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2017 年度 実績報告書

高速データ同化計算に資する疎性モデリングに基づく観測行列デザイン

公募研究

研究領域スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成
研究課題/領域番号 16H01536
研究機関東京大学

研究代表者

長尾 大道  東京大学, 地震研究所, 准教授 (80435833)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワードデータ同化 / スパースモデリング / クリギング / モデル選択 / 首都圏地震観測網 / フェーズフィールド法
研究実績の概要

平成28年度に開発した,スパースモデリングに基づくデータ選択アルゴリズムを実装したデータ同化テストコードに基づき,データ選択に伴うデータ同化結果への影響の検証に着手した。本検証実験においては,人工データを用いた「双子実験」の要領で進めた。まずは,真のモデルパラメータおよび初期状態を設定した上で,数値モデルによるシミュレーションによって得られた結果を擬似観測データとし,逆にモデルパラメータや初期状態は未知であるとしてデータ同化を実施した。
研究代表者の研究室に所属する大学院生が,データ同化テストコードを並列計算機へ投入し,データ選択を行わない通常のデータ同化の場合,およびスパースモデリングによるデータ選択を実施した場合について双子実験を実施した。両者の双子実験について,計算時間を比較すると共に,特に正則化パラメータの値が,選択されるデータ点および得られる結果へどのように影響するかについて,慎重に吟味した。得られた成果について,本新学術領域研究の領域会議において発表した。
このようにして,開発したデータ同化コードの十分な検証実験を終えた後,最後に新規アルゴリズムを導入したデータ同化手法の実問題への応用として,地震動イメージング法への実装,長尾がフェーズフィールド法への実装に取り組んだ。前者については,首都圏地震観測網で得られた実際の地震データを用いることにより,データ選択による効果について検証した。また後者については,マルテンサイト組織における相変態をターゲットとし,実在の構造材料組織のパラメータならびに内部状態の推定問題への適用を試みた。これらの成果は,2018年米国物理学協会大会,米国地球物理学連合2017年秋季大会,および本新学術領域研究の領域会議で発表した。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Seismic wavefield imaging of long-period ground motion in the Tokyo Metropolitan area, Japan2017

    • 著者名/発表者名
      M. Kano, H. Nagao, K. Nagata, S. Ito, S. Sakai, S. Nakagawa, M. Hori, and N. Hirata
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 122 ページ: -

    • DOI

      10.1002/2017JB014276

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] スパースモデリングとの融合によるデータ同化研究の新展開2017

    • 著者名/発表者名
      長尾 大道, 伊藤 伸一, 加納 将行
    • 雑誌名

      システム制御情報学会誌「システム/制御/情報」

      巻: 61 ページ: 132-137

  • [学会発表] データ同化の基礎と応用,そしてデータ駆動科学2017

    • 著者名/発表者名
      長尾 大道
    • 学会等名
      新学術領域研究「スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成」第4回チュートリアル講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Towards a generation of the simulation-/data-driven data assimilation2017

    • 著者名/発表者名
      H. Nagao
    • 学会等名
      第55回 日本生物物理学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] レプリカ交換モンテカルロ法に基づく首都圏地震動イメージング ~高速化に向けて~2017

    • 著者名/発表者名
      長尾 大道
    • 学会等名
      新学術領域研究「スパースモデリング」 2017年度第1回公開シンポジウム
  • [学会発表] シミュレーション/データ両駆動型データ同化法の創出へ2017

    • 著者名/発表者名
      長尾 大道, 伊藤 伸一
    • 学会等名
      SCI'17
  • [備考] 東京大学地震研究所 長尾大道研究室

    • URL

      http://www.eri.u-tokyo.ac.jp/people/nagaoh/

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公開日: 2018-12-17  

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