流れのリアルタイム制御を可能にする動的スパース観測の実現

本研究ではデータ解析からモデルを作るデータ駆動的なアプローチを採用し、現象の近似モデルの推定・観測系の逐次最適化を組み合わせて、少数のセンサによる現象観測手段の開発を目指す。先行研究では正弦波基底を用いる圧縮センシングを応用したが、流れのエネルギの大部分を占める規模の大きい構造の再現にかなり多くの観測点数を必要とし、空間的な要素数の1%程度を用いて推定を行った。流体の運動に普遍的に見られる物理的な性質を陽に取り入れ、推定には観測点をどこに配置するか・観測の情報からどうやって構造を再構築するか という視点で本研究を進める。第二年度となる2022年度の実施項目は以下の三つに大別される。1. 可観測性に基づくセンサ位置選択手法の開発2. 低次元動的モデルを少数のセンサの観測から識別する手法の実現可能性検討3. 解像度の異なる実験データに基づく複雑流動現象のデータ駆動的な表現手法の開発前年度から継続している項目1では国際学会での発表や学会誌論文への投稿を行った。これにより数理最適化手法への理解を深めつつ、初年度までに行っていた静的なモデルに対するセンサ位置選択の手法を動的なモデルへと拡張した。項目2に関しては、受け入れ研究者と議論を重ねながら解析を重ね、先行研究の手法に対して新規性を加えた手法を検討している。項目3は外部施設で行った実験のデータを解析し、時空間の解像度の異なるデータから流体現象のモデルを構築した。これに関しては国内学会やシンポジウムで口頭発表を行い、次年度の発表に向けて学会誌向けに論文を執筆している。

本研究ではデータ解析からモデルを作るデータ駆動的なアプローチを採用し、現象の近似モデルの推定・観測系の逐次最適化を組み合わせて、少数のセンサによる現象観測手段の開発を目指す。先行研究では正弦波基底を用いる圧縮センシングを応用したが、流れのエネルギの大部分を占める規模の大きい構造の再現にかなり多くの観測点数を必要とし、空間的な要素数の1%程度を用いて推定を行った。流体の運動に普遍的に見られる物理的な性質を陽に取り入れ、推定には観測点をどこに配置するか・観測の情報からどうやって構造を再構築するか という視点で本研究を進める。第二年度となる2022年度の実施項目は以下の三つに大別される。1. 可観測性に基づくセンサ位置選択手法の開発2. 低次元動的モデルを少数のセンサの観測から識別する手法の実現可能性検討3. 解像度の異なる実験データに基づく複雑流動現象のデータ駆動的な表現手法の開発前年度から継続している項目1では国際学会での発表や学会誌論文への投稿を行った。これにより数理最適化手法への理解を深めつつ、初年度までに行っていた静的なモデルに対するセンサ位置選択の手法を動的なモデルへと拡張した。項目2に関しては、受け入れ研究者と議論を重ねながら解析を重ね、先行研究の手法に対して新規性を加えた手法を検討している。項目3は外部施設で行った実験のデータを解析し、時空間の解像度の異なるデータから流体現象のモデルを構築した。これに関しては国内学会やシンポジウムで口頭発表を行い、次年度の発表に向けて学会誌向けに論文を執筆している。