データ同化：次世代の科学のパラダイム

Kota Takeda 竹田航太

公開日時

2024/08/22 - PM21:34

更新日時

2024/08/22 - PM21:38

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計算科学とデータ科学を融合させるデータ同化というアプローチについて，気象への応用を通してイメージを持ってもらうポスターです．

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研究の詳細は個人サイトへデータ同化：次世代の科学のパラダイム竹田航太京都大学理学研究科数学教室科学パラダイムの歴史 1. 実験・観測 2. 理論 5. データ同化 4. データ 3. 計算総合的な科学 𝑥ሶ = 𝑓(𝑥) 数理モデル 𝒇(𝒙) 実世界どちらも不完全シミュレーション誤差カオス第２・３パラダイム予測ノイズ実験・観測限定的第1・4 パラダイム観測データデータ同化「信頼度」をもとにモデルとデータを融合「基本は重みつき平均」背景｜気象学におけるパラダイムとデータ同化データ同化は主に気象予測に応用される．シミュレーションの状態値を観測データを用いて修正する．数学的な研究が少ない → 私の研究 1. 観測 2. 理論 𝑢𝑡 + 𝑢 ∙ ∇ 𝑢 = 𝜈 △ 𝑢 + ∇𝑝 + 𝑓, … 運動方程式など 4. データ 3. 計算 5. データ同化観測データで修正数値予測予測予測真の状態時間長時間予測が難しい誤差を小さく抑えるこれから現状の結果｜数学解析 (1)ある気象モデルと観測条件下でデータ同化の理論を整備し，気象以外の幅最先端のデータ同化手法ETKFの誤差評価に成功．広い分野したい！さらに， (2) データの「形」を考慮した新手法の提案次世代の科学パラダイムを作る！ (1) K. Takeda et al. (in review), (2) K. Takeda et al., JSIAM Letters, 16, 53–56. 皆さんの研究に応用してみよう！なければ一緒に考えましょう！データ同化でできること必要なもの • 予測精度の改善，推定したい目標 • 状態・パラメータ推定，興味のある対象や知りたい情報． • ノイズ除去，数理モデル • 欠損データの補完現象を表す方程式，関係． • 発展的なデータ解析観測データ観測・実験・統計デー．．．タ．どのようにして得られるか？ご意見・ご質問をお書きくださいアンケート 𝒙ሶ = 𝒇(𝒙) 参考文献: 北本朝展, X-インフォマティクス：第四パラダイムに基づく科学研究の変化とデータ中心科学の発展, https://doi.org/10.18919/jkg.71.6_240.