2016 Fiscal Year Annual Research Report
Extraction of laws of nature by merging physical modeling and sparse modeling
| Project Area | Initiative for High-Dimensional Data-Driven Science through Deepening of Sparse Modeling |
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| Project/Area Number |
25120010
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
福島 孝治 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (80282606)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大森 敏明 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10391898)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 計算物理 / スパースモデリング / ベイズ推定 / 近似ベイズ計算 / 走査型トンネル顕微鏡 / 化学反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は,スパースモデリングにより高次元自然科学データから重要因子を抽出し,解析目標を明確化し,理論・シミュレーションの物理モデリングとの接点を探ることにより,自然法則を抽出する普遍的なモデリング原理の構築することである。前年度に引き続
き走査型トンネル顕微鏡(STM)画像解析の方法を進め、StVO3の酸化物表面の実データに対するスパースモデリング解析を進めた。酸素欠損の空間分布を定量的に扱うことができ，空間統計に基づく解析により，短距離の斥力効果を同定するとともにその典型的なスケールの評価ができるようになった。また、同時に酸素欠損による格子ひずみの統計性も評価できるようになった。
また、非線形ダイナミクスの推定問題では近似的ベイズ計算が機能することを明らかにし、並列計算への実装を行った。今年度は不可逆な化学反応系に適用したが、より複雑な化学反応系への展開を模索した。その過程において、近似ベイズ計算の手順の中に方法論としての発展の必要性を見出し、重要な改良ができた。これは様々な応用を考える際に重要な整理であると考える。
課題3としてあげていた時空間ダイナミクス推定問題に関して、公募班の佐々木班との共同研究を本格的に開始した。そこでは化学反応の触媒反応の時系列データの解析を考えるが、触媒過程が空間構造を考慮する必要があり時空間ダイナミクスの典型となっている。やはり、ここでも近似的ベイズ計算が有効であることを確認しつつある。
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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
空間構造抽出としてのSTM画像解析はトポグラフィーデータを中心に取り組んでいるが、実データ解析を扱うことに成功し、鉄系超伝導などにも展開中である。時空間構造抽出として、化学反応系に注目し、公募班の佐々木先生との共同研究も動き出し、最終年度に向けて研究を前進させる土台ができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
特に大きな変更点はないが、STM画像解析は公募班の吉田班などとも協力して、適用範囲を拡大していく。またその結果を学会・研究会などの発表し、さらなる解析を深めていき、STSへの展開も模索する。また、化学反応の時空間ダイナミクス推定にも精力的に取り組み、着実に成果を出していく。
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