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文献を解読し第一原理モデルを自動構築する人工知能の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K18849
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分27:化学工学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

加納 学  京都大学, 情報学研究科, 教授 (30263114)

研究分担者 加藤 祥太  京都大学, 情報学研究科, 助教 (60883402)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード人工知能 / 第一原理モデル / 物理モデル / 自然言語処理 / 数式処理 / 化学工学 / プロセスシステム工学 / デジタルツイン
研究開始時の研究の概要

プロセス産業の生産現場におけるデジタルトランスフォーメーション(DX)を実現し,生産性革新を進めるために,デジタルツインが期待されている.しかし,特にデータ取得が困難な状況下で不可欠な第一原理モデル(物理モデル)の構築には膨大な手間がかかる.本研究では,対象プロセスを指定されると,関連する文献を収集し,文献中の変数や数式の意味を理解し,モデル構築に必要な情報を抽出・編集し,第一原理モデルを自動的に構築する人工知能(AI)の実現を究極目標として,必要な要素技術とプロトタイプの開発を行う.

研究成果の概要

製造プロセスの設計や運転を最適に行うためには,その第一原理モデル(物理モデル)を構築すべきであるが,モデル構築には膨大な労力が必要となる.そこで本研究では,対象プロセスを指定すると,関連する文献を収集し,文献中の変数や数式の意味を理解し,モデル構築に必要な情報を抽出・編集し,第一原理モデルを自動的に構築する人工知能(AI)の実現を究極目標として,変数とその定義の抽出方法,変数や数式の同義性判定方法など必要な要素技術とプロトタイプの開発を実施した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

様々な能力を持つ人工知能(AI)が開発され,活用されている.しかし,製造業で決定的に重要でありながらその構築が困難な第一原理モデルを自動的に構築してくれるAIを開発しようという試みは本研究が世界初である.自然言語処理や数式処理の新しい方法論を開発するという点で学術的意義が大きいのみならず,第一原理モデル自動構築AIが完成すれば,製造業の生産性を劇的に向上させることができるため,その社会的意義も計り知れない.

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 学会発表 (25件) (うち国際学会 9件)

  • [学会発表] Efficient physical model building algorithm using equations extracted from documents2023

    • 著者名/発表者名
      Shota Kato, Manau Kano
    • 学会等名
      33rd European Symposium on Computer-aided Process Engineering (ESCAPE33)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 化学工学関連論文中の命名法と数式に基づく変数定義予測手法2023

    • 著者名/発表者名
      加藤 祥太,加納 学
    • 学会等名
      第37回人工知能学会全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 化学工学関連論文中の命名法に基づく変数定義予測手法2023

    • 著者名/発表者名
      加藤 祥太,加納 学
    • 学会等名
      第255回自然言語処理研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 化学工学関連文書の変数を理解するための言語モデル構築手法2023

    • 著者名/発表者名
      加藤 祥太,張 純朴,山本 蒔志,加納 学
    • 学会等名
      化学工学会第88年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 二段階のファインチューニングを行ったBERTによる変数定義抽出2023

    • 著者名/発表者名
      山本 蒔志,加藤 祥太,加納 学
    • 学会等名
      言語処理学会第29回年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 数学的表現の構造的情報のトークン化手法によるProcessBERT の性能改善2023

    • 著者名/発表者名
      張 純朴,加藤 祥太,加納 学
    • 学会等名
      言語処理学会第29回年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 化学工学分野の論文に含まれる命名法に基づく変数記号および定義の解析2023

    • 著者名/発表者名
      加藤 祥太,加納 学
    • 学会等名
      言語処理学会第29回年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Language model for understanding variables in documents on chemical engineering2023

    • 著者名/発表者名
      加藤 祥太
    • 学会等名
      NII MathNL 2nd Seminar
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Variable Definition Extraction from Documents on Chemical Processes Utilizing Semantic Information on Variable Symbols and Definitions2022

    • 著者名/発表者名
      Masaki Numoto, Shota Kato, Manabu Kano
    • 学会等名
      The 10th Asian Symposium on Process Systems Engineering (PSE Asia 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Annotation Tool for Variable Extraction from Documents on Manufacturing Processes2022

    • 著者名/発表者名
      Shota Kato, Manabu Kano
    • 学会等名
      The 10th Asian Symposium on Process Systems Engineering (PSE Asia 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Equivalence Judgment of Equation Groups Representing Process Dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Chunpu Zhang, Shota Kato, Manabu Kano
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on Process Systems Engineering (PSE 2021+)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards An Automated Physical Model Builder: CSTR Case Study2022

    • 著者名/発表者名
      Shota Kato, Manabu Kano
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on Process Systems Engineering (PSE 2021+)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ProcessBERT: A Pre-trained Language Model for Judging Equivalence of Variable Definitions in Process Models2022

    • 著者名/発表者名
      Shota Kato, Kazuki Kanegami, Manabu Kano
    • 学会等名
      13th IFAC Symposium on Dynamics and Control of Process Systems, including Biosystems (DYCOPS 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 変数消去順序を考慮した数式群同義性判定手法2022

    • 著者名/発表者名
      加藤 祥太,張 純朴,加納 学
    • 学会等名
      化学工学会第53回秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 化学工学分野の専門用語を理解するBERTモデルの開発2022

    • 著者名/発表者名
      加藤 祥太,加納 学
    • 学会等名
      NLP若手の会第17回シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Towards Automated Physical Model Builder2022

    • 著者名/発表者名
      加藤 祥太
    • 学会等名
      NII MathNL 1st Seminar
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 物理モデル自動構築に向けて:1)変数アノテーションツールの開発2022

    • 著者名/発表者名
      加藤祥太
    • 学会等名
      化学工学会第87年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 物理モデル自動構築に向けて:2)ProcessBERT化学工学のための事前学習言語モデル2022

    • 著者名/発表者名
      加藤祥太
    • 学会等名
      化学工学会第87年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 物理モデル自動構築AIの実現に向けたProcessBERTの構築2022

    • 著者名/発表者名
      加藤祥太
    • 学会等名
      第9回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ProcessBERT: A Pre-trained Language Model for Judging Equivalence of Variable Definitions in Process Models2022

    • 著者名/発表者名
      Shota Kato
    • 学会等名
      The 13th IFAC Symposium on Dynamics and Control of Process Systems, including Biosystems (DYCOPS)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards an automated physical model building system: CSTR Case Study2022

    • 著者名/発表者名
      Shota Kato
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on Process Systems Engineering (PSE2021+)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Equivalence judgment of equation groups representing process dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Chunpu Zhang
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on Process Systems Engineering (PSE2021+)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 製造プロセスの物理モデルを文献から自動生成するAIの開発2021

    • 著者名/発表者名
      加藤祥太
    • 学会等名
      NLP若手の会第16回シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数文献中の変数の同義性判定手法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      金上和毅
    • 学会等名
      NLP若手の会第16回シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 計算機代数システムを用いた数式群の同義性判定手法2021

    • 著者名/発表者名
      張純朴
    • 学会等名
      NLP若手の会第16回シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2024-01-30  

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