重力波データ抽出方法の開発
新たな解析手法および分散型コンピューティングの導入
New directions in gravitational-wave data analysis: both in computing algorithms and hardwares including its outreach activities
科研費 基盤研究(B) 採択 （2019--2023年度，課題番号19H01901）
2019年度，表記の科学研究費基金に採択されました．期間は5年．
本ページでは，概要について紹介します．研究成果はここ．
構成メンバー
代表 真貝寿明 （大阪工業大学情報科学部）[researcmap], [研究室web]
分担 伊藤洋介 （大阪公立大学大学院理学研究科）[researcmap]
分担 高橋弘毅 （東京都市大学 総合研究所 宇宙科学研究センター）[researcmap]
分担 鳥居隆 （大阪工業大学Ｒ&Ｄ学部）[researcmap]
分担 西口敏司 （大阪工業大学情報科学部）[researcmap]
分担 島野顕継 （大阪工業大学情報科学部）[researcmap]
研究計画の概要
本研究では，日本発の重力波データ解析法として，従来法では検出できなかった短時間で減衰する重力波の抽出や計算コストを低減する方法を開発し，実データ解析へと応用する．
2015年9月に米国のLIGOグループは重力波の直接観測に成功した．その後，本日までに6例の重力波検出が報告されている．日本の重力波干渉計KAGRA（岐阜県神岡，プロジェクトPIは梶田隆章・東京大学宇宙線研究所所長）は，2019年度に本格稼働することが決定し，LIGOや欧州のVirgo干渉計との共同観測を開始する他にも，独自な解析や発見を行うことが期待されている．
そこで，本研究では，(A)重力波の抽出・発見，(B)重力波源パラメータの推定，(C)計算資源の確保と３つの柱を設定する．
より具体的には，
(A)では，ノイズに隠された重力波信号を発見する方法として，
「自己回帰モデルによる波形抽出」と「疎性モデリングによるノイズ除去」の応用，(B)では
重力波波源のパラメータ推定に関する
「超フィッシャー解析」や「群粒子法」など新手法の実装，(C)では
分散型コンピューティング・システムの導入である．
これまでの天文学の歴史を見ると，パルサーやγ線バーストの発見など，未知なる天体現象の発見が大きく我々の知見を広げた．
本研究は，未知の重力波を捉える方法開発にもつながる．また，
一般の方々の参画を可能にする分散型コンピューティングは，
科学のアウトリーチ活動にも大きく貢献することが期待される．
成果
成果一覧のページをご覧ください．
研究実績の概要（2021年度まで）
本研究は「日本発の重力波データ解析法」の開発を目的として，(A)新たな重力波の抽出方法の開発，(B)新たな波源のパラメータ推定法についての手法提案，(C)分散コンピューティングなど計算資源の確保，の3つの柱を設定した．また，アウトリーチ活動も研究計画に含めている．
本研究代表の真貝は，2019年8月より日本の重力波KAGRAプロジェクトの科学部門の代表を継続して引き受けることになった．そして2021年8月，2期4年の任期満了で代表職を引退した．研究分担者の伊藤はKAGRAのバースト重力波解析の責任者として，高橋は3プロジェクト間のデータアクセス担当者として，日本の重力波プロジェクトの一翼を担っている．真貝は引き続きKAGRA内で教育・一般アウトリーチ活動(EPO)グループを組織し，米欧と協調を進めている．KAGRAは，2019年10月，米欧LIGO/Virgoの重力波プロジェクトと実観測・解析に関する協定に調印し，2020年2月末より実観測を開始した．現在KAGRAは，2022年12月からの観測（Observation 4)開始に向けて，LIGO/Virgoと共にアップグレードを行なっている．一方で，KAGRAメンバーは，LIGO/Virgoと共に2019年11月以降のデータを用いた解析論文を共同執筆する体制に入っている．重力波の実データ解析を行う準備が整ったため，本研究も予定通り実データを扱った提案手法を応用する段階に入っている．
(A)に関しては，自己回帰モデル法・Hilbert-Huang変換法・独立成分解析法などの新たな手法を用いてノイズに含まれる重力波信号を抽出する手法を開発したり，ノイズを除去する手法開発に取り組んでいる．(B)，(c)に関しては，一般の方がデータ解析に参加する分散コンピューティング法の開発を計画しており，そのためのサーバ設置・アウトリーチ活動の基本戦略設定などを進めている．我々のアウトリーチ活動は，米欧とも協調する道筋が整っている．
2019年度末から世界中に影響を与えている新型コロナ感染対策のため，多くの国際会議が中止され我々の行動も制限をうけ，研究の進捗に遅れが出ているが，出張のキャンセルなどで使えなかった予算は繰越を認められ，継続的な研究を維持できるよう努力している．
初年度(2019年度)の研究成果は，論文発表5，国際会議・研究会発表16，国内会議・研究会発表14，一般向け講演・講義18，専門書翻訳出版1，雑誌への寄稿1，取材協力1である．
2年目(2020年度)の研究成果は，論文発表10，国際会議・研究会発表4，国内会議・研究会発表13，一般向け講演・講義14，出版1，雑誌への寄稿2，取材協力1である．
3年目(2021年度)の研究成果は，論文発表18，国際会議・研究会発表3，国内会議・研究会発表4，一般向け講演・講義8，出版2 である．
