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公開番号2025132740
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024030503
出願日2024-02-29
発明の名称低次元モデル生成装置および低次元モデル生成方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類G16Z 99/00 20190101AFI20250903BHJP(特定の用途分野に特に適合した情報通信技術)
要約【課題】物理モデルの低次元化において、所与の条件を満たす次元の決定を可能とする。
【解決手段】低次元モデル生成装置100は、物理現象を記述する物理モデルの次元を削減した低次元モデルを生成するモデル生成部112と、所定のシミュレーション条件の下で低次元モデルを用いたシミュレーションの結果と、基準値との誤差が許容誤差以内となる低次元モデルの次元を求めるモデル低次元化部113と、を備える。なお低次元モデル生成装置100は、実験計画法に基づいて所定のシミュレーション条件を算出する条件生成部114を備えてもよい。また基準値は、所定のシミュレーション条件下で物理モデルを用いたシミュレーション結果である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
物理現象を記述する物理モデルの次元を削減した低次元モデルを生成するモデル生成部と、
所定のシミュレーション条件の下で前記低次元モデルを用いたシミュレーションの結果と、基準値との誤差が許容誤差以内となる低次元モデルの次元を求めるモデル低次元化部と、を備える
低次元モデル生成装置。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記基準値は、
所定のシミュレーション条件下で前記物理モデルを用いたシミュレーション結果である
請求項１に記載の低次元モデル生成装置。
【請求項３】
前記基準値は、
物体を用いた前記物理現象の実験で得られた測定値である
請求項１に記載の低次元モデル生成装置。
【請求項４】
実験計画法に基づいて前記所定のシミュレーション条件を算出する条件生成部を、さらに備える
請求項１に記載の低次元モデル生成装置。
【請求項５】
前記物理モデルは、行列を含む数式で記述され、
前記低次元モデルは、前記行列の次数を削減した数式で記述される
請求項１に記載の低次元モデル生成装置。
【請求項６】
前記物理モデルは、状態方程式で記述され、
前記低次元モデルは、前記物理モデルの状態方程式に含まれるシステム行列の次数を削減したシステム行列を含む状態方程式で記述される
請求項５に記載の低次元モデル生成装置。
【請求項７】
前記低次元モデルの次元ごとの前記誤差を含む評価画面を出力する表示制御部をさらに備える
請求項１に記載の低次元モデル生成装置。
【請求項８】
低次元モデル生成装置が、
物理現象を記述する物理モデルの次元を削減した低次元モデルを生成するステップと、
所定のシミュレーション条件の下で前記低次元モデルを用いたシミュレーションの結果と、基準値との誤差が許容誤差以内となる低次元モデルの次元を求めるステップと、を実行する
低次元モデル生成方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、低次元の物理モデルを生成する低次元モデル生成装置および低次元モデル生成方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
デジタルツイン構築のために、現実世界の現象をコンピュータ上に再現する物理モデル（シミュレーションモデル）が利用される。また物理モデルとしては、コンピュータ資源や計算時間を抑えたシミュレーションが可能な低次元モデルの利用が望ましい。低次元モデルについては、忠実度の高いモデルを数学的な手法、例えば特異値分解などの手法によってモデルの低次元化がなされる。特許文献１にはデータの低次元化として、特異値分解により特徴量を抽出し、特異値分解を用いて画像データを圧縮する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２００８／０１５７９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の手法では、画像の特徴量を抽出して低次元化するために、特異値分解を用いて、ｉ次の特異値とｉ＋１次の特異値の差分が、規定値よりも小さくなるように打切り次数を求める。しかしながら、このような特異値を用いた手法では、特異値分解前後の差が、必ずしもデータ圧縮前後の打切り誤差を表現しきれていない場合がある。
【０００５】
例えば製品の特性を予測するために生成される低次元モデル（温度情報を予測するための低次元モデルなど）においては、機器の使用条件や環境条件などの要因によって低次元モデルの精度やシミュレーションに必要な計算資源が変化する。このため、絶対的かつ直観的に低次元モデルの次数／次元を判断可能な評価指標を提供し、低次元モデルの精度を適切に評価する手法が求められている。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、物理モデルの低次元化において、所与の条件を満たす次元の決定を可能とする低次元モデル生成装置および低次元モデル生成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するため、本発明に係る低次元モデル生成装置は、物理現象を記述する物理モデルの次元を削減した低次元モデルを生成するモデル生成部と、所定のシミュレーション条件の下で前記低次元モデルを用いたシミュレーションの結果と、基準値との誤差が許容誤差以内となる低次元モデルの次元を求めるモデル低次元化部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、物理モデルの低次元化において、所与の条件を満たす次元の決定を可能とする低次元モデル生成装置および低次元モデル生成方法を提供することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施形態に係る低次元モデル生成装置の機能ブロック図である。
本実施形態に係るモデル生成処理のフローチャートである。
本実施形態に係る低次元化処理のフローチャートである。
本実施形態に係る設定画面の画面構成図である。
本実施形態に係る評価画面の画面構成図である。
本実施形態に係る低次元モデル生成装置の機能を実現するコンピュータの一例を示すハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
≪低次元モデル生成装置の概要≫
以下に本発明を実施するための形態（実施形態）における低次元モデル生成装置について説明する。低次元モデル生成装置は、物理現象を数理モデル化し、数式で記述される物理モデルを低次元化した低次元モデルを生成する。例えば低次元モデル生成装置は、数式に含まれる行列の次元（次数）を下げることで低次元モデルを生成する。
（【００１１】以降は省略されています）

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