2016 Fiscal Year Annual Research Report
スパースモデリングによる革新的な自然科学データ解析技術の開発と実用化
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15J00999
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
太田 守 金沢大学, 総合メディア基盤センター, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | プラズマ波動 / 科学衛星データ / 到来方向推定 / 波動分布関数法 / 逆問題 / ベイズ推定 / モデル選択 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は, 自然現象の解明において重要な知見を得ることを目的として, 主に科学衛星データの解析技術の開発とその実用化を目指している. 今年度は, 前年度と同様に地球磁気圏内を伝搬するプラズマ波動の到来方向推定手法の改良および評価手法の開発を行った. なお, 本課題では, 電磁界波形データのクロススペクトルから成るスペクトルマトリクスを入力データとする到来方向推定手法を研究対象とした.
到来方向推定手法は, 簡易かつ高速に一意に解が得られる手法(Means法やSVD法など)と, 複数波源の到来方向を表す波動のエネルギー方向分布(波動分布関数)を推定する波動分布関数法に大別される. 波動分布関数法では推定解を一意に定めるために恣意的な仮定(モデル)の付与が必要になるが, これまでモデルの妥当性は十分に検証されておらず, どのような到来方向推定手法が有効であるかを判断する客観的な評価方法の確立が重要である.
前年度は, 恣意的なモデルを排除するために推定解の不確実性を適切に取り扱うベイズ推定を用いた波動分布関数法の評価手法の開発を行っており, 今年度は, さらに信頼性が高く効率的な推定アルゴリズムを開発し, その評価を行った.
また, スペクトルマトリクスの分類方式を統計的モデル選択基準に基づき提案した. この方式を用いることで, 入力データのタイプ(波動なし/単一平面波/複数波源)に合わせた最適な到来方向推定手法を選択することができ, データ解析の質の向上や効率化に貢献できる. さらに, 同方式を用いることで可能になる, あらせ衛星データから絶対方向を推定する方法の検討を行った.
最後に, Means法と波動分布関数法との関係性について検討した. その結果, ホイスラーモードの場合にMeans法の推定方向は波動分布関数の重心方向を近似的に指していることが判明した.
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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
本課題の取り組みにより, スペクトルマトリクスを用いた到来方向推定手法の推定解の性質について知見を得ることができ, 推定解の妥当性や信頼性を客観的に評価可能となった. また, 提案手法の適用により実データへの適用に際する問題の解決や方向解析の効率化が可能となった. あらせ衛星データの解析に本手法を適用するための体制をほぼ構築し終えることができたため, おおむね順調に進展しているといえる.
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度までに本課題において開発した手法と, 既存の到来方向推定手法の客観的な評価基準に基づく評価をさらに進めていく. また, 逆問題として推定するパラメータを到来方向のみに留まらない媒質情報に拡張し, より有益な情報を推定可能かどうかについても合わせて検討を行う. 本提案手法を前年に打ち上がったあらせ衛星の実観測データに適用し, その有用性を確認する.
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Research Products
(5 results)
