JP2021163422A - 出発物質からの化学反応を解析する解析方法、解析装置、解析システムおよび解析プログラム - Google Patents
出発物質からの化学反応を解析する解析方法、解析装置、解析システムおよび解析プログラム Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】出発物質からの化学反応を解析する解析方法であって、出発物質、化学反応によって生じる中間生成物および最終生成物の少なくとも一部および化学反応の反応経路を示す反応ネットワークダイアグラムを準備する準備工程S1と、人工知能アルゴリズムを用いて、各反応経路における反応速度を予測する予測工程S2と、複数通りの反応条件で反応装置を用いて、化学反応を複数回実施する実施工程S3と、予測された反応速度を、実施工程S3の結果に基づいて更新する更新工程S4と、複数通りの反応条件および各反応条件に対応する実施工程S3の結果に基づき、最適な反応条件を探索する反応条件探索工程S5と、を備える。
【選択図】図1
Description
出発物質からの化学反応を解析する解析方法であって、
前記出発物質、前記化学反応によって生じる中間生成物および最終生成物の少なくとも一部、および、前記化学反応の反応経路を示す反応ネットワークダイアグラムを準備する準備工程と、
人工知能アルゴリズムを用いて、各反応経路における反応速度を予測する予測工程と、
を備える。
前記予測工程は、
前記反応速度を示す速度定数を求める速度定数演算工程と、
前記人工知能アルゴリズムによって、前記速度定数を修正する速度定数修正工程と、
を備えることが好ましい。
前記速度定数演算工程では、アレニウスの式に基づき前記速度定数を求めることが好ましい。
前記人工知能アルゴリズムは、勾配法アルゴリズム、遺伝的アルゴリズム、またはそれらの組み合わせであることが好ましい。
複数通りの反応条件で反応装置を用いて、前記化学反応を複数回実施する実施工程と、
前記予測された反応速度を、前記実施工程の結果に基づいて更新する更新工程と、
をさらに備えることが好ましい。
出発物質からの化学反応を解析する解析方法であって、
複数通りの反応条件で反応装置を用いて、前記化学反応を複数回実施する実施工程と、
前記出発物質、前記化学反応によって生じる中間生成物および最終生成物の少なくとも一部、並びに、前記化学反応の反応経路を示す反応ネットワークダイアグラムの各反応経路における反応速度を、前記実施工程の結果に基づいて更新する更新工程と、
を備える。
前記更新工程では、自動微分法によって前記反応速度を更新することが好ましい。
前記複数通りの反応条件および各反応条件に対応する前記実施工程の結果に基づき、最適な反応条件を探索する反応条件探索工程
をさらに備えることが好ましい。
前記反応条件探索工程では、ベイズ最適化によって前記最適な反応条件を探索することが好ましい。
出発物質からの化学反応を解析する解析装置であって、
前記出発物質、前記化学反応によって生じる中間生成物および最終生成物の少なくとも一部、および、前記化学反応の反応経路を示す反応ネットワークダイアグラムを準備する準備部と、
人工知能アルゴリズムを用いて、各反応経路における反応速度を予測する予測部と、
を備える。
本開示の解析装置と、
複数通りの反応条件で前記化学反応を複数回実施する反応装置と、
を備え、
前記解析装置は、前記予測された反応速度を、前記反応装置による実施結果に基づいて更新する更新部をさらに備える。
出発物質からの化学反応を解析するための解析プログラムであって、
前記出発物質、前記化学反応によって生じる中間生成物および最終生成物の少なくとも一部、および、前記化学反応の反応経路を示す反応ネットワークダイアグラムを準備する準備工程と、
人工知能アルゴリズムを用いて、各反応経路における反応速度を予測する予測工程と、
をコンピュータに実行させる。
図1は、本実施形態に係る解析方法の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態に係る解析方法は、出発物質からの化学反応を解析する解析方法であって、
前記出発物質、前記化学反応によって生じる中間生成物および最終生成物の少なくとも一部、および、前記化学反応の反応経路を示す反応ネットワークダイアグラムを準備する準備工程S1と、
人工知能アルゴリズムを用いて、各反応経路における反応速度を予測する予測工程S2と、
複数通りの反応条件で反応装置を用いて、前記化学反応を複数回実施する実施工程S3と、
前記予測された反応速度を、実施工程S3の結果に基づいて更新する更新工程S4と、
前記複数通りの反応条件および各反応条件に対応する実施工程S3の結果に基づき、最適な反応条件を探索する反応条件探索工程S5と、
を備える。化学反応は、分解反応でも合成反応でも重合反応でもよいが、より好ましくは分解反応である。分解反応の例として、薬剤の分解(体内での代謝に関連する分解)、フロンによるオゾン(層)破壊、排ガス中のNOxの分解無害化、化成品の分解メカニズムの解析、及び、エッチング加工が挙げられる。
図2は、解析システム100の概略構成を示す機能ブロック図である。解析システム100は、解析装置1と、PLC2と、反応装置3と、分析装置4と、を備える。
以下、図1に示す、出発物質からの化学反応を解析する解析方法の各工程S1〜S5を、解析システム100によって実行する場合の、処理内容について説明する。
準備工程S1は、解析装置1の準備部11によって実行される。準備部11は、前記出発物質、前記化学反応によって生じる中間生成物および最終生成物の少なくとも一部、および、前記化学反応の反応経路を示す反応ネットワークダイアグラムを準備する機能を有する。
予測工程S2は、解析装置1の予測部12によって実行される。予測部12は、人工知能アルゴリズムを用いて、各反応経路における反応速度を予測する機能を有する。人工知能アルゴリズムは特に限定されないが、勾配法アルゴリズム、遺伝的アルゴリズム、またはそれらの組み合わせが好ましい。
実施工程S3では、複数通りの反応条件で反応装置3を用いて、化学反応を複数回実施する。後述するように、実施工程S3〜反応条件探索工程S5は、複数回繰り返されるため、1回の実施工程S3では、ある1つの反応条件で化学反応を1回実施することになる。
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
11 準備部
12 予測部
13 更新部
14 反応条件探索部
2 PLC
3 反応装置
31 反応器
4 分析装置
100 解析システム
A 出発物質
B〜V 中間生成物
W 最終生成物
ND 反応ネットワークダイアグラム
S1 準備工程
S11 全体ダイアグラム生成工程
S12 簡略化工程
S2 予測工程
S21 速度定数演算工程
S22 速度定数修正工程
S3 実施工程
S4 更新工程
S5 反応条件探索工程
Claims (12)
- 出発物質からの化学反応を解析する解析方法であって、
前記出発物質、前記化学反応によって生じる中間生成物および最終生成物の少なくとも一部、および、前記化学反応の反応経路を示す反応ネットワークダイアグラムを準備する準備工程と、
人工知能アルゴリズムを用いて、各反応経路における反応速度を予測する予測工程と、
を備える解析方法。 - 前記予測工程は、
前記反応速度を示す速度定数を求める速度定数演算工程と、
前記人工知能アルゴリズムによって、前記速度定数を修正する速度定数修正工程と、
を備える、請求項1に記載の解析方法。 - 前記速度定数演算工程では、アレニウスの式に基づき前記速度定数を求める、請求項2に記載の解析方法。
- 前記人工知能アルゴリズムは、勾配法アルゴリズム、遺伝的アルゴリズム、またはそれらの組み合わせである、請求項1〜3のいずれかに記載の解析方法。
- 複数通りの反応条件で反応装置を用いて、前記化学反応を複数回実施する実施工程と、
前記予測された反応速度を、前記実施工程の結果に基づいて更新する更新工程と、
をさらに備える請求項1〜4のいずれかに記載の解析方法。 - 出発物質からの化学反応を解析する解析方法であって、
複数通りの反応条件で反応装置を用いて、前記化学反応を複数回実施する実施工程と、
前記出発物質、前記化学反応によって生じる中間生成物および最終生成物の少なくとも一部、並びに、前記化学反応の反応経路を示す反応ネットワークダイアグラムの各反応経路における反応速度を、前記実施工程の結果に基づいて更新する更新工程と、
を備える解析方法。 - 前記更新工程では、自動微分法によって前記反応速度を更新する、請求項5または6に記載の解析方法。
- 前記複数通りの反応条件および各反応条件に対応する前記実施工程の結果に基づき、最適な反応条件を探索する反応条件探索工程
をさらに備える、請求項5〜7のいずれかに記載の解析方法。 - 前記反応条件探索工程では、ベイズ最適化によって前記最適な反応条件を探索する、請求項8に記載の解析方法。
- 出発物質からの化学反応を解析する解析装置であって、
前記出発物質、前記化学反応によって生じる中間生成物および最終生成物の少なくとも一部、および、前記化学反応の反応経路を示す反応ネットワークダイアグラムを準備する準備部と、
人工知能アルゴリズムを用いて、各反応経路における反応速度を予測する予測部と、
を備える解析装置。 - 請求項10に記載の解析装置と、
複数通りの反応条件で前記化学反応を複数回実施する反応装置と、
を備え、
前記解析装置は、前記予測された反応速度を、前記反応装置による実施結果に基づいて更新する更新部をさらに備える、解析システム。 - 出発物質からの化学反応を解析するための解析プログラムであって、
前記出発物質、前記化学反応によって生じる中間生成物および最終生成物の少なくとも一部、および、前記化学反応の反応経路を示す反応ネットワークダイアグラムを準備する準備工程と、
人工知能アルゴリズムを用いて、各反応経路における反応速度を予測する予測工程と、
をコンピュータに実行させる解析プログラム。
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