2017 Fiscal Year Research-status Report
事象再現型モンテカルロ計算の効率化とその防災問題への応用に関する基礎的研究
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15K04767
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| Research Institution | Anan National College of Technology |
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Principal Investigator |
松保 重之 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (90157347)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西村 伸一 岡山大学, 環境管理センター, 教授 (30198501)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | モンテカルロ法 / 効率化計算 / 擬似乱数 / 乱数シード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
代表者は、科研採択前に、モンテカルロ（ＭＣ）法を効率化する枠組みを開発した。開発では、ＭＣ法の計算効率は乱数精度に依存することを利用した。具体的には、生成乱数の確率分布が所要分布に近い擬似乱数列のシードを予めデータベース化し、その高精度乱数列をＭＣ計算時にシードで指定して用いるものである。このシード選別法では、一度データベースを作成すれば、普通のＭＣプログラムで、高精度乱数列のシードを指定するだけなので、原理が容易で、適用範囲が限定されない。また、効率化の予備計算・本計算などを必要とせず、計算効率上も有利である。しかし、有効な方法とするためには、生成乱数が、所要の確率分布に適合している程度を正確かつ容易に評価できることが必要となる。本研究では、この尺度として積率を用いる。科研採択前は、枠組み構築のため、１次積率（平均）と２次積率（分散）しか考えなかったが、科研では、高次積率を考慮して更に有効な尺度を見つけるよう努めた。具体的には、一様性の適合度として有効な尺度を見つけるには大量のデータ処理が必要なため、初年度（H27年度）で高速計算用ワークステーション（ＷＳ）を購入した。初年度は、一様性の評価尺度を多く仮定して、その有効性をモンテカルロ積分の数値例で検証した。その結果、評価尺度として多くの有望候補を見つけた。H28年度では、モンテカルロ積分を含む更に多くの数値例に適用することにより、幾つかの有力候補に絞り込み、それらの有効性を検証した。H29年度では最有力候補１つに絞り込み、その有効性を例証した。そして、誤差の小さい乱数列ほど、効率も良くなることも明らかにした。また、H27～H29年度では、研究が少し遅れ気味だったので他情報も参考にすべく、数値例やアルゴリズムに関する多くの調査も行った。更に、H29年度では研究成果の口頭発表も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績の概要でも言及したように、研究そのものは、ほぼ順調であるが、その研究成果の、学協会などへの投稿・公表などで若干の遅れが見られる。たとえば、本研究の当初計画では、最適信頼性問題などの情報が得やすい立場のDan M. Frangopol教授（米国リーハイ大学）を訪問して同教授が毎年主宰する信頼性関係のシンポジウムで、海外の著名な研究者とともに情報交換する予定であったが、ご高齢の同教授の体調を考慮して、初年度（H27年度）に引き続き、H28年度も同研究室訪問を断念した。また、H29年度では、本研究の研究結果の重要性に配慮し、建設分野のみならず、一般読者の興味を引く例題として、研究代表者の専門分野以外の例題づくりを行ったので時間を浪費する結果となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
H27～H28年度は、シード選別法の開発に多くの時間をかけてきたので、応用面に関する研究が調査を含めて手薄の傾向があった。しかし、目的である改良型のシード選別法の開発は、遅いながらも順調に進み、ある程度の成果が出てきた。そのため、既に、その中間結果をH29年度に口頭発表で公表している。また、研究成果の重要性を考慮し、H29年度は、併行して、追加計算用のワークステーションを購入し、建設分野のみならず、研究代表者の専門外とする分野の例題作成にも努め、現在も計算中である。そのため、計算が終了次第、その研究成果を発表予定である。万一、その計算がH30年度内に完了しなくても、H29年度までの結果を、まとめて発表予定である。
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| Causes of Carryover |
【理由】H29年度には研究成果の多くの発表を予定していたが、研究成果の重要性を考慮して、建設分野の例題ばかりではなく、一般読者が興味を持ってくれる重要な例題作成を思いついた。そこで、H29年度に、より高速の追加計算用のワークステーションを購入して追加計算を行った。しかし、上述の例題は、研究代表者の専門外とする問題であり、その計算に思った以上の時間を浪費しているので、H30年度へ期間延長することとした。それに伴い、研究成果の公表のための予算をH30年度に繰り越した。
【使用計画】「次年度使用額が生じた理由」でも述べたように、H29年度は、研究成果の重要性を考慮して、研究代表者が専門とする建設分野だけではなく、一般の読者を対象として、興味を持たせる一般性のある例題づくりを行い、現在も購入したワークステーションを用いて例題の計算を行っている。H30年度は、この計算が終わり次第、学会、雑誌などを通じて研究成果を公表する予定である。その際には、英文の校正を行うための代金、学会への投稿代金などの支払いを予定している。
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