AIC(情報量規準)を利用した超音波技術

<物の動きを読む数理

     -情報量規準AIC導入の歴史->

「第22回京都賞記念講演会」 2006年11月11日(土)午後1時~4時30分

赤池 弘次 (Hirotugu Akaike)

日本 / 1927年11月5日(78歳)

統計数理学者、統計数理研究所名誉教授

「情報量規準AICの提唱による

統計科学・モデリングへの多大な貢献」

情報数理の基礎概念に基づく、

実用性と汎用性の両方を兼ね備えた、

 統計モデル選択のための規準

Akaike Information Criterion(AIC) の提唱により、

データの世界とモデルの世界を結びつける

新しいパラダイムを打ち立て、

情報・統計科学への多大な貢献をした。

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講演 赤池弘次博士 (基礎科学部門 受賞者)

以下講演メモ

「なっとくがいくまで考え続けることが大切」

実用性と汎用性

知識を有機的に利用することの有効性を体感

自他の生命の尊重が道徳の基本と認識して安心

時間とともに変動する現象の解明を目指す -> AIC

予測 -> 確率-> 期待値-> 行動決定の目安

数が増えると統計が確率になる

温故知新

生み出す仕組み(モデル)

データを利用してモデルを特定

生糸工場の解析(異常の判断)

不規則振動の解析( パワースペクトル いすゞ自動車 )

システム特性の測定(運輸省 自動車・船・建物

プログラム作成:1964年 世界的に先駆的)

セメント解析(秩父セメント)

複雑なものの制御

システムの特性を求めたいが難しかった(理論:カルマン 伊藤清 他)

変動が大きな実プロセスでは実用化は困難

モデルの次数の評価法

->実用化(セメント 1972年 TIMSAC

            1991年に高い評価を得る)

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火力発電所例

水量・燃料・空気 の調節  5Fビル

ARモデルの効果

現場が評価する発言

実プロセスは日本から(例 世界のボイラーへの利用)

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一般のモデルの誤差?

尤度(ゆうど)

もっともらしさは確率ではない

過去から現在:確率

現在から過去を見る:ゆうど

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真理への近さ・遠さを情報量で測定できる

モデルの調整

AICの必要性(AICが小さいものが良い)

1971年 -> 1992年 統計学の理論的貢献掲載の書物に掲載

1974年 応用分野からの積極的な反応

哲学者の反応

     哲学              AIC

  オッカムのかみそり      パラメータ2

     仮説の提案         モデルP

      真理             推論

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新しいモデルの開発

モデルを自由に作る

ベイズ・モデル

パラメータの分布

客観・主観->ベイズを徹底的に調べる

->!!!単に一つのモデルに過ぎない

ベイズモデルの実用化

経済モデル

地球物理観測

・・・

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具体的な問題に具体的な方法を考える

問題をとこうとする目的意識とこれを追求する粘りが実現

研究者の意欲と粘りは目覚しかった

AICが生まれた

やろうとしたら目的を明確にして粘り続ける

参考 http://www.ism.ac.jp/akaikememorial/index.html

超音波システム研究所は、
超音波利用に関して、
<統計的な考え方>に基づいて、抽象代数学を利用した
効果的な「超音波発振制御システム」を開発しています。

<統計的な考え方について>
統計数理には、抽象的な性格と具体的な性格の二面があり、
具体的なものとの接触を通じて
抽象的な考えあるいは方法が発展させられていく、
これが統計数理の特質である 科学の中の統計学 赤池 弘次 (編集)より

超音波の研究について
キャビテーションの効果を安定させるには統計的な見方が不可欠

<モデルについて>
モデルは対象に関する理解、予測、制御等を
効果的に進めることを目的として構築されます。

正確なモデルの構築は難しく、
常に対象の複雑さを適当に”丸めた”形の表現で検討を進めます。
その意味で、
モデルの構成あるいは構築の過程は統計的思考が必要です。

<モデルと現状のシステムとの関係性について>
( 考察する場合の注意事項 )

1)先入観や経験は正しくないことがあると考える必要があります

2)モデルの本質を考えるためには、
圏論(注)を利用することが有効だと考えています
(実際に応用化学や量子論などで積極的に利用されています)

注:圏論は、数学的構造とその間の関係を抽象的に扱う数学理論

<論理モデルの作成について>
(情報量基準を利用して)

1)各種の基礎技術(注)に基づいて、対象に関する、

D1=客観的知識(学術的論理に裏付けられた理論)
D2=経験的知識(これまでの結果)
D3=観測データ(現実の状態)

からなる 「情報データ群 」、DS=(D1,D2,D3) を明確に認識し
その組織的利用から複数のモデル案を作成する

2)統計的思考法を、
情報データ群(DS)の構成と、
それに基づくモデルの提案と検証の繰り返し
によって情報獲得を実現する思考法と捉える

3) AIC の利用等の評価方法により、
様々なモデルの比較を行い、最適なモデルを決定する

4) 作成したモデルに基づいて
超音波装置・システムを構築する

5) 時間と効率を考え、
以下のように対応することを提案しています

5-1)「論理モデル作成事項」を考慮して
「直感によるモデル」を作成し複数の人が検討する

5-2)実状のデータや新たな情報によりモデルを修正・検討する

5-3)検討メンバーが合意できるモデルにより
装置やシステムの具体的打ち合わせに入る

上記の参考資料
1)ダイナミックシステムの統計的解析と制御
:赤池弘次/共著 中川東一郎/共著:サイエンス社
2)生体のゆらぎとリズム コンピュータ解析入門
:和田孝雄/著:講談社

ポイントは
表面弾性波の利用です、
対象物の条件・・・により
超音波の伝搬特性を確認することで、
オリジナル非線形共振現象(注1)として
対処することが重要です

注1:オリジナル非線形共振現象
オリジナル発振制御により発生する高調波の発生を
共振現象により高い振幅に実現させたことで起こる
超音波振動の共振現象

様々な分野への利用が可能になると考え
各種コンサルティングにおいて提案・実施しています。

超音波(論理モデルに関する)研究
http://ultrasonic-labo.com/?p=1716

参考動画

https://youtu.be/ZyTtgNfl3qU

https://youtu.be/VLWM97nD97c

https://youtu.be/ldGNKCqzhrM

https://youtu.be/6nQIFv7QELw

https://youtu.be/u6bk9V-GSLE

https://youtu.be/EPQA84-085I

https://youtu.be/oktQlgj9KTU

https://youtu.be/CsUUDSA1dIY

https://youtu.be/ZYgVpxKRmIc

https://youtu.be/SjF8kEI0F_w

https://youtu.be/tVY60fO0wU4

https://youtu.be/ebWQGJz3bM8

https://youtu.be/eRrcSoILMCU

https://youtu.be/PG2jNur5p_I

https://youtu.be/Mn67kazpzyw

https://youtu.be/WQXe58tckDg

https://youtu.be/g-OlSgQKCw8

https://youtu.be/UOFohQucrZY

https://youtu.be/2Z3FB9keX3o

https://youtu.be/IZQBFeEGlXk

https://youtu.be/GTGbVA1FzNs

https://youtu.be/944YWud2iKU

https://youtu.be/v4ACEiskfzU

https://youtu.be/-UA3SQIG3sY

https://youtu.be/KUiNxquEGgo

https://youtu.be/NVjnJHGj3hs

https://youtu.be/jk6xpnT44h0

https://youtu.be/3bOGQsRYdgk

https://youtu.be/D4vNcVz-V-w

https://youtu.be/oLpnBqpBi7M

https://youtu.be/ZWfTnQB7Bx0

https://youtu.be/_OfzugWH2kE

https://youtu.be/GB-gvH_IxJI

https://youtu.be/ACNiquSYmMk

https://youtu.be/za7mfYi_qLA

https://youtu.be/MVxlCWPRynQ

https://youtu.be/r23tNSeHXIY

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

https://youtu.be/OhhI48QpbTk

https://youtu.be/yq6SHDK21SY

https://youtu.be/_Jld8YiRaZ8

https://youtu.be/0wSYc9_fZlE

https://youtu.be/8DKdpVIOm2o

https://youtu.be/ubQwVXhjov8

https://youtu.be/_trYiYO-8TU

https://youtu.be/Me3bSVkgM6M

https://youtu.be/CjvhxDVzGL8

https://youtu.be/EQf4KnwiSMg

https://youtu.be/-puc_QpfDO0

https://youtu.be/ew6Fxy3ZVAs

https://youtu.be/1ddWu93UzdA

https://youtu.be/HIhOuf_rKKo

https://youtu.be/Qwr-4WxSUbw

https://youtu.be/68hCHkkqmZc

https://youtu.be/WelNZ8sf7NA

https://youtu.be/8mhFxSQvzp8

https://youtu.be/IQOT07N-JW0

https://youtu.be/o1KCYdRYatw

https://youtu.be/Rvtmh5tLhNQ

https://youtu.be/J0GFdG4pQwU

https://youtu.be/AlvhPaxnyY4

https://youtu.be/_GBx_VDHSzw

https://youtu.be/CSZzUeY5yRE

https://youtu.be/ghWzII07Irg

https://youtu.be/1O_ixQAZr6M

https://youtu.be/tgl9pSgW6Cg

https://youtu.be/vVuEbQsW-Nc

https://youtu.be/BvjN02XTBRs

https://youtu.be/YOlGxOuer_E

https://youtu.be/70tcoxn6PXk

https://youtu.be/jWuWstYDjpg

https://youtu.be/PoC0G3N54UE

https://youtu.be/u3ZqyMidsog

https://youtu.be/uROOzNAwtrM

https://youtu.be/is5L4qubbi8

<<< 論理モデル >>>

通信の数学的理論
http://ultrasonic-labo.com/?p=1350

音色と超音波
http://ultrasonic-labo.com/?p=1082

モノイドの圏
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物の動きを読む<統計的な考え方>
http://ultrasonic-labo.com/?p=1074

超音波の洗浄・攪拌・加工に関する「論理モデル」
http://ultrasonic-labo.com/?p=3963

<<< ダイナミック制御 >>>

<超音波のダイナミック制御技術>
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超音波のダイナミック制御技術を開発
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オリジナル技術(液循環)
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<超音波のダイナミックシステム:液循環制御技術>
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超音波測定解析の推奨システムを製造販売
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超音波<計測・解析>事例
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超音波プローブの<発振制御>技術
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超音波プローブによる
<メガヘルツの超音波発振制御>技術
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超音波<発振制御>技術
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オリジナル超音波システムの開発技術
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表面弾性波の利用技術
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精密測定プローブ
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超音波の音圧測定解析データを公開
http://ultrasonic-labo.com/?p=2387

超音波の音圧測定解析システム「超音波テスターNA」
http://ultrasonic-labo.com/?p=16120

統計的な考え方を利用した超音波
http://ultrasonic-labo.com/?p=12202

超音波技術:多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析
http://ultrasonic-labo.com/?p=15785

音圧測定解析に基づいた、超音波システムの開発技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=15767

「超音波の非線形現象」を利用する技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1328

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