著者

宮本 崇 西尾 真由子 全 邦釘

出版者

公益社団法人 土木学会

雑誌

AI・データサイエンス論文集 (ISSN:24359262)

巻号頁・発行日

vol.2, no.J2, pp.152-156, 2021 (Released:2021-11-17)

参考文献数

13

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物理現象の入出力をデータ駆動的に再現するサロゲートモデルは,物理問題の高速な予測を行う代替的な手段としてその利用が進んでいるが,得られた解が物理的な条件を満足する保証がない問題が知られている.これに対して,Physics-Informed Neural Networks(PINNs)は支配方程式による拘束を表現した損失関数を導入することで,支配方程式をデータ駆動的に求解するニューラルネットワークである.本稿では,1次元連続体の自由振動問題に対してPINNsの定式化とコード実装を行う.

著者

宮本 崇 本田 利器

出版者

公益社団法人 日本地震工学会

雑誌

日本地震工学会論文集 (ISSN:18846246)

巻号頁・発行日

vol.16, no.3, pp.3_41-3_52, 2016 (Released:2016-03-10)

参考文献数

10

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著者らは耐震設計用地震動として地震動の集合を代表する波形を用いる手法について検討をしているが、性質の大きく異なる波形を代表する波形を設定することは合理的ではない。この問題を回避するには、類似した地震動波形に分類することが考えられる。本研究では、地震動の性質の非類似度を構造物の非線形応答値に基づいて定量化し、地震動波形の集合をクラスター化する著者らの既開発の手法について、基礎的な有効性の検証を目的とした数値解析を実施する。構造モデルを線形系として提案手法を適用した場合、応答スペクトル形状の異なる地震動波形の集合を提案手法によって適切に分類できることを示した。また、構造モデルを非線形系とした場合は、スペクトル形状とは異なるクラスターが形成されるということも明らかになった。

著者

羽田 清貴 加藤 浩 井原 拓哉 中野 達也 深井 健司 辛嶋 良介 宮本 崇司 森口 晃一 嶋村 剛史 岡澤 和哉 奥村 晃司 杉木 知武 川嶌 眞之 川嶌 眞人

出版者

公益社団法人 日本理学療法士協会

雑誌

理学療法学Supplement Vol.43 Suppl. No.2 (第51回日本理学療法学術大会 抄録集)

巻号頁・発行日

pp.0237, 2016 (Released:2016-04-28)

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【はじめに,目的】臨床において,歩き始めに膝痛や不安定感などの症状を訴える変形性膝関節症(以下,膝OA)患者は少なくない。膝関節へのメカニカルストレスの指標として外部膝関節内反モーメント(以下,KAM)が注目されており,膝OAの病態進行の危険因子の1つとして考えられている。また,膝OA患者に対して体幹や骨盤の回旋運動を改善させる理学療法を実施すると,歩容の改善だけでなく膝痛が減少する患者を経験する。そこで本研究の目的は,膝OA患者の歩き始めにおける胸椎・骨盤回旋運動とKAMとの関連性について検討することである。【方法】対象は膝OA患者7名(平均年齢70.3±10.9歳。以下,膝OA群)と健常成人15名(平均年齢35.0±11.7歳。以下,対照群)で全例女性であった。課題動作は5mの歩行路上の自由歩行とした。計測下肢から一歩目を踏み出し,床反力計を踏むように指示した。一歩目の歩幅の距離は被検者の身長の40%になるように設定した。歩行時は目の高さに設置した前方の目標物を注視させた。動作は5回実施した。計測方法は,赤外線カメラ8台を備えた三次元動作解析装置Vicon-MX13(Vicon Motion Systems社製)と床反力計(AMTI社製)1基を用いて実施した。三次元動作解析装置,床反力計のサンプリング周波数は100Hzとした。直径14mmの反射マーカーを身体51箇所に貼付した。得られたマーカー座標から胸椎セグメント,骨盤セグメント,両大腿セグメント,両下腿セグメント,両足部セグメントの8剛体リンクモデルを作成し,胸椎・骨盤の絶対及び相対回旋角度変化量,KAM第1ピーク値と第2ピーク値を算出した。統計学的解析はDr.SPSS II for Windows 11.0.1 J(エス・ピー・エス・エス社製)を用い,正規性の有無に従って,2群間の比較には2標本の差の検定を,KAMと胸椎・骨盤回旋角度変化量の関連性の検討にはPearsonの積率相関係数,またはSpearmanの順位相関係数を用いた。なお有意水準は5%未満とした。【結果】KAMの第1ピーク値と第2ピーク値[Nm/kg]は,対照群でそれぞれ0.35±0.09と0.31±0.09,膝OA群でそれぞれ0.57±0.16と0.53±0.16であり膝OA群が有意に高値を示した。胸椎相対回旋角度の変化量及び骨盤絶対回旋角度の変化量[deg]は,対照群で18.39±7.20と14.89±6.57,膝OA群で10.79±3.97と7.79±5.05であり膝OA群が有意に低値を示した。また,胸椎相対回旋角度の変化量及び骨盤絶対回旋角度の変化量は,KAMの第1ピーク値及び第2ピーク値と負の相関関係が認められた。【結論】歩き始めにおけるKAMは膝OA群が大きかった。臨床において,歩き始めに膝痛を訴える膝OA患者は,KAMの増大が疼痛の誘発原因の1つになっている可能性が示唆された。また,胸椎や骨盤の回旋可動域の低下は,KAMを増大させる一要因になる可能性が示された。膝OA患者のKAMを減少させるための理学療法戦略として,歩行時の胸椎や骨盤の回旋運動に着目する必要性があるかもしれない。

著者

竿本 英貴 宮本 崇

出版者

公益社団法人 土木学会

雑誌

土木学会論文集A1(構造・地震工学) (ISSN:21854653)

巻号頁・発行日

vol.78, no.4, pp.I_10-I_21, 2022 (Released:2022-09-28)

参考文献数

29

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近年,機械学習は土木分野で積極的に適用されているが,代表的なベンチマーク・データセットは十分に整備されていない.土木分野の特徴を有するデータセットを構築することは,機械学習の活用促進のために必要不可欠である.本研究では橋梁モデルに対する有限要素解析を通じて橋梁の損傷推定に対するデータセットを4つのケースに分けて提案する.19の機械学習アルゴリズムに生成したデータセットを入力し,各アルゴリズムから得られた決定係数を基にデータセットを評価した.結果,損傷部材数を1としたケースでは決定係数が0.5から1.0の範囲内に分布し,難易度の観点からベンチマークとして適切であると判断した.損傷部材数を2とした場合は,半数程度の部材で決定係数が0.5以下となりチャレンジングなベンチマークと位置づけられる.

著者

宮本 崇 浅川 匡 久保 久彦 野村 泰稔 宮森 保紀

出版者

公益社団法人 土木学会

雑誌

AI・データサイエンス論文集 (ISSN:24359262)

巻号頁・発行日

vol.1, no.J1, pp.242-251, 2020-11-11 (Released:2020-11-18)

参考文献数

69

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深層学習に代表される機械学習の手法は近年に大きな性能の発展を遂げており,防災上の各種タスクへの応用も期待されている.一方で,データ数の本質的な不足やタスク処理過程の説明性・解釈性など,防災上の意思決定に用いる上で計算モデルに対処が求められる課題は多い.本稿では,機械学習モデルにおける研究動向からこの2点へ個別に対処するための方法論,およびそれら2点の課題に同時に対処する数理モデルとデータ駆動モデルを統合したアプローチについて,それぞれの考え方や具体的な手法,応用事例を調査する.