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2020 年度 実績報告書

重力波データ解析とディープラーニング型ノイズ除去の融合による重力理論検証の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 19K14717
研究機関長岡工業高等専門学校

研究代表者

酒井 一樹  長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教 (40824298)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード重力波 / ディープラーニング / ノイズ除去 / ニューラルネットワーク
研究実績の概要

前年度までにディープラーニング型ノイズ除去と重力波データ解析の融合の第一ステップとして,リカレントニューラルネットワークを用いたノイズ除去モデルの構築と評価を行っており,その際に,精度を高めようとして学習を深めると学習用データに過適合してしまうという事実を明らかにすることができていた。
最終年度にはその実績をもとに,ディープラーニングによって直接ノイズ除去波形を出力するのではなく,ノイズ除去のためのフィルタパラメータを出力する形の検討を行った。具体的には,通過帯域にリップルが生じないIIRフィルタであるバターワースフィルタを用いて,入力された観測データに対して最も適したカットオフ周波数を出力するニューラルネットワークを構成した。
ディープラーニングを実行するためのライブラリとして,PyTorchを選んだ。本研究では,フィルタをかけたあとの波形を使って損失関数を計算する必要があるので,PyTorchのフレームワークにおいてバターワースフィルタを実装する必要があった。バターワースフィルタの正当性を評価した後に,入出力や損失関数の計算部分を実装した。
Effective-One-Body法によって生成したIMR波形に対して,Advanced LIGOのデザイン感度に基づいて生成したノイズを加えたものを学習用データとして用い,最適なバンドパスフィルタのパラメータを推定するシミュレーションを行ったところ,ネットワークが出力する上側カットオフ周波数が理論的に得られる最大周波数と同様な質量依存性を持つことがわかり,理論と無矛盾な結果を得られることがわかった。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2021

すべて 学会発表 (1件)

  • [学会発表] ニューラルネットワークによる重力波波形再構成のための最適なフィルターデザインの生成2021

    • 著者名/発表者名
      オドンチメド ソドタウィラン, 高橋弘毅, 酒井一樹
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会

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公開日: 2021-12-27  

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