| Project/Area Number |
22K18742
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
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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, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), グループリーダー (60646785)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
日野 英逸 統計数理研究所, モデリング研究系, 教授 (10580079)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | XRFコアスキャナ / 統計分布 / 可視化 / 地層対比 / 機械学習 / データ駆動 / 層序学 / 掘削コア / パターンマッチング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，地球化学・層序学の知見を導入しつつ，最新の機械学習技術を用いることで，地層の客観的対比を自動的に行う枠組みの構築を目的とする．具体的には，XRFコアスキャナ―（蛍光X線により試料の元素濃度空間変化を連続的に高速計測する装置）から得られる多元素・大量の地球化学データなどを対象とし，津波堆積物層や火山灰層などの注目するイベント層の自動抽出を可能とするとともに，最終的には，複数掘削コア間の自動層序対比を実現する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，XRFコアスキャナにより得られる大量の多元素カウントデータを活用して，データ駆動で地層対比を行うシステムの構築を目的とする．本年度は，当初実施計画中の【項目１】目的層の自動検出，を継続して取り組み，昨年度開発した手法の拡張を行うとともに，【項目２】複数コア間の対比，に関して，地層境界が与えられていない場合を想定して，新たな複数コア間の地層対比法の開発を試みた．
【項目１】について，昨年度開発した手法では，ガウス分布状の頻度を仮定した対比を行ったが，現実の多元素データは多様な分布形状をしている．そこで，本年度は，機械学習分野における最適輸送問題の知見を導入して，手法の高度化を試みた．様々な最適輸送に関するアルゴリズムを試してみた結果，人工データ解析では高い性能が確認された．その一方，東松島市で得られた津波堆積物層を含む掘削コアを用いた実データ解析では，従来手法に比べて性能が劣っていた．今後，実データ特有のノイズや不確定性に対する頑健性を向上させるべく，更なる手法の検討が必要な段階である．
【項目２】については，化学組成データの可視化の工夫により，複数コア間の地層対比を実現する新たな可視化手法の開発を試みた．この手法は，比較に用いる地層を並置したうえで，化学組成データ空間上で近接する深度ポイントを直線で結ぶことで，対比される地層やその境界を可視化する．人工データを使った試行では有効性が示されており，現在，実データを用いた有効性検証と手法改良を実施している途中である．
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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
当初研究課題の【項目1】に関する論文が出版済みである．また，【項目２】に関する開発手法についても，コンセプトの核となる部分は開発済みであり，人工データテストで有効性が確認されているため．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初研究計画に沿った研究推進を継続する．具体的には，昨年度に開発した手法を基に高精度化を取り組んでいた【項目１】に関しては，研究リソース配分のウェイトを下げ，【項目２】に集中する方針をとる．【項目２】に関して，実データ解析を基にして，可視化の工夫を中心とした手法改良を継続すると同時に，今年度は，層序学的知見の導入を前提とした手法開発にも取り組んでいく．
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