大域/局所設計情報間の潜在構造の可視化と数理モデル化ー現象理解と仮説導出に向けて

• 研究課題/領域番号: 16K00295
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能情報学
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 千葉 一永 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (50450705)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: データ解析 / 進化計算 / 航空宇宙工学 / 数値流体解析 / 設計情報学 / 階層構造 / 大域設計情報 / 局所設計情報 / 情報可視化 / 非定常空気力学的大規模データ解析 / 遷音速バフェット現象 / 設計ルール階層構造化 / 進化的ルールマイニング / 位相的データ解析 / データマイニング / 非定常空気力学データセット / 知識発見

研究成果の概要

工学製品の設計に有益な情報は，大域設計情報と局所設計情報に分類される．大域設計情報は経験知を明文化するため，物理的解釈が容易だが革新はない．革新設計に至る仮説は局所設計情報に含まれる可能性があるが，機械学習的に得られた局所設計情報の物理的解釈は困難である．
本研究では，大域設計情報と局所設計情報の間の潜在構造を構造可視化する方法を構築した．これまで各情報を独立に抽出していたが，網羅的に抽出した各情報を有機的に体系化できた．これにより，局所設計情報への物理的解釈が容易になり，数理モデル化につなげられた．

研究成果の学術的意義や社会的意義

物理的解釈の困難だった局所設計情報に物理的解釈を加える一手法を創出したことにより，経験知として蓄積できなかった，設計要求を改善するための全く新しい設計情報を獲得でき，革新設計に至る仮説を導くことができるようになった．また，これらの情報を実問題設計にフィードバックすることで，より利便性の高い新たな製品の創出につながり，社会貢献につながるものと期待される．少なくとも本研究内で適用した次期宇宙輸送機の設計では，50年以上停滞しているコンセプトの刷新につながるとともに，今後航空産業への発展にも影響を与えることに鑑みれば，波及性の強い研究成果である．

研究成果

• [雑誌論文] 相関ルールに基づく非劣解分析支援システムのオンデマンド化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 賀川祐太朗，渡邉真也，金崎雅博，依田 英之，千葉一永
  • 雑誌名: 進化計算学会論文誌 巻: 8 号: 2 ページ: 75-87
  • DOI: 10.11394/tjpnsec.8.75
  • NAID: 130006342158
  • ISSN: 2185-7385
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] From Extraction to Generation of Design Information -Paradigm Shift in Data Mining via Evolutionary Learning Classifier System (2017)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K. and Nakata, M.
  • 雑誌名: Procedia Computer Science 巻: 108 ページ: 1662-1671
  • DOI: 10.1016/j.procs.2017.05.233
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conceptual Design Methodology of a Hybrid Rocket Engine-Powered Launch Vehicle for Sub-Orbital Flight (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanazaki, M., Yoda, H., Chiba, K., Kitagawa, K., and Shimada, T.
  • 雑誌名: Journal of Aerospace Engineering 巻: 30 号: 6 ページ: 04017071-04017071
  • DOI: 10.1061/(asce)as.1943-5525.0000778
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simple control of oxidizer flux for efficient extinction?reignition on a single-stage hybrid rocket (2017)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K., Kanazaki, M., and Shimada, T.
  • 雑誌名: Aerospace Science and Technology 巻: 71 ページ: 109-118
  • DOI: 10.1016/j.ast.2017.09.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cognition of Parameters' Role on Vertical Control Device for Aerodynamic Performances of Aircraft Using Visual Data Mining (2017)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K., Omori, T., Sunada, Y., and Imamura, T.
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Systems 巻: 1 ページ: 18-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] From Extraction to Generation of Design Information - Paradigm Shift in Data Mining via Evolutionary Learning Classifier System (2017)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K. and Nakata, M.
  • 雑誌名: Procedia Computer Science 巻: in print
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structurisation and visualisation of design space for launch vehicle with hybrid rocket engine (2016)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K., Kanazaki, M., Watanabe, S., Kitagawa, K., and Shimada, T
  • 雑誌名: International Journal of Automation and Logistics 巻: 2 号: 1/2 ページ: 26-44
  • DOI: 10.1504/ijal.2016.074912
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extinction-Reignition Superiority in a Single-Stage Sounding Hybrid Rocket (2016)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K., Yoda, H., Kanazaki, M., and Shimada, T.
  • 雑誌名: Aerospace Science and Technology 巻: 58 ページ: 437-444
  • DOI: 10.1016/j.ast.2016.09.010
  • 査読あり
• [学会発表] Determination of Temporal and Spatial Origination of Transonic Buffet via Unsteady Data Mining (2018)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K., Umeda, Y., Hamada, N., Watanabe, S., Nakata, M., Yasue, K., Suzuki, K., Atobe, T., Kuchi-Ishi, S., Nakakita, K., and Ito, T.
  • 学会等名: 56th AIAA Aerospace Sciences Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 遷音速バフェットへの非定常データマイニング試行 (2018)
  • 著者名/発表者名: 千葉 一永, 梅田 裕平, 濱田 直希, 跡部 隆, 口石 茂, 鈴木 康司, 中北 和之, 保江 かな子
  • 学会等名: 航空宇宙空力シンポジウム
• [学会発表] 非定常データマイニングによる遷音速バフェットの時空間発生起点調査 (2018)
  • 著者名/発表者名: 千葉 一永, 梅田 裕平, 濱田 直希, 保江 かな子
  • 学会等名: 航空機空力研究ワークショップ
• [学会発表] Unsteady Data Mining for Transonic Buffet Phenomena (2018)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K., Umeda, Y., Hamada, N., and Yasue, K.
  • 学会等名: US-Japan Workshop on Bridging Fluid Mechanics and Data Science
  • 国際学会
• [学会発表] 遷音速バフェットへの非定常データマイニング試行 (2018)
  • 著者名/発表者名: 千葉 一永, 梅田 裕平, 濱田 直希, 跡部 隆, 口石 茂, 鈴木 康司, 中北 和之, 保江 かな子
  • 学会等名: 平成29年度航空宇宙空力シンポジウム
• [学会発表] 非定常データマイニングによる遷音速バフェットの時空間発生起点調査 (2018)
  • 著者名/発表者名: 千葉 一永, 梅田 裕平, 濱田 直希, 保江 かな子
  • 学会等名: 平成29年度航空機空力研究ワークショップ
• [学会発表] An Attempt for Detecting Transonic Buffet Signature via Unsteady Data Mining (2017)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K., Watanabe, S., Nakata, M., Umeda, Y., Hamada, N., Yasue, K., Suzuki, K., Kuchi-Ishi, S., Nakakita, K., and Ito, T.
  • 学会等名: The 2017 World Congress in Computer Science, Computer Engineering, and Applied Computing, The 13th International Conference on Data Mining
  • 発表場所: Las Vegas, NV, USA
  • 年月日: 2017-07-17
  • 国際学会
• [学会発表] 航空宇宙機設計のための多次元可視化手法に対する一提案 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡邉 彩華, 伊藤 貴之, 金崎 雅博, 千葉 一永
  • 学会等名: 第15回日本データベース学会年次大会
  • 発表場所: 高山グリーンホテル（岐阜県・高山市）
  • 年月日: 2017-03-06
• [学会発表] Knee Point Analysis of Many-Objective Pareto Fronts Based on Reeb Graph (2017)
  • 著者名/発表者名: Hamada, N. and Chiba, K.
  • 学会等名: IEEE Congress on Evolutionary Computation
  • 国際学会
• [学会発表] From Extraction to Generation of Design Information - Paradigm Shift in Data Mining via Evolutionary Learning Classifier System (2017)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K. and Nakata, M.
  • 学会等名: International Conference on Computer Science
  • 国際学会
• [学会発表] 航空宇宙分野における設計情報学の駆動 - 多分野融合多目的最適設計から非定常空力現象兆候検出まで (2017)
  • 著者名/発表者名: 千葉 一永, 金崎 雅博, 嶋田 徹, 渡邉 真也, 中田 雅也, 梅田 裕平, 濱田 直希, 保江 かな子, 鈴木 康司, 口石 茂, 中北 和之, 伊藤 健
  • 学会等名: 特定非営利活動法人 非線形CAE協会 第31期非線形CAE勉強会“非線形CAEの新しい潮流”
  • 招待講演
• [学会発表] 非定常空力現象兆候検出へのデータマイニング試行 (2017)
  • 著者名/発表者名: 千葉 一永, 渡邉 真也, 中田 雅也, 梅田 裕平, 濱田 直希, 保江 かな子, 鈴木 康司, 口石 茂, 中北 和之, 伊藤 健
  • 学会等名: 第49回流体力学講演会/第35回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
• [学会発表] Performance Evaluation of Altering-intensity Swirling-Oxidizer-Flow-Type Hybrid Rocket Using Multi-Disciplinary Optimization (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanazaki, M., Yoda, H., Chiba, K., Kitagawa, K., and Shimada, T.
  • 学会等名: 7th European Conference for Aeronautics and Space Sciences
  • 国際学会
• [学会発表] A Scatterplots Selection Technique for Multi-Dimensional Data Visualization Combining with Parallel Coordinate Plots (2017)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, A., Itoh, T., Kanazaki, M., and Chiba, K.
  • 学会等名: 21st International Conference Information Visualisation
  • 国際学会
• [学会発表] 大規模計算資源を援用した有翼式宇宙往還機の実用的なエアフレーム・推進統合設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金崎 雅博, 渡邉 真也, 棟朝 雅晴, 藤川 貴弘, 米本 浩一, 伊藤 貴之, 千葉 一永
  • 学会等名: 学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点第9回シンポジウム
• [学会発表] 設計情報とその駆動 - 非定常物理現象解明を目指して (2017)
  • 著者名/発表者名: 千葉 一永, 渡邉 真也, 中田 雅也, 梅田 裕平, 濱田 直希, 保江 かな子, 鈴木 康司, 口石 茂, 中北 和之, 伊藤 健
  • 学会等名: 日本機械学会年次大会, 先端技術フォーラム, Industry4.0, IoT時代の日本のものづくりとCAE
  • 招待講演
• [学会発表] Driving design informatics - Aiming for innovative aerospace vehicles (2017)
  • 著者名/発表者名: 千葉 一永
  • 学会等名: 九州大IMI短期共同研究「ベクトル値滑層分割Morse理論の構築による多数目的最適化問題の解集合の可視化」
  • 招待講演
• [学会発表] An Attempt for Detecting Transonic Buffet Signature via Unsteady Data Mining (2017)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K., Watanabe, S., Nakata, M., Umeda, Y., Hamada, N., Yasue, K., Suzuki, K., Kuchi-Ishi, S., Nakakita, K., and Ito, T.
  • 学会等名: The 2017 World Congress in Computer Science, Computer Engineering, and Applied Computing
  • 国際学会
• [学会発表] 航空宇宙分野における設計情報学の駆動 - 多分野融合多目的最適設計から非定常空力現象兆候検出まで (2017)
  • 著者名/発表者名: 千葉 一永, 金崎 雅博, 嶋田 徹, 渡邉 真也, 中田 雅也, 梅田 裕平, 濱田 直希, 保江 かな子, 鈴木 康司, 口石 茂, 中北 和之, 伊藤 健
  • 学会等名: 特定非営利活動法人 非線形CAE協会 第32期非線形CAE勉強会
  • 招待講演
• [学会発表] 非劣解分析手法CIHSMにおける最小支持度自動設定の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 賀川 祐太朗, 渡邉 真也, 千葉 一永, 金崎 雅博, 棟朝 雅晴
  • 学会等名: 進化計算シンポジウム2016
  • 発表場所: 一宮シーサイドオーツカ（千葉県・長生郡一宮町）
  • 年月日: 2016-12-10
• [学会発表] Multidimensional Data Visualization for Airplane Design Optimization (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, A., Itoh, T., Kanazaki, M., and Chiba, K.
  • 学会等名: IEEE International Symposium on Big Data Visual Analytics
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2016-11-22
  • 国際学会
• [学会発表] Design Strategy Generation for a Sounding Hybrid Rocket via Evolutionary Rule-Based Data Mining System (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakata, M. and Chiba, K.
  • 学会等名: The 20th Asia-pacific Symposium on Intelligent and Evolutionary Systems
  • 発表場所: Canberra, Australia
  • 年月日: 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] Reebグラフに基づく多数目的パレートフロントのニーポイントの検出法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 濱田 直希, 千葉 一永
  • 学会等名: 進化計算学会第11回進化計算研究会
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] On-demand Correlation-based Information Hierarchical Structuring Method (CIHSM) for Non-dominated Solutions (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, S., Nakano, S., Chiba, K., and Kanazaki, M.
  • 学会等名: IEEE World Congress on Computational Intelligence
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2016-07-24
  • 国際学会
• [学会発表] Physical Construction of Local Design Information for Sounding Hybrid Rocket Design via Correlation-based Information Hierarchical Structure (2016)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K., Watanabe, S., and Kanazaki, M.
  • 学会等名: IEEE World Congress on Computational Intelligence
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2016-07-24
  • 国際学会
• [図書] Advances in Evolutionary and Deterministic Methods for Design, Optimization and Control in Engineering and Sciences (2018)
  • 著者名/発表者名: Chiba, K., Watanabe, S., Kanazaki, M., Kitagawa, K., and Shimada, T.
  • 総ページ数: 488
  • 出版者: Springer International Publishing AG
  • ISBN: 9783319899862
• [図書] Intelligent and Evolutionary Systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakata, M. and Chiba, K.
  • 総ページ数: 507
  • 出版者: Springer
• [備考] Publications
  • URL: http://www.di.mi.uec.ac.jp/chiba/publication.html
• [備考] Publication of Kazuhisa Chiba
  • URL: http://www.di.mi.uec.ac.jp/chiba/publication.html