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公開番号2025134398
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-17
出願番号2024032281
出願日2024-03-04
発明の名称予測プログラム、予測方法および情報処理装置
出願人富士通株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G06F 30/27 20200101AFI20250909BHJP(計算;計数)
要約【課題】AIによって予測される解の精度を向上させること。
【解決手段】情報処理装置は、構造物の剛性行列を第1学習モデルに入力することで、第1学習モデルから出力された第1出力結果を取得する。情報処理装置は、構造物に加えられた荷重のベクトルを第2学習モデルに入力することで、第2学習モデルから出力された第2出力結果を取得する。情報処理装置は、第1出力結果と第2出力結果とを基にして、荷重が加えられたことによる構造物の変位を予測する。
【選択図】図13
特許請求の範囲【請求項１】
構造物の剛性行列を第１学習モデルに入力することで、前記第１学習モデルから出力された第１出力結果を取得し、
前記構造物に加えられた荷重のベクトルを第２学習モデルに入力することで、前記第２学習モデルから出力された第２出力結果を取得し、
前記第１出力結果と前記第２出力結果とを基にして、前記荷重が加えられたことによる前記構造物の変位を予測する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする予測プログラム。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記剛性行列および前記荷重のベクトルに対応する前記変位の正解データを取得し、
前記予測する処理によって予測された変位と前記正解データとの差分が小さくなるように、前記第１学習モデルおよび前記第２学習モデルのパラメータを更新する処理を更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１に記載の予測プログラム。
【請求項３】
前記変位を予測する処理は、前記第１出力結果と前記第２出力結果との要素積によって、前記構造物の変位を予測することを特徴とする請求項１に記載の予測プログラム。
【請求項４】
前記第１出力結果および前記第２出力結果は行列であり、前記第２出力結果の行数を、前記第１出力結果の行数に合わせる処理を更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項３に記載の予測プログラム。
【請求項５】
第１出力結果を取得する処理は、前記剛性行列に対して主成分分析を実行することで前記剛性行列の次元を削減し、次元を削減した剛性行列を前記第１学習モデルに入力して、前記第１出力結果を取得することを特徴とする請求項１に記載の予測プログラム。
【請求項６】
構造物の剛性行列を第１学習モデルに入力することで、前記第１学習モデルから出力された第１出力結果を取得し、
前記構造物に加えられた荷重のベクトルを第２学習モデルに入力することで、前記第２学習モデルから出力された第２出力結果を取得し、
前記第１出力結果と前記第２出力結果とを基にして、前記荷重が加えられたことによる前記構造物の変位を予測する
処理をコンピュータが実行することを特徴とする予測方法。
【請求項７】
構造物の剛性行列を第１学習モデルに入力することで、前記第１学習モデルから出力された第１出力結果を取得し、
前記構造物に加えられた荷重のベクトルを第２学習モデルに入力することで、前記第２学習モデルから出力された第２出力結果を取得し、
前記第１出力結果と前記第２出力結果とを基にして、前記荷重が加えられたことによる前記構造物の変位を予測する
処理を実行する制御部を有する情報処理装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、予測プログラム等に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
工学や建築等の分野において、構造解析が利用されている。構造解析は、物体や構造物が外部からの力や荷重にどのように反応するかを分析することを目的とする。構造解析では、有限要素法（Finite Element Method：ＦＥＭ）等の手法が用いられる。
【０００３】
図２３は、構造解析を説明するための図である。図２３に示す例では、片持ち梁１０に外力１１を加えた場合について説明する。有限要素法では、片持ち梁１０を有限要素に分割し、個々の要素について変位等を近似計算する。
【０００４】
有限要素法では、初期条件、境界条件を用いて、式（１）に示すような方程式を作成する。式（１）において、「Ａ」は、物体の材質等から計算される係数行列（剛性行列）であり、定義１のように示される。「ｂ」は、境界条件による荷重ベクトルであり、定義２のように示される。「ｘ」は、変位ベクトル（未知数）であり、定義３のように示される。
【０００５】
TIFF
2025134398000002.tif
6
170
【０００６】
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2025134398000003.tif
7
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2025134398000004.tif
7
170
TIFF
2025134398000005.tif
7
170
【０００７】
式（１）に示される方程式（たとえば、支配方程式）を求解する場合、直接法または反復法が用いられる。直接法は、Ａの逆行列を求め、直接ｘを計算する方法である。反復法は、たとえば、「ｂ－Ａｘ」が設定値以下となるまで反復計算し、ｘを厳密解に近づける方法である。
【０００８】
ここで、式（１）に含まれる剛性行列Ａと、荷重ベクトルｂの一例について説明する。図２４は、剛性行列Ａおよび荷重ベクトルｂを説明する図である。たとえば、部材１２を分割すると、２個の三角形となり、４個の頂点が設定される。各頂点をノードｎ１、ノードｎ２、ノードｎ３、ノードｎ４とする。
【０００９】
各ノードの剛性や接続性等に関する情報が、剛性行列Ａに設定される。たとえば、ノードｎ１の剛性は、剛性行列Ａの「ノードｎ１」と「ノードｎ１」に対応する領域Ａｎ１－１の各セルに設定される。ノードｎ１とノードｎ２との剛性は、剛性行列Ａの「ノードｎ１」と「ノードｎ２」に対応する領域Ａｎ２－１，Ａｎ１－２の各セルに設定される。なお、ノードｎ２と、ノードｎ４とは隣接していないため、剛性行列Ａの「ノードｎ２」と「ノードｎ４」とに対応する領域Ａｎ２－４，Ａｎ４－２の各セルには、「０」が設定される。他のノードの組みに関する剛性（接続性）も同様にして、剛性行列Ａに設定される。
【００１０】
各ノードに対する荷重ベクトルに関する情報が、荷重ベクトルｂに設定される。たとえば、ノードｎ１に対する荷重ベクトルのｘ、ｙ、ｚ方向の情報が、領域ｂ－ｎ１に設定される。ノードｎ２に対する荷重ベクトルのｘ、ｙ、ｚ方向の情報が、領域ｂ－ｎ２に設定される。ノードｎ３に対する荷重ベクトルのｘ、ｙ、ｚ方向の情報が、領域ｂ－ｎ３に設定される。ノードｎ４に対する荷重ベクトルのｘ、ｙ、ｚ方向の情報が、領域ｂ－ｎ４に設定される。
（【００１１】以降は省略されています）

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