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機械学習を用いた信号検出とパラメータ推定

Publicly Offered Research

Project AreaGravitational wave physics and astronomy: Genesis
Project/Area Number 20H04731
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNagaoka University of Technology

Principal Investigator

中平 勝子  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (80339621)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywordsパラメータ推定 / 機械学習 / 信号候補 / 信号検出
Outline of Research at the Start

本研究は,データを説明する特徴量が類似したもの毎に分類する機械学習やそれを発展させた深層学習を,物理現象における観測波形のパラメータ推定に適用し,波形を特徴付けるパラメータの抽出に適した特徴量空間抽出方法ー信号変換方式の組み合わせを見出すことにより,クラス分類に対応したパラメータ推定手法の開発を行う.

Outline of Annual Research Achievements

今年度は,さらに精度を上げるための工夫として,信号検出の前処理の工夫の他,最近取り入れられているカリキュラム学習を取り入れた信号検出精度・損失関数の工夫・一斉/個別パラメータ推定の方法を検討した.特に,低SNRにおけるパラメータ推定精度を上げる工夫を行った.その内訳として,従来の窓関数に対する工夫の他,時間長に関してスケールした入力データの準備を行い,信号雑音比と波形パラメータ(中心周波数・振動数変化率・中心時刻・時間幅)を深層学習モデル(VGG16)+信号雑音比に基づくカリキュラム学習によるパラメータ推定の精度改善に努めた.
その結果,パラメータの一斉推定では,すべてのSNRに対して堅牢な結果であったが,若干推定精度が落ちること,個別推定では,低SNRでは高精度でのパラメータ推定は可能だが高SNRでは逆に推定精度が劣化することを見出した.
これらのことを総括すると,どのような信号に対してパラメータ推定を行うか,によって推定組み合わせを変える必要があることが示唆される.
本テーマでは,異なる検出器間で検出される重力波に対するパラメータ推定を対象としたが,今回のパラメータ推定の仕組みとしては信号変換をかませたものが対象であるため,他の信号源であったとしても同様の傾向がみられると考えられる.

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022 2021

All Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Presentation] 深層学習を用いた検出器間相関による信号検出法の改良と重力波データへの適用2023

    • Author(s)
      南雲彩花・中平勝子・田中貴浩
    • Organizer
      情報処理学会第85回全国大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 深層学習モデルを用いた重力波信号候補の探索:前処理の有効性検証2022

    • Author(s)
      南雲彩花・中平勝子・田中貴浩
    • Organizer
      第21回情報科学技術フォーラム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 重力波望遠鏡に現れる突発性雑音の教師なし分類2022

    • Author(s)
      坂井佑輔,伊藤洋介,苔山圭以子,中平勝子,押野翔一,鹿野豊,高橋弘毅,内山隆,鷲見貴生,山本尚弘,横澤孝章
    • Organizer
      情報処理学会第84回全国大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 深層学習を用いた未知の重力波信号候補検出手法の構築2022

    • Author(s)
      南雲彩花,中平勝子,田中貴浩
    • Organizer
      情報処理学会第84回全国大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 教師なし学習に基づいた突発性雑音分類システムの開発 -大型低温重力波望遠鏡KAGRAデータへの適用に向けて-2021

    • Author(s)
      上島元,苔山圭以子,小坂井千紘,中平勝子,押野翔一,鹿野豊,高橋弘毅,内山隆,鷲見貴生,山本尚弘,横澤孝章
    • Organizer
      情報処理学会第83回全国大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 機械学習を用いたノイズに埋もれた信号波候補の検出2021

    • Author(s)
      南雲彩花,中平勝子,田中貴浩
    • Organizer
      第20回情報科学技術フォーラム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Investigation of Frequency Evolution of Gravitational Waves from Core Collapse Supernova by Hilbert-Huang Transform2021

    • Author(s)
      L. Malith M. De Silva, Toru Sasaki, Katsuko T. Nakahira, Hirotaka Takahashi
    • Organizer
      the 8th International Conference of Sabaragamuwa University of Sri Lanka
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Unsupervised Deep Learning for Classification of Transient Noise2021

    • Author(s)
      Yusuke Sakai, Yosuke Itoh, Piljong Jung, Chihiro Kozakai, Katsuko T. Nakahira, Shoichi Oshino, Yutaka Shikano, Hirotaka Takahashi, Takashi Uchiyama, Gen Ueshima, Tatsuki Washimi, Takahiro Yamamoto, Takaaki Yokozawa
    • Organizer
      2021 Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2023-12-25  

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