学習を導入した学習型マルウェア検出・分類システムの開発

    研究課題/領域番号:24500173  2012年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    小澤 誠一, 安藤 類央, 北園 淳, 班 涛, 中里 純二, 島村 隼平

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    配分額:5070000円 ( 直接経費:3900000円 、 間接経費:1170000円 )

    本研究では,マルウェア感染を誘導する悪性スパム攻撃からネットユーザを守り,マルウェアなどによる悪意ある活動を広域的に観測するため,機械学習を導入した3つの学習型システムを開発した.一つは悪性度の高いスパムメールを自動収集し,クローラ型ウェブ解析システムによる自動ラベリングとオンライン学習可能な悪性スパム検知システムである.二つ目は,未使用IP群であるダークネットへのパケットを収集し,そのトラフィック特徴をクラスタリングすることで,サブネットのマルウェア感染状況を広域監視するシステムである.最後は,ダークネットトラフィックの特徴からDDoS攻撃のバックスキャッタを判定する広域監視システムである.

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