WO2024024596A1 - 特性予測装置、特性予測方法及びプログラム - Google Patents

特性予測装置、特性予測方法及びプログラム Download PDF

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真平 竹本
好成 奥野
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    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
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    • G16C20/00Chemoinformatics, i.e. ICT specially adapted for the handling of physicochemical or structural data of chemical particles, elements, compounds or mixtures
    • G16C20/80Data visualisation

Definitions

  • the present disclosure relates to a characteristic prediction device, a characteristic prediction method, and a program.
  • Patent Document 1 discloses an invention that predicts the physical properties of a composition composed of a plurality of materials, and displays the feature values of a specific material included in the composition in association with the predicted values of the physical properties. .
  • the present disclosure aims to visualize the relationship between the design value and characteristic value of a target substance so that it can be easily understood.
  • the present disclosure includes the configuration shown below.
  • a reference design determining unit configured to determine reference design conditions representing design conditions for a target substance manufactured using two or more materials; a peripheral design generation unit configured to generate a plurality of peripheral design conditions in which one design value is varied with respect to the reference design condition; a characteristic prediction unit configured to predict two or more characteristic values under each of the peripheral design conditions; a visualization unit configured to arrange a symbol corresponding to the peripheral design condition in a color representation according to the second characteristic value on a plane having the design value and the first characteristic value as axes; and,
  • a characteristic prediction device comprising:
  • a reference design determining unit configured to determine reference design conditions representing design conditions for a target substance manufactured using two or more materials; a peripheral design generation unit configured to generate a plurality of peripheral design conditions in which two design values are varied with respect to the reference design condition; a characteristic prediction unit configured to predict one or more characteristic values under each of the peripheral design conditions; A visualization unit configured to arrange a symbol corresponding to the peripheral design condition in a color representation according to the characteristic value on a plane having the first design value and the second design value as axes. and, A characteristic prediction device comprising:
  • the characteristic prediction device is configured to predict two or more of the characteristic values
  • the visualization unit is configured to place a symbol in which regions expressed in colors corresponding to each of the characteristic values are combined at coordinates corresponding to the peripheral design condition. Characteristic prediction device.
  • the characteristic prediction device is configured to determine, as the reference design condition, the peripheral design condition corresponding to the symbol selected from the symbols displayed by the visualization unit,
  • the visualization unit is configured to rearrange the symbol corresponding to the peripheral design condition generated based on the reference design condition on the plane when the reference design condition is newly selected. Characteristic prediction device.
  • the characteristic prediction device is configured to determine the reference design conditions by editing the peripheral design conditions corresponding to the symbol displayed by the visualization unit,
  • the visualization unit is configured to rearrange the symbol corresponding to the peripheral design condition generated based on the reference design condition on the plane when the reference design condition is newly selected. Characteristic prediction device.
  • the peripheral design generation unit is configured to generate the peripheral design conditions by varying the design value in a range between a predetermined upper limit value and a predetermined lower limit value and within a predetermined width. Characteristic prediction device.
  • the characteristic prediction device is configured to predict the characteristic value using a machine learning model in which the design value is an explanatory variable and the characteristic value is an objective variable. Characteristic prediction device.
  • the computer is A procedure for determining reference design conditions representing design conditions for a target substance manufactured using two or more materials; a step of generating a plurality of peripheral design conditions in which one design value is varied with respect to the reference design condition; a procedure for predicting two or more characteristic values under each of the peripheral design conditions; a step of arranging a symbol corresponding to the peripheral design condition in a color representation according to the second characteristic value on a plane having the design value and the first characteristic value as axes; A characteristic prediction method that performs
  • the computer is A procedure for determining reference design conditions representing design conditions for a target substance manufactured using two or more materials; a step of generating a plurality of peripheral design conditions in which the design value of 2 is varied with respect to the reference design condition; a procedure for predicting one or more characteristic values under each of the peripheral design conditions; a step of arranging a symbol corresponding to the peripheral design condition in a color representation according to the characteristic value on a plane having the first design value and the second design value as axes; A characteristic prediction method that performs
  • a procedure for determining reference design conditions representing design conditions for a target substance manufactured using two or more materials a step of generating a plurality of peripheral design conditions in which one design value is varied with respect to the reference design condition; a procedure for predicting two or more characteristic values under each of the peripheral design conditions; a step of arranging a symbol corresponding to the peripheral design condition in a color representation according to the second characteristic value on a plane having the design value and the first characteristic value as axes; A program to run.
  • a procedure for determining reference design conditions representing design conditions for a target substance manufactured using two or more materials a step of generating a plurality of peripheral design conditions in which the design value of 2 is varied with respect to the reference design condition; a procedure for predicting one or more characteristic values under each of the peripheral design conditions; a step of arranging a symbol corresponding to the peripheral design condition in a color representation according to the characteristic value on a plane having the first design value and the second design value as axes; A program to run.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a design support system.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of a computer.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the design support system.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the characteristic prediction method.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of reference design data.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a reference design input screen.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a procedure for peripheral design generation processing.
  • FIG. 8 is a diagram showing a first example of peripheral design conditions.
  • FIG. 9 is a diagram showing a second example of peripheral design conditions.
  • FIG. 10 is a diagram showing a first example of characteristic prediction results.
  • FIG. 11 is a diagram showing a second example of the characteristic prediction results.
  • FIG. 12 is a diagram showing a third example of the characteristic prediction results.
  • FIG. 13 is a diagram showing a first example of the characteristic prediction screen.
  • FIG. 14 is a diagram showing a second example of the characteristic prediction screen.
  • FIG. 15 is a diagram showing a third example of the characteristic prediction screen.
  • FIG. 16(A) is a diagram illustrating an example of a symbol displaying two predicted values.
  • FIG. 16(B) is a diagram showing an example of a symbol displaying two predicted values.
  • FIG. 16(C) is a diagram illustrating an example of symbols displaying three predicted values.
  • FIG. 16(D) is a diagram showing an example of symbols displaying four predicted values.
  • FIG. 17 is a diagram showing a fourth example of the characteristic prediction results.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of a reference design editing screen.
  • XAI Artificial Intelligence
  • SHAP Shape Additive Explanations
  • LIME Large Scalable Model-agnostic Explanations
  • One embodiment of the present disclosure is a design support system that supports the design of a substance manufactured using a plurality of substances.
  • the substance to be designed will be referred to as the "target substance”
  • the substance used to manufacture the target substance will be referred to as the "material substance”.
  • target substance in this embodiment is a resin, an alloy, or the like.
  • materials in this embodiment include monomers, polymers, additives, and the like.
  • the target substance and the material substance are not limited to these, and any substance can be applied as long as it is manufactured using a plurality of substances.
  • the design support system in this embodiment includes a plurality of design conditions (hereinafter also referred to as "peripheral design conditions") in which one or more design values are varied among the design conditions (hereinafter also referred to as “standard design conditions") of the target substance. ) and displays the relationship between the varied design value and one or more characteristic values predicted under each peripheral design condition.
  • the design conditions for the target substance include the blending amount, molecular weight, and physical property values (eg, polymerization degree and glass transition point, etc.) of each material, as well as manufacturing conditions (eg, processing temperature, processing time, etc.).
  • the design support system in this embodiment can display the relationship between the design value and the characteristic value even when a plurality of design values are varied or a plurality of characteristic values are predicted. Therefore, according to the design support system of this embodiment, it is possible to easily grasp the tendency of change in characteristic values due to variation of design values.
  • the design support system in this embodiment predicts one characteristic value for peripheral design conditions in which two design values among the reference design conditions are varied
  • the design support system predicts the characteristic Plot symbols represented by color representations according to their values. Therefore, according to the design support system in this embodiment, even when a plurality of design values are varied, it is possible to easily grasp the change tendency of the characteristic values.
  • the design support system in this embodiment predicts two characteristic values for peripheral design conditions in which one design value among the standard design conditions is varied
  • the design support system in this embodiment predicts the Symbols expressed in color according to the second characteristic value are plotted on a plane whose axis is . Therefore, according to the design support system of this embodiment, even when a plurality of characteristic values are predicted, it is possible to easily grasp the change tendency of the characteristic values.
  • the design support system in this embodiment predicts two characteristic values for peripheral design conditions in which two design values among the standard design conditions are varied, A symbol is plotted on a plane, which is a combination of regions expressed in colors according to each characteristic value. Therefore, according to the design support system of this embodiment, even when a plurality of characteristic values are predicted for design conditions in which a plurality of design values are varied, it is possible to easily grasp the change tendency of the characteristic values. .
  • the design support system in this embodiment determines new reference design conditions based on the displayed prediction results, and determines one or more peripheral design conditions for which one or more design values have been changed with respect to the new reference design conditions. Characteristic values can be predicted. Therefore, according to the design support system of this embodiment, it is possible to repeatedly search for peripheral design conditions that can obtain even better prediction results, using the design conditions that have yielded good prediction results as reference design conditions. Therefore, according to the design support system in this embodiment, it is possible to efficiently determine the design conditions for the target substance.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a design support system in this embodiment.
  • the design support system 1 in this embodiment includes a characteristic prediction device 10 and a user terminal 20.
  • the characteristic prediction device 10 and the user terminal 20 are connected to enable data communication via a communication network N1 such as a LAN (Local Area Network) or the Internet.
  • a communication network N1 such as a LAN (Local Area Network) or the Internet.
  • the property prediction device 10 is an information processing device such as a personal computer, workstation, or server that visualizes the relationship between the design value and the property value of the target substance in response to a request from the user terminal 20.
  • the property prediction device 10 receives basic design conditions regarding the target substance to be designed from the user terminal 20.
  • the property prediction device 10 predicts property values under peripheral design conditions generated based on basic design conditions, and generates information (hereinafter also referred to as "visualization information") for visualizing the relationship between the design values and property values of the target substance. ) is transmitted to the user terminal 20.
  • the user terminal 20 is an information processing terminal such as a personal computer, a tablet terminal, or a smartphone operated by a user.
  • the user terminal 20 transmits the design conditions of the target substance to be designed to the property prediction device 10 in response to the user's operation.
  • the user terminal 20 displays the relationship between the design value and the characteristic value of the target substance to the user based on the visualization information received from the characteristic prediction device 10.
  • the overall configuration of the design support system 1 shown in FIG. 1 is one example, and there may be various system configuration examples depending on the use and purpose.
  • the characteristic prediction device 10 may be realized by a plurality of computers, or may be realized as a cloud computing service.
  • the design support system 1 may be realized by a stand-alone information processing device that has the functions that the characteristic prediction device 10 and the user terminal 20 should each have.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the computer 500 in this embodiment.
  • the computer 500 includes a CPU (Central Processing Unit) 501, a ROM (Read Only Memory) 502, a RAM (Random Access Memory) 503, an HDD (Hard Disk Drive) 504, an input device 505, It has a display device 506, a communication I/F (Interface) 507, and an external I/F 508.
  • CPU501, ROM502, and RAM503 form what is called a computer.
  • Each piece of hardware in the computer 500 is interconnected via a bus line 509. Note that the input device 505 and the display device 506 may be connected to an external I/F 508 for use.
  • the CPU 501 is an arithmetic unit that realizes control and functions of the entire computer 500 by reading programs and data from a storage device such as the ROM 502 or the HDD 504 onto the RAM 503 and executing processing.
  • the ROM 502 is an example of a nonvolatile semiconductor memory (storage device) that can retain programs and data even when the power is turned off.
  • the ROM 502 functions as a main storage device that stores various programs, data, etc. necessary for the CPU 501 to execute various programs installed on the HDD 504 .
  • the ROM 502 stores data such as boot programs such as the BIOS (Basic Input/Output System) and EFI (Extensible Firmware Interface) that are executed when the computer 500 is started, OS (Operating System) settings, and network settings. is stored.
  • BIOS Basic Input/Output System
  • EFI Extensible Firmware Interface
  • the RAM 503 is an example of a volatile semiconductor memory (storage device) whose programs and data are erased when the power is turned off.
  • the RAM 503 is, for example, DRAM (Dynamic Random Access Memory) or SRAM (Static Random Access Memory).
  • the RAM 503 provides a work area where various programs installed on the HDD 504 are expanded when the CPU 501 executes them.
  • the HDD 504 is an example of a nonvolatile storage device that stores programs and data.
  • the programs and data stored in the HDD 504 include an OS, which is basic software that controls the entire computer 500, and applications that provide various functions on the OS.
  • the computer 500 may use a storage device (for example, SSD: Solid State Drive) that uses flash memory as a storage medium.
  • SSD Solid State Drive
  • the input device 505 is a touch panel used by the user to input various signals, operation keys or buttons, a keyboard or mouse, a microphone for inputting sound data such as voice, or the like.
  • the display device 506 is composed of a display such as a liquid crystal or organic EL (Electro-Luminescence) that displays a screen, a speaker that outputs sound data such as audio, and the like.
  • a display such as a liquid crystal or organic EL (Electro-Luminescence) that displays a screen
  • a speaker that outputs sound data such as audio, and the like.
  • the communication I/F 507 is an interface that connects to a communication network and allows the computer 500 to perform data communication.
  • the external I/F 508 is an interface with an external device.
  • the external device includes a drive device 510 and the like.
  • the drive device 510 is a device for setting the recording medium 511.
  • the recording medium 511 here includes a medium that records information optically, electrically, or magnetically, such as a CD-ROM, a flexible disk, and a magneto-optical disk. Further, the recording medium 511 may include a semiconductor memory or the like that electrically records information, such as a ROM or a flash memory. Thereby, the computer 500 can read and/or write to the recording medium 511 via the external I/F 508.
  • the various programs installed on the HDD 504 are, for example, when the distributed recording medium 511 is set in the drive device 510 connected to the external I/F 508, and the various programs recorded on the recording medium 511 are read by the drive device 510. It is installed by Alternatively, various programs to be installed on the HDD 504 may be installed by being downloaded from a network different from the communication network via the communication I/F 507.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the design support system 1 in this embodiment.
  • the characteristic prediction device 10 in this embodiment includes a model storage section 100, a reference design determination section 101, a peripheral design generation section 102, a characteristic prediction section 103, and a visualization section 104.
  • the reference design determination unit 101, peripheral design generation unit 102, characteristic prediction unit 103, and visualization unit 104 are realized by the processing that the CPU 501 executes from the program loaded from the HDD 504 onto the RAM 503 shown in FIG.
  • the model storage unit 100 is realized by the HDD 504 shown in FIG.
  • the model storage unit 100 stores learned characteristic prediction models.
  • the property prediction model is a machine learning model that uses each design value in the design conditions of the target substance as an explanatory variable and the characteristic value of the target substance as an objective variable.
  • An example of a machine learning model is a regression model.
  • the structure of the machine learning model is, for example, a random forest or a deep neural network.
  • the reference design determining unit 101 receives design conditions selected according to user operations from the user terminal 20.
  • the reference design determination unit 101 determines the received design conditions as reference design conditions.
  • the peripheral design generation unit 102 generates a plurality of peripheral design conditions in which one or more design values are varied with respect to the reference design conditions.
  • the peripheral design generation unit 102 generates peripheral design conditions by varying the design values of the reference design conditions according to variation conditions set in advance for each design value.
  • the variable conditions may be arbitrarily settable according to user operations.
  • the characteristic prediction unit 103 predicts one or more characteristic values for each peripheral design condition.
  • the characteristic prediction unit 103 calculates one or more characteristic values by inputting the design values of the peripheral design conditions into the learned characteristic prediction model stored in the model storage unit 100.
  • the visualization unit 104 generates visualization information for visualizing the relationship between the design value and the characteristic value of the target substance.
  • the visualization unit 104 transmits the generated visualization information to the user terminal 20.
  • the visualization unit 104 visualizes the relationship between the design value and the characteristic value by arranging symbols expressed in colors according to the characteristic value on a plane having the design value or the characteristic value as an axis.
  • the design value or characteristic value expressed on the axis of the plane and the characteristic value expressed in color can be arbitrarily selected.
  • the user terminal 20 in this embodiment includes a reference design input section 201, a reference design input section 202, and a result display section 203.
  • the reference design input unit 201, reference design input unit 202, and result display unit 203 are realized by the processing that the CPU 501 executes from the program loaded from the HDD 504 onto the RAM 503 shown in FIG.
  • the reference design input unit 201 receives input of reference design data in response to user operations.
  • the reference design data is data representing reference design conditions that are candidates for standard design conditions.
  • the number of reference design conditions included in the reference design data may be one or more.
  • the reference design input unit 201 displays the received reference design data on the display device 506.
  • the reference design input unit 202 accepts selection of reference design conditions in response to user operations. When selecting a reference design condition for the first time, the reference design input unit 202 selects the reference design condition from the reference design data received by the reference design input unit 201. When selecting a reference design condition for the second time or later, the reference design input unit 202 selects the reference design condition from the peripheral design conditions included in the prediction results displayed by the result display unit 203.
  • the result display unit 203 receives visualization information from the characteristic prediction device 10.
  • the result display unit 203 displays the relationship between the design value and the characteristic value in the peripheral design conditions on the display device 506 based on the received visualization information.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the characteristic prediction method in this embodiment.
  • step S1 the reference design input unit 201 included in the user terminal 20 receives input of reference design data in response to a user's operation.
  • the reference design input unit 201 displays the received reference design data on the display device 506.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of reference design data.
  • the reference design data includes a plurality of reference design conditions representing design conditions of the target substance.
  • the blending amount of the materials used to manufacture the target substance is used as the design condition.
  • the reference design data is input and displayed on the reference design input screen displayed on the display device 506.
  • the reference design input screen is a screen for accepting input of reference design data and displaying reference design conditions included in the reference design data.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a reference design input screen in this embodiment.
  • the reference design input screen 1000 in this embodiment includes a file input field 1010, a file reference button 1011, a confirm button 1012, a clear button 1013, and a reference design condition display field 1020.
  • the user can input reference design data by dragging and dropping the reference design data into the file input field 1010.
  • the user may input reference design data by pressing the file reference button 1011 and selecting the reference design data on the displayed file selection screen.
  • the contents of the reference design data included in the reference design data are displayed in a selectable manner in the reference design condition display field 1020.
  • reference design conditions are displayed in a table format in a reference design condition display column 1020, and a selection column 1021 is displayed for each reference design condition.
  • the reference design condition selected in the selection field 1021 is selected as the reference design condition.
  • the user presses the clear button 1013 the reference design conditions displayed in the reference design condition display field 1020 are cleared.
  • step S2 the reference design input unit 202 included in the user terminal 20 receives selection of reference design conditions according to the user's operation.
  • the reference design input unit 202 transmits the selected reference design conditions to the characteristic prediction device 10.
  • the reference design determining unit 101 receives reference design conditions from the user terminal 20.
  • the reference design determination unit 101 sends the received reference design conditions to the peripheral design generation unit 102.
  • step S3 the peripheral design generation unit 102 included in the characteristic prediction device 10 receives the reference design conditions from the reference design determination unit 101.
  • the peripheral design generation unit 102 receives a selection of one or more design values to be changed and one or more characteristic values to be predicted, in response to the user's operation. Selection of design values and characteristic values is performed on a characteristic prediction screen displayed on display device 506.
  • step S4 the peripheral design generation unit 102 included in the characteristic prediction device 10 generates a plurality of peripheral design conditions in which one or more design values to be varied are varied with respect to the reference design condition.
  • the peripheral design generation unit 102 sends the plurality of generated peripheral design conditions to the characteristic prediction unit 103.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the procedure of peripheral design generation processing in this embodiment.
  • the peripheral design generation unit 102 determines variation conditions for each design value of the design conditions.
  • the fluctuation conditions may be set in advance for each design value, or may be arbitrarily set according to the user's operation.
  • the fluctuation conditions in this embodiment include an upper limit value, a lower limit value, a fluctuation width, and the like.
  • the variation condition indicates that the design value to be varied is varied in a range of a predetermined lower limit value or more and a predetermined upper limit value or less by a predetermined variation width unit.
  • step S4-2 the peripheral design generation unit 102 selects a design value to be varied (hereinafter also referred to as a "variable design value”) from one or more design values selected as variables.
  • a design value to be varied hereinafter also referred to as a "variable design value”
  • the criteria for selecting a variable design value from the design values to be varied are arbitrary. For example, the name of the design value, the order in which it was selected as a variable target, etc. may be anything.
  • step S4-3 the peripheral design generation unit 102 generates peripheral design conditions by varying the variable design values according to the variable conditions with respect to the reference design conditions. At this time, the design values other than the variable design values are fixed. That is, a plurality of peripheral design conditions are generated that differ only in variable design values from the standard design conditions.
  • the peripheral design generation unit 102 If there are already generated peripheral design conditions, the peripheral design generation unit 102 generates peripheral design conditions by varying the variable design values for each of the generated peripheral design conditions according to the variable conditions.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of peripheral design conditions in which one design value is varied with respect to the standard design conditions.
  • the example in Fig. 8 is an example in which the reference design condition (No. 1) shown in Fig. 5 is selected as the standard design condition, and the "mixing amount of additive A", which is an example of the design value, is selected as the variable design value. It is.
  • the multiple peripheral design conditions No. 1-1 to 1-5), only the blended amount of additive A varies with respect to the standard design condition (No. 1). , other design values are fixed.
  • step S4-4 the peripheral design generation unit 102 determines whether there is a design value that has not been selected as a fluctuation design value (in other words, for which peripheral design conditions have not been generated) among the design values selected as fluctuation targets. Determine whether or not. If there is a design value that has not been selected as a variable design value (YES), the peripheral design generation unit 102 returns the process to step S4-2. If all the design values have been selected as variable design values (NO), the peripheral design generation unit 102 advances the process to step S4-5.
  • a design value that has not been selected as a fluctuation design value in other words, for which peripheral design conditions have not been generated
  • step S4-2 which is executed again, the peripheral design generation unit 102 selects a new variable design value from among the design values selected as variables that have not been selected as variable design values. Thereafter, steps S4-3 to S4-4 are executed again for the selected new variation design value.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of peripheral design conditions in which two design values are varied with respect to the standard design conditions.
  • the reference design condition (No. 1) shown in FIG. In this example is selected as the variation design value.
  • the plurality of peripheral design conditions (No. 1-1-1 to 1-3-5) are different from the standard design condition (No. 1) in terms of the amount of additive A blended.
  • Peripheral design conditions (No. 1-1-1 to 1-1-5) where only the amount of additive B changed (No. 1-2-1 to 1-2-5)
  • surrounding design conditions No. 1-3-1 to 1-3-5
  • step S4-5 the peripheral design generation unit 102 sends the peripheral design conditions generated in step S4-3 to the characteristic prediction unit 103. Note that when step S4-3 is executed multiple times, all peripheral design conditions generated each time are sent to the characteristic prediction unit 103.
  • step S5 the characteristic prediction unit 103 included in the characteristic prediction device 10 receives a plurality of peripheral design conditions from the peripheral design generation unit 102.
  • the characteristic prediction unit 103 reads out the learned characteristic prediction model from the model storage unit 100.
  • the characteristic prediction unit 103 predicts one or more characteristic values to be predicted for each peripheral design condition.
  • the characteristic prediction unit 103 calculates one or more characteristic values by inputting the design values of each peripheral design condition into a learned characteristic prediction model. Then, the characteristic prediction unit 103 sends the prediction result to the visualization unit 104.
  • the prediction result includes peripheral design conditions and characteristic values predicted under the peripheral design conditions.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the prediction result of predicting the characteristic value 2 under each peripheral design condition shown in FIG. 8. As shown in FIG. 10, "Material property 1" and “Material property 2", which are examples of characteristic values, are predicted for each peripheral design condition (No. 1-1 to 1-5).
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a prediction result of predicting one characteristic value under each peripheral design condition shown in FIG. 9. As shown in FIG. 11, "material property 1", which is an example of a characteristic value, is predicted for each peripheral design condition (No. 1-1-1 to 1-3-5).
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the prediction result of predicting the characteristic value 2 under each peripheral design condition shown in FIG. 9. As shown in Figure 12, for each peripheral design condition (No. 1-1-1 to 1-3-5), "Material property 1" and “Material property 2", which are examples of characteristic values, are predicted. has been done.
  • step S6 the visualization unit 104 included in the characteristic prediction device 10 receives the prediction result from the characteristic prediction unit 103. Next, the visualization unit 104 generates visualization information for visualizing the relationship between the design value and the characteristic value of the target substance. Subsequently, the visualization unit 104 transmits visualization information to the user terminal 20.
  • the result display unit 203 receives visualization information from the characteristic prediction device 10.
  • the result display unit 203 visualizes the relationship between the design value and the characteristic value of the target substance based on the visualization information. Specifically, the result display unit 203 displays the relationship between the design value and the characteristic value of the target substance on a characteristic prediction screen displayed on the display device 506.
  • FIG. 13 is a diagram showing a first example of a characteristic prediction screen in this embodiment.
  • the first example of the characteristic prediction screen is a characteristic prediction screen when two characteristic values are predicted under peripheral design conditions in which one design value is varied with respect to the standard design condition.
  • the characteristic prediction screen 1100 in the first example has a design value selection field 1110, an axis setting field 1120, and a graph display field 1130.
  • the design value selection field 1110 has a first selection field 1111 and a second selection field 1112.
  • variable design values among the design conditions are displayed in a selectable manner.
  • a list of each design value is displayed in the first selection field 1111 and the second selection field 1112 so that each design value can be exclusively selected using radio buttons.
  • the first selection field 1111 and the second selection field 1112 may be displayed, for example, as a drop-down list or a list box with variable design values as options.
  • the axis setting field 1120 has an X-axis setting field 1121, a Y-axis setting field 1122, a Z-axis setting field 1123, and an axis addition button 1124.
  • the design values selected in the design value selection field 1110 are displayed in a selectable manner.
  • the design value or predictable characteristic value selected in the design value selection field 1110 is displayed in a selectable manner.
  • the Z-axis setting column 1123 predictable characteristic values are displayed in a selectable manner.
  • the characteristic prediction screen in this embodiment in the X-axis setting field 1121, the Y-axis setting field 1122, and the Z-axis setting field 1123, selected design values or predictable characteristic values are displayed so as to be selectable in a drop-down list.
  • the X-axis setting field 1121, the Y-axis setting field 1122, and the Z-axis setting field 1123 may be displayed, for example, as a list box with selected design values or predictable characteristic values as options.
  • the first example of the characteristic prediction screen is a display example when characteristic value 2 is predicted under peripheral design conditions in which design value 1 is varied.
  • the X-axis is the "mixing amount of additive A" which is an example of the design value
  • the Y-axis is the "material property 1" which is an example of the first characteristic value
  • the Z-axis is the “Material property 2” is an example of the characteristic value of “Material property 2”.
  • the graph display field 1130 has a plane having an X-axis 1131 and a Y-axis 1132, and a Z-axis 1133 represented by a color bar.
  • symbols corresponding to the prediction results regarding each peripheral design condition are arranged at coordinates corresponding to the X axis 1131 and Y axis 1132 in a color representation corresponding to the value of the Z axis 1133.
  • the color expression representing the value of the Z-axis may be color, grayscale, or a pattern expressed in binary values.
  • hue, brightness, and saturation may be changed according to the characteristic value.
  • two colors separated by 180 degrees on the hue wheel may be associated with the minimum and maximum values of the characteristic value, and each symbol may be expressed with a hue at an angle corresponding to the predicted characteristic value.
  • the brightness may be changed according to the characteristic value.
  • the minimum value (0) and maximum value (255) of brightness may be made to correspond to the minimum value and maximum value of characteristic value, and each symbol may be expressed with brightness according to the predicted characteristic value.
  • reference design conditions and peripheral design conditions are displayed in a distinguishable manner.
  • the symbols corresponding to the standard design conditions are displayed with thick lines around the outer periphery.
  • the method of distinguishing between the standard design conditions and the surrounding design conditions is not limited to this, but any method can be used as long as it is visible to the user, such as a difference in the color of the symbol, a difference in the shape, a difference in the size, etc. But that's fine.
  • the symbols corresponding to the prediction results under each peripheral design condition are arranged so as to draw a line graph on the XY plane.
  • the user can grasp the tendency of change in the characteristic value of 2 due to variation of the design value.
  • FIG. 14 is a diagram showing a second example of the characteristic prediction screen in this embodiment.
  • the second example of the characteristic prediction screen is a characteristic prediction screen when one characteristic value is predicted under peripheral design conditions in which two design values are varied with respect to the standard design condition.
  • the second example of the characteristic prediction screen is a display example when one characteristic value is predicted under peripheral design conditions in which two design values are varied.
  • the X-axis 1131 is an example of the first design value, which is the "additive A content”
  • the Y-axis 1132 is an example of the second design value, which is the "additive B content.”
  • the Z-axis 1133 is "material property 1" which is an example of the characteristic value.
  • FIG. 15 is a diagram showing a third example of the characteristic prediction screen in this embodiment.
  • the third example of the characteristic prediction screen is a characteristic prediction screen when the characteristic value of 2 is predicted under peripheral design conditions in which the design value of 2 is varied with respect to the standard design condition.
  • the third example of the characteristic prediction screen is a display example when characteristic value 2 is predicted under peripheral design conditions in which design value 2 is varied.
  • the X-axis 1131 is an example of the first design value, which is the "additive A content”
  • the Y-axis 1132 is an example of the second design value, which is the "additive B content.”
  • the Z1 axis 1133-1 is "material property 1" which is an example of the first characteristic value
  • the Z2 axis 1133-2 is “material property 2" which is an example of the second characteristic value.
  • the Z2 axis is displayed by pressing the axis addition button 1124.
  • the Z axis in the first example and the second example becomes the Z1 axis.
  • the Z3 axis, Z4 axis, etc. may be added by further pressing the axis addition button 1124.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of symbols in the third example.
  • the symbol in the third example is a symbol in which regions expressed in colors corresponding to respective characteristic values are combined. It is preferable that the symbols in the third example have each area formed in the same shape and arranged point-symmetrically.
  • FIGS. 16(A) and 16(B) are examples of symbols that display two predicted values.
  • each area is formed of a triangle, and the areas are arranged facing each other left and right.
  • each area is formed of a rectangle (trapezoid) and is arranged facing each other in the left and right directions.
  • FIG. 16(C) is an example of a symbol displaying three predicted values.
  • each region is formed of a triangle, and the symbols are arranged so that the angle between the center line and the adjacent triangle is 120°.
  • FIG. 16(D) is an example of a symbol displaying four predicted values.
  • each region is formed of a triangle, and the symbols are arranged vertically and horizontally.
  • the symbols in the third example are not limited to the example shown in FIG. 16.
  • the symbols in the third example only need to be represented in a form that allows the balance of colors and shapes of regions corresponding to each characteristic value to be easily understood.
  • step S7 the visualization unit 104 included in the characteristic prediction device 10 determines whether the user has finished searching. If the search is completed (YES), the visualization unit 104 ends the characteristic prediction method. If the search is not completed (NO), the visualization unit 104 returns the process to step S2.
  • the determination as to whether the search has ended is made based on whether or not the user has performed an operation on the prediction result displayed by the visualization unit 104.
  • the visualization unit 104 determines that the search has not ended. If the user does not perform an operation to select a new reference design condition based on the prediction result, the visualization unit 104 determines that the search has ended.
  • step S2 which is executed again, the reference design determining unit 101 determines new reference design conditions in accordance with the user's operation. Thereafter, steps S3 to S7 are executed again for the determined new reference design conditions.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of a prediction result obtained by selecting a new reference design condition from the prediction result and predicting the characteristic value of 2 based on the new reference design condition.
  • the peripheral design conditions No. 1-23 are selected as the new standard design conditions from the prediction results, and the "mixing amount of additive C", which is an example of the design value, is selected as the variable design value.
  • the multiple peripheral design conditions No. 1-23-1 to 1-23-5
  • the standard design condition No. 1-23-5
  • Only the blending amount varies, and the other design values are fixed.
  • "material physical property 1" and “material physical property 2”, which are examples of characteristic values are predicted.
  • a design condition editing screen for editing each design value of the peripheral design conditions is displayed on the display device 506 of the user terminal 20.
  • the design condition editing screen is displayed after specifying the peripheral design conditions to be edited. For example, by selecting each symbol displayed in the graph display column 1130 of the characteristic prediction screen 1100, a design condition editing screen for editing each design value of the peripheral design condition corresponding to the symbol is displayed.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of a design condition editing screen in this modification.
  • the design condition editing screen 1200 in this modification includes a design condition editing field 1210, a confirm button 1211, and a cancel button 1212.
  • each design value of the peripheral design condition to be edited is displayed in an editable format.
  • each design value of the peripheral design conditions is displayed in a table format, and each design value is displayed so as to be directly editable.
  • the confirm button 1211 becomes available for pressing.
  • the reference design input unit 202 accepts the peripheral design conditions edited in the design condition editing field 1210 as new basic design conditions.
  • the cancel button 1212 the result display section 203 closes the design condition editing screen 1200.
  • peripheral design conditions are generated in which one or more design values are varied with respect to new reference design conditions, and prediction results including each peripheral design condition and one or more characteristic values predicted for each peripheral design condition are generated. Displayed on characteristic prediction screen 1100.
  • the design support system of this embodiment when two characteristic values are predicted for a plurality of peripheral design conditions in which one design value among the reference design conditions is varied, the design support system uses the changed design value and one of the characteristic values as an axis. A symbol expressed in a color according to the other characteristic value is plotted on a plane. Therefore, according to the design support system of this embodiment, even when a plurality of characteristic values are predicted, it is possible to easily grasp the change tendency of the characteristic values.
  • the design support system in this embodiment selects a desired design condition from the displayed prediction results, sets the selected design condition as a new reference design condition, and sets the desired design condition for the peripheral design condition in which the desired design value is varied.
  • the prediction result of predicting the characteristic value can be redisplayed. Therefore, according to the design support system of this embodiment, it is possible to repeatedly search for design conditions surrounding the design conditions for which a good prediction result has been obtained, and it is possible to efficiently determine the design conditions for the target substance.
  • processing circuit refers to a processor programmed to execute each function by software, such as a processor implemented by an electronic circuit, or a processor designed to execute each function explained above. This includes devices such as ASICs (Application Specific Integrated Circuits), DSPs (Digital Signal Processors), FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), and conventional circuit modules.
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • FPGAs Field Programmable Gate Arrays
  • Design support system 10 Characteristic prediction device 101 Reference design determination unit 102 Peripheral design generation unit 103 Characteristic prediction unit 104 Visualization unit 20 User terminal 201 Reference design input unit 202 Reference design input unit 203 Result display unit

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Abstract

目的物質の設計条件と特性予測値との関係を容易に把握できるように可視化する。2以上の材料物質を用いて製造される目的物質における設計条件を表す基準設計条件を決定するように構成されている基準設計決定部と、基準設計条件に対して、1の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成するように構成されている周辺設計生成部と、周辺設計条件それぞれにおける2以上の特性値を予測するように構成されている特性予測部と、設計値と第1の特性値とを軸とする平面に、第2の特性値に応じた色表現で、周辺設計条件に対応するシンボルを配置するように構成されている可視化部と、を備える。

Description

特性予測装置、特性予測方法及びプログラム
 本開示は、特性予測装置、特性予測方法及びプログラムに関する。
 従来、材料開発は技術者の経験や勘等に基づいて行われてきた。近年、機械学習等を活用して材料開発を効率化する技術が利用されている。
 例えば、特許文献1には、複数の素材で構成された組成物の物性を予測し、組成物に含まれる特定素材の特徴量と物性の予測値とを関連付けて表示する発明が開示されている。
特開2022-128962号公報
 しかしながら、従来技術では、複数の特徴量又は複数の物性値の変化傾向を把握することは困難である、という課題がある。例えば、特許文献1に開示されている発明では、複数の特徴量又は複数の物性値の変化傾向を把握するためには、特徴量と物性値との関係を表した座標系を複数表示して比較する必要がある。
 本開示は、上記のような技術的課題に鑑みて、目的物質の設計値と特性値との関係を容易に把握できるように可視化することを目的とする。
 本開示は、以下に示す構成を備える。
 [1] 2以上の材料物質を用いて製造される目的物質における設計条件を表す基準設計条件を決定するように構成されている基準設計決定部と、
 前記基準設計条件に対して、1の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成するように構成されている周辺設計生成部と、
 前記周辺設計条件それぞれにおける2以上の特性値を予測するように構成されている特性予測部と、
 前記設計値と第1の前記特性値とを軸とする平面に、第2の前記特性値に応じた色表現で、前記周辺設計条件に対応するシンボルを配置するように構成されている可視化部と、
 を備える特性予測装置。
 [2] 2以上の材料物質を用いて製造される目的物質における設計条件を表す基準設計条件を決定するように構成されている基準設計決定部と、
 前記基準設計条件に対して、2の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成するように構成されている周辺設計生成部と、
 前記周辺設計条件それぞれにおける1以上の特性値を予測するように構成されている特性予測部と、
 第1の前記設計値と第2の前記設計値とを軸とする平面に、前記特性値に応じた色表現で、前記周辺設計条件に対応するシンボルを配置するように構成されている可視化部と、
 を備える特性予測装置。
 [3] 上記[2]に記載の特性予測装置であって、
 前記特性予測部は、2以上の前記特性値を予測するように構成されており、
 前記可視化部は、前記特性値それぞれに応じた色表現で表された領域が結合したシンボルを、前記周辺設計条件に対応する座標に配置するように構成されている、
 特性予測装置。
 [4] 上記[3]に記載の特性予測装置であって、
 前記シンボルは、各領域が同一形状で形成され、点対称に配置されている、
 特性予測装置。
 [5] 上記[1]から[4]のいずれかに記載の特性予測装置であって、
 前記基準設計決定部は、前記可視化部により表示された前記シンボルから選択された前記シンボルに対応する前記周辺設計条件を前記基準設計条件として決定するように構成されており、
 前記可視化部は、前記基準設計条件が新たに選択されたとき、当該基準設計条件に基づいて生成された前記周辺設計条件に対応する前記シンボルを前記平面に再配置するように構成されている、
 特性予測装置。
 [6] 上記[1]から[4]のいずれかに記載の特性予測装置であって、
 前記基準設計決定部は、前記可視化部により表示された前記シンボルに対応する前記周辺設計条件を編集することで前記基準設計条件を決定するように構成されており、
 前記可視化部は、前記基準設計条件が新たに選択されたとき、当該基準設計条件に基づいて生成された前記周辺設計条件に対応する前記シンボルを前記平面に再配置するように構成されている、
 特性予測装置。
 [7] 上記[1]から[6]のいずれかに記載の特性予測装置であって、
 前記周辺設計生成部は、前記設計値を所定の上限値と所定の下限値の範囲かつ所定の幅で変動させることで、前記周辺設計条件を生成するように構成されている、
 特性予測装置。
 [8] 上記[1]から[7]のいずれかに記載の特性予測装置であって、
 前記特性予測部は、前記設計値を説明変数とし、前記特性値を目的変数とする機械学習モデルを用いて、前記特性値を予測するように構成されている、
 特性予測装置。
 [9] コンピュータが、
 2以上の材料物質を用いて製造される目的物質における設計条件を表す基準設計条件を決定する手順と、
 前記基準設計条件に対して、1の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成する手順と、
 前記周辺設計条件それぞれにおける2以上の特性値を予測する手順と、
 前記設計値と第1の前記特性値とを軸とする平面に、第2の前記特性値に応じた色表現で、前記周辺設計条件に対応するシンボルを配置する手順と、
 を実行する特性予測方法。
 [10] コンピュータが、
 2以上の材料物質を用いて製造される目的物質における設計条件を表す基準設計条件を決定する手順と、
 前記基準設計条件に対して、2の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成する手順と、
 前記周辺設計条件それぞれにおける1以上の特性値を予測する手順と、
 第1の前記設計値と第2の前記設計値とを軸とする平面に、前記特性値に応じた色表現で、前記周辺設計条件に対応するシンボルを配置する手順と、
 を実行する特性予測方法。
 [11] コンピュータに、
 2以上の材料物質を用いて製造される目的物質における設計条件を表す基準設計条件を決定する手順と、
 前記基準設計条件に対して、1の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成する手順と、
 前記周辺設計条件それぞれにおける2以上の特性値を予測する手順と、
 前記設計値と第1の前記特性値とを軸とする平面に、第2の前記特性値に応じた色表現で、前記周辺設計条件に対応するシンボルを配置する手順と、
 を実行させるためのプログラム。
 [12] コンピュータに、
 2以上の材料物質を用いて製造される目的物質における設計条件を表す基準設計条件を決定する手順と、
 前記基準設計条件に対して、2の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成する手順と、
 前記周辺設計条件それぞれにおける1以上の特性値を予測する手順と、
 第1の前記設計値と第2の前記設計値とを軸とする平面に、前記特性値に応じた色表現で、前記周辺設計条件に対応するシンボルを配置する手順と、
 を実行させるためのプログラム。
 本開示の一態様によれば、目的物質の設計値と特性値との関係を容易に把握することができる。
図1は、設計支援システムの全体構成の一例を示すブロック図である。 図2は、コンピュータのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図3は、設計支援システムの機能構成の一例を示すブロック図である。 図4は、特性予測方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図5は、参照設計データの一例を示す図である。 図6は、参照設計入力画面の一例を示す図である。 図7は、周辺設計生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図8は、周辺設計条件の第1の例を示す図である。 図9は、周辺設計条件の第2の例を示す図である。 図10は、特性予測結果の第1の例を示す図である。 図11は、特性予測結果の第2の例を示す図である。 図12は、特性予測結果の第3の例を示す図である。 図13は、特性予測画面の第1の例を示す図である。 図14は、特性予測画面の第2の例を示す図である。 図15は、特性予測画面の第3の例を示す図である。 図16(A)は、2つの予測値を表示するシンボルの一例を示す図である。図16(B)は、2つの予測値を表示するシンボルの一例を示す図である。図16(C)は、3つの予測値を表示するシンボルの一例を示す図である。図16(D)は、4つの予測値を表示するシンボルの一例を示す図である。 図17は、特性予測結果の第4の例を示す図である。 図18は、基準設計編集画面の一例を示す図である。
 以下、本発明の各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。
 [実施形態]
 従来、材料開発は技術者の経験や勘等に基づいて行われてきた。近年、機械学習等を活用して材料開発を効率化する技術が利用されている。一方、機械学習による予測結果から材料又は配合を選定する際に、最終的な判断は専門の技術者が行う必要がある。そのため、機械学習の予測結果について、その材料又は配合が選定された理由を示す情報も必要となる。
 機械学習モデルによる予測結果を説明するために、説明可能な人工知能(XAI; Explainable Artificial Intelligence)が提案されている。XAI技術としては、例えば、SHAP(Shapley Additive Explanations)やLIME(Local Interpretable Model-agnostic Explainations)等が挙げられる。しかしながら、従来技術では、ユーザがXAI技術で出力される情報を理解するには時間を要する。また、操作できない説明変数が含まれている場合、それらの情報を活用することは困難である。
 本開示の一実施形態は、複数の物質を用いて製造される物質の設計を支援する設計支援システムである。以下、設計対象とする物質を「目的物質」と呼び、目的物質の製造に用いられる物質を「材料物質」と呼ぶ。
 本実施形態における目的物質の一例は、樹脂又は合金等である。本実施形態における材料物質の一例は、モノマー、ポリマー又は添加剤等である。目的物質及び材料物質はこれらに限定されず、複数の物質を用いて製造される物質であれば、どのようなものであっても適用可能である。
 本実施形態における設計支援システムは、目的物質の設計条件(以下、「基準設計条件」とも呼ぶ)のうち1以上の設計値を変動させた複数の設計条件(以下、「周辺設計条件」とも呼ぶ)を生成し、変動させた設計値と、各周辺設計条件において予測された1以上の特性値との関係を表示する。目的物質の設計条件は、各材料物資の配合量、分子量及び物性値(例えば、ポリマー重合度及びガラス転移点等)、並びに製造条件(例えば、処理温度及び処理時間等)等を含む。
 特に、本実施形態における設計支援システムは、複数の設計値を変動させた場合、又は複数の特性値を予測した場合であっても、設計値と特性値との関係を表示することができる。したがって、本実施形態における設計支援システムによれば、設計値を変動させることによる特性値の変化傾向を容易に把握することができる。
 例えば、本実施形態における設計支援システムは、基準設計条件のうち2つの設計値を変動させた周辺設計条件について1つの特性値を予測した場合、変動させた設計値を軸とする平面に、特性値に応じた色表現で表されたシンボルをプロットする。したがって、本実施形態における設計支援システムによれば、複数の設計値を変動させた場合であっても、特性値の変化傾向を容易に把握することができる。
 また、例えば、本実施形態における設計支援システムは、基準設計条件のうち1つの設計値を変動させた周辺設計条件について2つの特性値を予測した場合、変動させた設計値と第1の特性値とを軸とする平面に、第2の特性値に応じた色表現で表されたシンボルをプロットする。したがって、本実施形態における設計支援システムによれば、複数の特性値を予測した場合であっても、特性値の変化傾向を容易に把握することができる。
 さらに、例えば、本実施形態における設計支援システムは、基準設計条件のうち2つの設計値を変動させた周辺設計条件について2つの特性値を予測した場合、変動させた2つの設計値を軸とする平面に、各特性値に応じた色表現で表された領域が結合したシンボルをプロットする。したがって、本実施形態における設計支援システムによれば、複数の設計値を変動させた設計条件について複数の特性値を予測した場合であっても、特性値の変化傾向を容易に把握することができる。
 本実施形態における設計支援システムは、表示された予測結果に基づいて新たな基準設計条件を決定し、新たな基準設計条件に対して1以上の設計値を変動させた周辺設計条件について1以上の特性値を予測することができる。したがって、本実施形態における設計支援システムによれば、良好な予測結果を得られた設計条件を基準設計条件としてさらに良好な予測結果を得られる周辺設計条件を繰り返し探索することができる。そのため、本実施形態における設計支援システムによれば、効率的に目的物質の設計条件を決定することができる。
 <設計支援システムの全体構成>
 本実施形態における設計支援システムの全体構成を、図1を参照しながら説明する。図1は、本実施形態における設計支援システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
 図1に示されているように、本実施形態における設計支援システム1は、特性予測装置10及びユーザ端末20を含む。特性予測装置10及びユーザ端末20は、LAN(Local Area Network)又はインターネット等の通信ネットワークN1を介してデータ通信可能に接続されている。
 特性予測装置10は、ユーザ端末20からの要求に応じて、目的物質の設計値と特性値との関係を可視化するパーソナルコンピュータ、ワークステーション、サーバ等の情報処理装置である。特性予測装置10は、ユーザ端末20から設計対象とする目的物質に関する基本設計条件を受信する。特性予測装置10は、基本設計条件に基づいて生成した周辺設計条件における特性値を予測し、目的物質の設計値と特性値との関係を可視化するための情報(以下、「可視化情報」とも呼ぶ)をユーザ端末20に送信する。
 ユーザ端末20は、ユーザが操作するパーソナルコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン等の情報処理端末である。ユーザ端末20は、ユーザの操作に応じて、設計対象とする目的物質の設計条件を、特性予測装置10に送信する。ユーザ端末20は、特性予測装置10から受信した可視化情報に基づいて、目的物質の設計値と特性値との関係をユーザに対して表示する。
 なお、図1に示した設計支援システム1の全体構成は一例であって、用途や目的に応じて様々なシステム構成例があり得る。例えば、特性予測装置10は、複数台のコンピュータにより実現してもよいし、クラウドコンピューティングのサービスとして実現してもよい。また、例えば、設計支援システム1は、特性予測装置10及びユーザ端末20がそれぞれ備えるべき機能を兼ね備えたスタンドアローンの情報処理装置により実現してもよい。
 <設計支援システムのハードウェア構成>
 本実施形態における設計支援システム1のハードウェア構成を、図2を参照しながら説明する。
 ≪コンピュータのハードウェア構成≫
 本実施形態における特性予測装置10及びユーザ端末20は、例えばコンピュータにより実現される。図2は、本実施形態におけるコンピュータ500のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
 図2に示されているように、コンピュータ500は、CPU(Central Processing Unit)501、ROM(Read Only Memory)502、RAM(Random Access Memory)503、HDD(Hard Disk Drive)504、入力装置505、表示装置506、通信I/F(Interface)507及び外部I/F508を有する。CPU501、ROM502及びRAM503は、いわゆるコンピュータを形成する。コンピュータ500の各ハードウェアは、バスライン509を介して相互に接続されている。なお、入力装置505及び表示装置506は外部I/F508に接続して利用する形態であってもよい。
 CPU501は、ROM502又はHDD504等の記憶装置からプログラムやデータをRAM503上に読み出し、処理を実行することで、コンピュータ500全体の制御や機能を実現する演算装置である。
 ROM502は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の半導体メモリ(記憶装置)の一例である。ROM502は、HDD504にインストールされている各種プログラムをCPU501が実行するために必要な各種プログラム、データ等を格納する主記憶装置として機能する。具体的には、ROM502には、コンピュータ500の起動時に実行されるBIOS(Basic Input/Output System)、EFI(Extensible Firmware Interface)等のブートプログラムや、OS(Operating System)設定、ネットワーク設定等のデータが格納されている。
 RAM503は、電源を切るとプログラムやデータが消去される揮発性の半導体メモリ(記憶装置)の一例である。RAM503は、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)等である。RAM503は、HDD504にインストールされている各種プログラムがCPU501によって実行される際に展開される作業領域を提供する。
 HDD504は、プログラムやデータを格納している不揮発性の記憶装置の一例である。HDD504に格納されるプログラムやデータには、コンピュータ500全体を制御する基本ソフトウェアであるOS、及びOS上において各種機能を提供するアプリケーション等がある。なお、コンピュータ500はHDD504に替えて、記憶媒体としてフラッシュメモリを用いる記憶装置(例えばSSD:Solid State Drive等)を利用するものであってもよい。
 入力装置505は、ユーザが各種信号を入力するために用いるタッチパネル、操作キーやボタン、キーボードやマウス、音声等の音データを入力するマイクロホン等である。
 表示装置506は、画面を表示する液晶や有機EL(Electro-Luminescence)等のディスプレイ、音声等の音データを出力するスピーカ等で構成されている。
 通信I/F507は、通信ネットワークに接続し、コンピュータ500がデータ通信を行うためのインタフェースである。
 外部I/F508は、外部装置とのインタフェースである。外部装置には、ドライブ装置510等がある。
 ドライブ装置510は、記録媒体511をセットするためのデバイスである。ここでいう記録媒体511には、CD-ROM、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等のように情報を光学的、電気的あるいは磁気的に記録する媒体が含まれる。また、記録媒体511には、ROM、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等が含まれていてもよい。これにより、コンピュータ500は外部I/F508を介して記録媒体511の読み取り及び/又は書き込みを行うことができる。
 なお、HDD504にインストールされる各種プログラムは、例えば、配布された記録媒体511が外部I/F508に接続されたドライブ装置510にセットされ、記録媒体511に記録された各種プログラムがドライブ装置510により読み出されることでインストールされる。あるいは、HDD504にインストールされる各種プログラムは、通信I/F507を介して、通信ネットワークとは異なる他のネットワークよりダウンロードされることでインストールされてもよい。
 <設計支援システムの機能構成>
 本実施形態における設計支援システムの機能構成を、図3を参照しながら説明する。図3は本実施形態における設計支援システム1の機能構成の一例を示すブロック図である。
 ≪特性予測装置の機能構成≫
 図3に示されているように、本実施形態における特性予測装置10は、モデル記憶部100、基準設計決定部101、周辺設計生成部102、特性予測部103及び可視化部104を備える。
 基準設計決定部101、周辺設計生成部102、特性予測部103及び可視化部104は、図2に示されているHDD504からRAM503上に展開されたプログラムがCPU501に実行させる処理によって実現される。モデル記憶部100は、図2に示されているHDD504によって実現される。
 モデル記憶部100には、学習済みの特性予測モデルが記憶されている。特性予測モデルは、目的物質の設計条件における各設計値を説明変数とし、目的物質の特性値を目的変数とする機械学習モデルである。機械学習モデルの一例は、回帰モデルである。機械学習モデルの構造は、例えば、ランダムフォレスト又はディープニューラルネットワーク等である。
 基準設計決定部101は、ユーザの操作に応じて選択された設計条件をユーザ端末20から受信する。基準設計決定部101は、受信した設計条件を基準設計条件として決定する。
 周辺設計生成部102は、基準設計条件に対して1以上の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成する。周辺設計生成部102は、予め設計値毎に設定されている変動条件に従って、基準設計条件の設計値を変動させることで、周辺設計条件を生成する。変動条件は、ユーザの操作に応じて任意に設定可能としてもよい。
 特性予測部103は、各周辺設計条件について、1以上の特性値を予測する。特性予測部103は、モデル記憶部100に記憶されている学習済みの特性予測モデルに、周辺設計条件の設計値を入力することで、1以上の特性値を計算する。
 可視化部104は、目的物質の設計値と特性値との関係を可視化するための可視化情報を生成する。可視化部104は、生成した可視化情報をユーザ端末20に送信する。可視化部104は、設計値又は特性値を軸とする平面に、特性値に応じた色表現で表されたシンボルを配置することで、設計値と特性値との関係を可視化する。本実施形態において、平面の軸に表す設計値又は特性値、及び色表現で表す特性値は、任意に選択することができる。
 ≪ユーザ端末20の機能構成≫
 図3に示されているように、本実施形態におけるユーザ端末20は、参照設計入力部201、基準設計入力部202及び結果表示部203を備える。
 参照設計入力部201、基準設計入力部202及び結果表示部203は、図2に示されているHDD504からRAM503上に展開されたプログラムがCPU501に実行させる処理によって実現される。
 参照設計入力部201は、ユーザの操作に応じて、参照設計データの入力を受け付ける。参照設計データは、基準設計条件の候補とする参照設計条件を表すデータである。参照設計データに含まれる参照設計条件は、1つであってもよいし、複数であってもよい。参照設計入力部201は、受け付けた参照設計データを表示装置506に表示する。
 基準設計入力部202は、ユーザの操作に応じて、基準設計条件の選択を受け付ける。基準設計入力部202は、初めて基準設計条件を選択するときには、参照設計入力部201が受け付けた参照設計データから基準設計条件を選択する。基準設計入力部202は、2回目以降に基準設計条件を選択するときには、結果表示部203が表示する予測結果に含まれる周辺設計条件から基準設計条件を選択する。
 結果表示部203は、特性予測装置10から可視化情報を受信する。結果表示部203は、受信した可視化情報に基づいて、周辺設計条件における設計値と特性値との関係を表示装置506に表示する。
 <設計支援システムの処理手順>
 本実施形態における設計支援システム1が実行する特性予測方法の処理手順を、図4から図17を参照しながら説明する。図4は、本実施形態における特性予測方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
 ステップS1において、ユーザ端末20が備える参照設計入力部201は、ユーザの操作に応じて、参照設計データの入力を受け付ける。次に、参照設計入力部201は、受け付けた参照設計データを表示装置506に表示する。
 図5は、参照設計データの一例を示す図である。図5に示されているように、参照設計データは、目的物質の設計条件を表す参照設計条件を複数含む。図5の例では、目的物質を製造するために用いられる材料物質の配合量を設計条件として用いている。
 参照設計データの入力及び表示は、表示装置506に表示される参照設計入力画面において行われる。参照設計入力画面は、参照設計データの入力を受け付け、参照設計データに含まれる参照設計条件を表示するための画面である。
 ≪参照設計入力画面≫
 本実施形態における参照設計入力画面について、図6を参照しながら説明する。図6は、本実施形態における参照設計入力画面の一例を示す図である。
 図6に示されているように、本実施形態における参照設計入力画面1000は、ファイル入力欄1010、ファイル参照ボタン1011、確定ボタン1012、クリアボタン1013及び参照設計条件表示欄1020を含む。
 ユーザは、ファイル入力欄1010に参照設計データをドラッグアンドドロップすることで、参照設計データを入力することができる。ユーザは、ファイル参照ボタン1011を押下し、表示されたファイル選択画面で参照設計データを選択することで、参照設計データを入力してもよい。
 ユーザにより参照設計データが入力されると、参照設計データに含まれる参照設計データの内容が、参照設計条件表示欄1020に選択可能に表示される。図6に示した参照設計入力画面1000では、参照設計条件表示欄1020に参照設計条件がテーブル形式で表示され、各参照設計条件には選択欄1021が表示されている。
 ユーザによりいずれかの参照設計条件に対応する選択欄1021が選択され、確定ボタン1012が押下されると、選択欄1021において選択されている参照設計条件が基準設計条件として選択される。ユーザによりクリアボタン1013が押下されると、参照設計条件表示欄1020に表示された参照設計条件が消去される。
 図4に戻って説明する。ステップS2において、ユーザ端末20が備える基準設計入力部202は、ユーザの操作に応じて、基準設計条件の選択を受け付ける。基準設計入力部202は、選択された基準設計条件を特性予測装置10に送信する。
 特性予測装置10では、基準設計決定部101が、基準設計条件をユーザ端末20から受信する。基準設計決定部101は、受信した基準設計条件を周辺設計生成部102に送る。
 ステップS3において、特性予測装置10が備える周辺設計生成部102は、基準設計条件を基準設計決定部101から受け取る。次に、周辺設計生成部102は、ユーザの操作に応じて、変動対象とする1以上の設計値及び予測対象とする1以上の特性値の選択を受け付ける。設計値及び特性値の選択は、表示装置506に表示される特性予測画面において行われる。
 ステップS4において、特性予測装置10が備える周辺設計生成部102は、基準設計条件に対して、変動対象とする1以上の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成する。周辺設計生成部102は、生成した複数の周辺設計条件を特性予測部103に送る。
 ≪周辺設計生成処理≫
 本実施形態における周辺設計生成処理(図4のステップS4)について、図7を参照しながら詳細に説明する。図7は、本実施形態における周辺設計生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。
 ステップS4-1において、周辺設計生成部102は、設計条件の各設計値に対する変動条件を決定する。変動条件は、予め設計値毎に設定されていてもよいし、ユーザの操作に応じて任意に設定されてもよい。本実施形態における変動条件は、上限値、下限値及び変動幅等である。すなわち、変動条件は、変動対象とする設計値を、所定の下限値以上かつ所定の上限値以下の範囲において、所定の変動幅単位で変動させることを表している。
 ステップS4-2において、周辺設計生成部102は、変動対象として選択された1以上の設計値から変動させる設計値(以下、「変動設計値」とも呼ぶ)を選択する。変動対象とする設計値から変動設計値を選択する基準は任意である。例えば、設計値の名称、変動対象として選択された順番等、どのようなものでもよい。
 ステップS4-3において、周辺設計生成部102は、基準設計条件に対して、変動設計値を変動条件に従って変動させることで、周辺設計条件を生成する。このとき、変動設計値以外の設計値は固定される。すなわち、基準設計条件とは変動設計値のみが異なる複数の周辺設計条件が生成される。
 周辺設計生成部102は、すでに生成された周辺設計条件があれば、生成済みの周辺設計条件それぞれに対しても、変動設計値を変動条件に従って変動させることで、周辺設計条件を生成する。
 図8は、基準設計条件に対して1の設計値を変動させた周辺設計条件の一例を示す図である。図8の例は、図5に示した参照設計条件(No.1)が基準設計条件として選択され、設計値の一例である「添加剤Aの配合量」が変動設計値として選択された例である。図8に示されているように、複数の周辺設計条件(No.1-1~1-5)は、基準設計条件(No.1)に対して、添加剤Aの配合量のみが変動し、他の設計値は固定されている。
 図7に戻って説明する。ステップS4-4において、周辺設計生成部102は、変動対象として選択された設計値のうち、変動設計値として選択されていない(言い替えると、周辺設計条件を生成していない)設計値があるか否かを判定する。変動設計値として選択されていない設計値がある場合(YES)、周辺設計生成部102は、ステップS4-2に処理を戻す。すべての設計値を変動設計値として選択済みである場合(NO)、周辺設計生成部102は、ステップS4-5に処理を進める。
 再度実行されるステップS4-2では、周辺設計生成部102は、変動対象として選択された設計値のうち、変動設計値として選択されていない設計値から、新たな変動設計値を選択する。その後、選択された新たな変動設計値に対して、ステップS4-3からステップS4-4が再度実行される。
 図9は、基準設計条件に対して、2の設計値を変動させた周辺設計条件の一例を示す図である。図9の例は、図5に示した参照設計条件(No.1)が基準設計条件として選択され、設計値の一例である「添加剤Aの配合量」及び「添加剤Bの配合量」が変動設計値として選択された例である。図9に示されているように、複数の周辺設計条件(No.1-1-1~1-3-5)は、基準設計条件(No.1)に対して、添加剤Aの配合量のみが変動した周辺設計条件(No.1-1-1~1-1-5)、添加剤Bの配合量のみが変動した周辺設計条件(No.1-2-1~1-2-5)、又は添加剤Aの配合量及び添加剤Bの配合量が変動した周辺設計条件(No.1-3-1~1-3-5)を含む。
 図7に戻って説明する。ステップS4-5において、周辺設計生成部102は、ステップS4-3において生成された周辺設計条件を特性予測部103に送る。なお、ステップS4-3が複数回実行された場合、各回で生成された周辺設計条件すべてを特性予測部103に送る。
 図4に戻って説明する。ステップS5において、特性予測装置10が備える特性予測部103は、複数の周辺設計条件を周辺設計生成部102から受け取る。次に、特性予測部103は、モデル記憶部100から学習済みの特性予測モデルを読み出す。
 続いて、特性予測部103は、各周辺設計条件について、予測対象とする1以上の特性値を予測する。特性予測部103は、各周辺設計条件の設計値を、学習済みの特性予測モデルに入力することで、1以上の特性値を計算する。そして、特性予測部103は、予測結果を可視化部104に送る。予測結果は、周辺設計条件と当該周辺設計条件において予測された特性値とを含む。
 図10は、図8に示した各周辺設計条件における2の特性値を予測した予測結果の一例を示す図である。図10に示されているように、各周辺設計条件(No.1-1~1-5)について、特性値の一例である「材料物性1」及び「材料物性2」が予測されている。
 図11は、図9に示した各周辺設計条件における1の特性値を予測した予測結果の一例を示す図である。図11に示されているように、各周辺設計条件(No.1-1-1~1-3-5)について、特性値の一例である「材料物性1」が予測されている。
 図12は、図9に示した各周辺設計条件における2の特性値を予測した予測結果の一例を示す図である。図12に示されているように、各周辺設計条件(No.1-1-1~1-3-5)について、特性値の一例である「材料物性1」及び「材料物性2」が予測されている。
 図4に戻って説明する。ステップS6において、特性予測装置10が備える可視化部104は、予測結果を特性予測部103から受け取る。次に、可視化部104は、目的物質の設計値と特性値との関係を可視化するための可視化情報を生成する。続いて、可視化部104は、可視化情報をユーザ端末20に送信する。
 ユーザ端末20では、結果表示部203が、可視化情報を特性予測装置10から受信する。結果表示部203は、可視化情報に基づいて、目的物質の設計値と特性値との関係を可視化する。具体的には、結果表示部203は、表示装置506に表示される特性予測画面に、目的物質の設計値と特性値との関係を表示する。
 ≪特性予測画面の第1の例≫
 図13は、本実施形態における特性予測画面の第1の例を示す図である。特性予測画面の第1の例は、基準設計条件に対して、1の設計値を変動させた周辺設計条件における2の特性値を予測したときの特性予測画面である。
 図13に示されているように、第1の例における特性予測画面1100は、設計値選択欄1110、軸設定欄1120及びグラフ表示欄1130を有する。
 設計値選択欄1110は、第1の選択欄1111及び第2の選択欄1112を有する。第1の選択欄1111及び第2の選択欄1112には、設計条件のうち変動可能な設計値が選択可能に表示される。本実施形態における特性予測画面では、第1の選択欄1111及び第2の選択欄1112は、各設計値の一覧がラジオボタンで排他的に選択可能に表示される。第1の選択欄1111及び第2の選択欄1112は、例えば、変動可能な設計値を選択肢とするドロップダウンリスト又はリストボックス等で表示されてもよい。
 軸設定欄1120は、X軸設定欄1121、Y軸設定欄1122、Z軸設定欄1123及び軸追加ボタン1124を有する。X軸設定欄1121には、設計値選択欄1110で選択された設計値が選択可能に表示される。Y軸設定欄1122には、設計値選択欄1110で選択された設計値又は予測可能な特性値が選択可能に表示される。Z軸設定欄1123には、予測可能な特性値が選択可能に表示される。ユーザが軸追加ボタン1124を押下すると、Z軸設定欄1123が追加される。
 本実施形態における特性予測画面では、X軸設定欄1121、Y軸設定欄1122及びZ軸設定欄1123は、選択された設計値又は予測可能な特性値がドロップダウンリストで選択可能に表示される。X軸設定欄1121、Y軸設定欄1122及びZ軸設定欄1123は、例えば、選択された設計値又は予測可能な特性値を選択肢とするリストボックス等で表示されてもよい。
 図13に示されているように、特性予測画面の第1の例は、1の設計値を変動させた周辺設計条件において、2の特性値を予測した場合の表示例である。図13の例では、X軸は設計値の一例である「添加剤Aの配合量」であり、Y軸は第1の特性値の一例である「材料物性1」であり、Z軸は第2の特性値の一例である「材料物性2」である。
 グラフ表示欄1130は、X軸1131及びY軸1132を有する平面と、カラーバーで表されるZ軸1133とを有する。グラフ表示欄1130には、各周辺設計条件に関する予測結果に対応するシンボルが、X軸1131及びY軸1132に対応する座標に、Z軸1133の値に対応する色表現で配置される。
 Z軸の値を表す色表現は、カラーでもよいし、グレースケールでもよいし、二値で表現されたパターンでもよい。シンボルをカラーで表す場合、色相、明度及び彩度の少なくとも1つを特性値に応じて変化させればよい。例えば、色相環において180度乖離した2つの色を特性値の最小値及び最大値に対応させ、予測された特性値に応じた角度の色相で各シンボルを表現してもよい。シンボルをグレースケールで表す場合、輝度を特性値に応じて変化させればよい。例えば、輝度の最小値(0)及び最大値(255)を特性値の最小値及び最大値に対応させ、予測された特性値に応じた輝度で各シンボルを表現すればよい。
 グラフ表示欄1130では、基準設計条件と周辺設計条件とが区別可能に表示される。本実施形態における特性予測画面では、XY平面に配置される各シンボルのうち、基準設計条件に対応するシンボルは、外周が太線で表示されている。基準設計条件と周辺設計条件との区別の方法は、これに限定されず、シンボルの色の違い、形状の違い、大きさの違い等、ユーザが視認可能な方法であれば、どのような方法でもよい。
 特性予測画面の第1の例では、変動させる設計値が1つであるため、各周辺設計条件における予測結果に対応するシンボルが、XY平面上で折れ線グラフを描くように配置される。ユーザは、各シンボルの座標及び色表現を俯瞰することで、設計値を変動させたことによる2の特性値の変化傾向を把握することができる。
 ≪特性予測画面の第2の例≫
 図14は、本実施形態における特性予測画面の第2の例を示す図である。特性予測画面の第2の例は、基準設計条件に対して、2の設計値を変動させた周辺設計条件における1の特性値を予測したときの特性予測画面である。
 図14に示されているように、特性予測画面の第2の例は、2の設計値を変動させた周辺設計条件において、1の特性値を予測した場合の表示例である。図14の例では、X軸1131は第1の設計値の一例である「添加剤Aの配合量」であり、Y軸1132は第2の設計値の一例である「添加剤Bの配合量」であり、Z軸1133は特性値の一例である「材料物性1」である。
 特性予測画面の第2の例では、変動させる設計値が2つであるため、各周辺設計条件における予測結果に対応するシンボルが、XY平面全体に配置される。ユーザは、各シンボルの座標及び色表現を俯瞰することで、2の設計値の組み合わせに対する1の特性値の変化傾向を把握することができる。
 ≪特性予測画面の第3の例≫
 図15は、本実施形態における特性予測画面の第3の例を示す図である。特性予測画面の第3の例は、基準設計条件に対して、2の設計値を変動させた周辺設計条件における2の特性値を予測したときの特性予測画面である。
 図15に示されているように、特性予測画面の第3の例は、2の設計値を変動させた周辺設計条件において、2の特性値を予測した場合の表示例である。図15の例では、X軸1131は第1の設計値の一例である「添加剤Aの配合量」であり、Y軸1132は第2の設計値の一例である「添加剤Bの配合量」であり、Z1軸1133-1は第1の特性値の一例である「材料物性1」であり、Z2軸1133-2は第2の特性値の一例である「材料物性2」である。
 なお、Z2軸は、軸追加ボタン1124を押下することで表示される。このとき、第1の例及び第2の例におけるZ軸は、Z1軸となる。3以上の特性値を予測するときには、さらに軸追加ボタン1124を押下することで、Z3軸、Z4軸…を追加すればよい。
 特性予測画面の第3の例では、変動させる設計値が2つであるため、各周辺設計条件における予測結果に対応するシンボルが、XY平面全体に配置される。各シンボルは、Z1軸に対応する色表現で表された領域と、Z2軸に対応する色表現で表された領域とが結合した図形で構成される。3以上の特性値を予測するときには、各特性値に対応する色表現で表された領域が結合したシンボルをXY平面に配置すればよい。ユーザは、各シンボルの座標及びシンボルを構成する各領域の色表現を俯瞰することで、2の設計値の組み合わせに対する2の特性値の変化傾向を把握することができる。
 図16は、第3の例におけるシンボルの一例を示す図である。第3の例におけるシンボルは、特性値それぞれに応じた色表現で表された領域が結合したシンボルである。第3の例におけるシンボルは、各領域が同一形状で形成され、点対称に配置されていると好適である。
 図16(A)~(B)は、2つの予測値を表示するシンボルの一例である。図16(A)に示したシンボルは、各領域が三角形で形成され、左右に向かい合わせて配置されている。図16(B)に示したシンボルは、各領域が四角形(台形)で形成され、左右に向かい合わせて配置されている。
 図16(C)は、3つの予測値を表示するシンボルの一例である。図16(C)に示したシンボルは、各領域が三角形で形成され、隣り合う三角形との中心線のなす角が120°となるように配置されている。図16(D)は、4つの予測値を表示するシンボルの一例である。図16(D)に示したシンボルは、各領域が三角形で形成され、上下左右に組み合わせて配置されている。
 第3の例におけるシンボルは、図16に示した例に限定されない。第3の例におけるシンボルは、各特性値に対応する領域の色及び形状のバランスが容易に把握できる形態で表されていればよい。
 図4に戻って説明する。ステップS7において、特性予測装置10が備える可視化部104は、ユーザによる探索が終了したか否かを判定する。探索が終了した場合(YES)、可視化部104は、特性予測方法を終了する。探索が終了していない場合(NO)、可視化部104は、ステップS2に処理を戻す。
 探索が終了したか否かの判定は、可視化部104が表示する予測結果に対するユーザの操作があったか否かにより行う。ユーザが予測結果に対して新たな基準設計条件を選択する操作を行った場合、可視化部104は、探索が終了していないと判定する。ユーザが予測結果に対して新たな基準設計条件を選択する操作を行わない場合、可視化部104は、探索が終了したと判定する。
 再度実行されるステップS2では、基準設計決定部101が、ユーザの操作に応じて、新たな基準設計条件を決定する。その後、決定された新たな基準設計条件に対して、ステップS3からステップS7が再度実行される。
 図17は、予測結果から新たな基準設計条件を選択し、新たな基準設計条件に基づいて2の特性値を予測した予測結果の一例を示す図である。図17の例は、予測結果から周辺設計条件(No.1-23)が新たな基準設計条件として選択され、設計値の一例である「添加剤Cの配合量」が変動設計値として選択された例である。図17に示されているように、複数の周辺設計条件(No.1-23-1~1-23-5)は、基準設計条件(No.1-23)に対して、添加剤Cの配合量のみが変動し、他の設計値は固定されている。また、各周辺設計条件(No.1-23-1~1-23-5)について、特性値の一例である「材料物性1」及び「材料物性2」が予測されている。
 [変形例]
 実施形態における設計支援システム1では、予測結果に含まれる周辺設計条件から新たな基準設計条件を選択する構成を説明した。変形例における設計支援システム1では、予測結果に含まれる周辺設計条件の各設計値を編集することで新たな基準設計条件を選択する構成を説明する。
 本変形例における設計支援システム1では、周辺設計条件の各設計値を編集するための設計条件編集画面をユーザ端末20の表示装置506に表示する。設計条件編集画面は、編集対象とする周辺設計条件を特定して表示される。例えば、特性予測画面1100のグラフ表示欄1130に表示される各シンボルを選択することで、当該シンボルに対応する周辺設計条件の各設計値を編集するための設計条件編集画面が表示される。
 ≪設計条件編集画面≫
 本変形例における設計条件編集画面について、図18を参照しながら説明する。図18は、本変形例における設計条件編集画面の一例を示す図である。
 図18に示されているように、本変形例における設計条件編集画面1200は、設計条件編集欄1210、確定ボタン1211及びキャンセルボタン1212を有する。設計条件編集欄1210には、編集対象とする周辺設計条件の各設計値が、編集可能な形態で表示される。本変形例における設計条件編集画面では、周辺設計条件の各設計値が表形式で表示され、各設計値を直接編集可能に表示される。
 ユーザが設計条件編集欄1210において、いずれかの設計値を編集すると、確定ボタン1211が押下可能となる。ユーザが確定ボタン1211を押下すると、基準設計入力部202が、設計条件編集欄1210で編集された周辺設計条件を、新たな基本設計条件として受け付ける。ユーザがキャンセルボタン1212を押下すると、結果表示部203が、設計条件編集画面1200を閉じる。
 新たな基準設計条件が選択された後の処理は、上記の実施形態における設計支援システム1と同様である。すなわち、新たな基準設計条件に対して1以上の設計値を変動させた周辺設計条件が生成され、各周辺設計条件と各周辺設計条件について予測された1以上の特性値とを含む予測結果が特性予測画面1100に表示される。
 <実施形態の効果>
 本実施形態における設計支援システムは、基準設計条件のうち2つの設計値を変動させた複数の周辺設計条件について1つの特性値を予測した場合、変動させた設計値を軸とする平面に、予測値に応じた色表現で表されたシンボルをプロットする。したがって、本実施形態における設計支援システムによれば、複数の設計値を変動させた場合であっても、特性値の変化傾向を容易に把握することができる。
 本実施形態における設計支援システムは、基準設計条件のうち1つの設計値を変動させた複数の周辺設計条件について2つの特性値を予測した場合、変動させた設計値と一方の特性値とを軸とする平面に、他方の特性値に応じた色表現で表されたシンボルをプロットする。したがって、本実施形態における設計支援システムによれば、複数の特性値を予測した場合であっても、特性値の変化傾向を容易に把握することができる。
 本実施形態における設計支援システムは、基準設計条件のうち2つの設計値を変動させた複数の周辺設計条件について2つの特性値を予測した場合、変動させた2つの設計値を軸とする平面に、各特性値に応じた色表現で表された領域が結合したシンボルをプロットする。したがって、本実施形態における設計支援システムによれば、複数の設計値を変動させた設計条件について複数の特性値を予測した場合であっても、特性値の変化傾向を容易に把握することができる。
 本実施形態における設計支援システムは、表示された予測結果から所望の設計条件を選択し、選択された設計条件を新たな基準設計条件として、所望の設計値を変動させた周辺設計条件について所望の特性値を予測した予測結果を再表示することができる。したがって、本実施形態における設計支援システムによれば、良好な予測結果を得られた設計条件の周辺設計条件を繰り返し探索することができ、効率的に目的物質の設計条件を決定することができる。
 [補足]
 上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)や従来の回路モジュール等の機器を含むものとする。
 以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
 本願は、日本国特許庁に2022年7月27日に出願された日本国特許出願2022-119644号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照することにより本願に援用する。
1 設計支援システム
10 特性予測装置
101 基準設計決定部
102 周辺設計生成部
103 特性予測部
104 可視化部
20 ユーザ端末
201 参照設計入力部
202 基準設計入力部
203 結果表示部

Claims (12)

  1.  2以上の材料物質を用いて製造される目的物質における設計条件を表す基準設計条件を決定するように構成されている基準設計決定部と、
     前記基準設計条件に対して、1の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成するように構成されている周辺設計生成部と、
     前記周辺設計条件それぞれにおける2以上の特性値を予測するように構成されている特性予測部と、
     前記設計値と第1の前記特性値とを軸とする平面に、第2の前記特性値に応じた色表現で、前記周辺設計条件に対応するシンボルを配置するように構成されている可視化部と、
     を備える特性予測装置。
  2.  2以上の材料物質を用いて製造される目的物質における設計条件を表す基準設計条件を決定するように構成されている基準設計決定部と、
     前記基準設計条件に対して、2の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成するように構成されている周辺設計生成部と、
     前記周辺設計条件それぞれにおける1以上の特性値を予測するように構成されている特性予測部と、
     第1の前記設計値と第2の前記設計値とを軸とする平面に、前記特性値に応じた色表現で、前記周辺設計条件に対応するシンボルを配置するように構成されている可視化部と、
     を備える特性予測装置。
  3.  請求項2に記載の特性予測装置であって、
     前記特性予測部は、2以上の前記特性値を予測するように構成されており、
     前記可視化部は、前記特性値それぞれに応じた色表現で表された領域が結合したシンボルを、前記周辺設計条件に対応する座標に配置するように構成されている、
     特性予測装置。
  4.  請求項3に記載の特性予測装置であって、
     前記シンボルは、各領域が同一形状で形成され、点対称に配置されている、
     特性予測装置。
  5.  請求項1から4のいずれかに記載の特性予測装置であって、
     前記基準設計決定部は、前記可視化部により表示された前記シンボルから選択された前記シンボルに対応する前記周辺設計条件を前記基準設計条件として決定するように構成されており、
     前記可視化部は、前記基準設計条件が新たに選択されたとき、当該基準設計条件に基づいて生成された前記周辺設計条件に対応する前記シンボルを前記平面に再配置するように構成されている、
     特性予測装置。
  6.  請求項1から4のいずれかに記載の特性予測装置であって、
     前記基準設計決定部は、前記可視化部により表示された前記シンボルに対応する前記周辺設計条件を編集することで前記基準設計条件を決定するように構成されており、
     前記可視化部は、前記基準設計条件が新たに選択されたとき、当該基準設計条件に基づいて生成された前記周辺設計条件に対応する前記シンボルを前記平面に再配置するように構成されている、
     特性予測装置。
  7.  請求項1から6のいずれかに記載の特性予測装置であって、
     前記周辺設計生成部は、前記設計値を所定の上限値と所定の下限値の範囲かつ所定の変動幅で変動させることで、前記周辺設計条件を生成するように構成されている、
     特性予測装置。
  8.  請求項1から7のいずれかに記載の特性予測装置であって、
     前記特性予測部は、前記設計値を説明変数とし、前記特性値を目的変数とする機械学習モデルを用いて、前記特性値を予測するように構成されている、
     特性予測装置。
  9.  コンピュータが、
     2以上の材料物質を用いて製造される目的物質における設計条件を表す基準設計条件を決定する手順と、
     前記基準設計条件に対して、1の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成する手順と、
     前記周辺設計条件それぞれにおける2以上の特性値を予測する手順と、
     前記設計値と第1の前記特性値とを軸とする平面に、第2の前記特性値に応じた色表現で、前記周辺設計条件に対応するシンボルを配置する手順と、
     を実行する特性予測方法。
  10.  コンピュータが、
     2以上の材料物質を用いて製造される目的物質における設計条件を表す基準設計条件を決定する手順と、
     前記基準設計条件に対して、2の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成する手順と、
     前記周辺設計条件それぞれにおける1以上の特性値を予測する手順と、
     第1の前記設計値と第2の前記設計値とを軸とする平面に、前記特性値に応じた色表現で、前記周辺設計条件に対応するシンボルを配置する手順と、
     を実行する特性予測方法。
  11.  コンピュータに、
     2以上の材料物質を用いて製造される目的物質における設計条件を表す基準設計条件を決定する手順と、
     前記基準設計条件に対して、1の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成する手順と、
     前記周辺設計条件それぞれにおける2以上の特性値を予測する手順と、
     前記設計値と第1の前記特性値とを軸とする平面に、第2の前記特性値に応じた色表現で、前記周辺設計条件に対応するシンボルを配置する手順と、
     を実行させるためのプログラム。
  12.  コンピュータに、
     2以上の材料物質を用いて製造される目的物質における設計条件を表す基準設計条件を決定する手順と、
     前記基準設計条件に対して、2の設計値を変動させた複数の周辺設計条件を生成する手順と、
     前記周辺設計条件それぞれにおける1以上の特性値を予測する手順と、
     第1の前記設計値と第2の前記設計値とを軸とする平面に、前記特性値に応じた色表現で、前記周辺設計条件に対応するシンボルを配置する手順と、
     を実行させるためのプログラム。
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