• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実績報告書

AI融合シミュレーションによる微気象の調和的予測技術の創出

計画研究

研究領域微気象制御学:微気象の調和的予測と能動的観測の融合による自律制御型社会基盤の創成
研究課題/領域番号 20H05751
研究機関東京工業大学

研究代表者

大西 領  東京工業大学, 学術国際情報センター, 准教授 (30414361)

研究分担者 杉山 大祐  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(地球情報科学技術センター), 准研究副主任 (00816184)
廣川 雄一  足利大学, 工学部, 准教授 (30419147)
松田 景吾  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(地球情報科学技術センター), 副主任研究員 (50633880)
小森 悟  同志社大学, 研究開発推進機構, 研究員 (60127082)
研究期間 (年度) 2020-10-02 – 2023-03-31
キーワード微気象制御学 / 超解像 / 微気象シミュレーション / 深層学習
研究実績の概要

AI 融合シミュレーションによる超高速・微気象予測技術の開発を継続した。数 m メッシュという超高解像度で建物や樹冠を解像する微気象シミュレーションモデルは計算コストが甚大である。計算コストの軽減を図り、超高速なリアルタイム予測を実現するために、物理シミュレーションと深層学習・超解像(空間解像度を人工的に向上させる補間技術)を融合した超解像シミュレーション法を発展させ、物理を考慮した超解像・深層学習器の開発を継続した。具体的には、回転対称性を考慮した超解像器、質量保存則も考慮した超解像器の開発に成功した。この成功により、さらなる信頼性と汎用性を獲得した超解像器を得た。
また、オペレーショナルな予測を行うためには、シミュレーション結果と観測値から解析プロダクトを得るためのデータ同化が必要となる。微気象スケールでのデータ同化を実現するために、時空間を同時に超解像しつつデータ同化までも同時に行う4次元超解像データ同化法を開発し、その信頼性を理想的な2次元流れに対して確かめ、その成果を論文投稿した。また、実際に現実気象とサイバー気象を融合するために、微気象スケールの観測データと予測シミュレーションを同化することを想定し、ドローンから得られることを想定した低高度観測データが微気象予測に有用であることを確かめた。さらには、微気象予測情報がドローン物流の効率化に有用であることを確かめるために、ドローン観測班に対して横浜みなとみらい21地区を対象とした建物解像微気象予測情報を提供した。この連携により、都市微気象予測情報によってドローン物流の効率化が可能であることが確かめられた。以上の成果により、都市街区微気象の調和的予測を実現するための基盤技術を構築することができた。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

アクセプトされる見込みの学術論文が2報ある。
開発技術を社会応用するためにベンチャー企業を立ち上げ、東工大発ベンチャーの称号を得た。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うちオープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Aix-Marseille university(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Aix-Marseille university
  • [雑誌論文] Rotationally equivariant super-resolution of velocity fields in two-dimensional flows using convolutional neural networks2023

    • 著者名/発表者名
      Yasuda Yuki、Onishi Ryo
    • 雑誌名

      APL Machine Learning

      巻: 1 ページ: 026107~026107

    • DOI

      10.1063/5.0132326

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 畳み込みニューラルネットによる都市微気象シミュレーションの物理超解像2022

    • 著者名/発表者名
      安田勇輝、大西領、廣川雄一、Dmitry Kolomenskiy、杉山大祐
    • 雑誌名

      ながれ

      巻: 41 ページ: 85-88

  • [学会発表] ドローンの観測データを用いた微気象予測2023

    • 著者名/発表者名
      大西領、安田勇輝
    • 学会等名
      JAXAワークショップ「ドローン統合情報利用プラットフォームの可能性を探る 」
    • 招待講演
  • [学会発表] MSSGモデルの応用と発展2023

    • 著者名/発表者名
      大西領
    • 学会等名
      MSSGワークショップ
  • [学会発表] シミュレーション科学とデータ科学の融合技術で挑む”微気象”予測2023

    • 著者名/発表者名
      大西領、安田勇輝
    • 学会等名
      京大情報工学シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] ローンの観測データを用いた微気象予測2023

    • 著者名/発表者名
      大西領、安田勇輝
    • 学会等名
      JUTM
    • 招待講演
  • [学会発表] Three-Dimensional Super-Resolution of Passive-Scalar and Velocity Distributions Using Neural Networks for Real-Time Prediction of Urban Micrometeorology2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Yasuda, Ryo Onishi, Keigo Matsuda
    • 学会等名
      WCCM2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Physics Super-Resolution of Near-Surface Temperature for Urban Micrometeorology Using Convolutional Neural Networks2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Yasuda, Ryo Onishi, Yuichi Hirokawa, Dmitry Kolomenskiy, Daisuke Sugiyama
    • 学会等名
      JpGU
    • 国際学会
  • [学会発表] 注意機構付き深層学習による都市街区熱環境マップの物理超解像2022

    • 著者名/発表者名
      小野寺孔明、大西領、安田勇輝
    • 学会等名
      日本気象学会2022年度春季大会
  • [学会発表] 都市街区熱環境マップに対する注意機構付き物理超解像2022

    • 著者名/発表者名
      小野寺孔明、大西領、安田勇輝
    • 学会等名
      日本機械学会2022年度大会
  • [学会発表] 畳込ニューラルネットによる都市微気象の3次元物理超解像2022

    • 著者名/発表者名
      安田勇輝、大西領、松田景吾
    • 学会等名
      秋季気象学会
  • [学会発表] 回転同変な畳込ニューラルネットによる2次元流体の超解像2022

    • 著者名/発表者名
      安田勇輝、大西領
    • 学会等名
      春季気象学会
  • [学会発表] 微気象予測と未来社会サービスの同時実現を目指す超解像シミュレーション法2022

    • 著者名/発表者名
      大西領、安田勇輝
    • 学会等名
      自動車技術会第2回CFD部門委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] Four-Dimensional Super-Resolution Data Assimilation (4D-SRDA)2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Yasuda and R. Onishi
    • 学会等名
      AGU fall meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] 4D超解像データ同化:時空間超解像を_いたデータ同化_法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      安田勇輝、大西領
    • 学会等名
      秋季気象学会
  • [学会発表] Model Intercomparison Study of Jet in Cross Flow for Prediction of Hot Air Recirculation2022

    • 著者名/発表者名
      Xidong Hu, Takashi Terada, Tsukuru Furuta, Keigo Matsuda, Kouji Nagata, Shaoxiang Qian, Tomoaki Watanabe, Ryo Onishi
    • 学会等名
      第36回数値流体力学会
  • [学会発表] 4D超解像データ同化:時空間超解像を_いたデータ同化法の提案と順圧不安定流への適_2022

    • 著者名/発表者名
      安田勇輝、大西領
    • 学会等名
      第36回数値流体力学会
  • [備考] 微気象制御学:微気象の調和的予測と能動的観測の融合による自律制御型社会基盤の創成

    • URL

      https://www.turb.gsic.titech.ac.jp/mmc/index.php

  • [産業財産権] 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム2022

    • 発明者名
      大西領、安田勇輝
    • 権利者名
      大西領、安田勇輝
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2022-155991
  • [学会・シンポジウム開催] WCCM2022 Minisymposium on Numerical Simulations and Machine Learning for Micro-Meteorology Predictions and Applications2022

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi