2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24300072
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| Research Institution | Wakayama University |
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Principal Investigator |
和田 俊和 和歌山大学, システム工学部, 教授 (00231035)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | パターン認識 / 異常予兆検出 / 非線形回帰 / ガウス過程回帰 / Dynamic Active Set / 時間多重解像度解析 / Spectro Anomaly Gram |
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| Research Abstract |
患者や工業プラントなどが危機的状況に陥る前に，これらに取り付けたセンサのデータからその予兆をとらえて，対象の延命を図る問題が異常の予兆検出である．この予兆検出は，センサデータの回帰を行い，それによって推定される値と実測値の乖離を計る問題として扱うことができる．本研究では，非線形回帰の一手法であるGaussian Process Regression: GPRの計算負荷の大きさを軽減するために， GPRの計算に用いる事例集合（Active Set）を入力に応じて動的に限定するDynamic Active Set: DASを提案した．DASの理論的基盤構築と拡張，多種の問題でこの手法の有効性を確認することが本研究の目的である．
これまでの研究成果は以下の通りである．１）ランダム波形を用いた実験の結果，全事例データを使う場合よりも約65倍の高速化が実現できることを確認した．２）実際のプラントデータに上記手法を用いたGPRを適用し，回帰により得られたセンサの推定値と実測値との乖離を求め，それを推定された偏差で除することによって，「異常度」を定義した．この異常度による予兆検出は，米国Smart Signal 社のS.Wegerich が特許を保有するSimilarity Based Modeling(SBM)よりも高感度かつ安定であることを実験により確認した．３）この異常度を様々な時間解像度で求めるSpectro Anomaly Gram:SAGを提案し，瞬時的な異常と大域趨勢の異常の両方が検出できることを確認した．４）ベクトル値の出力予測とその共分散行列推定法を提案し，上記２の異常予兆検出の精度が向上することを確認した．５）その他，回帰計算の次元圧縮法，回帰に用いるサンプル抽出法についても検討した．
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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
平成25年度は， 昨年度に引き続きDynamic Active Setを利用したマルチ出力時の共分散行列計算の実装と実験，および問題点の洗い出しを行った．実験を通じて，サンプルに負の重み付けがなされ，共分散行列が正値対称とならない場合があることを明らかにした．この問題点を解決するために，負の重みを無くしつつ，推定値の精度を維持する重みの再計算アルゴリズムの開発を行った．この点は計画通りの進展である．論文については，マルチ出力への拡張と工業プラントの異常検出への適用を行った結果をDMIN`13で発表したことと，シングルチャネルの推定と異常予兆検出について電子情報通信学会への論文掲載も行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究は，理論面ではシングルチャネルの回帰計算からマルチチャネルの回帰計算へと進み，異常検出への実応用も順調に進んでいる．今後は，理論面では，高速処理のために，サンプルに対する重みの再計算ではなく，サンプル選択を行う方式について検討を行う．また，心電計を購入したので，医療機関と共同して心電図の異常解析への応用を進めていく．また，昨年度から記憶した画像を想起させる計算に，GPRを用いる研究にも取り組んでいるため，この研究も進めていく．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
現在は，出力の共分散行列計算時に正値対称ではない行列が推定される問題を解決するため，重みの再計算を行う手法の検討を行ってきた．しかし，この方法では，計算時間がかかるため，サンプル選択によってこの問題を解決する方法を検討している．このように，手法が未だ固まっていないため，25年度中に予定していた実証実験で必要となる人件費の執行が行えなかった．
次年度は，サンプル選択による手法へと切り替えた上で，データ収集ならびに解析ソフトウエアの改修と実験に必要となる人件費，国際会議の旅費・参加費などの使用を予定している．
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Research Products
(6 results)
