2021 Fiscal Year Research-status Report
Visual simulation of electromagnetic fluid using connected hierarchical model
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21K12199
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
石川 知一 東洋大学, 情報連携学部, 准教授 (30635545)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | コンピュータグラフィックス / 物理シミュレーション / ビジュアルシミュレーション / 電磁流体力学 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，コンピュータグラフィックス分野の研究として，電磁流体のシミュレーションを行うことを目的としている。近年の宇宙物理学の知見から，電磁流体に起因する天体現象の映像化を行う場合に，プラズマ粒子の運動を捉えるスケール（以下，ミクロ）と，観測できるレベルの流体的振る舞い（以下，マクロ）を同時に計算に含むことが映像にリアリティを与えると考えられる。一般にプラズマ流体の数値計算法は大規模計算機環境の利用が必要になるが，現象の解析が目的で映像化のためにはモデルを適切に変更する必要がある。そこで本研究では，CG分野で広く用いられる階層型シミュレーションを取り入れ，ミクロな事象が映像というマクロなシーンに与える影響を考慮したリアルな映像を，商用利用可能な時間内で作成することを目的とする。また，観測手法をレンダリング計算に含めることで，提案法をレンダリングするだけでなく，同じ物理量を使用する宇宙物理学にも可視化の面で貢献する。
今年度は特に太陽のプロミネンスを再現するための電磁流体シミュレーションを開発することを目標としており，開発の目処は立っているが成果物の発表には至っていない。また，マクロシミュレーションからミクロな事象を検出するために機械学習の方法を用いることを検討しており，その実験を追加で行い得られた知見を報告した。その他，映像表現をVRやMRのコンテンツとして提供するための開発の過程でいくつかの研究発表を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では階層型シミュレーションを導入して電磁流体の現象を再現することを計画している。この階層の連結を行うために機械学習を採用することとし，当初の予定にこの実験を追加することにした。実験の順番は変更になったが開発は順調に進んでいる。次年度にメインテーマについての論文発表を行う計画で進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で解決すべき大きな課題の1つはミクロな現象を再現するためのシミュレーション空間と，観測できる範囲のシミュレーション空間のスケールに大きな差が存在し，これらを矛盾なく接続することである。本研究では細部を付与するか，前計算のシミュレーション結果を参考にするという，CG分野で広く使用されている方法により実現できないかを実験する。この方法として，機械学習のアプローチを採用することで研究を進める。
シミュレーション結果のレンダリングには，太陽プロミネンスやオーロラを観測する天文学のアプローチを再現する。今後は太陽プロミネンスのシミュレーションの統合実験を行い，可視化手法を開発し，研究成果を論文発表する予定である。
次年度以降はオーロラについての階層型シミュレーションに着手する。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響によって学会がほぼオンライン開催になり，旅費の必要が無かったことが挙げられる。次年度以降に必要になる旅費等に充てることを計画している。
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Research Products
(9 results)
