2020年 | プレスリリース?研究成果
実験データに隠された非線形力学モデル同定のための新しい計算手法を開発 －非線形力学のホワイトボックス解析に貢献－
【発表のポイント】
- 非线形力学のスパース同定の新しい计算手法をエネルギーとラグランジアンを用いて実现した。
- Proc. Nat. Acad. Sci, 2016に報告されている先行研究手法よりも正確な力学モデル同定を実現した。
- ニューラルネットワークなどのブラックボックスによる同定ではなく、解析的なモデルを获得するホワイトボックスによるアプローチであるため、非线形力学解析に贡献しうる。
【概要】
東北大学大学院工学研究科の林部充宏教授とHoang K. Chu学部生（国際機械工学コース（IMAC））らの研究グループは、非線形力学のスパース同定注１に関する新しい计算手法をエネルギーとラグランジアン注２を用いて開発しました。Proc. Nat. Acad. Sci, 2016に報告されている先行研究手法のスパース同定よりも正確な非線形力学モデル同定を実現しました。先行手法では採用されていなかったラグランジアンに基づく非線形力学スパース同定手法を提案しました。ニューラルネットワークなどのブラックボックスによる同定ではなく、解析的なモデルを獲得するホワイトボックス注３によるアプローチであるため、非线形力学解析に贡献しうる计算技术と期待されます。
本研究成果は、ロボット分野で最もメジャーな国際会議IEEE ICRA2020のJournal Optionとして採択され、科学雑誌「IEEE Robotics and Automation Letters」に2020年1月31日付けで掲載されました。
図1 多自由度システムの力学をエネルギーとラグランジアンを介して获得する模式図
【用语解説】
注1： スパース同定
スパースは「すかすか」「少ない」を意味し、圧缩センシングの一技法で膨大なビッグデータを解析して大量のデータに埋もれて见えにくくなってしまう有為な情报を抽出したり、法则性を导き出したりする计算手法
注2： ラグランジアン
フランスの物理学者Joseph-Louis Lagrangeが定式化した物理的な力学系の動力学を記述するために用いられる一般化座標とその微分、および時間を変数とする関数で運動エネルギーと重力エネルギーの差を意味する
注3： ホワイトボックス
深层学习などの础滨手法では内在する物理法则の解析的记述とは関係のない関数の组み合わせでシステムの入出力を表现する中身の构造自体が意味を持たないブラックボックスとなるが、物理法则の解析的记述と连动する状态変数による构造に意味を持たせた表现をホワイトボックスと呼ぶ
関连动画（）
问い合わせ先
（研究に関して）
东北大学大学院工学研究科 ロボティクス専攻
教授 林部 充宏
电话：022-795-6970
E-mail: mitsuhiro.hayashibe.e6*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（报道に関して）
東北大学工学研究科情報広報室 担当 沼澤 みどり
电话：022-795-5898
E-mail: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）