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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Study on Sustainable Knowledge Interaction between Spacecraft Operators and Data-driven Anomaly Detection System

Research Project

Project/Area Number 26289320
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

矢入 健久  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90313189)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords異常検知 / 航空宇宙システム / 人工知能 / 機械学習 / システム健全性監視
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、宇宙機システムの安全性・信頼性の向上を大局的な目標とし、特に近年急速に開発・普及が進んでいる学習型(データ駆動型)のシステム状態監視アルゴリズムとそれを利用するシステム運用者との持続的知識相互作用をいかにして実現するかという問題に取り組んできた。
本研究課題の最終年度である平成29年度は、前年までの3年間で取り組んできた3つのサブテーマ [Sub-1] 運用者への有用情報を主目的とした学習型異常検知法の確立、[Sub-2]運用者から学習型状態監視器への知識転移促進方法の開発、[Sub-3] 運用者と学習型状態監視器との持続的相互作用の励起法の開発、の完成と統合に取り組んだ。まず、[Sub-1]に関しては、人工システムから得られる高次元データを潜在変数モデルによってモデル化し学習する際に、潜在変数間の関係について専門家が有する様々な事前知識を埋め込むことによってモデル学習を効率化する手法に取り組んだ。また、[Sub-2]については、学習型状態監視器が発した警報が誤検知であると判明した場合にその事例を負のラベルサンプルとして学習し直すことで異常検知性能を向上させる枠組みを検討した。[Sub-3]に関しては前しては、従来のデータ駆動型異常検知の枠組みである1ショット的な学習-利用サイクルから、運用者・利用者による検出結果の評価と状態監視器へのフィードバックを加えた持続的な学習-利用サイクルを提案し、その検討・開発を行った。これらの研究成果は雑誌論文や国内外での学会発表、各種招待講演などの形で発表されているが、今後はより直接的に成果を社会還元するため、産業化も見据えて整理を行っているところである。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (8 results)

All 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] A review on the application of deep learning in system health management2018

    • Author(s)
      Khan Samir、Yairi Takehisa
    • Journal Title

      Mechanical Systems and Signal Processing

      Volume: 107 Pages: 241~265

    • DOI

      10.1016/j.ymssp.2017.11.024

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visualization Methods for Spacecraft Telemetry Data Using Change-point Detection and Clustering2018

    • Author(s)
      Ryo Sakagami、 Naoya Takeishi、 Takehisa Yairi、 Koichi Hori
    • Journal Title

      Aerospace Technology Japan

      Volume: 印刷中 Pages: -

  • [Journal Article] A Data-Driven Health Monitoring Method for Satellite Housekeeping Data Based on Probabilistic Clustering and Dimensionality Reduction2017

    • Author(s)
      Yairi Takehisa、Takeishi Naoya、Oda Tetsuo、Nakajima Yuta、Nishimura Naoki、Takata Noboru
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems

      Volume: 53 Pages: 1384~1401

    • DOI

      10.1109/TAES.2017.2671247

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Subspace dynamic mode decomposition for stochastic Koopman analysis2017

    • Author(s)
      Takeishi Naoya、Kawahara Yoshinobu、Yairi Takehisa
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 96 Pages: 033310

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.96.033310

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Learning Koopman Invariant Subspaces for Dynamic Mode Decomposition2017

    • Author(s)
      Naoya Takeishi, Yoshinobu Kawahara, Takehisa Yairi
    • Organizer
      Neural Information Processing Systems (NIPS) 30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bayesian Dynamic Mode Decomposition2017

    • Author(s)
      Naoya Takeishi, Yoshinobu Kawahara, Takehisa Yairi
    • Organizer
      the 26th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI 2017)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sparse Nonnegative Dynamic Mode Decomposition2017

    • Author(s)
      Naoya Takeishi, Yoshinobu Kawahara, Takehisa Yairi
    • Organizer
      2017 IEEE International Conference on Image Processing
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Markov logic network を事前分布に持つ潜在変数モデルの検討2017

    • Author(s)
      秋元 康佑, 武石 直也, 堀 浩一, 矢入 健久
    • Organizer
      第 31 回人工知能学会全国大会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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