情報・システム研究機構シンポジウム

分野を超えたデータサイエンスの広がり

情報・システム研究機構のこれまでを振り返って

情報・システム研究機構
北川 源四郎
⼀橋講堂 2/20/2017

大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

1

機構の設⽴からこれまで
1973年
国⽴⼤学共同利⽤機関として設置

国⽴極地研究所

1986年
国⽴⼤学共同利⽤機関学術情報センター設置

国⽴情報学研究所

統計数理研究所

国⽴遺伝学研究所

2004年
⼤学共同利⽤機関法⼈
情報・システム研究機構設置

1944年
⽂部省直轄研究所として設置

1949年
⽂部省所轄研究所として設置

2000年
国⽴情報学研究所設置

2007年
ライフサイエンス統合データベースセンターを設置

2013年
データ中⼼科学リサーチコモンズ事業を開始

1985年
国⽴⼤学共同利⽤機関に改組
2005年
新領域融合研究センターを設置

1984年
国⽴⼤学共同利⽤機関に改組

2009年
極地研と統数研が⽴川市に移転

第１期
大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

2016年
データサイエンス共同利⽤基盤施設を設置

2004

第２期
2010

現在

第３期
20162

情報・システム研究機構の理念
⽣命，地球，環境，社会などの複雑な問題を，物質とエネルギーの観点に替って情報とシステムという⽴場から捉えるための，⽅法の研究，研究基盤の整備および融合研究による新分野の開拓を⾏なう．
⼈間・社会

実験・観測・調査

現象の解明

⽣命⼤規模（統合）データベース

予測・制御

地球・環境

解析・モデリング

意思決定

大学共同利用機関法人

Instituteof Statistical Mathematics
情報・システム研究機構

33

アカデミック・ビッグデータ
情報通信技術の⾶躍的発展

情報通信技術• 観測機器、センサー• インターネット、通信• データベース• 並列計算機

⼤量・⼤規模データの集積• ⽣命科学: DNA, Micro-array data
• マーケティング: POS data
• ファイナンス: High frequency data
• 環境科学 ，防災（河川）• 地球科学（地震学・気象学）• 農学：Drone• 天⽂学（Whole-sky CCD camera）

国立天文台 ALMA

Storage
ProcessingProduction• ⾼エネルギー物理学（LHC）• 物質・材料科学• ⾔語学：コーパス(TECHTIILIS Feb. 24, 2011)

大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

4ソーシャル・ビッグデータ
⼈間社会の活動を精細・網羅的に記録し，デジタル化できるようになった結果がビッグデータ• インターネット： Web, SNS, メール，モバイルフォン• センサーデータ： 家電，⾃動⾞，GPS，RFID• ドローンデータ： 画像，スペクトル，温度• 取引データ：
POS, 株取引，不動産情報• マルチメディア： 画像, ⾳声，• ログデータ：
ソフトウェア・ログ，ライフログ

活用例• マーケティング（市場予測、顧客⾏動予測モデル）• オンラインショッピングにおける推奨機能• データ駆動型産業• 医療・創薬・保健における個⼈化対応• 社会インフラのスマート化• センサーデータ活⽤（防犯，防災，故障検出）• Evidence Based Policy Making, Data Journalism
大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

5社会における科学の役割
科学的⽅法
根拠に基づく専⾨家の経験と勘 占星術，航海術，錬⾦術

 ⼯業⽣産過程（ものづくり）
 天気予報，経済予測 マネジメント, マーケティング
 リスク管理，ファイナンス
 科学的発⾒（発⾒科学）
 サービス
 政策決定大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

6ビッグデータのインパクト
 超スマート社会が実現する。
 すべての研究はデータサイエンス化する。
「⼤量データ分析」が「専⾨家の経験と勘」を凌駕する
Ian Ayres： Super Crunchers,

Why thinking-by-numbers is the new way to be smart








EBM 医療診断⽀援
保険料の設定ネット販売の個別価格設定
ワインのヴィンテージ評価
スポーツ（野球等）のリクルーティング
⼈事採⽤
航空会社顧客サービス
判決予測、取引業者評価

大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

（翻訳本）

7

歴史的瞬間の再現


鉄道⾺⾞ vs. 蒸気機関⾞
蒸気機関
⼯業化社会

1776年

ワット蒸気機関ボルチモア・オハイオ鉄道
1830年12⽉25⽇
佐野正博「技術の生存競争 ‐‐‐「動力」に見る進化論」『週刊朝日百科 世界の歴史』第110号, 1991,p.695



経験と勘にもとづく専⾨技能 vs. ⼤量データ分析
ビッグデータ解析・⼈⼯知能
超スマート社会（⽇本将棋連盟・ドワンゴ）
大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構（アルファ碁 <<Master・ Google DeepMind）

8ビッグデータ活用における課題• ビッグデータには膨⼤な知識や価値が埋もれている．
• しかし，現在の⽅法・技術では有効活⽤は不⼗分．
・多くは構造化されていない
・価値密度が低い
・不均⼀（形式，精度，観測頻度，⾮定常性），スパース

 ビッグデータを効果的・効率的に集約し，知識発⾒や価値創造を⾏うための⾰新的な⽅法が不可⽋．
⼤規模データ活⽤の⽅法論：第４の科学的⽅法論が必要• ⼤規模データ処理 ⼤量の散在するデータをリアルタイム処理するための技術• データ可視化
膨⼤な⾼次元データや計算結果を⼈間が把握できるようにする• データ解析
大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

ための技術

ビッグデータからの深い知識獲得のための⽅法
2010

9

第４の科学：データサイエンス

演 繹（モデル駆動型）

帰 納（データ駆動型）

大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

Humaninspiration
dependent

Cyber-enabled

理論科学

計算科学

実験科学

データサイエンス（第３の科学）（第４の科学）10ビッグデータ活用基盤
地球・環境

生命科学

医学・薬学
天文学

物理学・化学

共同利用・共同研究
言語学

金融・経済

アカデミック・ビッグデータを活⽤した研究の推進

第4の科学

三位⼀体の基盤形成
・ 統合データベース
・ モデリング・解析基盤
・ データサイエンティスト育成

データサイエンス

アカデミック
ビッグデータ

多くの研究領域におけるビッグデータの出現
大学共同利用機関法人

国立天文台 ALMA
情報・システム研究機構

⽇本学術会議 重点⼤型研究計画131「アカデミック・ビッグデータ活⽤研究拠点の形成」

データ中心科学リサーチコモンズ （H25～H27）

ビッグデータ活用基盤• データ基盤• モデリング・解析基盤• ⼈材育成大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

共同利⽤

研究者交流促進プログラム

国際ワークショップ開催• ⽣命システム• 地球・環境システム• ⼈間・社会システム• システムズ・レジリエンス共同研究新領域融合研究センター

ビッグデータ活用基盤の形成

人材育成

モデリング・解析基盤

データ基盤

大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構• データサイエンティスト（ T型，Π型⼈材）の育成• 統計思考院，新領域融合研究センターにおけるOJT• 可視化，構造探索，機械学習• モデリング，知識発展，データ同化• シミュレーション，予測，意思決定

ライフサイエンス
統合データベースセンター

PANSY データ解析センター

⼈間・社会科学
データコモンズ

埋蔵化学
物質 DB

⽣命科学

地球環境科学

⼈間・社会科学その他

13

データ基盤整備
地球環境データ

PANSY観測データの国内へのリアルタイム転送とアーカイブのシステムを開発



PANSY観測の多量のデータを⾼次解析処理して物理量データとして国内外に配信

レーダーのデータ処理技術を駆使して、観測の品質を向上

ライフサイエンスデータ（DBCLS）


DB間のデータ関連付けのための⽤語の整理と共通化（オントロジー整備）



多様なデータの表現⽅法の国際標準化を進め、格納する仕組みを構築



データ利⽤を効率的に検索・表⽰するめのツールの開発と公開

人間・社会科学
⼈間・社会データの収集・分析・活⽤基盤


公的統計データの⼆次利⽤オンサイト拠点の拡充
公的統計とWeb情報の統合
ライフログデータ、モバイル統計データ

データ中⼼ケミストリ


理論的に存在しうる化学物質と化学反応経路を、量⼦化学の理論に基づき、探索結果を解析するためのソフトウェア RMapViewerを開発、公開

理論的に存在しうる新規炭素物質（埋蔵分⼦）を発⾒

大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

14モデリング・解析基盤整備
右：オーロラデータ同化
下：地震による微気圧変動のデータ同化

データ同化・シミュレーション


シミュレーションと観測データを統合するデータ同化⼿法の⾼度化



未適⽤分野の発掘と問題解決（地震による微気圧変動分析、細胞質流動を引き起こすせん断⼒分布の推定、感染症流⾏予測）

ｅ－サイエンスデータ基盤技術サイエンス3.0基盤としてresearchmap(ver 1)を構築



Linked Academic Open Dataに関する⽇本唯⼀の研究プロジェクト



実⽂書の解析⼿法の開発とツール公開、⾔語処理学会等に全国⼤会論⽂閲覧システムを提供

researchmap• 24万人の研究者が登録• 2000万件の業績データ• 京大・北大・高専機構など100機関以上で活用→ 分野・所属を超えた研究者コミュニティの構築

イメージデータ解析

バイオイメージング・インフォーマティクス



オプティカルイメージングデータによる脳の動作原理の解明

⼈間・社会の視覚情報データ解析とMCDCツールの開発
SPF-CellTracker

メタ知識構造解析（データマイニング）

メタ知識構造コーパスの開発



メタ知識構造認識技術の開発、かしこい検索システムへの応⽤

大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

メタ知識構造15

データサイエンティストの育成
 データサイエンスと融合研究の推進に必要な⼈材• データ解析、可視化，⼤規模データ処理• 領域科学の知識と理解• 課題設定，企画⽴案能⼒• コミュニケーション能⼒（異分野交流）• 研究倫理，個⼈情報保護

領域研究

⽅法論

領域研究

領域研究

T-型，Π-型研究者

⽅法論 データサイエンティストの育成⽅法• 主専攻：統計・数理・情報， 副専攻：領域科学• 領域科学の博⼠取得者の統計・数理・情報再教育

大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

16

新領域融合研究センター
新パラダイム創成

設置⽬的
極地研、遺伝研において得られる多種⼤量の地球科学・⽣命科学のデータ及び知⾒を統数研で開発されるモデリン
グ・計算技術および情報研において開発される情報技術・情報基盤と結合させ，データとモデルに基づく真理の発⾒と予測の独創的な⼿法を⽣み出し、地球、⽣命、⼈間・社会システムの各研究分野において、新しいパラダイムを創造することを⽬指す。

大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

新領域融合研究センター
データに基づく合理的推論の仕組みの研究推進、すべての学問分野を⽀える学術情報基盤の構築

統計数理研究所

国立情報学研究所

遺伝⼦、ゲノムデータ、⽣命システムの解明を⽬指した
先端的研究

地球、環境、宇宙、⽣物など先進的総合
地球システム科学

国立極地研究所

国立遺伝学研究所

17

新領域融合研究センターのプロジェクト
遺伝機能（生命）システム融合研究

システムズ・レジリエンス融合研究• ゲノム関連情報の⼤規模⽣産とその情報解析⼿法の開発「想定外」の障害から柔軟に回復するレジリエントなシステムを設計•運⽤するための知識体系（Body ofKnowledge, BOK)の構築• 遺伝的相関構造描出のための統計⼿法の開発と最適化• ⼤量で多元的なデータの情報・統計⼿法を適⽤したゲノム
機能と遺伝的ネットワーク抽出

堅牢なシステムからレジリエントなシステムへ

研究内容：
••
•
•

想定外の事象のリスクマネジメント
⽣態系におけるレジリエンス機構
社会システムにおける秩序形成
システムのレジリエンス性評価の計算
モデル

社会コミュニケーション融合研究

地球・環境システム融合研究

ネットワーク型の⼈間・社会データ共同利
⽤・共同研究基盤の構築を通じて、⼈間・社会を適切なデータに基づいて、⼈やその集合体としての社会の相互情報コミュニケーションを理解・設計する新たな情報科学を創成。

• 地球環境変動と微⽣物の進化・多様性の相互作⽤を解明• 環境変動下での⽣命の適応戦略のメカニズムを解明
N
2

CO
2

大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

18

新領域融合研究（１）
地球・環境システム融合研究

氷床コア中の微少なゲノム解析を⾏うための技術開発

氷床コア解析により氷期－間氷期の気温変動に硫酸塩エアロゾルが寄与していたことを解明



南極湖沼底の⽣物共同体「コケ坊主」の真核微⽣物コミュニティー解析【H26共同研究先】
北海道⼤学、京都府⽴⼤学、⽟川⼤学、東京⼯業⼤学、京都⼤学、広島⼤学、札幌医科⼤学、慶応⼤学、⻑浜バイオ⼤学、新潟⼤学、筑波⼤学、千葉⼤学、琉球⼤学、海洋研究開発機構、ノースウェスタン⼤学、復旦⼤学

遺伝機能（⽣命）システム融合研究

次世代シーケンサによるゲノム関連情報の⼤規模⽣産とその情報解析⼿法の開発



⼤量ゲノム関連データと多元的な⽣物表現型多様性データの統合による遺伝的相関構造抽出のための統計⼿法の開発と最適化

⼤量で多元的なデータの情報・統計⼿法を適⽤したゲノム機能と遺伝的ネットワーク抽出

野⽣イネ446系統と栽培イネ1083系統のゲノム情報を⽤いて、栽培化の道筋と栽培化遺伝⼦の選抜がもたらしたゲノム構造変化を明らかにした。

【H26共同研究先】
東京⼯業⼤学、京都⼤学、慶応義塾⼤学、基礎⽣物学研究所、理化学研究所、新潟⼤学、⼭形⼤学、⼤阪府⽴⼤学、九州⼤学、京都⼯芸繊維⼤学、⾸都⼤学、愛知⼯科⼤学、⼤阪府⽴⼤学
大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

次世代シーケンサ

19

新領域融合研究（２）研究
社会コミュニケーション融合研究

公的統計データの⼆次利⽤オンサイト拠点の拡充



公的統計データの国際拠点構築、オープンデータ化



⾃殺予防のための時空間統計データ分析（公的統計）



観光政策⽀援システム（観光統計・Webデータ）【H26共同研究先】
広島県、広島⼤学、⼭梨県、⼭梨⼤学、⾼知県、⾼知⼤学、⾼知⼯業⼤学、観光協会、ＵＱコミュニケーション、NTT 等

システムズ・レジリエンス融合研究 ー東⽇本⼤震災を契機とした取組


平成23年度に機構⻑裁量経費によりFSを実施、平成24年度から本格的な研究プロジェクトとして推進

レジリエンス⽅略の計算モデルSR-Modelを提案



国際的な研究者ネットワークの形成

プロジェクトで得られた知⾒を体系化し、ハンドブック形式にまとめ、広く⼀般向けに発刊, 国際シンポジウム成果を海外出版



今後の分野横断型研究の１つのモデルケース

さまざまな分野の研究者が集まった湘南会議
Int. Workshop on Systems Resilience（2013)、X-Center Workshop（2014),「NII湘南会議」(2015）



異分野の研究者が集まって全く新しい分野を切り開いた

今後のレジリエンスに関する科学的解明や、減災や持続可能性のために応⽤が期待される大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

20①データサイエンスに関する国際的研究拠点の形成• 平成25年度から「データサイエンス」を進めている主要海外研究機関を訪問し、国際ネットワーク形成に向けた事業連携等のための情報収集を⾏い、平成27年2⽉に欧州機関（フィンランドCSC，英国インペリアル・カレッジ・ロンドン（ICL））の研究所⻑及び研究者を招聘して「データ中⼼科学に関する国際ワークショップ」を開催し、CSC，ICLデータ科学研究所（DSI），EUDATと計3件のMoUを締結した。
• 平成27年度には、CSCとのMoUに基づくフォローアップミーティング実施のため、関連する研究者を海外に派遣し、同年度3⽉に、EUDATとのMoUに基づく合同ワークショップ「EUDAT/ROIS Collaborative Data InfrastructureWorkshop」を東京で開催、共同データインフラのための国際協⼒について議論を形成するなど国際ネットワーク形成を推進した。

「データサイエンスに関する国際ワークショップ」
大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

Kimmo Koski⽒（CSC Managing Director,EUDAT Coordinator）とのMoU調印

21

法人中期目標期間と機構の取組み
法⼈第⼀期(2004-2009)
新領域融合研究センター
およびDBCLSを設置
機構内中⼼の融合研究とライフサイエンス分野のデータ基盤構築を推進

法⼈第⼆期(2010-2015)

法⼈第三期(2016-2021)

データ中⼼科学リサーチコモンズ事業によりデータサイエンスの三位⼀体の基盤整備事業を推進

戦略部⾨を機能強化し、機構の強み・特⻑を活かした取組みを⽴案・推進できる仕組みを確⽴

データ中⼼科学
リサーチコモンズ事業

データサイエンス共同利⽤基盤施設

ライフサイエンス
統合DBセンター

ライフサイエンス
統合DBセンター

新領域融合研究センター

新領域融合研究センター

⼤学等への⽀援事業（データ共有、データ解析、⼈材育成等）を中⼼とした活動を推進

データサイエンス支援
 データ共有⽀援
 データ解析⽀援
 Ｔ型・Π型⼈材育成

戦略プログラム 戦略的研究ネットワーク形成
 未来投資型研究プログラム
 ⽂理融合プログラム
データサイエンスの観点から⼤学等の研究活動を⽀援

大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

22今年度からの取組み
データ中心科学リサーチコモンズ（H25～H27)• データ中⼼科学研究基盤構築• 新領域融合研究

データサイエンス共同利用基盤施設• ５つのセンターを設置（準備室を含む）• データ中⼼科学リサーチコモンズ事業の成果と経験を活かして⼤学等の研究者のデータサイエンスを⽀援

大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

データサイエンス共同利用基盤施設（H28に設置）
大学等へのデータサイエンスに関する支援事業（データ共有、データ解析、⼈材育成）を推進
データ共有支援

戦略プログラム

ライフサイエンス統合データベースセンター 戦略的研究ネットワーク形成

地球環境データサイエンスセンター（準備室）• 国際会議、MOU推進等

社会データ構造化センター• 研究者交流事業

⼈⽂学オープンデータ共同利⽤センター（準備室）

データ解析支援系• データサイエンスの公募型共同利⽤• ⽂理融合研究プロジェクト

 未来投資型研究プログラム
 ⽂理融合プロジェクト

ゲノムデータ解析⽀援センター
データ融合計算⽀援プロジェクト

大学共同利用機関法人

情報・システム研究機構

データサイエンティスト人材育成