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STMデータ解析における統計物理学的モデル推定手法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 15K13529
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関東北大学 (2017)
東京大学 (2015-2016)

研究代表者

觀山 正道  東北大学, 情報科学研究科, 特任助教 (60639095)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード統計物理 / スパースモデリング / データ解析 / 情報統計力学 / データ駆動科学 / 走査型トンネル顕微鏡 / 金属酸化物薄膜 / 機械学習
研究成果の概要

STMトポグラフィ像に現れる原子を表すピークについて、その中心位置や幅といったパラメータをスパースモデリングを用いたベイズ推定によりデータそのものから推定可能にするアルゴリズムを開発した。これにより、超伝導を示すSrVO3薄膜上の酸素原子位置を局所的な歪みや欠損位置まで含めて推定することができるようになった。さらに、原子欠損間に働く有効相互作用を推定することで背後にある物理過程を推測することや、二種類以上の原子が含まれるSTMトポ像から原子位置の特定と原子種の弁別をも可能にするアルゴリズムを開発した。また、モデル選択において重要な交差検証誤差について、再重率法を用いた高速な計算手法を開発した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Real-Space Analysis of Scanning Tunneling Microscopy Topography Datasets Using Sparse Modeling Approach2018

    • 著者名/発表者名
      Miyama Masamichi J.、Hukushima Koji
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 4 ページ: 044801-044801

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.044801

    • NAID

      210000134794

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] スパースモデリングをもちいたSTMトポグラフィデータの解析2018

    • 著者名/発表者名
      観山正道
    • 学会等名
      データ科学との融合による化学の新展開
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] STMトポ像からの原子欠損間の有効相互作用推定2017

    • 著者名/発表者名
      観山正道,福島孝治
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Bayesian inference of an effective interaction between atomic defects on the surface of SrVO32017

    • 著者名/発表者名
      Masamichi J. Miyama and Koji Hukushima
    • 学会等名
      International Meeting on “High-Dimensional Data-Driven Science” (HD3-2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] データ駆動科学における物理モデリングの現状と展開2017

    • 著者名/発表者名
      福島孝治,大森敏明,中西(大野)義典,観山正道
    • 学会等名
      新学術領域研究「疎性モデリング」最終成果報告会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] STMトポ像からのSrVO3表面における原子欠損空間分布の推定2017

    • 著者名/発表者名
      観山 正道,福島孝治
    • 学会等名
      第72回年次大会(2017年)
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] スパースモデリングを用いたSTMデータ解析2017

    • 著者名/発表者名
      観山正道
    • 学会等名
      第一回構造イメージングと情報処理研究会
    • 発表場所
      東北大学AIMR(宮城県仙台市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Sparse modeling approach to the STM datasets analysis2016

    • 著者名/発表者名
      Masamichi J. Miyama and Koji Hukushima
    • 学会等名
      STATPHYS26
    • 発表場所
      リヨン(フランス)
    • 年月日
      2016-07-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スパースモデリングを用いたSTS測定データの解析手法12016

    • 著者名/発表者名
      観山正道
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] スパースモデリングを用いたSTMデータ解析2016

    • 著者名/発表者名
      観山正道
    • 学会等名
      2015年度 疎性モデリング 公開シンポジウム
    • 発表場所
      神戸大学統合研究拠点・ポートアイランド地区 (兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2016-03-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 非負値制約を用いたモデル推定とスパースモデリング2016

    • 著者名/発表者名
      観山 正道,福島孝治
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Sparse modeling approach for STM data analysis by using LARS-LASSO2015

    • 著者名/発表者名
      Masamichi J. Miyama
    • 学会等名
      International Meeting on “High-Dimensional Data Driven Science” (HD3-2015)
    • 発表場所
      メルパルク京都 (京都府京都市)
    • 年月日
      2015-12-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スパースモデリングを用いたSTMトポグラフィデータの解析手法2015

    • 著者名/発表者名
      観山正道
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス (大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Sparse modeling approach to STM topography data analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Masamichi J. Miyama
    • 学会等名
      New Frontiers in Non-equilibrium Physics 2015
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所 (京都府京都市)
    • 年月日
      2015-07-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スパースモデリングによるSPMデータの解析手法2015

    • 著者名/発表者名
      観山正道
    • 学会等名
      走査プローブ顕微鏡を用いた新奇物性へのアプローチ第一回研究会
    • 発表場所
      東京大学物性研究所 (千葉県柏市)
    • 年月日
      2015-04-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/mjmiyama/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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