所属
環境・社会理工学院 准教授
職名
准教授
プロフィール
地震工学を主なフィールドとして，応用力学やデータ科学の手法を用いた問題解決のための研究を，大学内外の研究者の方々と協力しながら行っています．
外部リンク
ミヤモト タカシ
宮本 崇
MIYAMOTO TAKASHI
学位
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博士（工学） （ 東京大学 ）
研究キーワード
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データ科学
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地震工学
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応用力学
研究分野
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社会基盤（土木・建築・防災） / 構造工学、地震工学 / 地震工学
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情報通信 / 数理情報学 / データ科学
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社会基盤（土木・建築・防災） / 防災工学 / 防災工学
学歴
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東京大学 大学院工学系研究科 社会基盤学専攻博士後期課程
2009年4月 - 2012年3月
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東京大学 大学院工学系研究科 社会基盤学専攻修士課程
2007年4月 - 2009年3月
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東京大学 工学部 社会基盤学科
2005年4月 - 2007年3月
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東京大学 教養学部 理科一類
2003年4月 - 2005年3月
経歴
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東京科学大学 環境・社会理工学院 准教授
2025年9月 - 現在
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東京科学大学 環境・社会理工学院 准教授
2025年4月 - 現在
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理化学研究所 革新知能統合研究センター 防災科学チーム 客員研究員
2025年4月 - 現在
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ドイツ人工知能研究センター 客員研究員
2021年4月 - 2024年3月
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山梨大学 工学部 土木環境工学科 准教授
2020年2月 - 2025年3月
国名：日本国
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山梨大学 工学部土木環境工学科 助教
2012年7月 - 2020年1月
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イリノイ大学アーバナシャンペーン校 客員研究員
2012年4月 - 2012年6月
論文
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Coordinate-Transformed Dynamic Mode Decomposition for Short-Term Rainfall Forecasting 査読
Shitao Zheng, Takashi Miyamoto, Shingo Shimizu, Ryohei Kato, Koyuru Iwanami
IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 62 1 - 17 2024年3月
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有ヒンジPC橋を対象とする時系列InSAR橋梁変位解析と構造シミュレーションとの比較分析 査読
木下 耕介, 矢野 友貴宏, 久村 孝寛, 宮本 崇, 全 邦釘
AI・データサイエンス論文集 5 ( 3 ) 730 - 739 2024年
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Shitao Zheng, Takashi Miyamoto, Koyuru Iwanami, Shingo Shimizu, Ryohei Kato
Journal of Disaster Research 17 ( 7 ) 1140 - 1149 2022年12月
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機械学習による橋梁の損傷推定を想定した教師データセットの生成 査読
竿本英貴, 宮本崇
土木学会論文集A1（構造・地震工学） 78 ( 4 ) I_10 - I_21 2022年9月
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Shitao Zheng, Takashi Miyamoto, Shingo Shimizu, Ryohei Kato, Koyuru Iwanami
IGARSS 2022 - 2022 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium 2022年7月
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Takashi Miyamoto, Yudai Yamamoto
IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing 1 - 1 2021年
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Takashi Miyamoto, Yudai Yamamoto
IGARSS 2020 - 2020 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium 6623 - 6626 2020年9月
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AIを活用した鋼構造物の腐食損傷の点検・診断の現状及び展望 査読
CHUN Pang-Jo, DANG Ji, 佐野泰如, 杉崎光一, 宮本崇, 阿部雅人, 清水隆史
防錆管理 64 ( 6 ) 193 - 200 2020年
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防災応用の観点からの機械学習の研究動向 査読
宮本崇, 浅川匡, 久保久彦, 野村泰稔, 宮森保紀
AI・データサイエンス論文集 1 ( J1 ) 242 - 251 2020年
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ショートカット接続を含む深層学習による数値気象モデル降水量予測補正の検討 査読
倉上健, 相馬一義, 宮本崇, 古屋貴彦, 馬籠純, 石平博
土木学会論文集G(環境) 76 ( 5 ) I_471 - I_478 2020年
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パターン認識と法則発見のデータサイエンス 査読
宮本崇
AI・データサイエンス論文集 1 ( J1 ) 270 - 277 2020年
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インフラメンテナンスの生産性向上のためのAI活用とユースケース 査読
杉崎光一, 阿部雅人, CHUN Pang-jo, 宮本崇, 河村圭
土木学会論文集A1(構造・地震工学) 76 ( 2 ) 197 - 211 2020年
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クープマン作用素論に基づく非線形動的現象のデータ駆動型解析と降水短期予測への適用 査読
宮本崇, ZHENG Shitao, 阿部雅人, 岩波越
土木学会論文集A2(応用力学) 76 ( 1 ) 22 - 37 2020年
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深層学習を用いた降水短期予測における数値気象モデル出力補正手法の構築 査読
倉上健, 相馬一義, 宮本崇, 古屋貴彦, 馬籠純, 石平博
土木学会論文集G(環境) 75 ( 5 ) I_33 - I_39 2019年
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地盤工学における機械学習技術の応用研究事例について 招待 査読
宮本崇
地盤工学会誌 67 ( 6 ) 16 - 19 2019年
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3-D Gravity Basement Structure Around Mashiki, Kumamoto, Japan 査読
Shun Araki, Tatsuya Noguchi, Masao Komazawa, Shoya Arimura, Mitsuhiro Tamura, Kei Nakayama, Hitoshi Morikawa, Takashi Miyamoto, Kahori Iiyama, Yoshiya Hata, Masayuki Yoshimi, Takao Kagawa, Hiroyuki Goto
Journal of Disaster Research 13 ( 1 ) 193 - 198 2018年2月
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深層学習を用いた常時微動記録からの解析対象区間の自動抽出 査読
宮本崇, 古屋貴彦, 盛川仁
土木学会論文集A2(応用力学) 73 ( 2 ) I_321 - I_331 2017年
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熊本県益城町の造成宅地での高密度常時微動計測の広域実施によるH/Vスペクトルと地震被害の関係 査読
秦吉弥, 湊文博, 後藤浩之, 吉見雅行, 古川愛子, 宮本崇, 飯山かほり, 野口竜也, 盛川仁, 池田隆明, 香川敬生
物理探査 70 35 - 41 2017年
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Jensen-Shannon divergenceを用いた構造物の非線形応答値に基づく地震動波形の集合のクラスタリング 査読
宮本崇, 本田利器
日本地震工学会論文集 16 ( 3 ) 3_41 - 3_52 2016年
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Synthesis of representative wave of spectrum-fitting input motions based on iterative learning procedure 査読
Takashi Miyamoto, Riki Honda
International Journal of Earthquake and Impact Engineering 1 ( 1/2 ) 159 - 173 2016年
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平成28年(2016年)熊本地震の概要と益城町周辺における余震・常時微動観測 査読
宮本崇, 飯山かほり, 後藤浩之, 盛川仁
自然災害科学 35 ( 2 ) 77 - 86 2016年
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3次元非線形地盤震動解析を用いた堆積層における地盤ひずみの集中効果の検証 査読
宮本崇, 入原渉, 鈴木猛康, 藤田航平, 市村強
土木学会論文集A1（構造・地震工学） 72 ( 4 ) I_768 - I_776 2016年
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JS divergenceに基づく地震動波形のクラスタリング手法による観測地震動記録群の分類
宮本崇, 本田利器
土木学会論文集A1（構造・地震工学） 72 ( 4 ) I_810 - I_820 2016年
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大規模河川氾濫に伴う広域避難体制構築のためのBECAUSEモデルを適用した研修・訓練と評価 査読
鈴木猛康, 宮本崇, 秦康範
災害情報 ( 14 ) 105 - 115 2016年
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JS divergenceを用いた地震動波形のクラスタリング手法のスペクトル適合波への適用性 査読
宮本崇, 本田利器
土木学会論文集A1（構造・地震工学） 71 ( 4 ) I_799 - I_806 2015年
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並列遺伝的アルゴリズムによる道路ネットワークの災害復旧過程の最適化 査読
宮本崇, 金原卓広
土木学会論文集A2（応用力学） 70 ( 2 ) I_595 - I_602 2014年
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Synthesis of Design Ground Motion Representing the Information of a Set of Possible Ground Motions 査読
Honda, R, Miyamoto, T
Safety, Reliability, Risk and Life-Cycle Performance of Structures & Infrastructures 4463 - 4470 2014年
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設計用入力地震動の数が構造物の耐震強度に及ぼす影響の確率的評価 査読
宮本崇, 本田利器
土木学会論文集A1（構造・地震工学） 70 ( 4 ) I_981 - I_990 2014年
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Comparison of revenue guarantee programs in build-operation-transfer projects 査読
Kohei Asao, Takashi Miyamoto, Hironori Kato, Crispin Emmanuel D. Diaz
Built Environment Project and Asset Management 3 ( 2 ) 214 - 227 2013年11月
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設計地震動の集合が有する情報量に基づく構造物の安全性評価 査読
宮本崇, 本田利器
JCOSSAR2011論文集 425 - 431 2011年
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非線形応答値を特徴指標とした探索的な設計地震動の合成手法の鉄筋コンクリート橋脚モデルに対する適用性の考察 査読
宮本崇, 本田利器
土木学会論文集A2（応用力学） 67 ( 2 ) I_439 - I_449 2011年
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地震動の集合が有する設計地震動としての情報量の定量的評価 査読
宮本崇, 本田利器
土木学会応用力学論文集 13 577 - 586 2010年
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非線形応答値を特徴指標とした，構造系に与える影響の観点からの地震動の類似性評価 査読
宮本崇, 本田利器
土木学会論文集A1（構造・地震工学） 65 ( 1 ) 88 - 96 2009年
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宮本崇, 本田利器
土木学会応用力学論文集 12 601 - 610 2009年
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SIMILARITY ESTIMATION OF SEISMIC WAVES FROM THE VIEWPOINT OF THE EFFECTS ON STRUCTURAL SYSTEMS BASED ON NONLINEAR STRUCTURAL RESPONSE AS FEATURE INDICES
Takashi MIYAMOTO, Riki HONDA
Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A1 (Structural Engineering & Earthquake Engineering (SE/EE)) 65 ( 1 ) 88 - 96 2009年
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非線形系の応答の時間周波数特性の複素数表現に基づく入力波の推定 査読
本田利器, 宮本崇
土木学会応用力学論文集 11 665 - 673 2008年
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解析信号ウェーブレットによる時間周波数特性を考慮した入力地震動表現 査読
本田利器, 宮本崇
土木学会地震工学論文集 29 139 - 145 2007年4月
MISC
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グラフベース非線形次元圧縮とランダムフォレスト回帰を用いたリアルタイム震度時系列の予測の試み
久保 久彦, 宮本 崇
人工知能学会全国大会論文集 JSAI2024 3L5OS3b01 2024年6月
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物理法則を考慮する機械学習PINNでの圧密沈下問題における地盤パラメータ推定
久保栞, 西尾真由子, 井上純哉, 宮本崇, CHUN Pang-jo
計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(CD-ROM) 22nd 2021年
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Physics-Informed Neural Networksによる1次元連続体の動的解析
宮本崇, 西尾真由子, CHUN Pang-jo
AI・データサイエンス論文集(Web) 2 ( J2 ) 2021年
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震災に立ち向かうAI・IoT技術 IoT・AI技術の地震工学への応用
北原武嗣, 宮本崇
日本地震工学会誌 ( 42 ) 2021年
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クープマン作用素解析と運動学的解析の混成手法による短期降水予測
ZHENG Shitao, 宮本崇, 阿部雅人, 清水慎吾, 加藤亮平, 岩波越
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 75th 2020年
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河川水位情報と雨量情報からの深層学習によるダム流入量の予測
宮本崇, 三浦奈都, 天方匡純, 中野裕之, 安野貴人, 石井明
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 75th 2020年
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表層地盤の基盤不整形性を考慮した甲府市街地における地震被害推定の高度化
吉田旭宏, 鈴木猛康, 宮本崇
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 75th 2020年
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衛星画像と構造物情報のマルチモーダル深層学習による地震被害判別
山本裕大, 宮本崇
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 75th 2020年
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ダム洪水予測のための山間部における河川水位計の設置方法
石井明, 天方匡純, 安野貴人, 中野裕之, 宮本崇
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 75th 2020年
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短期降雨予測へのクープマン作用素解析の応用
宮本崇, ZHENG Shitao, 阿部雅人, 清水慎吾, 加藤亮平, 岩波越
日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web) 2020 2020年
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クープマン作用素解析による動的な物理現象へのデータ駆動アプローチ
宮本崇
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 75th 2020年
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時系列降雨分布データと再帰的畳み込み深層学習モデルを用いた短期降雨予測の試み
鄭世韜, 宮本崇, 阿部雅人, 清水慎吾, 加藤亮平, 岩波越
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 74th 2019年
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人工衛星撮影データの時系列性と不均衡性を考慮した機械学習モデルによる地震被害判別
宮本崇
構造物の安全性および信頼性(CD-ROM) 9 2019年
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rankSVMを用いた不均衡な訓練データからの機械学習と地震被害検知への応用
宮本崇, 丸山諒
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 74th 2019年
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歴史的な土地改変を行った甲府市街地の微動による推定表層厚と地震被害との関係
吉田旭宏, 鈴木猛康, 宮本崇
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 74th 2019年
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富士川周辺地域における素因と誘因を考慮した機械学習による土砂災害危険度推定
相馬一義, 黒田晴, 倉上健, 宮本崇
日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web) 2019 2019年
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短期気象予測における降水量ガイダンスへの深層学習の活用に関する検討
倉上健, 相馬一義, 宮本崇, 古屋貴彦, 馬籠純, 石平博
日本地球惑星科学連合大会予稿集(Web) 2019 2019年
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微動観測と非線形地震応答解析に基づいた木造住宅の地震被害推定
吉田旭宏, 鈴木猛康, 宮本崇
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 73rd 2018年
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常時微動観測と1次元等価線形解析に基づいた地下ライフラインの地震被害推定
木下顕吾, 鈴木猛康, 宮本崇
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 73rd 2018年
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深層学習は土木を変える?-AI活用の可能性を探る-畳み込みニューラルネットワークを用いた常時微動記録の自動処理-深層学習による時系列データの特徴抽出-
宮本崇
土木学会誌 103 ( 2 ) 2018年
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光学衛星画像の時空間畳み込みニューラルネットワークによる地震被害の判別
宮本崇, 濱崎泰知
日本リモートセンシング学会学術講演会論文集(CD-ROM) 64th 2018年
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時空間畳み込みニューラルネットワークによる衛星画像からの地震時構造物被害の検出
宮本崇, 濱崎泰知
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 73rd 2018年
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物理探査における常時微動記録の深層学習処理について
宮本崇, 古屋貴彦, 盛川仁
知能メカトロニクスワークショップ講演論文集(CD-ROM) 22nd 2017年
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2点同時微動観測に基づく傾斜基盤構造推定の試み
飯山かほり, 宮本崇, 盛川仁, 飯田剛史, 後藤浩之, 秦吉弥
日本地震学会秋季大会講演予稿集(CD-ROM) 2017 2017年
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3次元基盤不整形性を有する市街地における地下ライフラインの地震被害想定の試み
木下顕吾, 鈴木猛康, 宮本崇
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 72nd 2017年
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深層学習を用いた常時微動記録の自動処理手法の開発
宮本崇, 古屋貴彦, 盛川仁
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 72nd 2017年
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カトマンズ盆地における動的なコーン貫入抵抗と常時微動に関する一報告
荒木功平, 宮本崇, 藤森弘晃, 木下顕吾, 中村高志, 西田継, 鈴木猛康
地盤工学会関東支部発表会(CD-ROM) 13th 2016年
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甲府盆地の3次元地盤構造モデルの構築と地盤震動解析
入原渉, 宮本崇, 鈴木猛康
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 70th 2015年
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JS divergenceを用いた構造物の非線形応答値に基づく地震動波形のクラスタリング
宮本崇, 本田利器
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 70th 2015年
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保護者と学校で相互に安否確認のできる学校防災SNS
鈴木猛康, 秦康範, 宮本崇
日本災害情報学会研究発表大会予稿集 16th 2014年
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不確実性を反映した多数の想定地震動の特性の機械学習に基づく設計地震動の合成
宮本崇, 本田利器
理論応用力学講演会講演論文集(Web) 63rd 2014年
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プレート境界型地震時における甲府盆地の地盤構造を考慮した液状化判定に関する検討
大澤史崇, 鈴木猛康, 宮本崇
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 68th 2013年
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大規模河川氾濫における広域連携体制構築のためのプロセスの有効性検証
飯久保雄太, 鈴木猛康, 宮本崇
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 68th 2013年
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設計地震動の数が構造物の安全性に及ぼす影響の定量的評価
宮本崇, 本田利器
土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 68th 2013年
受賞
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AI・データサイエンス論文賞
2020年12月 土木学会構造工学委員会 構造工学でのＡＩ活用に関する研究小委員会 パターン認識と法則発見のデータサイエンス
宮本崇
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2020年度応用力学シンポジウム講演賞
2020年10月 土木学会 短期降水予測のための運動学的解析とクープマン作用素解析の混成手法の開発
宮本崇
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優秀講演賞 第22回知能メカトロニクスワークショップ
2017年8月
宮本 崇
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Outstanding Paper Award, Built Environment Project and Asset Management
2014年10月
宮本 崇
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2009年度応用力学論文賞
2010年8月 土木学会応用力学委員会
宮本 崇
共同研究・競争的資金等の研究課題
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物理とデータ科学の統合手法による都市域観測ビッグデータからの災害解析
研究課題/領域番号：23K26350 2023年4月 - 2027年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
宮本 崇
配分額：18460000円 （ 直接経費：14200000円 、 間接経費：4260000円 ）
洪水害および風水害を対象に，衛星による地表観測画像に加えて付加的なデータを入力に用いる被災域解析のAIモデルを開発を行い，その性能を検証した．
洪水害の被災域解析においては，広く用いられるSAR衛星画像に加えて数値標高データを深層学習モデルに入力データとして用いる方法を検討した．衛星画像の有する位置情報に基づいて，画像内の撮影域に対応する数値標高データをオープンデータから自動的に抽出・加工するアルゴリズムを開発し，洪水被災域の衛星画像を格納したオープンデータセットであるSen1Floods11を，数値標高データパッチを追加する形で拡張しその成果を公開した．また，構築した拡張データセットを用いて標高情報が洪水被災地域の検知に与える影響を評価し，標高情報そのものよりもその1次微分である傾斜情報が重要な役割を果たすことを示した．
風水害の被災域解析においては，光学衛星画像から台風による住宅構造物の被害を検知する深層学習モデルの開発に取り組んだ．衛星画像に加えて住宅1棟単位の属性情報を入力データとして処理するモデルの基礎構造を開発し，その性能を検証した．
また，物理的な方程式を推論に組み込む手法であるPhysics-Informed Neural Networks（PINNs）について，従来から課題となっていた動的な問題に対する収束性の低下を補うために，簡易な数値解析から得られる数値解を深層学習モデルの教師データとして用いる手法を提案した．同手法により，PINNsが収束する問題の範囲を大幅に拡張することに成功し，手法の汎用性を向上させる結果を得た． -
高精度な損傷検知CNNと専門知を融合させる橋梁点検診断のための新しいAI手法
研究課題/領域番号：21H01417 2021年4月 - 2024年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B)
全 邦釘, 宮本 崇, 浅本 晋吾, 党 紀
配分額：17420000円 （ 直接経費：13400000円 、 間接経費：4020000円 ）
橋梁点検診断の効率化および高精度化のため，Deep Learning（DL）技術の一種である
Convolutional Neural Network (CNN)により橋梁撮影画像を解析し，損傷を自動で評価する手法の実現が期待されている．当該年度は，当初目標であった既存点検データラベル付，ドローン計測，分岐型CNN構築，SfM，Image Captioning，専門知モデル，それらの取り組みをはじめる計画であったが，計画通り全てスタートすることができた．
その中で，特にImage Captioningについては想定通り（あるいは想定以上）の結果が出始めており，当初想定していた内容がほぼ既に実現できており，現在成果をまとめている段階である．また，Webシステムへの実装なども行っており，現在この内容についても投稿中である．
専門知モデルについては，着実に研究を進めている段階にあり，特にResource Description Frameworkのトリプルを活用すれば扱いやすいと見出したところである．
ドローン計測とSfMについても計画通りの結果がではじめており，撮影した写真が三次元モデル内でどの位置にあるか，AIで自動検出した損傷がどの位置にあるかなどを同定することも既に出来ている．この結果についても，既に論文はStructure and Infrastructure Engineeringに投稿されており，軽微な修正を着実に行っている段階である．多様な環境の正規化を行う分岐型CNNについては，分岐型CNNに加えてAttention機構を導入することが的確であると見出し，現在解析を進めている． -
スパースな地震観測網による地盤-構造物系の地震時挙動の高精度予測手法の開発
研究課題/領域番号：19H02400 2019年4月 - 2024年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B)
盛川 仁, 後藤 浩之, 飯山 かほり, 宮本 崇
配分額：17030000円 （ 直接経費：13100000円 、 間接経費：3930000円 ）
R元年度は本研究の初年度として，当初計画通り，観測および観測記録の高精度化，高効率化に着手した。微動を用いた物理探査手法(微動探査法)ではノイズが含まれない解析区間の自動抽出手法を検討した。検討により，深層学習を用いてノイズの有無を判定する手法が有用であるとの感触を得た。また，観測規模が大きくなるにともなって観測の自由度が失われるため，観測効率が低下する傾向がある。これを解析アルゴリズムの工夫によって観測の自由度を高め，観測を効率化する手法を新たに開発し，数値計算によってその妥当性を確認した。また，観測記録で検証するために地盤構造がわかっている場所で，実際に微動観測を実施して微動記録を収集した(解析は第二年度に実施する予定)。また，地盤ー構造物系の動特性のモデルの統合のための検討にも着手した。
観測網をスパース化しながらも地盤震動の推定精度を損なわない手法を確立することは本研究の大きな目標の一つであるが，そのための手法としてスパース推定に関するミニシンポジウムを主催した(「スパース推定の展開と土木工学 ---疎なデータからどこまで高密度な情報が再現できるか」，共催:土木学会構造工学委員会 構造工学でのAI活用に関する研究賞委員会，山梨大学 工学域スマート社会基盤創造研究ユニット，2019年10月15日，土木学会講堂，東京)。ミニシンポジウムでは会場がほぼ満員となる参加者(68人)を得て，スパース推定研究の第一人者6名による講演，パネルディスカッションを通じて活発な議論を行い，最新の研究成果に関する情報を研究者間で共有した。ここで得られた知見を第二年度以降の研究に活用するための素地とすることができた。 -
数値気象モデルと深層学習を融合した豪雨予測手法の構築
研究課題/領域番号：19H02246 2019年4月 - 2023年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B)
相馬 一義, 古屋 貴彦, 宮本 崇, 馬籠 純, 石平 博
配分額：17550000円 （ 直接経費：13500000円 、 間接経費：4050000円 ）
研究代表者らは，数値気象モデルCReSiBUCによる数時間から1日先予測結果を入力し，深層畳み込みニューラルネットワーク（視神経を模したニューラルネットワーク）を用いて降水量分布を補正する豪雨予測手法を構築・改良してきた．
2019年度には，これまで入力していた数値気象モデルによる地上鉛直風速予測結果に変えて，地上水平風速を入力データとして活用する可能性を検討した．地上水平風速を活用できれば，CReSiBUC計算結果のみならず気象庁が提供する数値モデル予測結果も利用でき，学習に活用できるデータ数増加につながると期待される．まず数値気象モデルCReSiBUCを用いた2001年の8月を対象とした京阪神地域における予測実験について，地上鉛直風速と関連する地上水平風速の収束・発散を求め，深層畳み込みニューラルネットワークを用いた補正手法に入力した．
その結果，台風のような空間スケールの大きな降水（一つの降水域が直径数十km程度）において，降水の有無（降水強度1mm/hr以上の雨域の範囲）に関しては地上水平風速を入力した場合でも，数値気象モデル出力の降水量よりも補正後の降水量が気象庁解析雨量に近づくことが確認された．一方，強い降水の範囲に関しては精度が向上せず，地上鉛直風速を入力した場合以上に補正によって降水を平滑化する傾向がみられた．これは，地上水平風速から収束・発散を求める際に周囲5セルのデータを用いるため，1セルのデータのみを用いる地上鉛直風速と比較して情報が平滑化されることが原因として考えられる．また，地上水平風速の収束が生じ，気圧が上昇し，上昇気流が発生して雲の発達につながるまでに時間遅れが存在することも原因として考えられる． -
衛星リモートセンシングから得られる時空間ビッグデータの機械学習による地震被害の判別
2019年4月 - 2021年9月
科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業ACT-I 「情報と未来」領域 加速フェーズ
宮本崇
担当区分：研究代表者
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様々な情報源から得られるヘテロデータのマルチモーダル学習による地震被害分布の推定
研究課題/領域番号：18K13966 2018年4月 - 2022年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究 若手研究
宮本 崇
配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）
大地震前後に撮影された衛星画像に加えて，築年代や構造形式といった構造物個々の情報を統合的に考慮して地震被害の有無を判定するAIモデルを開発した．
2016年熊本地震時における被災地域における撮影画像と構造物情報・被害情報を元に，機械学習モデルの学習と精度検証のためのデータセットを構築した．衛星画像と構造物属性を総合的に判断するモデルとして，これまでに有効性を検証できた3次元畳み込み構造にマルチモーダル学習構造を新たに加えることにより，大きく被害判別精度が向上する結果が得られた． -
深層学習を用いたSAR衛星画像からの地震被害域の自動判別
2017年10月 - 2019年3月
科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業 ACT-I
宮本 崇
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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「危機耐性」の概念に基づく耐震設計体系の確立と実現のための要素技術の開発
研究課題/領域番号：16H02357 2016年4月 - 2020年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A) 基盤研究(A)
本田 利器, 秋山 充良, 高橋 良和, 宮本 崇, 片岡 正次郎, 野津 厚
配分額：43550000円 （ 直接経費：33500000円 、 間接経費：10050000円 ）
危機耐性の設計手法のフレームワークとして，想定される損傷フェーズの発生頻度に基づく手法について，臼型滑り面を用いた免震支承を対象にした基礎的な検討を行い，その妥当性について検証した．
危機耐性の要素技術としては，昨年度の検討を継続し，5種類の異なる臼型滑り面形状を製作し，提案橋梁の水平二方向震動実験を実施することで，最適な摩擦振子と滑り面形状を同定した．また，外力条件の変化に対する感度の低い構造についての検討を継続した．設計基準外の地震動に対しても，柱の挙動の不確定性を最小限に留めるため，埋込コンクリートヒンジRC構造にUBRC機構を付加した埋込メナーゼヒンジUBRC柱を提案し，それらの性能を正負交番載荷実験により検証した．その結果，設計基準外の大変形が生じた場合でも，柱基部の軸変形，せん断変形を抑制することができるとともに，UBRC化によって，大変形領域におけるP-Δ効果を打ち消す復元力を発揮することができることを確認した．
入力地震動については，2016年熊本地震の際に断層近傍で観測されたような永久変位成分を含む強震動の計算に適用可能な強震動シミュレーション手法を開発するともに，設計地震動の設定手法に，人工知能技術を応用する検討を行った．構造物の応答から入力波形を逆解析する人工知能モデル等を構築し，入力波形中の支配的な特性の抽出や，任意の応答値を引き起こす入力波形の合成法を提案した．
深刻な外力として断層変位をとりあげ，その予見性および統計的性質の分析、断層変位による構造物の被災事例および断層変位対策事例の分析等を実施するとともに、断層の影響を受けにくい構造形式・設計の考え方を整理した。また，震災後の復興プロセスにおけるインフラの影響について，チリやネパールの復興プロセスについても調査した． -
超高密度観測記録に基づく地盤及び構造物の地震時挙動の確率論的同定手法の開発
研究課題/領域番号：15H02990 2015年4月 - 2020年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B)
盛川 仁, 宮本 崇, 後藤 浩之, 飯山 かほり
配分額：14430000円 （ 直接経費：11100000円 、 間接経費：3330000円 ）
重力，微動，地震動の超高密度観測記録を用いて，観測記録の高度利用のための基礎的検討を行った上で，観測手法，データ処理の高効率化手法を開発した。従来，単なる統計量をもとに扱われていた地震動指標や構造物の動特性，それらをあわせて得られる被害推定に対して，現象の物理を取り入れた確率論的表現，すなわち場のスペクトルをモデル化する手法を提案し，実観測記録をもとにその妥当性を検証した。
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データ駆動科学を駆使した，想定地震動の集合の情報を集約した設計地震動の合成
研究課題/領域番号：15K18106 2015年4月 - 2018年3月
日本学術振興会 科学研究費補助金 若手研究B 若手研究(B)
宮本 崇
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
本研究課題では，社会基盤構造物を設計する地点において想定される，様々な性質を有する多数の強震動波形に対して，それらの性質を集約・反映させた代表波形を合成する手法の開発を行った．このような代表波形に対する安全性を検証することにより，当初の多数の強震動波形に対する安全性が同時に確保されるかどうかを検証した．
想定される強震動波形を，その性質に応じてグループ化するクラスタリング手法を開発した．次に，各グループの中で，波形が有する重要な性質を自動的に抽出し学習する，強震動波形の機械学習アルゴリズムを開発した．このような2段階の手法からなる，想定地震動を代表する波形の合成手法を提案した． -
地震動集合の有する情報量を用いて不確実な状況での信頼性を考慮した設計入力波合成法
研究課題/領域番号：24360177 2012年4月 - 2016年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B)
本田 利器, 宮本 崇
配分額：9230000円 （ 直接経費：7100000円 、 間接経費：2130000円 ）
耐震設計で考慮する外力の選定において，地震動強度等に基づいて選出された数波の地震動ではなく，考慮すべき「地震動の集合」の全体を用いるという考え方を提案した．まず，地震動の集合が有する耐震設計における価値（有用性）を情報量に基づき評価し，地震動集合を設定する手法を提案した．さらに，設定した地震動集合の持つ「情報」を反映した設計用入力地震動を用いることを提案し，集合に含まれる地震動を「学習」させて，集合を代表する設計用地震動を合成することを提案した．また，この考え方に基づく波形合成法として，JSダイバージェンスやクラスタリング手法等を導入した手法を構築した．
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地震動と構造系の不確実性を考慮した情報理論的手法に基づく設計地震動の合成
研究課題/領域番号：11J56192 2011年 - 2013年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費 特別研究員奨励費
宮本 崇
配分額：1300000円 （ 直接経費：1300000円 ）
本研究では実構造物の非線形挙動が有する複雑さを前提に,以下に示す2つの段階から構成される新たな設計地震動の設定手法を提案した.
(1)従来では特定の地震動波形を設計用入力地震動として選定することに対し,本手法では複数の地震動波形の集合を性能照査用の外力として考慮することを提案した.その上で,目的の安全性を達成する設計地震動の集合を,その集合が有する多様性という観点から選定することの提案とその有効性の検証を行った.地震動の集合が有する多様性を定量化するために,情報理論などから得られる情報エントロピーを利用することを提案した.
数値解析による検証の結果,地震動の集合が対象構造系の損傷モードに対し影響の強い波形を含む確率と,その集合が有する情報エントロピーの値には明確な関係が確認され,構造系の挙動が有する複雑さの下でも高い信頼性をもって目標の安全性を達成する波形の選定が可能となることを示すことができた.
(2)提案手法の第二段階では,上述した手法により設定される,目標となる安全性に応じた設計地震動の集合を代表する波形の合成手法を構築した.本研究では,指標値の最大化による"強い波形の合成"ではなく,選定された多数の波形が有する様々な特性を一つの波形に学習させることによる,"多様な特性を反映した波形の合成"を目的とした手法の提案を行った.
構造系に与える影響の観点から地震動特性を適切に表現,考慮するために,本研究では構造パラメタに変動を有した構造モデルに対して地震動が与える,応答値の確率密度関数を地震動特性の指標として利用し,情報幾何空間と呼ばれる確率密度関数の為す空間上に地震動を写像することを提案した.また,情報幾何空間と,空間上の距離関数であるKLダイバージェンスを利用して,学習の対象となる地震動波形に近づきながら空間上の広い範囲をカバーするように合成波形の修正を繰り返すという波形合成のアルゴリズムを構築した.
数値解析による検証の結果,従来の手法から合成される代表波形に比較して,実構造の有する様々な損傷モードに対する影響が大きく,十分に設計外力の集合を代表するものであることが基礎的な数値シミュレーションモデルの下で検証された.