技術 | QJサイエンス

GoldSim品質管理

katayamayuki — Tue, 18 Nov 2025 02:16:53 +0000

　GoldSimを用いた放射性廃棄物処分システムの性能評価では、対象廃棄物について様々な解析ケースを想定し、解析ケースごとに解析条件（処分概念、地質環境条件等）に対応したパラメータの数値を設定した入力ファイルを作成し、核種移行解析及び線量評価を行う。
　解析ケースごとに入力ファイルを作成する際は、各ケースで共通する解析パラメータの数値を設定したテンプレートファイルを用意し、これを解析ケースごとの作業フォルダにコピーして、設定値を適宜更新する。このように、上記の性能評価ではファイルのコピーや書き換えの操作が頻発するため、これらの操作が適切に行われていることを確認することが品質管理として重要である。しかし、GoldSimの入力ファイルで設定するパラメータの総数は膨大であるため、品質管理の方法として目視検査では非効率的であり、大量のファイルへの対応は困難である。
　そこで弊社では、性能評価における入力ファイルを作成する際に、操作元のテンプレートファイルについては目視検査等の手法でエキスパートによるマニュアル的な確認を行い、操作後の入力ファイルについてはファイルのコピーや書き換えが適切に行われているかどうかをPythonスクリプトで確認する、という方法で効率的に入力ファイルの品質管理を行っている（下図参照）。

放射性廃棄物処分システムの性能評価における品質管理イメージ

教師あり機械学習ツール

katayamayuki — Fri, 31 Oct 2025 09:17:28 +0000

　放射性廃棄物の地層処分に関する安全評価に関して数値解析グループが取り組んでいる分析では、評価対象として、高解像度の解析モデル、多数パターンの地質環境及び多数の廃棄体や多数の核種を考慮することが求められる。これら分析においては、数値解析における膨大な計算負荷の発生と、膨大な解析データの分析把握の困難さが問題となり、解決すべき課題となっている。この課題に対して、当グループでは、近年技術革新が目覚ましい機械学習を利用した２つの解析技術ツールの開発を行った。１つは、膨大な計算負荷を軽減するためのツールであり、もう１つは、膨大なデータから特徴量を抽出するツールである。前者は、教師あり機械学習を用いたツールであり、以下に概要を示す。

膨大な計算負荷低減を目的とした教師あり機械学習ツール

　安全評価で分析する核種の移行挙動は、処分施設の状態（形状や透水性、拡散特性等）と、地下岩盤の状態（岩種分布、及び各岩種での亀裂分布や透水性、拡散特性等）で規定される。当分析にはランダムウォーク法を用いた粒子追跡解析を行う必要があるが、この分析は計算負荷が非常に大きいことが課題である。そこで、教師あり機械学習の手法の１つであるニューラルネットワークを用いて、処分施設や岩盤の状態を説明変数として、取得したい粒子の移行挙動（移行率）を目的変数として、一部のランダムウォーク解析結果をもとに、他の解析結果を予測評価するツールを開発した。

教師あり機械学習ツール（予測評価ツール）の概念図

教師なし機械学習ツール

katayamayuki — Fri, 31 Oct 2025 09:14:04 +0000

　放射性廃棄物の地層処分に関する安全評価に関して数値解析グループが取り組んでいる分析では、評価対象として、高解像度の解析モデル、多数パターンの地質環境及び、多数の廃棄体や多数の核種を考慮することが求められる。これら分析においては、数値解析における膨大な計算負荷の発生と、膨大な解析データの分析把握の困難さが問題となり、解決すべき課題となっている。この課題に対して、当グループでは、近年、技術革新が目覚ましい機械学習を利用した２つの解析技術ツールの開発を行った。１つは、膨大な計算負荷を軽減するためのツールであり、もう１つは、膨大なデータから特徴量を抽出するツールである。前者は、教師なし機械学習を用いたツールであり、以下に概要を示す。

膨大な解析データから特徴量の抽出を目的とした教師なし機械学習ツール

　安全評価を行う解析対象は、広大な領域における膨大な数の亀裂分布、及び多数核種の移行挙動である。これらのデータは膨大であり人間が分析・把握することは困難である。そこで、多数データの中から類似性や特徴量を自動的に抽出するツールとして、教師なし機械学習の手法を用いたクラスター分析ツール（k-means法を用いたクラスター分類）を作成した。

教師なし機械学習ツール（クラスター分析ツール）の概念図

情報管理ツール

katayamayuki — Thu, 16 Oct 2025 06:29:49 +0000

　放射性廃棄物処分場の安全性は、操業期間中だけでなく閉鎖後数千年～数万年という長期にわたる将来まで確保することが求められます。そのため、地質環境の変化、人工バリアや天然バリアの性能評価、放射性物質の移行挙動など、多岐にわたる関連情報や解析結果が収集・蓄積されます。
弊社では従来から閉鎖後長期の安全性に関する国内での研究活動を支援するための基盤整備を目的として、知識マネジメントシステムの開発に着手してきました（性能評価のための知識マネジメントシステム）。近年ではAIやオントロジー等を活用し、収集・蓄積した情報・データを体系的に管理、あるいは長期的に活用できるように情報管理ツールの開発に取り組んでいます。

Conceptual illustration generated by ChatGPT (GPT-5), OpenAI

PIM（Project Issue Management）ダイアグラム

katayamayuki — Thu, 25 Sep 2025 02:03:52 +0000

　PIMダイアグラムとは、プロジェクトの中で生じる様々な問題あるいは改善の機会等を課題とし、各課題が生じる領域（工程、作業、専門分野、担当部署等）に留まらず、影響が波及する可能性のある他の領域や、問題解決の糸口を与える可能性のある他の領域を含めて、プロジェクト全体で横断的に問題解決や改善に取り組むための手法です。

PIMダイアグラムの概念図

（NDA. EGG10 Technical Baseline and Underpinning Research and Development Requirements Rev8.）

QPAC

QJ Science — Mon, 06 Aug 2012 15:39:51 +0000

　QPACは，多様な物理・化学的プロセスを連成させてシミュレートできるのみならず，非線形プロセスを含む，より一般的な幅広い問題を扱うことができるよう意図して開発された汎用解析ソフトウェアです。また、QJサイエンスは、お客様のニーズに合わせたモデル作りのお手伝いをいたします。

QPACの特徴

　一般的に、連成したプロセスを解くことのできるソフトウェアは、対象となる方程式群をモデル内に既に実装していることが多く，方程式そのものをユーザーが変更することは難しいのですが，QPACでは，パラメータやオプションの設定だけでなく，偏微分方程式群（PDEs）や微分代数方程式群（DAEs）も入力ファイルに読み込むことができるため，全く新しいプロセスに対しても柔軟に対応することができ、シミュレーション中においても動的に変更することが可能です。

QPACには，グリッドや空間離散化自体の固有な概念はなく，方程式が求解する場所の概念として、「コンパートメント」と「インターフェイス」と呼ばれるオブジェクトでシステムを構成します。コンパートメントはソースとシンクが作用する場所であり，インターフェイスはコンパートメント同士を連結し，両者のフラックスのやり取りをします。QPACでは，コンパートメントの集合体をインターフェイスによって接続することで，グリッドを生成しています。有限体積法を採用する場合は（他には有限差分法も可），コンパートメントに体積が割り当てられ，インターフェイスには面積と隣接するコンパートメントの中心間の距離，その他，必要に応じてコンパートメントの座標等の空間情報が与えられます。これらの情報は，時間変化を反映できるため，グリッドを時間とともに移動・変形させることが可能です。

QPACにはQPAC Viewerと呼ばれるQPACの出力の可視化ツールが附属していますので、簡単な操作で2次元や3次元で結果を見ることができます。さらに、CSV形式で出力することも可能です。

このようにQPACは非常に汎用性の高いソルバーであり、お客様のニーズに合わせたモデル作りが可能です。これからもQPACにより、お客様に最適なソリューションをご提供して参ります。

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性能評価のための知識マネジメントシステム

QJ Science — Sun, 05 Aug 2012 21:03:05 +0000

　放射性廃棄物処分システムの性能評価のように、多くの分野では，ある程度類型化された一連の解析や評価を，シナリオの派生，処分位置や設計の変更，地質環境条件等を含む解析条件の変更等の度に，一定期間内に多数回の解析を実施します。また，ステークホルダの参加が求められた場合，多様な人々との対話を通じて，様々な懸念や興味に対応した多くのケースについての解析や検討を行う必要が生じます。例えば、処分事業の場合、今後行われることとな許認可等においては，規制機関から性能評価解析の追跡性および使用したツールやデータの品質保証を求められることが予想されます。このようなニーズは，性能評価解析の一連のタスクが再現可能な形式で保存されていること，そしてタスクの遂行過程で行われた種々の意思決定とその根拠とが透明性と追跡性とをもって記録されていることの必要性を示しています。

このような背景のもと，QJサイエンスでは，設定された対象に応じて比較的ルーティン的な作業を行うタスクについて，その実施を支援しかつ的確に品質管理を行えるようにする知識マネジメントシステムを開発しています。これは，様々なニーズに対応した評価レポート，解析ツール，データベースの統合に対する支援を行うためのインテリジェントシステムです。主要な成果物である数値解析・評価レポートとその作成や変更に用いる解析ツールやデータベースを一体化することにより，品質管理に必要な追跡性や再現性，知識利用の最適化に必要なユーザーフレンドリネス，再利用性を備えています。また，Web上で動作するシステムとして設計することで，複数のユーザーがネットワーク越しにアクセスし，レポートの閲覧・編集，解析を実施することを可能にしています。

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エキスパートシステム

QJ Science — Sun, 05 Aug 2012 21:02:57 +0000

　専門家は、自身の専門分野において情報収集・考察・判断・問題点の抽出などの諸作業を行う際に多種多様な知識を使用しています。そこで使用される知識には、文章などで表現可能なもの（形式知）や形式知化できないもの（暗黙知）などが含まれております。これらの知識を組み合わせ、専門家の判断をコンピュータを用いて実現しようとして取り組まれてきたものがエキスパートシステムです。また、エキスパートシステムは、貴重な専門家の知識が消失してしまわないように、知識の記録と伝承を目的として構築される場合もあります。

エキスパートシステムは、これまでにも医療診断や分子構造決定など様々な分野で構築されてきました。しかし、専門家が状況に応じて下す判断をコンピュータシステムのプログラムを記述するような方法で構築する必要がありました。そのため、一部の専門家やコンピュータシステム開発者などのある程度プログラムに精通した人がエキスパートシステム構築に携わる必要がありました。この場合、エキスパートシステムの構築者が業務から外れてしまうと新たな知識の追加や更新が行いづらい状態となってしまうことが問題とであると言えるでしょう。

QJサイエンスでは、プログラミングの知識などがない方でも容易にエキスパートシステムを構築できることを目指し、自然言語でテキストを入力し、簡単な操作で条件を設定できるグラフィカルユーザーインターフェースを有するエキスパートシステム構築支援システムとその実行環境を提供しております。このシステムは、Webシステムとなっているため、インストールなどの煩わしい作業を行うことなく、エキスパートシステム構築作業に集中することができます。

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討論モデル

QJ Science — Sun, 05 Aug 2012 21:02:21 +0000

　討論モデルは、Stephen Toulminによって考案された実効的論証に対応した知識の構造化手法です。Toulminは、論理的証明、即ちいくつかの公理に基づき真と認められる命題に至ることを目指す方法が多くの現実的な問題に対して有効ではないことから、実効的論証という新たな方法を提案しました。Toulminの実効的論証では、まず最初に、ある現実的な問題に関連した主張を明示し、その後にその正当性を順次明らかにしていくというものとなっており、新しいアイディアの創出よりも既知の主張に関して、批判に耐えうるような正当化を行うことに力点が置かれています。討論モデルは、このような論証を主張／証拠／保証／裏付け／反証／評価といった構成要素によって体系的に記述することを目指すものです。

QJサイエンスの取り組み

　QJサイエンスでは、放射性廃棄物の地層処分や二酸化炭素地中貯留を中心に討論モデルの上位階層構築を手掛けると共に、多数の関係者が討論モデル構築に参加し、様々な角度から主張を検討するためのツール（討論モデルエディタ）を提供しています。この討論モデルエディタは、以下のような特徴を有しています。

主張や論拠・反証をツリー構造でグラフィカルに表現
予め想定される論点を登録しておき、その活用により討論を促進
編集理由や編集履歴の管理により、討論の変遷を追跡可能
複数ユーザーによる利用を前提とした管理機能

Toulminによる討論モデルの構造（Toulmin, 1958より）

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マネジメントコクピット

QJ Science — Sun, 05 Aug 2012 21:02:13 +0000

　マネジメントコクピットは、プロジェクトマネージャがプロジェクトに係る厖大な情報の中から意思決定等に必要な情報のみを抽出して、プロジェクトの状況を的確に把握し、状況に応じた判断を行うことを支援するツールです。

弊社の提供するマネジメントコクピットは、プロジェクト管理とソーシャルウェアを統合させたシステムとなっており、プロジェクトマネージャのみではなく、プロジェクトに係るメンバーもサポートします。

多くのプロジェクトでは、目標を達成するために様々な立場のメンバーが協力して作業を行います。マネジメントコクピットでは、ガントチャートを用いたプロジェクト管理の機能を始め、メンバーの立場やプロジェクトの進行状況により刻々と変化する情報を利用者のニーズに合わせて画面に表示します。また、プロジェクト中に発生する問題などに対して関係者が参加して検討を行うためのコミュニケーションツールを備えており、そこでの議論の経過や結論とプロジェクトとの関係性を保持することで、プロジェクトの進行中に下した決定を結論のみでなく経緯も含めて管理します。これにより、追跡性を確保すると共に、類似事象発生時の判断基準として活用することが容易になっております。

マネジメントコクピットは、機能をタブで切り替える構成となっており、適用するプロジェクトによって、不要な機能の取り外しや、新たな機能の増設といったカスタマイズが可能な設計となっております。

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地層処分技術に関する知識マネジメントシステムの開発（Ⅲ）(1)マネジメント機能のインテリジェント化に関する設計研究