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Development of high-precision high-speed transient detection method in wide-field survey utilizing GPU and Deep Learning

Research Project

Project/Area Number 16K13783
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Astronomy
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

YATSU YOICHI  東京工業大学, 理学院, 助教 (40447545)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 篠田 浩一  東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (10343097)
井上 中順  東京工業大学, 情報理工学院, 助教 (10733397)
下川辺 隆史  東京大学, 情報基盤センター, 准教授 (40636049)
Research Collaborator KAWAI NOBUYUKI  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords機械学習 / 画像認識 / 深層学習 / 畳み込みニューラルネットワーク / 重力波 / 時間領域天文学 / ロボット望遠鏡 / GPU / CNN / マルチメッセンジャー天文学 / 重力波天文学 / 気象識別 / 深層学習(DEEP LEARNING) / 畳み込みニューラルネットワーク(CNN) / 画像処理 / 超高速情報処理 / 天文 / X線天文学 / 衛星測位
Outline of Final Research Achievements

GGeneric technologies for automating the optical/IR telescopes for the up coming Gravitational astronomy Era were developed .Currently the robotic telescopes still require humans help for assigning of observation schedule and the final confirmations of transient detections. To reduce the delay of the follow-up observation, we developed a weather recognition algorithm and a transient detection algorithm by using machine learning and image recognition technologies. In addition we also successfully speeded up the data reduction pipeline by a factor of 1/30 by utilizing GPU parallel computing technology.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

2015年にスタートした重力波観測はすでに多くの重力波イベントを検知しているが、これらから物理的な情報を引き出すためには可視光での追観測が必須である。現状、当番制で国内望遠鏡の監視を継続しているが、この人的な負担は極めて大きい。本研究はこの完全自動化を阻む主要な問題を解決するための要素技術を、安価な市販の計算機で実現するものである。この技術は容易に移植が可能であり、すぐさま重力波監視作業に適用することが国内外の重力波電磁波観測コミュニティから期待されている。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results) Remarks (6 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] J-GEM follow-up observations to search for an optical counterpart of the first gravitational wave source GW1509142016

    • Author(s)
      T Morokuma, M Tanaka, Y Asakura, F Abe, PJ. Tristram, Y Utsumi, M Doi, K Fujisawa, R Itoh, Y Itoh, K S. Kawabata, N Kawai, D Kuroda, K Matsubayashi, Yoshihiko Saito, Yoichi Yatsu, et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 68 Issue: 4

    • DOI

      10.1093/pasj/psw061

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      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 突発天体検知のための MITSuME 望遠鏡用自動解析パイプラインの GPU を用 いた高速化2019

    • Author(s)
      庭野聖史,村田勝寛,伊藤亮介,橘優太朗,河合誠之,谷津陽一,針田聖平,森田浩太郎,大枝幹, 飯田 康太, 間宮 英生, 白石 一輝, 安達 稜 (東京工業大学), 下川辺 隆史 (東京大学)
    • Organizer
      日本天文学会2019年春季年会
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  • [Presentation] 深層学習を用いた MITSuME 望遠鏡画像からの突発天体検知2019

    • Author(s)
      飯田 康太, 谷津 陽一, 伊藤 亮介, 村田 勝寛, 橘 優太朗, 河合 誠之 (東工大理),Yan Long, 篠田 浩一, 井上 中順 (東工大情報理工), 下川辺 隆史 (東京大)
    • Organizer
      日本天文学会2019年春季年会
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of weather monitor utilizing Deep Learning2018

    • Author(s)
      Yoichi Yatsu
    • Organizer
      Third Workshop on Autonomous Observatory Software - RTS2
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Image subtraction and Transient Detection with CNN2018

    • Author(s)
      Yoichi Yatsu
    • Organizer
      GROWTH Conference 2018 IITB, Mumbai, India
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  • [Presentation] Development of a cloud detection system utilizing image recognition technology2017

    • Author(s)
      Yoichi Yatsu
    • Organizer
      Fifth workshop on robotic autonomous observatories
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fault Tolerant Circuit Design for Low-cost and Multi-Functional Attitude Sensor Using Real-time Image Recognition2017

    • Author(s)
      Yuhei Kikuya, Masanori Matsushita, Masaya Koga, Kei Ohta, Yuki Hayashi, Takehiko Koike, Toshiki Ozawa, Yoichi Yatsu, and Saburo Matunaga
    • Organizer
      31st International Symposium on Space Technology and Science
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  • [Presentation] 深層学習を応用した革新的姿勢センサ「DLAS」のエンジニアリングモデル開発2017

    • Author(s)
      菊谷侑平,林雄希,小澤俊貴,新谷勇介,小泉翔,増田雄斗,下川辺隆史,谷津 陽一,松永 三郎
    • Organizer
      第 61 回宇宙科学技術連合講演会
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  • [Presentation] On-board Satellite Imagery Classification using Convolutional Neural Networks2017

    • Author(s)
      Kei Ohta, Takehiko Koike, Yoichi Yatsu, and Saburo Matunaga
    • Organizer
      31st International Symposium on Space Technology and Science
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study for three-axis attitude determination using visible light image in low earth orbit2017

    • Author(s)
      Yuki Hayashi, Takehiko Koike, Yuhei kikuya, Yoichi Yatsu, and Saburo Matunaga
    • Organizer
      31st International Symposium on Space Technology and Science
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地球低軌道における可視光画像を用いた 3 軸姿勢決定法に関する研究2017

    • Author(s)
      林雄希,小池毅彦,菊谷侑平,谷津陽一,松永三郎
    • Organizer
      第 61 回宇宙科学技術連合講演会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 民生品を流用した低コスト・高精度スタートラッカの開発2017

    • Author(s)
      小澤俊貴, 谷津陽一, 吉井健敏, 間宮英生, 河合誠之,下川辺隆史, 松永 三郎
    • Organizer
      第 61 回宇宙科学技術連合講演会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 畳み込みニューラルネットワークを用いた 夜間全天画像からの雲領域検出2017

    • Author(s)
      佐久間淳一ほか
    • Organizer
      情報処理学会第79回全国大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 深層学習を用いた軌道上実時間衛星画像分類2016

    • Author(s)
      太田 佳ほか
    • Organizer
      第60回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      函館
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 深層学習を応用した革新的姿勢センサの実証2016

    • Author(s)
      谷津陽一ほか
    • Organizer
      第60回宇宙科学技術連合講演会
    • Place of Presentation
      函館
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 突発天体観測用天文台全球リレーのための気象モニターの開発2016

    • Author(s)
      谷津陽一ほか
    • Organizer
      日本天文学会秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
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      2016 Research-status Report
  • [Remarks] 深層学習でリアルタイム軌道上画像識別を実現

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/pdf/tokyotechpr20181218_dlas.pdf

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      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究テーマを宇宙で実証 JAXAのイプシロンロケット4号機で打ち上げへ

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2019/043335.html

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  • [Remarks] 超小型人工衛星で宇宙産業を切り開く

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/research/stories/space_and_satellite.html

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      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 深層学習を応用した革新的姿勢センサの開発

    • URL

      http://www.hp.phys.titech.ac.jp/yatsu/DLAS/

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  • [Remarks] JAXA 革新的衛星技術実証プログラム

    • URL

      http://www.kenkai.jaxa.jp/kakushin/index.html

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  • [Remarks] 革新的衛星技術実証一号機

    • URL

      http://www.kenkai.jaxa.jp/kakushin/kakushin01.html

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      2017 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 画像処理装置2018

    • Inventor(s)
      谷津陽一ほか
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東京工業大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-139611
    • Filing Date
      2018
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      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 画像処理装置2018

    • Inventor(s)
      谷津陽一
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東京工業大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-134620
    • Filing Date
      2018
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      2018 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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