2016 Fiscal Year Research-status Report
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15K20864
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
桑谷 立 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球内部物質循環研究分野, 研究員 (60646785)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | データ駆動 / スパースモデリング / 多変量解析 / ベイズ推論 / 岩石組織 / 熱力学インバージョン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化学組成や岩石組織などを含む多様な岩石学データから，潜在構造・プロセスを正確に抽出するデータ駆動型の解析技術基盤を構築することが本研究の目的である．具体的には，ベイズ推論とスパースモデリングを最大限に活用し，鉱物組成データから温度圧力履歴を推定する手法や，全岩組成・岩石組織データから潜在的な物理化学プロセスを抽出する手法の開発に取り組む．
平成28年度は，【課題1】ベイズ推論を用いた新しい温度圧力履歴推定法の開発，に関して，前年度に開発した，包有物とホスト鉱物を利用した確率論的温度圧力計の有効性検証を改めて実施し，学術論文としてまとめた．
【課題2】スパースモデリングを用いた全岩組成からの物理化学モデル抽出，において，岩石の混合プロセスを抽出する新たな多変量解析法を開発し，変成岩への適用を試みた．その結果，沈み込み変成作用時に主要元素の物質移動が起こっている様子が確認されつつある．
【課題3】スパースモデリングを用いた岩石組織からのダイナミクス抽出，においては，鉱物粒子成長則を導入した温度圧力時間履歴推定法の開発に取り組んだ結果，拡散等の影響を考慮しない最も簡単な場合において，精密な推定が可能であることが明らかになった．また，室内実験系に関する岩石－水溶液相互作用について，近似的ベイズ計算等を用いて，部分溶液組成観測から反応のダイナミクスを正確に復元する手法の開発にプロトタイプ段階ではあるが成功しつつある．
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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
平成28年度に実施した【課題1】ベイズ推論を用いた新しい温度圧力履歴推定法の開発，および，【課題2】スパースモデリングを用いた全岩組成からの物理化学モデル抽出，に関して，それぞれの開発手法の頑健性を確認し，学術論文の投稿を完了した．さらに，【課題3】スパースモデリングを用いた岩石組織からのダイナミクス抽出，において，従来地質学ではほとんど利用されていなかった高度なベイズ推論や機械学習技術を利用した新しい逆問題解決方法ができつつあるため．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は，【課題1】および【課題2】に関して，学術論文の早期出版に向けて原稿修正作業を速やかに実施する．
一方，【課題3】スパースモデリングを用いた岩石組織からのダイナミクス抽出，に関しては，開発途中の温度圧力時間履歴推定法の有効性検証実験を人工データを用いて実施する．また，手法が応用可能な岩石試料に関して，化学組成分析データの取得を行い，実データ解析にも取り組む．
最終年度であるため，各課題のまとめを行い，次世代岩石学の指針を述べた解説論文を執筆する．
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| Causes of Carryover |
所属機関内の共同設備を利用することや，様々な研究協力者と協力することで，研究費の削減が可能になったため．また，適切な試料が手に入ったため，野外調査の必要がなくなったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次世代岩石学の創設に向けて，新しい機械学習技術を利用可能なソフトウェア開発などに利用する．また，論文出版に必要な英文校正費，出版費等に利用する．
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[Journal Article] Classification of geochemical data based on multivariate statistical analyses: Complementary roles of cluster, principal component, and independent component analyses2017
Author(s)
Hikaru Iwamori, Kenta Yoshida, Hitomi Nakamura, Tatsu Kuwatani, Morihisa Hamada, Satoru Haraguchi, Kenta Ueki
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Journal Title
Geochemistry, Geophysics, Geosystems
Volume: 18
Pages: 1-19
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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