塘 由惟 / Yui Tomo Yui Tomo

統計手法の研究 Statistical Methodology

特定の経験科学分野に固有の問題に依らない汎用的な統計手法の開発や，モデル・推定手法自体の性質を調べる研究を行っています． I develop general-purpose statistical methods, and study the properties of models and estimation procedures themselves.

• A Note on Estimation Error Bound and Grouping Effect of Transfer Elastic Net. (Tomo Y., Comm. Statist. Theory Methods, 2026., GitHub)

  \(\ell_1\) と \(\ell_2\) 正則化項の組み合わせによるスパース・転移学習手法である Transfer Elastic Net 法の非漸近誤差解析を行いました．導出した誤差上界および既存法との比較に基づいて，源モデルからのパラメータ情報の転移の有用性や，特徴量間相関に対する \(\ell_2\) 正則化項の機能を議論しました． We conducted a non-asymptotic error analysis of the Transfer Elastic Net, a sparse transfer learning method via a combination of \(\ell_1\) and \(\ell_2\) regularization. Based on the derived estimation error bound and on comparisons with existing methods, we discussed the usefulness of transferring parameter information from the source model, as well as the role played by the \(\ell_2\) regularization term with respect to correlation among features.
  
  * This is an Accepted Manuscript of an article published by Taylor & Francis in Communications in Statistics - Theory and Methods on 11 March 2026, available at: https://doi.org/10.1080/03610926.2026.2626155.
• Zero-Inflated Logistic Regression Models with Shared Design: Identifiability, Existence of Estimates, and a Relabeling Rule. (Tomo Y., Eguchi S., & Yoneoka D., arXiv, 2026., GitHub) (Preprint)

  ゼロ過剰ロジスティック回帰モデルにおいて，応答変数に対するロジスティック回帰部分と，ゼロ混合を制御する潜在変数に対するロジスティック回帰部分に同一の共変量を用いた場合に，順序付き回帰係数パラメータ対としては非識別である一方，交換対称性による同値類まで識別可能であることを共変量に関する一定の仮定の下で示しました．その結果示唆される多峰性の対処のために Pólya-Gamma 拡大とレプリカ交換を用いたサンプリング法も構築しました．また，ゼロ過剰ロジスティック回帰モデルの最尤推定値の存在に関する十分条件，および，ゼロ過剰を無視してモデリングした場合の擬似真値の符号反転現象についても調べました． For zero-inflated logistic regression models in which the same covariates are shared by the logistic regression for the response variable and by the logistic regression for the latent variable governing the zero mixture, we showed, under certain assumptions on the covariates, that the model is unidentifiable as an ordered pair of regression coefficient parameters but is identifiable up to the equivalence class induced by exchange symmetry. To handle the multimodality implied by this result, we also constructed a sampling scheme based on Pólya-Gamma augmentation and replica exchange. In addition, we examined sufficient conditions for the existence of the maximum likelihood estimates in zero-inflated logistic regression models, as well as the sign-reversal phenomenon of the pseudo-true values arising when zero inflation is ignored in the modeling.
• Median Consensus Embedding for Dimensionality Reduction. (Tomo Y. & Yoneoka D., arXiv, 2025., GitHub) (Preprint)

  複数の低次元埋め込みを距離空間上で統合することによって，最適化時の初期値に対して安定的な可視化を実現する Median Consensus Embedding 法を提案しました．統合対象の各埋め込みを i.i.d. 確率要素と仮定すれば，その確率測度に対して定義される母集団埋め込みに，埋め込み数に関して指数関数的に収束することを示し，収束の速さを実験的にも確かめました．複数のハイパーパラメータ設定下の埋め込みの統合や，多重代入法による欠測値補完後のデータ可視化にも使用できます． We proposed Median Consensus Embedding, a method that integrates multiple low-dimensional embeddings on a metric space and thereby achieves visualization that is stable against the initial values used in optimization. Assuming that the embeddings to be integrated are i.i.d. random elements, we showed that the method exponentially converges to the population embedding defined for their probability measure, and numerical experiments supported the theoretically established convergence behavior. The method can also be used to integrate embeddings obtained under multiple hyperparameter settings, or to visualize data whose missing values have been imputed by multiple imputation.
• Efficient Gibbs Sampling in Cox Regression Models Using Composite Partial Likelihood and Pólya-Gamma Augmentation. (Tamano S. & Tomo Y., arXiv, 2025., GitHub) (Preprint)

  Cox 回帰モデルの部分尤度における softmax 関数の箇所を sigmoid 関数の組み合わせで代替した複合部分尤度を定義することで，Pólya-Gamma 拡大を用いた Gibbs サンプリング法 GS4Cox を提案しました．Open-faced sandwich 補正に基づく一般化事後分布の較正（Tamano S. & Tomo Y., arXiv, 2025）によって複合部分尤度の使用に伴う事後平均の漸近バイアスと分布のスケールを補正しています． By defining a composite partial likelihood in which the softmax function appearing in the partial likelihood of the Cox regression model is replaced by a combination of sigmoid functions, we proposed GS4Cox, a Gibbs sampling method based on Pólya-Gamma augmentation. The asymptotic bias of the posterior mean and the scale of the distribution, both incurred by the use of the composite partial likelihood, are corrected through calibration of the generalized posterior based on the open-faced sandwich adjustment (Tamano S. & Tomo Y., arXiv, 2025).
• Existence of Firth's Modified Estimates in Binomial Regression Models. (Ogawa M. & Tomo Y., arXiv, 2024.) (Preprint)

疫学 Epidemiology

疫学および疫学的データ解析における個別の問題に対する方法論研究や実証研究を行っています． I work on methodological and empirical studies for specific problems in epidemiology.

• A Comparative Simulation Study of Cluster Ensemble Algorithms Integrated with Multiple Imputation for Clustering with Missing Data. (Tomo Y., Sato F., & Oba M., BMC Med. Res. Methodol., 2026., GitHub)

  欠測値のあるデータへの多重代入法の適用によって複数の完全データに対するクラスタ分割が得られているとき，Fréchet 中央値型の統合則に基づくクラスタアンサンブル（コンセンサスクラスタリング）法によって結果を統合する際のアルゴリズムに関する実用的評価を行いました． When multiple imputation is applied to data with missing values and cluster partitions are obtained for the resulting complete datasets, the results can be integrated by cluster ensemble (consensus clustering) methods based on a Fréchet median-type consensus rule; we carried out a practical evaluation of the algorithms used for this integration.
• Estimating Consensus Epidemic Trajectories via a Constrained Power Fréchet Mean with Functional Registration. (Tomo Y., Tamano S., & Yoneoka D., arXiv, 2026., GitHub) (Preprint)

  複数通りの疫学的パラメータが得られているときに1つの代表的なSEIRモデル型感染曲線を描く方法として，パラメータを要約するのではなく曲線の属する関数空間で曲線そのものを要約する手法を開発しました．単に Fréchet 中央値・平均値によって要約するのではなく，疫学的解釈を維持するために，部分的なSEIRモデル型の微分方程式制約を課した最適化アルゴリズムを構築しています． As a method to obtain a single representative SEIR-type epidemic curve when several sets of epidemiological parameters are available, we developed a method that summarizes the curves themselves in the function space to which they belong, rather than summarizing the parameters. Instead of simply taking a Fréchet median or mean, we constructed an optimization algorithm that imposes partial SEIR-type differential equation constraints so as to preserve epidemiological interpretability.

エピジェネティクス Epigenetics

DNAメチル化測定プラットフォームや対象集団の違いに伴う差異に対処するための方法論研究や実証研究，およびエピジェネティック老化に関する実証研究を行っています． I work on methodological and empirical studies in epigenetics for addressing the differences that arise across DNA methylation measurement platforms, study populations, and other sources of heterogeneity.

• Prediction of Biological Age and Blood Biomarkers from DNA Methylation Profiles Measured by the Methylation Screening Array: Development and Validation of Models on Japanese Data. (Shoji T., Tomo Y., & Nakaki R., Epigenet. Rep., 2026.)

  DNAメチル化情報から年齢を予測する統計モデル（エピジェネティッククロック）の構築において，複数の既存モデルの出力を情報源として，それらに対する残差を学習することにより MSA アレイ用の日本人集団モデルを構築しました．
  
  * 関連して，EPICv2 アレイと MSA アレイによるエピジェネティッククロック出力値の差異について調べています (Tomo Y., Shoji T., & Nakaki R., bioRxiv, 2025.)．
  * また，本研究と同様の残差転移学習手法を組織間転移に応用することで，頬粘膜のエピジェネティッククロックを構築しました (Shoji T., Tomo Y., & Nakaki R., Epigenetics Commun., 2026.)． We constructed epigenetic clocks for the Japanese population and for the MSA array by using the outputs of multiple existing models as sources of information and learning the residuals with respect to them.
  
  * Relatedly, we evaluated the cross-platform difference of the outputs of the epigenetic clocks between the EPICv2 and MSA arrays (Tomo Y., Shoji T., & Nakaki R., bioRxiv, 2025.).
  * We also constructed epigenetic clocks for the cheek mucosa by applying the same residual transfer learning method for the cross-tissue transfer (Shoji T., Tomo Y., & Nakaki R., Epigenetics Commun., 2026.).
• iComBat: An Incremental Framework for Batch Effect Correction in DNA Methylation Array Data. (Tomo Y. & Nakaki R., Comput. Struct. Biotechnol. J., 2025., GitHub)

  過去の補正済みデータの再補正を避ける逐次的なバッチ効果補正法を開発しました．本手法により，経時的に DNA メチル化を測定するデザインの研究などで，過去の補正結果を再補正することなく追加データを評価することが可能となります．
  
  * 独立した研究グループによる研究において，追加的なWGBSデータをアレイデータに対して整合させる目的で本手法が使用された例があります（Jang, S., et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2026）． We developed an incremental batch effect correction method that avoids re-correcting previously corrected data. This method makes it possible to evaluate newly added data without re-correcting past results, for instance in studies designed to measure DNA methylation over time.
  
  * In a study by an independent research group, this method has been used to align additional WGBS data with the array data (Jang, S., et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2026).
• Transfer Elastic Net for Developing Epigenetic Clocks for the Japanese Population. (Tomo Y. & Nakaki R., Mathematics Special Issue: Statistical Methods and Applications in Genetics and Genomics, 2024., GitHub)

  DNAメチル化情報から年齢を予測する統計モデル（エピジェネティッククロック）の構築において，\(\ell_1\) と \(\ell_2\) 正則化を組み合わせた正則化項を介して既存モデルの回帰係数を情報源として用いるパラメータ転移学習手法を開発しました．本手法により既存モデルの情報を活用することで，サンプルサイズの小さい対象集団においても，より高精度なモデルを構築できることが期待されます．
  
  * 独立した研究グループによる研究において，本手法を用いて構築された日本人集団モデルが韓国人コホートに適用され，暦年齢との相関が源モデルより改善することが示されました（Kim DJ., et al. Front. Aging, 2024）． For the construction of statistical models that predict age from DNA methylation information (epigenetic clocks), we developed a parameter transfer learning method that uses the regression coefficients of an existing model as a source of information via a combination of \(\ell_1\) and \(\ell_2\) regularization. By leveraging information from an existing model, our method is expected to be useful in constructing more accurate models even for populations with small sample sizes.
  
  * In a study by an independent research group, the Japanese population model developed using this method was applied to Korean cohorts, and it was shown that the correlation with chronological age improved compared with the source model (Kim DJ. et al. Front. Aging, 2024).
• Epigenetic Aging and Associated Factors in Japanese People with HIV: A Protocol for a Single-Center Cross-Sectional Study. (Tomo Y., Jung S., Kudo-Nagata Y., Sekiya R., Fukushima K., Kawana-Tachikawa A., Nakaki R., Imamura A., & Kasamatsu A., medRxiv, 2026.) (Preprint)

  日本人HIV感染者を対象として，エピジェネティック老化の実態とその関連要因を調べる研究を計画・実施しています． We are planning and conducting a study to investigate epigenetic aging and its associated factors among Japanese individuals living with HIV.

共同研究 Collaborative Studies

主に生物学・医学領域の実証研究に統計解析や研究デザインの観点から携わっています．全公開業績は Researchmap または Google scholar をご覧ください． I work on collaborative studies mainly in the fields of biology and medicine. See Researchmap or Google scholar for the full list of publications.