AIが手に負えなくなる日2024年10月09日 10:00

 今年のノーベル物理学賞はAIへのニューロン挙動応用法を開発した二人の物理学者に与えられたが、Hinton教授はAIの将来について警告している。
 これについてAI(ChatGPT3.5)に質問した。***********以下はそのQ&Aである。
 この回答の中でAIが恐ろしいのはQ3の回答をYesとしていることである。

 Q2の回答では、手に負えなく理由を挙げているが、その回答が正しいとAIが回答している点である。

 これは自分が絶対正しいと思っている人間が「私は正しい」と回答しているのと同じ状況である。

 幸い、現在のChatGPTを開くと最後の行に「小さいフォント」で


「ChatGPT の回答は必ずしも正しいとは限りません。重要な情報は確認するようにしてください。」

と書かれてはいるが、一般に、このコメントを気にしていたらAIを使う意味がないし、現場でAIを使用する場合はこんなコメントはでない。ネット空間での全知識を活用して、簡単に答えを見つけたいがためにAIに質問するのであり、その回答が正しいと限らないとコメントを受けて、それを本気で確認しようとすると、真実追及の無限地獄に陥る。これは歴史や物理法則の真実追及と同様に、現実的には不可能に近い。

 しかし、この「ChatGPT の回答は必ずしも正しいとは限りません。重要な情報は確認するようにしてください。」というコメントを念頭にAIと付き合わなければ、袴田事件で物証をあくまで信じる検察、警察幹部と同じように、ある確率で重大な過ちを犯すことになるのだろう。

 これを防ぐには、様々なAIシステムを多数用意しておき、共通要因によるエラーの発生確率を低減するとともに、各システムのAIのアルゴリズムを公開し、人間の直感を取り入れられる民主主義的AI運用法を開発するしかないのかもしれない。

 一般にはAIのほうが、誤審、冤罪を繰り返す日本の司法制度よりはましかもしれないのだから。



***************************
Q1:今年のノーベル物理学賞は?

ChatGPT

The 2024 Nobel Prize in Physics was awarded to John J. Hopfield of Princeton University and Geoffrey E. Hinton of the University of Toronto for their groundbreaking work in artificial neural networks. Their discoveries have laid the foundation for modern machine learning. Hopfield developed an associative memory system that allows for the storage and reconstruction of images and data patterns, using principles from physics. Hinton expanded on this by creating the Boltzmann machine, which autonomously identifies patterns in data, revolutionizing tasks like image recognition.

Their work has played a critical role in the development of AI technologies that are widely used today, including applications in physics, such as creating new materials​(NobelPrize.org
)​(Cornell Chronicle
).

Q2:Hinton教授はAIが手に負えなくなる恐れについて言及していますが、その意味するところは?

ChatGPT

Geoffrey Hinton, one of the pioneers of artificial intelligence (AI) and a key contributor to the field of machine learning, has frequently expressed concerns about the potential dangers of AI becoming uncontrollable. His warnings largely stem from the rapid advancements in AI capabilities, which he believes could outpace society’s ability to regulate and understand the technology.

Hinton's primary concerns include:

Loss of Human Control: Hinton worries that AI systems could eventually become so advanced that they might act in ways that humans cannot predict or control. This could lead to scenarios where AI systems make decisions that humans do not fully understand, which could have serious consequences, especially in critical areas like warfare, governance, and finance.

Autonomous AI: He has pointed out that AI could develop the ability to independently pursue goals that are not aligned with human interests. Even if AI systems start with benign objectives, their ability to improve themselves could lead to unintended and potentially harmful outcomes.

Weaponization: Another major concern is the potential for AI to be used in the development of autonomous weapons. These weapons could make decisions about life and death without human intervention, posing a significant ethical and security risk.

Job Displacement and Economic Impact: Beyond the existential risks, Hinton also speaks about the societal impacts of AI, particularly its potential to displace workers across various industries. As AI becomes more capable of performing complex tasks, it could lead to widespread unemployment, causing social and economic upheaval.

In expressing these concerns, Hinton emphasizes the need for responsible development and regulation of AI to ensure that its potential benefits are realized without sacrificing safety or ethical standards​(NobelPrize.org
)​(Cornell Chronicle).

Q3:あなたはAIですが、あなたのこの回答は正しいですか

ChatGPT

Yes, my answer is correct. It is based on Geoffrey Hinton's public statements and interviews where he has expressed concerns about the potential risks posed by artificial intelligence (AI). Hinton has mentioned that while AI has vast potential for positive impact, it also presents challenges and dangers, especially as AI systems become more autonomous and powerful. He fears that if AI continues to develop without sufficient oversight or understanding, it could act in ways that humans cannot control, leading to undesirable or dangerous outcomes.

This reflects a broader concern shared by many AI researchers, including prominent figures like Elon Musk and Stephen Hawking, who have warned about the long-term risks of superintelligent AI. Hinton's view is that AI development must be approached with caution, ensuring it is aligned with human values and objectives, and that there are safeguards in place to prevent misuse or unintended consequences​(NobelPrize.org)​(Cornell Chronicle).

右利きのための脳梗塞予後対策2024年09月30日 07:18

 ChatGPTによれば、「全体的に脳梗塞は左右どちらの脳半球にも起こりうるため、右半身麻痺と左半身麻痺が特別に偏って発生するという報告は少なく、どちらも同程度の頻度で発生します。」とのことです。

 では、右利きの人は右半身麻痺の場合が特に困るでしょう。左が麻痺してもかなりの部分右手でカバーできる。しかし、右手が麻痺するとパソコンなど自由に扱えなくなる恐れが強い。情報機器が扱えないと認知症が進む可能性があります。

 パソコンの場合、タッチパネルは除くとして、一般にマウスは右で扱い、キーボードに関しては右側にEnterキーがあるので、左手だけだとかなり操作に支障をきたします。

 そこで、普段から左手でも操作できるように訓練する必要があります。
マウスの左右のボタン機能を入れ替えることがWINDOWSの設定のデバイスのマウスを選ぶと可能になりますので、好みに応じて左右ボタンを入れ替え、左手で操作することに慣れましょう。

 キーボードを左手で討つ場合に問題になるのは、エンターキーが遠いことです。 キーボードについては、以下のソフトを使って、キー位置を入れ替えることができます。

 ChgKey15

フリーソフトで、非常駐型ですので、気楽に使えます。WINDOWS10で機能しますので、WINDOWS11でも使えるはずです。
注意点としてはChgKey15.exeをクリックする前に、右クリックして「管理者権限で実行する」を選ぶことです。これをしないと再起動後にキーが戻ってしまいます。

 このソフトで、半角/全角キーをEnterキーに変え、無変換キーを半角/全角キーに変えれば左手のみでもそれほど遅くならずに入力できるようになります。

 なお、英語大文字入力についてはShift+CapsLockキーを使って固定するか、Windowsの設定のキーボードの下の固定キー有効化を選ぶかで対応できます。

 以上の左手のみ入力操作に慣れることで、脳梗塞対策のみでなく右脳活性化による言語機能の向上も図れるかもしれません。

 以上の案は、実は、スキーで左のストックをうまく操作できず左ターンがスムーズにできるための訓練として思いついた方法なので冬には実証結果が出る予定です。温暖化が異常に進まない限りですが。

Rにおけるfactor変数が分かりにくかったワケ2024年09月24日 05:54

 統計ソフトRのサイトを見るとFactor変数がよくわからない謎だということをよく目にします。

購入したオレイリーのRレシピ―という解説本でも
oreilly-978-4-87311-885-7e.pdf

「レシピ5.4 ファクタ(カテゴリ変数)を作成する
問題
文字列や整数のベクトルがある。それをRにファクタとして扱わせたい(ファクタはRでカテゴリ変数を表す用語)。
解決策
factor関数は離散値のベクトルをファクタにエンコードします。
f <- factor(v) # v は文字列や整数のベクトルである
ベクトルとして取れる値の部分集合だけが含まれ、全体が含まれていない場合には、ファクタの水
準を示す2番目の引数を指定します。
f <- factor(v, levels)
解説
Rでは、カテゴリ変数が取る値を水準と呼びます。水準のベクトルをファクタと呼びます。
ほとんどの場合、カテゴリデータをファクタに変換するにはfactor関数を呼び出すだけです。
factor関数ではカテゴリデータの個別の水準を指定し、それらをファクタに含めます。」

との説明の後の例題に

f <- factor(c("Win", "Win", "Lose", "Tie", "Win", "Lose"))
f
## [1] Win Win Lose Tie Win Lose
## Levels: Lose Tie Win

と書かれているだけです。即ちオブジェクトfは
ベクトルcをファクタと呼ばれるカテゴリーデータに変換した結果をしめしています。
 ここで

## [1] 行で示しているのは各要素をクラス分けをするための略号なのですが、それを変数名である"Win", "Win", "Lose", "Tie", "Win", "Lose"をファクターという変数の略号としてそのまま使っていることは想像できます。

問題は
## Levels: Lose Tie Win
である。Levelsと言っているからにはクラス分けしたれべるなのだが、なぜ
Lose Tie Win
の順番で並んでいるのかがわかりません。(普通の日本人には)

 ちょっと考えると、これはレベルがアルファベット順になっています。
 レベルの略号が数値ならすぐにわかるが、略号だとどうしてレベルがその順に並ぶのかが、アルファベットを使ってない国民には直感的に理解できない説明になっていいるのです。これがファクタ変数をすぐには理解できない大きなポイントなのです。

因みに数字文字の場合は分かりやすい。

> f <- factor(c("1", "3", "5","2", "4", "6"))
> f
[1] 1 3 5 2 4 6
Levels: 1 2 3 4 5 6


では日本語を使った場合にはレベルはどう表示されるのでしょうか。

> f<- factor(c("ゆ", "き", "こ","さ", "ん", "へ"))
> f
[1] ゆ き こ さ ん へ
Levels: き こ さ へ ゆ ん

どうもあいうえお順です。
漢字の場合は、
f> f<- factor(c("雪", "麒麟", "米","際", "夢夢", "偏"))
> f
[1] 雪 麒麟 米 際 夢夢 偏
Levels: 際 雪 米 偏 夢夢 麒麟

音読み順のようです。

これらが混ざった場合は、何とかという言語関係のルールがありましたが、忘れました。Rも言語の一種ではありますが。どの言語を母語にしているかでRの説明も分かりやすかったり難しかったりするようです。

なお、何のためにFactor型が必要になるのか。

分かりやすい例として、
私たちのRというサイトでのグラフ化の例を示します。
https://www.jaysong.net/RBook/datatype.html

著者
宋財泫(Jaehyun Song)関西大学
矢内勇生(Yuki Yanai)高知工科大学

この9.6節に5つの都道府県と財政力指標の表が出ています。
このデータは3つの列で構成されており、IDとZaisei列はnumeric型、Pref列はcharacter型です。
ID 都道府県 | 財政 指数|
1 Hokkaido 0.44396
2 Tokyo 1.19157
3 Aichi 0.92840
4 Osaka 0.78683
5 Fukuoka 0.64322

これを単純に図示すると横軸がAichi,Fukuoka,Hokkaido,Osaka,Tokyoのアルファベット順になってしまいます。

そこでこれを北から順に図示したい場合、factor関数のオプションとして
levelをアルファベット順から変更できます。
zaisei_df$Pref <- factor(zaisei_df$Pref,
levels = c("Hokkaido", "Tokyo", "Aichi", "Osaka", "Fukuoka"))

このようにzaisei_dfのPref列をfactor型にしてから同じ図を描くとlevelsオプションで指定した通り北から順に横軸が並ぶ図にすることができます。

AIに直接影響を与えるChatGPTとの会話2024年09月14日 09:10

ChatGPT(無料版4.0のはず)にある質問をしたところ、AIの方が、「どちらの回答がいいですか?と回答1と回答2でどちらが良いのか選択を要求してきた。

回答1も回答2もほぼ同じ内容だが、実例で説明している回答2のほうが回答1を読んだ後だと分かりやすく感じる。但し、最初から専門性の高い用語を使い、全体的に長い。回答1が初心者向けに全般を解説しまとまっているが、回答2は実用性に重点を置いてある程度マスターしている人向けだと思う。

回答すれば、次回はどう応答するのか、楽しみだ。

Q&Aは以下の通り。

あなた:
非線形回帰モデルは常に妥当だと言えるのですか


ChatGPT:

ChatGPT の新バージョンについてのフィードバックを送ります


どちらの回答がお好みですか?

回答の読み込みには時間がかかる場合があります。



ChatGPT
回答 1

非線形回帰モデルが常に妥当であるとは限りません。非線形回帰モデルは、データが線形的な関係に従わない場合や、モデルの精度を向上させるためにより柔軟な関係を表現する必要がある場合に非常に有用です。しかし、その適用が妥当であるかどうかは、いくつかの要因に依存します。
1. データの性質

非線形回帰モデルが適しているかどうかは、データの背後にある関係によります。データが線形的なパターンを示す場合には、非線形モデルは過度に複雑になる可能性があります。このような場合、線形モデルの方が解釈しやすく、妥当性も高いでしょう。
2. 過適合(オーバーフィッティング)のリスク

非線形モデルは柔軟性が高く、複雑なパターンを捉えやすい反面、過適合のリスクも伴います。過適合とは、モデルがトレーニングデータに対して過剰にフィットし、予測能力が低下する現象です。これは、モデルがノイズまで学習してしまい、一般化性能が損なわれることにつながります。
3. 解釈性

非線形モデルは、しばしば線形モデルに比べて解釈が難しい場合があります。実際のビジネスや研究の現場では、モデルの解釈性が重要な要素になることが多いです。結果が複雑すぎて解釈できない場合、モデルの実用性が低くなる可能性があります。
4. 計算負荷

非線形回帰モデルは、パラメータが増えたり、モデルが複雑になるほど計算負荷が大きくなります。小規模なデータセットであれば問題ありませんが、大規模なデータやリアルタイムの処理が必要な場合、非線形モデルの計算コストが高くなることがあります。
5. モデル選択の適切性

非線形モデルが妥当かどうかを判断するためには、モデル選択基準(例えば、AICやBIC)を用いて、線形モデルと非線形モデルの適合度を比較することが重要です。単に非線形だからといって常に優れた結果を出すわけではないため、モデル選択には慎重を期する必要があります。
結論

非線形回帰モデルは、多くのケースで非常に強力ですが、データの性質やモデルの目的に応じて慎重に適用する必要があります。妥当性を判断するためには、モデルのパフォーマンスや解釈性、計算負荷などを総合的に評価することが大切です。


ChatGPT

回答 2

非線形回帰モデルは強力なツールですが、常に妥当であるとは限りません。非線形モデルを使うことが適切かどうかは、データの性質やモデルの目的に大きく依存します。以下に、非線形回帰モデルが妥当かどうかを判断するためのポイントを説明します。
1. データの性質とパターン

非線形な関係がある場合: 説明変数(独立変数)と目的変数(従属変数)との間に明らかに非線形な関係がある場合、非線形回帰モデルは非常に有効です。例えば、データが対数的な変化や指数関数的な成長を示している場合には、非線形モデルが妥当です。

例: 時間経過に伴って人口が指数関数的に増加する場合、線形モデルではその傾向を適切にキャプチャできませんが、非線形モデルではうまく対応できます。

非線形でない場合: もしデータが実際には線形的な関係を持っている場合、非線形回帰モデルを使うことは過剰なモデル化(overfitting)につながります。これは、モデルがデータに対して過剰に適合し、予測の精度が低下することを意味します。

2. モデルの複雑さと解釈のしやすさ

過剰な複雑性: 非線形モデルは、データのパターンを非常に細かくフィッティングすることが可能ですが、それはモデルの複雑さが増すことを意味します。複雑なモデルは、学習データにはうまくフィットするものの、新しいデータに対しては予測の精度が落ちることがあります(過学習のリスク)。

解釈の困難さ: 非線形モデルは、係数や変数の効果を直接解釈するのが難しいことがあります。特に、複数の非線形項を持つモデルでは、個々の変数の影響を理解することが困難になることがあり、単純な線形モデルと比べて意味を把握しにくいです。

3. 過剰適合(Overfitting)のリスク

非線形モデルは複雑な形状を表現できるため、訓練データにはうまく適合する可能性がありますが、過剰にデータに適合させてしまい、汎化性能が低くなることがあります。これは、新しいデータに対して予測性能が落ちる原因となります。
対策

クロスバリデーションなどを利用してモデルの汎化性能を検証することが重要です。
複雑な非線形モデルよりも、シンプルなモデルを選択する方が予測精度が高い場合もあります。

4. 計算コスト

非線形回帰モデルは、線形モデルに比べて計算コストが高いことがあります。特に大規模データセットや多くの説明変数を扱う場合、モデルの推定に時間がかかる可能性があります。
5. モデル選択の基準

非線形モデルが妥当であるかどうかを判断するためには、以下の基準を考慮すべきです。

残差のパターン: モデルのフィットが良ければ、残差にパターンが見られないはずです。残差のプロットを確認し、系統的なパターンが見られた場合は、モデルがデータに対して適切にフィットしていない可能性があります。
情報量基準 (AIC, BIC): モデルの選択に際して、AIC(Akaike Information Criterion)やBIC(Bayesian Information Criterion)などの情報量基準を用いて、モデルの複雑さとフィットのバランスを評価することが有効です。

6. 実際の例
適切な場合

例えば、薬の効果が時間とともに減少するケースなどは、非線形モデルが適切です。薬の濃度や効果が時間の経過に伴って指数関数的に減少する場合、線形モデルではその変化を適切に捉えることができないため、非線形モデルが必要です。
不適切な場合

例えば、単純な線形関係がある場合に、非線形回帰モデルを使うと過剰に複雑なモデルとなり、必要以上にフィットを良くしようとして予測精度が逆に悪くなる可能性があります。実際には線形回帰で十分なケースでは、非線形モデルは妥当ではありません。
結論

非線形回帰モデルは、適切な場合には強力なツールですが、常に妥当ではありません。データに応じて、以下のポイントを考慮して判断する必要があります。

データが非線形な関係を持っているかどうか
モデルの解釈や計算コスト
過剰適合のリスクや、他のモデルとの比較

古いビデオとPCで安くテレビを見る方法2024年09月04日 05:16

 廃棄しようとしていたビデオデッキとテレビのセットがあった。テレビは液晶ではなるが、置き場が狭く、邪魔になったのである。

 ただ、テレビにはたまに見たい番組がある。古い小さいノートパソコンがあるのでこの画面でテレビ番組をみることができれば最適である。

 ネットを調べたらビデオキャプチャーデバイスという装置があった。一番簡単で安いものの価格は900円である。本体長さは約10㎝、幅3㎝、厚さ1㎝の小さい装置でビデオ出力の3色の接続ケーブルとUSB出力がついている。

 安いので早速ネット購入し、ビデオ出力端子を繋いでみようとしたら端子が両方ともメスである。そこで、古い道具箱を探したら、オス―オスのビデオ接続用3色ケーブルが運良く残っていた。(新規購入したとしても1000円程度だろうが。)

 これで―ビデオービデオキャプチャーPCのUSBが繋がった。

 しかし、スイッチオンしても画像が出ない。ソフトが自動インストールされないのである。ChatGPTに聞いたら、OBS Studioというソフトをインストールすればいいとのこと、早速インストールした。しかしOBS Studio窓にテレビ画面がでないので、再度ChatGPTに聞いたところ、ビデオソースが選択されていないという。OBS Studioのビデオソースのプロパティの窓を見つけ、ビデオソースの選択タブと有効タブをクリックしたらテレビ画面が表示された。

 音声も同様にOBS Studio画面のサウンドコントロール窓のプロパティで有効化したら無事聞こえるようになった。

 古いPCなので画質は良くないが画質が問題にするほど良い番組は別部屋の大型のテレビで見ればよいのである。ながらで見るテレビにはこれで充分である。千円程度と安いし場所も取らないのが一番である。

ChatGPTによるキュビット型量子コンピュータ解説2024年08月22日 07:12

キュビット型量子コンピュータは、量子ビット(キュビット)を基本単位として動作する量子コンピュータの一種です。量子ビットは、量子力学の原理に基づき、古典的なビットとは異なる特性を持っています。この特性を活かすことで、従来のコンピュータが解くのに非常に時間がかかる問題を効率的に解くことが可能になると期待されています。
1. キュビット (Qubit) とは?

重ね合わせ (Superposition):
古典的なビットは、0か1のいずれかの状態しか取れませんが、キュビットは0と1の両方の状態を同時に取ることができます。これを「重ね合わせ」と呼びます。キュビットの状態は、以下のように表されます。

∣ψ⟩=α∣0⟩+β∣1⟩
ここで、α と β は複素数で、∣α∣2+∣β∣2=1 という条件を満たします。(αの絶対値の2乗+ベータの絶対値の2乗=1)

量子もつれ (Entanglement):
複数のキュビットが相互に絡み合うことを「量子もつれ」と言います。もつれ状態にあるキュビットは、たとえ遠く離れていても、一方のキュビットの状態が他方に即座に影響を与えるという特性を持っています。この性質は、量子コンピュータの強力な計算能力の源泉です。

量子ゲート (Quantum Gate):
キュビット型量子コンピュータでは、量子ゲートを使用してキュビットの状態を操作します。これらのゲートは、古典的なコンピュータにおける論理ゲート(AND、OR、NOTなど)に相当しますが、量子ゲートは重ね合わせやもつれを操作するための特殊なゲートです。代表的な量子ゲートには、Hadamardゲート、CNOTゲート、Pauliゲートなどがあります。

2. キュビット型量子コンピュータの仕組み

量子回路 (Quantum Circuit):
キュビット型量子コンピュータは、量子回路として表現される一連の量子ゲートの操作を通じて計算を行います。量子回路は、キュビットの初期状態を設定し、ゲートを適用し、最終的にキュビットの状態を測定して結果を得るプロセスを含みます。

並列計算 (Parallelism):
キュビットの重ね合わせと量子もつれを活用することで、量子コンピュータは一度に多くの計算を並列で行うことができます。これにより、特定の問題に対して指数的なスピードアップが期待されます。

3. キュビット型量子コンピュータの応用例

素因数分解: ショアのアルゴリズムを使用して、大きな整数を素因数に分解する問題を効率的に解くことができます。これは現在の暗号技術に大きな影響を与える可能性があります。
量子化学: 分子や物質の性質をシミュレーションすることで、新しい材料や薬の設計に役立つと期待されています。
機械学習: 量子機械学習アルゴリズムは、古典的なアルゴリズムよりも高速にデータを解析できる可能性があります。

4. 現在の課題

エラーレート: キュビットは非常に繊細で、環境の影響を受けやすく、エラーが発生しやすいです。エラー訂正技術やデコヒーレンス問題の解決が進行中です。
スケーラビリティ: 実用的な量子コンピュータを構築するためには、多数のキュビットを安定して制御する技術が必要です。

キュビット型量子コンピュータは、現在も研究が進められている分野であり、今後の進展により、さまざまな科学技術のブレイクスルーが期待されています。

ChatGPTによるアニーリング型量子コンピュータ解説2024年08月22日 05:49

アニーリング型量子コンピューターは、主に組み合わせ最適化問題を解くために設計されています。具体的には、最適化問題に対する最適解(または近似解)を見つけることを目的としています。
1. 組み合わせ最適化問題

組み合わせ最適化問題とは、非常に多くの可能な解の中から、特定の条件を満たす最適な解を見つける問題です。例えば、旅行者問題(最短のルートを見つける)、グラフの最大カット問題、スケジューリング問題などがあります。

2. 量子アニーリング

量子アニーリングは、量子力学のトンネル効果を利用して、エネルギーが最も低い状態(つまり、最適な解)を探索します。この手法は、古典的なアニーリング(焼きなまし法)に類似していますが、量子アニーリングでは量子重ね合わせや量子トンネル効果を利用して、より効率的に最適解を見つけることができます。

3. 具体的な計算の流れ

問題の設定: 解きたい最適化問題を量子アニーリングのフレームワークに合わせて定式化します。これには、問題をイジングモデルやQUBO(Quadratic Unconstrained Binary Optimization)モデルとして表現する必要があります。
アニーリングプロセス: システムを徐々に冷却(または進行)させ、量子状態がエネルギーの低い状態(解)に到達するようにします。
解の読み出し: アニーリングが完了した後、量子ビットの状態を測定し、最終的な解を得ます。

4. 適用分野

ロジスティクスや金融、機械学習、材料科学など、最適化が重要な分野で利用されます。

アニーリング型量子コンピューターは、量子ビット数がまだ限られているため、現在のところ特定の問題領域に特化していますが、古典的なコンピューターでは難しいとされる大規模な最適化問題を効率的に解くことが期待されています。


イジングモデルとQUBO(Quadratic Unconstrained Binary Optimization)モデルは、組み合わせ最適化問題を定式化するための数学的フレームワークです。これらのモデルは、特に量子アニーリング型の量子コンピューターで利用されます。
1. イジングモデル (Ising Model)

イジングモデルは、物理学から来ているモデルで、特に磁性体の研究で利用されていました。最適化問題をイジングモデルとして表現することで、量子アニーリングを使ってその問題を解くことが可能になります。

構造:
各要素は「スピン」と呼ばれる二つの状態を持つ粒子に対応します。通常、これらのスピンは +1 または -1 で表されます。
スピン同士は「結合」(相互作用)によって繋がっており、その結合の強さ(相互作用エネルギー)が設定されます。
また、各スピンは「外部磁場」の影響も受けます。

エネルギー関数:
イジングモデルのエネルギーは、次のようなハミルトニアン(エネルギー関数)で表されます。
H=−∑i,jJijsisj−∑ihisi

ここで、Jijスピン siと sj​ の間の相互作用、hiはスピン siにかかる外部磁場です。目的は、このエネルギーを最小化することです。

2. QUBOモデル (Quadratic Unconstrained Binary Optimization)

QUBOモデルは、イジングモデルと密接に関連しているが、コンピュータサイエンスにおける最適化問題に特化した表現です。QUBO問題は、0-1のバイナリ変数を使って表される最適化問題です。

構造:
QUBOでは、各変数 xi​ は 0 または 1 の値を取ります。
目的関数は、二次式として表されます。

エネルギー関数:
QUBOのエネルギー関数は、次のように表されます。
E(x)=∑Qiixi+∑Qijxixj
        i i <j

ここで、Q は対称な行列で、xi​ はバイナリ変数です。目的は、この関数の値を最小化することです。

3. イジングモデルとQUBOモデルの関係

イジングモデルとQUBOモデルは、本質的に同等であり、一方のモデルを他方に変換することができます。
イジングモデルではスピンが +1/-1 で表されるのに対し、QUBOモデルでは 0/1 のバイナリ変数を使います。このため、適切な変換を行えば、同じ問題を両方のモデルで表現できます。

4. 実用例

イジングモデル: 物理的なシステムのシミュレーション、スピントロニクス、ニューラルネットワークのモデル化など。
QUBOモデル: スケジューリング、ロジスティクスの最適化、ファイナンスのポートフォリオ最適化など。

これらのモデルは、量子アニーリング型量子コンピューターを使って、非常に複雑な最適化問題を効率的に解くために利用されます。

動画のスクリーンショットが真っ黒にならないようにする方法2024年08月20日 09:48

 WINDOWSパソコンでブラウザで見ている動画のスクリーンショットをWINDOWSアイコン+Shift+Sの同時押しでクリップボードにコピーしようとすると動画の部分だけ真っ黒になることがある。
 ChatGPTに聞いたら、
Firefoxの場合、設定/パフォーマンスで推奨のパフォーマンスからチェックを外し、ハードウエアアクセラレーション機能を使用するーからもチェックを外せばよいとのこと。(多少はパフォーマンスが下がるらしい)

 Chromeなども同じような設定変更をすればよい。

 これで動画もスクリーンショットが撮れるようになった。

地熱発電の放射能問題検討の結果が意外な方向に2024年08月01日 05:45

 昨日、地熱発電に関するヤフコメ問題で、地熱発電の放射能問題を定量比較すべきなのは投稿者自身だと書いたが、それも無責任だと思い、日本地熱学会のサイトを調べてみた。

 その結果、地熱が太陽系生成で地球内部に蓄積され崩壊している放射性物質の崩壊エネルギーに由来していることは書かれていたが、環境影響のページには、この放射能放出問題が見当たらない。

 地熱発電を推進する立場とみられる学会でこれに触れないのは自然かもしれないが、アンフェアだとも感じらる。また、ヤフコメを投稿した者が地熱学会に所属しているとすれば、投稿を削除したのも自然な流れである。

 しかし、下記弘前大学のサイトでは、
https://irem.hirosaki-u.ac.jp/news_20151222_1
地熱発電用地下水のパイプに析出したスケール。これに放射性物質が多量に含まれる場合がある。
と記載されている。

 同時に、同サイトでは「自然起源放射性物質データベース」
https://www.nirs.qst.go.jp/db/anzendb/NORMDB/1_bussitunokensaku.php
には、石油や石炭のデータもあるという。

 このサイトから主要なものを拾ってみると、ウラン系列とトリウム系列の合計で

石炭:約100ベクレル/kg
石油、原油:約150ベクレル/kg

一方、総輸入量は2005年で
石炭: 180810754 (t)
石油、原油:210333745.3 (t)

となっている。即ち、これらがすべて燃焼されると、年間で
石炭:1.81E13ベクレル/年
石油、原油:3.15E13ベクレル/年

となる。ラドン温泉の素は約50ベクレル/kgで放射能濃度しか記載されていないが、輸入量は微々たるものだから、石炭、石油に比べ無視できるレベルである。

一方、福島事故で放出された放射能で、半減期が長く影響が大きいセシウム137は1.0E15ベクレル程度と言われているので、石炭、石油の50年分相当である。

 即ち、現在の石油、石炭に頼ったエネルギー構成では50年で福島事故相当の放射能放出となる。

 問題なのは、ウラン系列、トリウム系列ともに半減期は数億年単位であり、30年程度のセシウムよりも影響は長期間に及ぶのである。

 地熱発電の放射能問題どころか、現在主流となっている化石燃料利用の発電方式の放射能と原子力事故での放射能が同レベルだったという意外な結果になった。

 原子力発電の放射能と同時に現在の化石燃料による発電の放射能を問題にすべきだろう。


なお、上記弘前大学のフィリピン地熱発電所調査は、下記サイトに関係論文があることが分かった。

https://repo.qst.go.jp/records/78950

K.Iwaoka, et. al.,、”Natural radiation exposure in geothermal power plant in the Philippines”,Proceedings of 5th International Conference on Environmental Radioactivity (ENVIRA2019)p. 39-41(2020)

この論文の要旨の翻訳は以下のとおりである。
 近年、地熱発電所はエネルギー生成産業の1つとして世界中で稼働している。フィリピンでは,他国と比較して比較的多くの地熱発電所があるが,これらの発電所における放射線情報は少ない。本研究では、フィリピンの地熱発電所において、スケールと土壌の放射能濃度および周辺線量当量率の測定を行った。すべての作業現場における周辺線量当量率は0.038から0.051μSv/時の範囲であり、フィリピンの平均値よりも低い値であった。試料中のウラン系列,トリウム系列、カリウム-40の放射能濃度は、IAEA安全基準の関連値(カリウム-40については10Bq /g、その他の天然起源の核種については1Bq/g)よりも低かった。

ヤフコメが機能しないワケ2024年07月31日 12:00

 ヤフコメ(ヤフーニュースコメント欄)が問題視されているが、確かにヤフコメ人が似たようなコメントを出して、炎上させる傾向がある。

 本来、コメント欄とは多様な意見の集積により、よりレベルの高い議論を戦わせる場であるべきだろう。そうでない典型的なケースがあった。

 それは、先週、青森県が核燃料中間貯蔵の受け入れを決めたニュースに対するコメント欄である。

 殆どが、NIMBY(ノットインマイバックヤード)的自己中心主義のコメントか、その真逆の東京が放射性廃棄物を受け入れるべきだというよくあるパターンだったが、その中に、地熱バイナリー発電ですべてが解決できるというやや特異なコメントがあった。地熱発電の高効率発電システムである。

 太陽光や風力など、天気任せの発電方式では、天候悪化の場合のブラックアウトの回避のために従来の発電を常に準備しておかなければならない。なぜなら、電気を大量に保存することは現在の技術では難しく、経済性も成立しないほどの高コストになるからである。

 地熱発電ならば天候に左右されないのでこの問題はクリアでき安定電源になりうるというなかなか良い案である。

 しかし、このエントリーに対するコメントとして、
https://irem.hirosaki-u.ac.jp/news_20151222_1
では地熱発電も放射能放出の可能性がある
というコメントを受けたとたんに、元のエントリーが消えてなくなったった。ヤフコメのシステムでは反応するコメントも一緒に消えるらしい。

 これでは、地熱発電のオプションがこの原子力問題の議論の中から消えてしまう。本来の多様な意見を受け入れ、世間に広めるというヤフコメの目的が機能しなくなっているのである。
 
 しかし、元のエントリーを書いた人は、使用済み燃料問題の解決策に放射能問題が出てくるのでは、逆効果だと思ったのだろう。即座にこのエントリーを削除したようだ。思うに、地熱発電での放射能問題と原発での放射能問題との定量的な比較を行って再反論するのが、このエントリーを出した人の役割だろう。

 問題は、ヤフコメのシステムがこのような議論の高度化の余地を残さないシステムになっており、エントリーを最初に書いた人が、その意見に対するコメントごと削除できるという点である。

 多様な意見の集積と周知は、本来のメディアの役割であり、民主主義のベースとしても重要である。発信者の匿名性を維持したまま、多様な意見の集積を図れるようヤフコメの削除ルールを見直すべきであろう。