JP2011002911A - データ分析システム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】分析の中間段階で生成されたデータを保存しておき、保存したデータに対するフィードバック情報を定量化したものを評価値として受け付け、評価値が与えられなかった中間データについては優先的に削除する一方で、特に高い評価値を受け付けた中間データに対しては、類似するデータの分析処理を行い、比較対象となるデータの分析や派生的に想定される分析が高速に行えるように、バックグラウンド処理で中間データの自動管理を行う。
【選択図】図19
Description
図1は、本発明の第1の実施形態の分析システムの一例を示すブロック図である。
クライアントPC201、分析サーバPC210、子分析サーバPC221〜223、DB231〜233、キャッシュDB241の各要素は、標準的な情報処理装置を用いて実装される。
図19は、クライアントPC201、分析サーバPC210、子分析サーバPC221〜223、DB231〜233、及びキャッシュDB241の各情報処理装置上で実行されるプログラムと、各プログラム間で行われるメッセージの流れを示したものである。
分析課題となるデータ分析は図3で描かれる木構造で示されるフロー(データ分析フロー)で表現される。このデータ分析フローを計算機(分析サーバPC210)内部で保持するためのデータ構造600を図5に示す。図5において、木構造はノード構造体610、620らのリストとして表現される。主記憶のメモリ領域にはノード構造体の全数を管理する数値として要素数601が記述される。データ分析ノードの構造体610は、作成時の優先度や保存状況を示す管理データ611、処理プロセスのID番号612、入力データ(子ノード)のID番号のリスト613、614、出力データ(親ノード)のID番号615、その他分析内容に応じた汎用パラメータを格納する領域616から構成される。処理プロセス番号612は処理内容のプログラムを外部記憶装置307の所定位置から呼び出すためのID番号である。
分析サーバPC210が実行するスケジューラプログラム2101は、クライアントPC201から依頼されるデータ分析の課題を前述のデータ構造600で受け取り、管理データ611に付加された優先度の数値に応じて順に実行する。本実施形態では、分析処理入力プログラム2010を通じて、クライアントPC201で利用者200が明示的に入力する分析手順のスクリプトに従って分析を行う。
工程502では、上記で作成されたデータ分析フローの構造データを分析サーバPC210に転送し、分析サーバPC210で処理を行った結果を待つ間、このプロセスは待機状態に入る(工程503)。この間に実行される分析サーバPC210の処理に関しては、図6のフローチャートを用いて後述する。
可視化モジュール(図3の450,図19の2011)以外の全要素の分析処理が終わった場合には、分析サーバPC210からクライアントPC201へ分析結果が送られてくる。クライアントPC201は、分析結果を受信し(504)、受信したデータを入力として、可視化モジュール(分析結果提示プログラム2011)を起動する。
可視化モジュールを構成する実装の一例を、図26A、図26Bに挙げる。可視化モジュールは、図2に示される汎用計算機器である分析サーバPC210とクライアントPC201上の分析結果提示プログラム2011として実現される。可視化モジュールは、分析サーバPC210上に配置された分析結果提示プログラム2011であり、図26A、図26Bで示すように、コンテンツDB2710と、クライアントPC201上に配置されたプログラムである表示ビューア2720という二つの部分によって構成される。
この可視化モジュールでは、静的な画像・インタラクティブに制御可能な表示コンテンツなどを生成し、クライアントPCにそのデータを転送する。クライアントPCのビューアは、このデータを画面上に提示し、待機、またはインタラクティブな入力を受付ける。
図6のフローチャートは、分析サーバPC210の処理工程を示したものである。
工程701で受信したメッセージがクライアントPC201からの新規分析フローの場合の挙動を、分析のルートがデータ構造対610で表現される木構造の分析であるとして、工程703〜711の工程を説明する。この木構造の親分析(処理プロセス番号612)のIDと共に、各入力データ613〜614をリストにした構造体データを作成する。以下ではこの構造体を、子ノードリストと呼ぶ(工程703)。
工程701で受信したメッセージが、子分析サーバPC221〜223からの部分分析終了の場合の処理を説明する。子分析サーバPC221〜223から送られてくる情報には、キャッシュDB241の中間データ保存位置を示す番号が示されている。未実行キューに登録されている全ての子ノードリストからこの番号を検索し、該当番号が子ノードに含まれている子ノードリストについて工程723〜727を行う(工程721、722)。
以上の処理が終了した時点で、分析サーバPC210は工程720で再びメッセージ待機状態に入り、次の受信を待つ。
キャッシュDB241に登録されている分析データ(中間データ)と、部分分析フロー処理スクリプトとの間の、合同または類似性を判断する一連のルーチンは、図8と図24のフローチャートで示される。この判断処理は、図8に示す個別の分析フローについて再帰的に一致性をチェックする工程900〜907の個別判定ルーチンと、図24に示すキャッシュDB241内の全中間データについて個別判定ルーチンを実施する全体のルーチンの二つによって構成されている。
分析サーバPC210が依頼した各要素分析の処理は、子分析サーバPC221〜223において実行される。
本実施形態において特徴的な点の一つとして、既に計算が終わった出力データ(分析結果)が存在する場合に、入力データの増加・削減といった変動に対し、新規の入力データと既存の処理結果の間での結合(合成)または分離が可能であるかどうかを返す関数が存在し、合成・分離が可能である処理については、そのためのアルゴリズムも記述される。
f1(g(a)+g(b)) = g(a+b) ………(1)
ただし、gは各データ分析モジュール2211のプログラムの処理を表す関数であり、入力セットa、bの出力をg(a)、g(b)と記述する。関数f1は処理結果g(a)とg(b)を入力として処理を実行する関数である。a+bは入力セットaとbの和集合とする。
f2(g(a+b)、a)=g(a)
ただし、gは各データ分析モジュール2211のプログラムの処理を表す関数であり、入力セットaの出力をg(a)と記述し、a+bはaとbの和集合とする。このとき関数f2は処理g(a+b)の結果とその部分集合の範囲aを入力として動作する関数をさす。
また、各データ分析モジュール2211は、過去に出力した結果(中間データ)を再利用して、新規データの計算コストを省くことが出来るかどうかを判定するアルゴリズムを有する。このアルゴリズムを図16に示す。
図3で411〜413として描かれるデータ抽出モジュールは、DB231〜233(図3のDB401〜403に対応)から入力パラメータで示される制約条件を満たしたデータを抽出して読み込む機能を有する。
利用者200は、分析結果の検討のため、クライアントPC201を操作してこの表示結果を視聴、およびインタラクティブな操作を行う。
図12は、分析サーバPC210で稼動するスケジューラプログラム2101の処理過程を記述したフローチャートである。スケジューラプログラム2101は一定時刻毎にタイマからの起動を受け1302〜1309の工程を実行する(1301)。
X1 = m1_s×(S_0−S_c) − m1_t×(T_c) ………(3)
ただし、S_0はキャッシュDB241のストレージの残り容量、S_cは現在の中間データがキャッシュを占有しているデータサイズ、T_cは中間データの作成にかかった計算コスト(作成所要時間)804の値とする。
図13は、上記図12の工程1304で分析サーバPC210のスケジューラプログラム2101が中間データの評価値の再計算を行う処理を示したものである。
ED_i=ED_j×{DT_i}/{ΣDT_n}_{n in DJ} …(4)
但し、DT_jは、各中間データの管理ログに記載されたデータD_jを求めるための所要計算時間804である。
第2の実施形態として、前記第1実施形態における分析結果に対するユーザの評価値が高い場合に、その分析に類似した分析のデータを新しく自動で作成する機構を含んだ実装の例を挙げる。本第2実施形態は、前記第1実施形態に、先の分析に類似した分析のデータを新しく自動で作成する処理を加えたもので、その他の構成は前記第1実施形態と同様である。
図20は、本実施形態でのデータの流れを記述したものである。先の第1の実施形態と同様に、サーバPCが実行するスケジューラプログラムは、クライアントPCから依頼されるデータ分析の課題をデータ構造で受け取り、付加された優先度に応じて順に実行する。
要素データ同士や要素データを束ねる図10の各グループデータ1120の間では、距離が定義可能となっている。この距離は、データ同士の時間情報1101と空間情報1102に基づいて定義される。このような距離は、規定のルールに基づいて動的に作成する場合と、距離をテーブルとして保持されている場合、またはその組み合わせによって実現される。
時間(時刻)を基準としたグループ間の距離については、データに記載された時間の差を単純にとった距離だけではなく、同じ週の日付が近い距離として定義したものや、別の年の同じ日付のデータが近い値になるように定義されたものを作成し、それぞれの合成値を総合的な距離関数として用いる。
1:時刻の差の二乗の逆数を取ったもの、
2:時刻について24時間で割った余りの値の差を出し、その二乗の逆数を取ったもの、
3:時刻について一週間24時間×7日=168時間で割った余りの値の差を出し、その二乗の逆数を取ったもの、
といった三種類の値を線形和で合計した距離関数を登録する。
本第2実施形態での空間情報は、図11に示すように、各グループが空間位置の属する地区行政区分(国1201、地方1202、県1203、市区町村1204)を階層とした木構造で纏められている。このことを前提にして、互いのグループを以下のように定義する。まず市区町村と市区町村のように、行政区分が同一のカテゴリに存在する場合には、データの算術平均で得られる位置同士の距離の値に定数をかけた値Aをデータ間の距離とする。県と市区町村のように一段階異なったカテゴリに属する行政区分が、木構造の中で親子関係にある場合には、距離として定数Bを割り当てる。上記のルールで割り当てられなかったXとYの距離については、XとZの距離+ZとYの距離を最小にするZを探し、そのときの値をX、Yの距離とする。
また、クライアントPC201の端末保有者についても、上記行政区分と同様に木構造で管理される分類区分(この例として、ビジネス端末を保有する法人主体の商売区分・チェーン店グループ・各店舗・各端末を木構造で保持したものや、個人端末を保有者の性別・年齢の分類を木構造で保持したものなどをあげることができる)が存在する場合には、同様のルールで距離を定義する。
次に、分析サーバPC210のスケジューラプログラム2101に対して第1の実施形態からの変更点の内容を述べる。
X2=m2_s×(S_0−S_c)−m2_t×(T_c)−m2_p×P_c
………(5)
ただし、S_0はキャッシュDB241のストレージ(外部記憶装置307)の残り容量、S_cは現在の中間データがキャッシュを占有しているデータサイズ、T_cは参照元となる分析での処理にかかった計算コスト804の値、P_cは現在の分析サーバPC210と子分析サーバPC221〜223のCPU負荷の比率である。
図14は、上記図15の工程1610での処理の詳細を示し、ある分析フローから生まれた評価の高い中間データに対し、類似するデータ分析フローのスクリプトを生成する工程を記した図である。
<リコメンデーション>
第3実施形態では、データの分析を依頼した利用者200に対し、要望の分析と類似しており既に存在する中間データを利用して生成することが出来るデータ分析フローの例と、その分析にかかる計算時間(依頼されたデータの分析処理に比較して短縮される時間)をクライアントPC201で提示する構成を前記第1実施形態に付加したもので、その他の構成は前記第1実施形態と同様である。利用者200は、クライアントPC201で推奨されたより効率的に得られるデータ分析フローの実行を希望する場合には、先のデータ分析よりも高い優先度を付けてスケジューラプログラム2101に送る。
第4実施形態では、利用者200の行動に含まれる暗黙情報から評価値を作成して、データの削除と更新をする手法を前記第1実施形態の構成に付加した例について述べる。
評価基準1では、第1の実施形態と同様に、ユーザ自身が分析結果に対する満足度を数値として入力する。インターフェース機器(入力装置)202から入力された0〜100数値を直接評価値E_1とする。
評価基準2では、カメラ機器204の映像に基づいて、利用者200の観察時間が長かった場合にはクライアントPC201に提示している内容に興味を持っていた可能性が高いという仮定に基づき、分析データが提示されていた時間を基準にして評価を行う。分析結果を表示する分析結果提示プログラム2011の画面提示時間TSと、利用者200が行ったインタラクション操作の回数Iを用いて、次の(6)式に従って評価値E_2を定める。
E_2=1/(1+b_21exp(TS))×p1
+1/(1+b_22exp(I))×p2 ……(6)
但しb_21、b_23は定数であり、p1、p2はp1+p2=100となる重み付けパラメータ(定数)である。
評価基準3では、複数の利用者200でデータを閲覧している場合に、利用者200間の発言が多かった場合には提示内容に関する議論が活発に行われていた可能性が高いとみなし、この発声時間を元に評価を計算する。マイクに入った音声情報からの発声時間の総計TVをカウントし、次の(7)式により評価値E_3を定める。
E_3 =1/(1+b_3 exp(TV))×100 ………(7)
但しb_3は定数とする。
評価基準4では、カメラ機器204の映像から、クライアントPC201における情報の提示時間に対して利用者200の視線が画面上に向けられていた時間が長い場合には提示内容に興味を持っていた可能性が高いとみなし、この時間を基準に評価する。画面横に設置されたカメラ機器204の画像から顔領域を抽出し、視線が画面に向けられていた期間を計測する(ただし、動画画像から視線を計測する技術に関しては、多くの先行例が存在し、詳細な説明は割愛する)。
E_4=1/(1+b_4 exp(TE))×100 ………(8)
但しb_4は定数とする。
評価基準1〜4で得た評価値E_1〜E_4に対して次の(9)式のように重み付け平均値を求め、データD_pの評価値ED_pとする。
ED_p = ¥sigma_{i=0}^4 m_i × E_i ………(9)
この評価値ED_pを、分析サーバPC210のスケジューラプログラム2101に送信する。
本第5実施形態は、WWWなどのネットワーク環境を用いて遠隔で複数の利用者200が分析結果を視聴する場合に、分析結果に対する明示的評価、または暗黙の行動から分析内容の評価値(閲覧情報)を抽出し、抽出した評価値を用いて、第1の実施形態のような分析中間データの管理と前記第2実施形態のような新規分析データの作成を行う機構を追加したものである。
また、webサーバ2201は、これらの各閲覧者からの評価を受け取るプログラムである。
クライアントPC201に入力された評価値の平均値W1を、次の(10)式のE_w1のように正規化して評価値に変換する。
E_w1 =1/(1+c_1 exp(W1))×100 ………(10)
<ダウンロード回数>
前記第5実施形態におけるWebサーバ2201から可視化プログラムがダウンロードされた回数W2をカウントし、この値をW2として、次の(11)式のE_w2のように正規化して評価値に変換する。
E_w2 =1/(1+c_2 exp(W2))×100 ………(11)
<ページランク>
Web上のクローリングシステムを用い、一般のweb情報の中から、Webサーバ2201の分析データへの接続URLが記載されているページ数をカウントしてW3とする。(また、この際に各ページの推定アクセス数などが取得可能な場合には、その値を重み付け数としてカウントする)次の(12)式のE_w3のように正規化して評価値に変換する。
E_w3 =1/(1+c_3 exp(W3))×100 ………(12)
<掲示板記述量>
この掲示板システムに書き込まれた書き込みの文字数W41と、書き込み回数W42を評価量として用いる。次の(13)式のE_w4のように正規化して評価値に変換する。E_w4 =1/(1+c_41 exp(W41))×50
+1/(1+c_42 exp(W42))×50 ………(13)
<脚注記述量>
この掲示板システムに書き込まれた回数W5を、評価量として用いる。次の(14)式のE_w5のように正規化して評価値に変換する。
E_w5 =1/(1+c_5 exp(W5))×100 ………(14)
<合計表示時間>
各表示について、ダウンロードされた時刻と、アプリケーションが終了された時刻の差を取り、視聴された表示時間を計算する。この表示時間の合計W6を、評価量として用い、次の(15)式のE_w6のように正規化して評価値に変換する。
E_w6 =1/(1+c_6 exp(W6))×100 ………(15)
<評価の合計>
上記評価基準1〜4に対して次の(16)式のように重み付け平均値を求め、データD_pの評価値ED_pとする。
E_wp = ¥sigma_{p=0}^7 m_i × E_i ………(16)
この評価値ED_pを、分析サーバPC210のスケジューラに送信する。
<パラメータの変更>
前記第1実施形態または前記実施形態2においては、分析対象となるデータの選択作業について、新規分析データの対象とした。データ抽出モジュールの入力データの変動だけでなく、各分析処理モジュールでの入力パラメータの間に包含・部分集合の関係と、中間データの再利用が可能である場合には、それらのパラメータの変動についても、既存の出力データからの合成・分離を用いることで計算効率の向上が認められる場合がある。本実施形態では、そのようなパラメータの変動にともなう中間データの利用方法を実現するための実装方法について記述する。
各データ分析モジュール2102について、入力データ以外のパラメータが変更された場合に、中間データが再利用可能であるかどうかを検査するため、分析実行時のパラメータの間に包含関係を構築し、パラメータAとパラメータBが同一でない場合には、パラメータAとパラメータBの包含関係を確認する。
(i)時系列データの移動平均計算処理において移動平均の範囲を増加させる場合や、
(ii)フーリエ変換を行ってある特定の周波数帯のパワー比率を取る演算に対し、フーリエ変換の結果である全周波数成分を中間データとして保持している場合などを挙げることができる。
h1(g(A、x)、 g(B、x)) = g(A+B、x) ………(3’)
h2(g(A+B、x)、 A) = g(A、x) ………(4’)
ただし、g(A、x)は、入力データxとパラメータAにたいする分析処理プログラムの処理を表す関数であり、A、Bは条件式でありA+BはAとBの和集合とする。h1は、パラメータAとパラメータBを適用したg(A、x)、g(B、x)から、その二つを包含・合成するパラメータA+Bの出力結果g(A+B、x)の出力結果を計算する関数である。また、h2は、パラメータA+Bの出力結果g(A+B、x)の出力結果と、A+Bの部分集合Aを指定したとき、g(A+B、x)の出力結果を計算する関数である。
210 分析サーバPC
221〜223 子分析サーバPC
231〜233 DB
241 キャッシュDB
Claims (12)
- プロセッサと記憶装置を備えた計算機で、素データを分析して分析結果を出力するデータ分析システムであって、
前記素データを格納する素データ格納部と、
前記素データを読み込んで分析を行い、当該分析の過程で中間データを生成して分析結果を出力する分析部と、
前記分析部が生成した中間データを格納する中間データ格納部と、
前記分析部が出力した分析結果に対する評価の値を受け付ける評価受付部と、を備え、
前記分析部は、
前記分析の際に前記中間データ格納部の中間データのうち利用可能な中間データを参照し、
前記評価受付部は、
前記評価の値に対応する前記中間データに前記評価の値を分配し、前記分配した評価の値が所定の条件を満たしたときに、当該評価の値に対応する前記中間データを削除することを特徴とするデータ分析システム。 - 請求項1に記載のデータ分析システムであって、
前記分析部は、
分析内容を受け付けて、当該分析内容を前記記憶装置に記憶し、当該分析内容と過去の分析内容が類似するか否かを判定し、前記判定結果が類似する場合には、前記過去の分析内容と受け付けた分析内容から前記中間データ格納部の中間データを参照する新たな分析内容を生成し、当該新たな分析内容を実行することを特徴とするデータ分析システム。 - 請求項1に記載のデータ分析システムであって、
前記分析結果を表示する表示部をさらに有し、
前記評価受付部は、
前記表示部の表示に対する評価の値を受け付けることを特徴とするデータ分析システム。 - 請求項1に記載のデータ分析システムであって、
前記分析部は、
分析内容を受け付けて、当該分析内容を前記記憶装置に記憶し、当該分析内容で使用する中間データと過去の中間データが類似するか否かを判定し、前記判定結果が類似する場合には、前記過去の中間データから受け付けた分析内容で使用する中間データを前記中間データ格納部から参照して新たな中間データを生成し、当該新たな中間データで分析内容を実行することを特徴とするデータ分析システム。 - 請求項1に記載のデータ分析システムであって、
前記評価の値は、
前記中間データの作成にかかった計算コスト、前記中間データのサイズ、前記記憶装置の残り容量の少なくともひとつを含むことを特徴とするデータ分析システム。 - 請求項3に記載のデータ分析システムであって、
前記評価の値は、
前記表示部に表示した分析結果に対する閲覧情報であることを特徴とするデータ分析システム。 - プロセッサと記憶装置を備えた計算機で、素データを分析して分析結果を出力するデータ分析方法であって、
前記記憶装置に格納された素データを読み込むステップと、
前記読み込んだ素データから中間データを生成するステップと、
前記中間データを前記記憶装置に格納するステップと、
前記中間データから分析結果を演算するステップと、
前記分析結果を出力するステップと、
前記出力した分析結果に対する評価の値を受け付けるステップと、を含み、
前記中間データから分析結果を演算するステップは、
前記分析の際に前記中間データのうち利用可能な中間データを参照し、
前記出力した分析結果に対する評価の値を受け付けるステップは、
前記評価の値に対応する前記中間データに前記評価の値を分配し、前記分配した評価の値が所定の条件を満たしたときに、当該評価の値に対応する前記中間データを削除することを特徴とするデータ分析方法。 - 請求項7に記載のデータ分析方法であって、
前記中間データから分析結果を演算するステップは、
分析内容を受け付けて、当該分析内容を前記記憶装置に記憶し、当該分析内容と過去の分析内容が類似するか否かを判定し、前記判定結果が類似する場合には、前記過去の分析内容と受け付けた分析内容から前記中間データを参照する新たな分析内容を生成し、当該新たな分析内容を実行することを特徴とするデータ分析方法。 - 請求項7に記載のデータ分析方法であって、
前記分析結果を出力するステップは、
前記分析結果を前記計算機の表示部に表示し、
前記出力した分析結果に対する評価の値を受け付けるステップは、
前記表示部の表示に対する評価の値を受け付けることを特徴とするデータ分析方法。 - 請求項7に記載のデータ分析方法であって、
前記中間データから分析結果を演算するステップは、
分析内容を受け付けて、当該分析内容を前記記憶装置に記憶し、当該分析内容で使用する中間データと過去の中間データが類似するか否かを判定し、前記判定結果が類似する場合には、前記過去の中間データから受け付けた分析内容で使用する中間データを参照して新たな中間データを生成し、当該新たな中間データで分析内容を実行することを特徴とするデータ分析方法。 - 請求項7に記載のデータ分析方法であって、
前記評価の値は、
前記中間データの作成にかかった計算コスト、前記中間データのサイズ、前記記憶装置の残り容量の少なくともひとつを含むことを特徴とするデータ分析方法。 - 請求項9に記載のデータ分析方法であって、
前記評価の値は、
前記表示部に表示した分析結果に対する閲覧情報であることを特徴とするデータ分析方法。
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