2014 Fiscal Year Research-status Report
高度な信号推定技術によるNMR構造解析の高精度化とin-cell NMRへの応用
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25840018
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
角越 和也 東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (90431832)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | NMR / 核磁気共鳴 / 信号処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、分子構造情報の取得を行う核磁気共鳴(NMR)法において、その計測の高速化を図るものである。それにより、特に、現在非常に困難とされている、経時変化の激しい生体内の分子について、高精度な計測を可能にすることを目的としている。本研究では、その高速化の実現手法として、圧縮センシングと呼ばれる技術を用い、少数の標本点での測定データから、構造解析に用いられるスペクトルを推定するアプローチを取っている。
圧縮センシングにおいては、対象となる信号が疎に表現される空間を仮定するが、そこにおける表現がより疎であるほど、推定の性能が高まるという性質がある。つまり、より疎に表現可能な空間を見つけることが性能の向上につながる。
そこで当該年度では、計測データの空間から、疎な表現空間への写像を行う基底として有望そうな、複数個の基底を検討、実装し、それらから得られる推定スペクトルの比較を、人工的に作成したデータ、ならびに実際の計測データを用いて行った。その結果、どの基底がどのような条件下でよりよい性能を発揮するかという知見を得ることができた。
また、対象となるデータの性質に応じてチューニングの必要な、正則化パラメータλ(推定に用いられるパラメータ)の自動選択に関しても、方針の策定とプロトタイプの実装を行った。これに関しては、実行時間などの点からまだ実用的なものとはなっていないため、今後、構成の改良、パラメータチューニングなどを行っていく予定である。
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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
交付申請書に記載した、平成26年度～平成27年度に行う予定となっていた内容の約半分にあたる、(1) 正則化パラメータλの選択補助ツール、自動選択プログラムの開発 (2) 信号推定プログラムの性能改良 における、方針の検討ならびにプログラムの実装、性能評価を行うことができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度に得られた、計測データの空間から疎に表現される空間への写像を行う基底の特性に関する知見を活かし、信号推定性能をさらに向上させたプログラムの開発を行う。また、推定に関するパラメータの選択補助、自動選択のプログラムについては、現在のプロトタイプを基に、実用的なプログラムの開発を行う。また、NMR測定を行っているグループの協力の下、実際の分子測定における実証実験を進める。
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| Causes of Carryover |
所望する仕様のサーバ計算機の価格が大幅に上昇したため、購入の時期を延期したのが主な理由である。なお、価格の上昇は、円安の影響によると思われる、電子部品の部材費の上昇が主要因であると思われるため、今後、その影響が緩和される可能性があること、ならびに、計算機のコストあたりの性能の上昇を見込んで、購入を延期した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在、プログラムの改良による、使用リソースの効率化も進めているため、その結果と最終的に必要となりそうな計算機リソースの検討を踏まえて、仕様を再策定し、次年度サーバ計算機の購入を行う。
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