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2013 年度 実施状況報告書

シミュレーションと観測を融合する新しいバッチ型アルゴリズムによる知識発見原理

研究課題

研究課題/領域番号 25870803
研究種目

若手研究(B)

研究機関明治大学

研究代表者

中村 和幸  明治大学, 総合数理学部, 専任准教授 (40462171)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードデータ同化 / ベイズ推定
研究概要

データ同化と呼ばれる,数理モデルにもとづく計算機シミュレーションと観測データを結びつけ,新しい知見や良い予測を得る手法について,従来にない統計的モデリングの考え方を入れた新しいアルゴリズムを構築するのが本研究の目的である.
データ同化のアルゴリズムにはバッチ型と逐次型のアルゴリズムがあるが,バッチ型アルゴリズムではモデル化誤差を考慮しない方法が主流である.考慮する場合でも,誤差原因や推定における誤差への反映について,逐次型の場合に比して不足している状況であった,そこで,統計的モデリングの視点から近似推定アルゴリズムを整理し,その結果を拡張することで,新しいアルゴリズムを構築することを目指している.このようなアルゴリズムを構築し,妥当性と有効性の検証を行うことで,データ同化における新しい視点の導入とその有効性を明らかにすることが可能となる.同時に,広く使われ始めているデータ同化の応用範囲をさらに広げることが期待される.
本年度は,特に統計数理面での手法検討を進めた.その結果,当初計画していたベイズ推論アルゴリズムについては適用範囲が限られることが分かった.その一方,検討の過程で変分ベイズ法との関連について検討した結果,周辺分布を繰り返し再計算する従来開発していたアルゴリズムが,同じ文脈で整理されることがわかり,当該手法を改良したものが有効である可能性を見出した.
また,手法の妥当性と有効性の検証を行うモデルの選定も進めた.その結果,従来よりデータ同化の分野で広く検討され,さらに空間的な連続性に関する評価が可能な Lorenz 96 モデルが検証に向いていると見込まれたため,これを採用した.現在,テスト用のシミュレーションモデルとするプログラムを,従来開発済みのものを改良して作成している.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

アルゴリズムの検討面では,当初計画していた基礎アルゴリズムの適用範囲が限られることが明らかになる一方,さらに検討を進めた結果,従来開発していたアルゴリズムの改良によって新しいアルゴリズムが構築できることが判明しており,適切に進捗している.当初計画していた検証プログラムについても,基礎部分が完成している.

今後の研究の推進方策

今後は,検証用プログラムの完成と妥当性検証を進める.さらに,実問題への適用性についての検討も進める.

次年度の研究費の使用計画

ソフトウェア実装ならびに論文作成に優先して,理論面についての研究を当初予定より進めたことに伴い,当年度に予定していたソフトウェア実装に必要なストレージ費用ならびに論文作成・投稿に関する費用支出が当年度中に必要ではなくなった.
次年度使用額部分については,当初予定通りの使途である論文投稿関連ならびにソフトウェア実装に必要なストレージ費用として使用する.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2014 2013

すべて 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件)

  • [学会発表] 統計数理から見たデータ同化の理論・アルゴリズムとその応用2014

    • 著者名/発表者名
      中村和幸
    • 学会等名
      気象学におけるビッグデータ同化の数理ワークショップ
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      20140319-20140321
    • 招待講演
  • [学会発表] Data Assimilation and Bayesian Statistical Analysis: Tools for Understanding Uncertain Natural and Social Phenomena2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Nakamura
    • 学会等名
      2013 Northeast Asian Symposium
    • 発表場所
      Wangjiang Hotel(中国・成都)
    • 年月日
      20130923-20130924
  • [学会発表] データ同化 - データを活かしたシミュレーションと予測の方法2013

    • 著者名/発表者名
      中村和幸
    • 学会等名
      土木学会研究討論会
    • 発表場所
      日本大学生産工学部津田沼キャンパス(千葉県)
    • 年月日
      20130904-20130906
    • 招待講演
  • [学会発表] Time series analysis and data assimilation for natural and economic hazards2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Nakamura, Yoshito Ohya, Takanori Shiga
    • 学会等名
      Joint Meeting of the IASC Satellite Conference for the 59th ISI WSC and the 8th Conference of the Asian Regional Section of the IASC
    • 発表場所
      Yonsei大学(韓国・ソウル)
    • 年月日
      20130822-20130823
  • [学会発表] Review on data assimilation methodology2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Nakamura
    • 学会等名
      Seventeenth International Conference on Intelligent System Applications to Power Systems
    • 発表場所
      明治大学駿河台キャンパス(東京都千代田区)
    • 年月日
      20130701-20130704

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公開日: 2015-05-28  

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