2020 Fiscal Year Annual Research Report
New directions in gravitational-wave data analysis: both in computing algorithms and hardwares including its outreach activities
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19H01901
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
真貝 寿明 大阪工業大学, 情報科学部, 教授 (30267405)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鳥居 隆 大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 教授 (00360199)
島野 顕継 大阪工業大学, 情報科学部, 准教授 (20351463)
高橋 弘毅 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (40419693)
伊藤 洋介 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60443983)
西口 敏司 大阪工業大学, 情報科学部, 教授 (80362565)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 一般相対性理論 / 重力波 / データ解析 / アウトリーチ活動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2年目(2020年度)には，新型コロナ感染対策のため，多くの国際会議が中止され我々の行動も制限をうけ，国際会議前後に予定した海外研究者との実質的な議論の機会が先送りになるなど，研究の進捗に若干の遅れが出た．そのため，申請した研究費の一部は次年度繰越を行った．
研究テーマのうち，「新たな重力波の抽出方法の開発」としては，Hilbert-Huang 変換を用いる重力波抽出，自己回帰モデルを用いた重力波抽出，独立成分解析を用いるノイズ除去などの新たな方法の実用化を進めた．また，納品に遅れが生じたものの分散コンピューティングのためのサーバ設置を終えた．
本研究代表の真貝は，引き続き日本の重力波干渉計KAGRAプロジェクトの研究者代表として，共同研究者の伊藤と高橋と共に，米欧LIGO-Virgoグループとの共同研究体制の構築を先導した．2020年2月に観測体制に入ったKAGRAは，コロナ禍の制限を受けながらも4月にドイツGEOとの実観測を行い，第3期観測期間後半(O3b)のデータ解析からは，LIGO-Virgoと共にデータ解析論文執筆に加わる体制をスタートさせた．また，一般相対性理論の検証実験としての光格子時計実験に加わったり，重力波研究のアウトリーチ活動の基本戦略設定などを進めた．社会への成果還元については，個々の研究分担者が講演会や出張講義・解説文掲載などで多方面に展開しているが，ノーベル物理学賞がブラックホールを対象に贈賞されたこともあり，活動の幅が広がった．
２年目に発表した研究成果は，論文発表10，国際会議・研究会発表4，国内会議・研究会発表13，一般向け講演・講義14，図書出版（事典編集執筆）1，雑誌への寄稿2，取材協力1である．
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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
コロナ禍で研究の進捗に若干の遅れはあるものの，米欧LIGO-Virgoグループと日本のKAGRAグループとの共同研究論文執筆の体制は構築され，2019年11月から開始された第３期観測期間後半（O3b)のデータ解析は順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
重力波の実データ解析を行う環境が整い，3年目となる2021年度は，予定通り新たな手法を応用する段階に入る．本研究は3つの柱を持つが，新たな重力波の抽出方法の開発と応用(項目(A)(B))に対しては，自己回帰モデル法・Hilbert-Huang変換法，独立成分解析法などの新たな手法を，特に検出例の多い連星ブラックホール合体に注目して応用する研究を進める(分担者・真貝，伊藤，高橋)．ブラックホール合体後に放出されるリングダウン重力波と呼ばれる波形の解析から，強い重力場の理論検証にもつながる解析手法に着手する(分担者・鳥居)．また，2020年度に導入した，分散コンピューティングを行うためのサーバを実運用に向けて整備し，学外からの利用も可能な環境にする(分担者・島野)．項目(C)に関しては，アウトリーチ活動への準備活動も進める．とくに高校生・一般を対象にした「重力波解析研究教材」および「重力波解析アプリケーション」の開発を行い，周波数解析をキーワードにして，高校数学と物理を結び，音声のスペクトル解析などから学べるキット作成に着手する(分担者・真貝，西口，島野)．
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Research Products
(28 results)
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[Presentation] Hilbert-Huang変換を用いた重力崩壊型超新星爆発のSASI由来の重力波解析2021
Author(s)
武田芽依, 渡邊幸伸, 平沼悠太, 根岸諒, 大原謙一, 神田展行, 黒田仰生, 固武慶, 酒井一樹, 坂井佑輔, 澤田崇広, 高橋弘毅, 滝脇知也, 土田怜, 端山和大, 横澤孝章
Organizer
第７回超新星ニュートリノ研究会, オンライン開催
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[Presentation] KAGRAデータへの適用に向けた深層学習に基づく突発性雑音分類システムの開発2021
Author(s)
上島元, 苔山圭以子, 小坂井千紘, 押野翔一, 鹿野豊, 高橋弘毅, 内山隆, 鷲見貴生, 山本尚弘, 横澤孝章, KAGRA collaboration
Organizer
第７回超新星ニュートリノ研究会, オンライン開催
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[Presentation] 重力波望遠鏡における深層学習を用いた突発性雑音の分類システム2021
Author(s)
上島元, 苔山圭以子, 小坂井千紘, 押野翔一, 鹿野豊, 高橋弘毅, 内山隆, 鷲見貴生, 山本尚弘, 横澤孝章, KAGRA collaboration
Organizer
日本物理学会（春）, オンライン開催
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[Presentation] HHilbert-Huang 変換を用いた重力崩壊型超新星爆発由来の重力波データ解析2021
Author(s)
武田芽依, 渡邊幸伸, 平沼悠太, 根岸諒, 大原謙一, 神田展行, 黒田仰生, 固武慶, 酒井一樹, 坂井佑輔, 澤田崇広, 高橋弘毅, 滝脇知也, 土田怜, 端山和大, 横澤孝章
Organizer
日本物理学会（春）, オンライン開催
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[Presentation] 重教師なし学習に基づいた突発性雑音分類システムの開発 -大型低温重力波望遠鏡KAGRAデータへの適用に向けて-2021
Author(s)
上島元, 苔山圭以子, 小坂井千紘, 中平勝子, 押野翔一, 鹿野豊, 高橋弘毅, 内山隆, 鷲見貴生, 山本尚弘, 横澤孝章
Organizer
情報処理学会第83回全国大会
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[Presentation] Data analysis of GWs from core-collapse supernova with Hilbert-Huang Transform2020
Author(s)
M.Takeda, R.Negishi, Y.Watanabe, Y.Hiranuma, K.Oohara, N.Kanda, T.Kuroda, K.Kotake, K.Sakai, Y.Sakai, T.Sawada, H.Takahashi, T.Takiwaki, S.Tsuchida, K.Hayama, T.Yokozawa
Organizer
The 7th KAGRA International Workshop (KIW7)
Int'l Joint Research
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[Presentation] 深層学習を用いた突発性雑音の教師なし分類2020
Author(s)
上島元, 苔山圭以子, 小坂井千紘, 押野翔一, 鹿野豊, 高橋弘毅, 内山隆, 山本尚弘, 横澤孝章, KAGRA collaboration
Organizer
日本物理学会（秋）, オンライン
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