2013 Fiscal Year Annual Research Report
スパースモデリングに基づくデータ駆動解析による地球プロセスモデルの構築
| Project Area | Initiative for High-Dimensional Data-Driven Science through Deepening of Sparse Modeling |
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| Project/Area Number |
25120005
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
駒井 武 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (30357024)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 敦 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (40422092)
桑谷 立 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (60646785)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 地殻流体 / 津波堆積物 / モデル化 / データ駆動 / ベイズ推定 / スパースモデリング |
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| Research Abstract |
高次元・大量の地球科学データに潜む本質的な物理化学プロセスや構造を抽出する普遍的な枠組みを構築するため，【課題1】津波堆積物の地球化学判別の高精度化と歴史大津波堆積物への適用，【課題2】津波堆積物の物理化学的挙動の解明と環境リスク評価，【課題3】地球科学データ解析法の固体地球科学への応用，の三課題について並行して研究を推進した．
【課題1】については，蛍光X線分析による全岩化学組成分析を中心とした地球化学データ分析を進めるとともに，B01-2スパースモデリング班と共同することで，サポートベクトルマシンと呼ばれる強力な判別法の導入し，高精度な地球化学判別法の開発を行った．【課題2】・【課題3】については，主成分分析などの多変量解析手法が物理化学プロセス抽出に非常に有効であることを，土壌サンプルや岩石サンプルの地球化学データへの適用から明らかにした．これらの手法に最新のスパースモデリング技術を導入することが，より普遍的な地球科学プロセス抽出法の開発につながる可能性が示唆された．また，時間変化を伴う反応速度論的なプロセスに注目して，B01-3物理モデリング班と協同して，汎用的な反応速度論パラメータの抽出法を確立するための数理的問題設定を行った．さらに，【課題3】について，ベイズ推定を基にした画像解析手法を用いることで，地殻流体の空間分布を推定する手法の開発に成功した．本手法は，空間的な地球科学データを解析する際の基本的枠組みの構築につながるものと期待できる．また，様々な学会・研究会において，研究成果を発信することで，新学術領域としてのデータ駆動科学の普及を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初目標として設定した三課題についてそれぞれ下記のような研究進展が得られたていることから，本研究課題の遂行に関して，おおむね順調に進展していると評価する．
【課題1】津波堆積物の地球化学判別の高精度化と歴史大津波堆積物への適用：地球化学データに関して，順調に取得が進んでいることや，新たな手法開発も順調に進んでいる．
【課題2】津波堆積物の物理化学的挙動の解明と環境リスク評価，および，【課題3】地球科学データ解析法の固体地球科学への応用：これら二つの研究課題は平成25年度中に，研究準備を進めることが当初目標であったが，既に，他計画研究と共同することで，新たな解析手法の開発が進んでいる．また，学会における成果発表等を通じて，本新学術領域の啓蒙活動も順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初目標及び当初研究計画を基本として研究を遂行していく．また，今年度から新たに研究支援者（PD)を雇用したことから，研究支援者を軸として，他計画研究班や新たに参画した公募研究班との共同研究を活発に行うことで，より一層の研究推進を目指す．
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