宇宙機運用者と学習型異常検知システムとの持続的知識相互作用に関する研究

• 研究課題/領域番号: 26289320
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 矢入 健久 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90313189)
• 研究協力者: カーン サミル ; 武石 直也 ; 秋元 康佑 ; 阪上 遼 ; 櫻田 麻由 ; 桑原 絢一
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円); 2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2014年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
• キーワード: 宇宙工学 / 機械学習 / 異常検知 / 健全性監視 / 運用支援 / 航空宇宙システム / 人工知能 / システム健全性監視 / 航空宇宙工学 / 人工衛星 / 予測保全

研究成果の概要

本研究は、人工衛星などの宇宙機システムの運用者と、学習型(データ駆動型)状態監視・異常検知器との間の持続的な知識相互作用という新たな方法論の確立を目的とするものである。大局的で離散的なモード遷移と局所的で連続的な状態遷移から構成される人工衛星システムの挙動特性を考慮した次元削減とクラスタリングに基づく学習型状態監視法を提案し、運用者への有用情報の提示、運用者からの専門知識の獲得、両者の継続的な相互作用の励起に有効であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] A review on the application of deep learning in system health management (2018)
  • 著者名/発表者名: Khan Samir、Yairi Takehisa
  • 雑誌名: Mechanical Systems and Signal Processing 巻: 107 ページ: 241-265
  • DOI: 10.1016/j.ymssp.2017.11.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization Methods for Spacecraft Telemetry Data Using Change-point Detection and Clustering (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryo Sakagami、 Naoya Takeishi、 Takehisa Yairi、 Koichi Hori
  • 雑誌名: Aerospace Technology Japan 巻: 印刷中
  • NAID: 130007607456
• [雑誌論文] A Data-Driven Health Monitoring Method for Satellite Housekeeping Data Based on Probabilistic Clustering and Dimensionality Reduction (2017)
  • 著者名/発表者名: Yairi Takehisa、Takeishi Naoya、Oda Tetsuo、Nakajima Yuta、Nishimura Naoki、Takata Noboru
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems 巻: 53 号: 3 ページ: 1384-1401
  • DOI: 10.1109/taes.2017.2671247
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Subspace dynamic mode decomposition for stochastic Koopman analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeishi Naoya、Kawahara Yoshinobu、Yairi Takehisa
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 96 号: 3 ページ: 033310-033310
  • DOI: 10.1103/physreve.96.033310
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Data-driven Health Monitoring Method for Satellite Housekeeping Data based on Probabilistic Clustering and Dimensionality Reduction (2017)
  • 著者名/発表者名: Takehisa Yairi, Naoya Takeishi, Tetsuo Oda, Yuta Nakajima, Naoki Nishimura, Noboru Takata
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 次元削減を用いた超小型衛星の画像劣化発生条件推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 桑原絢一、酒匂信匡、矢入健久
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 63 号: 4 ページ: 119-128
  • DOI: 10.2322/jjsass.63.119
  • NAID: 130005090520
  • ISSN: 1344-6460, 2432-3691
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 衛星の状態監視システムのつくりかた －過去のデータに基づく異常検知－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢入健久
  • 雑誌名: 情報処理学会誌 巻: 56 ページ: 777-780
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Learning Koopman Invariant Subspaces for Dynamic Mode Decomposition (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoya Takeishi, Yoshinobu Kawahara, Takehisa Yairi
  • 学会等名: Neural Information Processing Systems (NIPS) 30
  • 国際学会
• [学会発表] Bayesian Dynamic Mode Decomposition (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoya Takeishi, Yoshinobu Kawahara, Takehisa Yairi
  • 学会等名: the 26th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Sparse Nonnegative Dynamic Mode Decomposition (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoya Takeishi, Yoshinobu Kawahara, Takehisa Yairi
  • 学会等名: 2017 IEEE International Conference on Image Processing
  • 国際学会
• [学会発表] Markov logic network を事前分布に持つ潜在変数モデルの検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 秋元 康佑, 武石 直也, 堀 浩一, 矢入 健久
  • 学会等名: 第 31 回人工知能学会全国大会
• [学会発表] Data-driven Health Monitoring for Artificial Satellites based on Clustering and Dimensionality Reduction (2017)
  • 著者名/発表者名: Takehisa Yairi
  • 学会等名: Korea-China-Japan Joint Workshop on Prognostics and Health Management
  • 発表場所: チェジュ, 韓国
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tree-based Nonparametric Prediction of Normal Sensor Measurement Range Using Temporal Information (2016)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Akimoto , Naoya Takeishi , Takehisa Yairi, Koichi Hori, Naoki Nishimura, Noboru Takata
  • 学会等名: International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (i-SAIRAS 2016)
  • 発表場所: 北京, 中国
  • 年月日: 2016-06-20
  • 国際学会
• [学会発表] アンサンブル木学習によるノンパラメトリックなセンサー値正常範囲推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋元 康佑,武石 直也, 矢入 健久, 堀 浩一,西村 尚樹, 高田 昇
  • 学会等名: 人工知能学会全国大会（第30回）
  • 発表場所: 福岡県北九州市・北九州国際会議場
  • 年月日: 2016-06-06
• [学会発表] Dynamic Grouped Mixture Models for Intermittent Multivariate Sensor Data (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoya Takeishi, Takehisa Yairi
  • 学会等名: The 20th Pacific Asia Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (PAKDD) 2016
  • 発表場所: オークランド, ニュージーランド
  • 年月日: 2016-04-19
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic Grouped Mixture Models for Intermittent Multivariate Sensor Data (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoya Takeishi, Takehisa Yairi
  • 学会等名: The 20th Pacific Asia Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (PAKDD)
  • 発表場所: Auckland, New Zealand
  • 年月日: 2016-04-19
  • 国際学会
• [学会発表] SDS-4運用における学習型テレメトリ監視システムの性能向上検討(1) - 手法と実装 - (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢入健久, 武石直也, 秋元康佑, 西村尚樹, 中島佑太,高田昇
  • 学会等名: 第59回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2015-10-07
• [学会発表] SDS-4運用における学習型テレメトリ監視システムの性能向上検討(2) - 検証と評価 - (2015)
  • 著者名/発表者名: 西村尚樹, 中島佑太, 高田昇, 矢入健久, 武石直也,秋元康佑
  • 学会等名: 第59回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2015-10-07
• [学会発表] 機械学習・データマイニング技術による異常検知システムの評価実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高田昇, 矢入健久, 西村尚樹, 中島佑太
  • 学会等名: 第59回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2015-10-07
• [学会発表] センサデータとテキスト運用記録を活用した宇宙機運用支援 (2015)
  • 著者名/発表者名: 武石直也, 矢入健久
  • 学会等名: 人工知能学会全国大会
  • 発表場所: 函館
  • 年月日: 2015-05-29
• [学会発表] Semantic classification of spacecraft's status: integrating system intelligence and human knowledge (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakurada, Mayu; Yairi, Takehisa; Nakajima, Yuta; Nishimura, Naoki; Parikh, Devi
  • 学会等名: Semantic Computing (ICSC), 2015 IEEE International Conference on
  • 発表場所: Anaheim, CA, USA
  • 年月日: 2015-02-07 – 2015-02-09
• [学会発表] Anomaly Detection Using Autoencoders with Nonlinear Dimensionality Reduction (2014)
  • 著者名/発表者名: Mayu Sakurada and Takehisa Yairi
  • 学会等名: Workshop on Machine Learning for Sensory Data Analysis (MLSDA)
  • 発表場所: Gold Coast, Australia
  • 年月日: 2014-12-02
• [学会発表] DS-4 運用における学習型テレメトリ監視システムの構築 (1) - アルゴリズムと実装 - (2014)
  • 著者名/発表者名: 矢入 健久 , 武石 直也 , 櫻田 麻由, 西村 尚樹 , 中 島 佑太 , 関川 知里 , 井上 浩一 , 高田 昇
  • 学会等名: 第58回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 長崎県長崎市
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] SDS-4 運用における学習型テレメトリ監視システムの構築 (2) - 運用システムによる検証と評価 - (2014)
  • 著者名/発表者名: 西村 尚樹 , 中島 佑太 , 関川 知里 , 井上 浩一 , 高田 昇, 矢入 健久 , 武石 直也 , 櫻田 麻由
  • 学会等名: 第58回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 長崎県長崎市
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] Anomaly detection from multivariate time-series with sparse representation (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoya Takeishi, Takehisa Yairi
  • 学会等名: IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2014-10-05 – 2014-10-08
• [学会発表] Evaluation Testing of Learning-based Telemetry Monitoring and Anomaly Detection System in SDS-4 Operation (2014)
  • 著者名/発表者名: Takehisa Yairi, Tetsuo Oda, Yuta Nakajima, Naoyuki Miura, Noboru Takata
  • 学会等名: International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (i-SAIRAS 2014)
  • 発表場所: Montral, Canada
  • 年月日: 2014-06-17 – 2014-06-19
• [学会発表] オートエンコーダを用いた次元削減による宇宙機の異常検知 (2014)
  • 著者名/発表者名: 櫻田麻由, 矢入健久
  • 学会等名: 第28回人工知能学会全国大会
  • 発表場所: 愛媛県松山市
  • 年月日: 2014-05-12 – 2014-05-15