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JP7610095B2 - Polymer raw material data analysis device and polymer raw material data analysis method - Google Patents
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Polymer raw material data analysis device and polymer raw material data analysis method Download PDF

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Description

本発明は、高分子原材料の物性の特定に利用される高分子原材料データ解析装置および高分子原材料データ解析方法に関し、特に、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を特定する高分子原材料データ解析装置および高分子原材料データ解析方法に関する。 The present invention relates to a polymer raw material data analysis device and a polymer raw material data analysis method used to identify the physical properties of polymer raw materials, and in particular to a polymer raw material data analysis device and a polymer raw material data analysis method that identify the physical property information of a polymer raw material from the structural information of the polymer raw material.

現在、質量分析装置、ガスクロマトグラフ(GC)、液体クロマトグラフ(LC)、分光測定装置、蛍光X線分析装置、核磁気共鳴装置(NMR)等の各種分析装置で得られたデータを多変量解析して、分析装置から得られたデータから、特定の物質の組成または構造等の特定することが試みられている。 Currently, attempts are being made to identify the composition or structure of a particular substance from the data obtained by various analytical instruments, such as mass spectrometers, gas chromatographs (GC), liquid chromatographs (LC), spectrometers, X-ray fluorescence analyzers, and nuclear magnetic resonance (NMR) instruments, by performing multivariate analysis on the data obtained from the analytical instruments.

一方で、特定の物質の機械特性および化学的性質等から組成または構造等のミクロ構造を予測することも試みられている。
例えば、特許文献1には、物質構造の探索方法が記載されている。特許文献1では、探索すべき材料の候補について、(イ)イメージによる実測またはシミュレーションにより得られた材料の反射、透過、散乱の少なくとも1つに関するデータをデータベース化し、(ロ)分析法による実測またはシミュレーションから決定、または、推定された当該材料の構造のデータをデータベース化し、(ハ)物性による実測またはシミュレーションにより得られた特性について、実際の測定または計算機シミュレーションによりデータをデータベース化し、(ニ)上記データの相互の紐づけを含んで蓄積した関連付け可能な相互関連情報をデータベース化し、上記(イ)から(ニ)までのデータベースを用いて、探索すべき材料に近いイメージ(イ)、構造(ロ)、物性(ハ)の何れかまたはそれらの組合せを、互いの情報距離情報(ニ)により、判定または抽出することが記載されている。特許文献1の物質構造の探索方法には、更に、材料を規定する原子、分子組成、結晶性、配向性、テクスチャ、混合比を含む材料変数群に対して、探索すべき材料に至る最も有効な材料変数の組を算出することを含むことが記載されている。
On the other hand, there are also attempts to predict the microstructure, such as the composition or structure, of a specific substance from its mechanical properties and chemical properties.
For example, Patent Document 1 describes a method for searching for a material structure. Patent Document 1 describes that, for a candidate material to be searched for, (i) data on at least one of reflection, transmission, and scattering of the material obtained by actual measurement or simulation using an image is databased, (ii) data on the structure of the material determined or estimated from actual measurement or simulation using an analytical method is databased, (iii) data on the characteristics obtained by actual measurement or simulation using physical properties is databased by actual measurement or computer simulation, and (iv) data on the correlated interrelated information accumulated including the mutual linking of the above data is databased, and using the databases from (i) to (iv), one or a combination of the image (i), structure (ii), and physical properties (iii) that are close to the material to be searched for is determined or extracted based on the mutual information distance information (iv). Patent Document 1 further describes that the method for searching for a material structure includes calculating the most effective set of material variables that will lead to the material to be searched for from a group of material variables including atoms, molecular composition, crystallinity, orientation, texture, and mixture ratio that define the material.

国際公開第2018/025618号International Publication No. 2018/025618

上述の特許文献1に記載の物質構造の探索方法のように、材料を規定する原子、分子組成、結晶性、配向性、テクスチャ、混合比を含む材料変数群に対して、探索すべき材料に至る最も有効な材料変数の組を算出することが試みられている。しかしながら、材料を規定する上述の材料変数群等の構造情報から、探索すべき材料への予測精度が十分ではなく、さらなる予測精度の向上が望まれている。 As in the material structure search method described in Patent Document 1 above, attempts have been made to calculate the most effective set of material variables leading to the material to be searched for, for a group of material variables including atoms, molecular composition, crystallinity, orientation, texture, and mixture ratio that define the material. However, the accuracy of prediction of the material to be searched for from structural information such as the group of material variables that define the material is insufficient, and further improvement of prediction accuracy is desired.

本発明の目的は、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を高い予測精度で予測する高分子原材料データ解析装置および高分子原材料データ解析方法を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a polymer raw material data analysis device and a polymer raw material data analysis method that predicts the physical property information of a polymer raw material with high prediction accuracy from the structural information of the polymer raw material.

上述の目的を達成するために、本発明の第1の態様は、複数種類の高分子原材料において、高分子原材料毎に構造情報と、特性情報とを有するデータセットを用い、高分子原材料の構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成する学習モデル作成部と、学習モデルを実行する演算部と、演算部による学習モデルの結果を判定する判定部とを有し、学習モデル作成部は、判定部において所定の判定条件を満たすと判定されるまで、学習モデルを繰り返し作成し、判定条件を満たす学習モデルから、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を予測する予測モデルを作成するものであり、演算部は、予測モデルを用いて、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を予測する、高分子原材料データ解析装置を提供するものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the first aspect of the present invention provides a polymer raw material data analysis device that uses a data set having structural information and characteristic information for each polymer raw material of multiple types of polymer raw materials, and creates a learning model with the structural information of the polymer raw material as an explanatory variable and the physical property information of the polymer raw material as a target variable, a calculation unit that executes the learning model, and a judgment unit that judges the result of the learning model by the calculation unit, and the learning model creation unit repeatedly creates a learning model until the judgment unit judges that a predetermined judgment condition is satisfied, and creates a prediction model that predicts the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material from the learning model that satisfies the judgment condition, and the calculation unit uses the prediction model to predict the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material.

本発明の第2の態様は、複数種類の高分子原材料において、高分子原材料毎に、構造情報と、特性情報とを有するデータセットを用い、複数種類の高分子原材料の構造情報に対して、クラスタリング処理を実施する処理部と、クラスタリング処理により得られた、クラスタ毎に、高分子原材料の構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成する学習モデル作成部と、クラスタ毎に作成された学習モデルを実行する演算部と、演算部によるクラスタ毎に作成された学習モデルの結果を判定する判定部とを有し、学習モデル作成部は、判定部において所定の判定条件を満たすと判定されるまで、学習モデルを繰り返し作成し、判定条件を満たす学習モデルから、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を予測する予測モデルを作成するものであり、演算部は、予測モデルを用いて、高分子原材料の構造情報とから、高分子原材料の物性情報を予測する、高分子原材料データ解析装置を提供するものである。 The second aspect of the present invention provides a polymer raw material data analysis device that uses a data set having structural information and characteristic information for each of a plurality of types of polymer raw materials, and performs clustering processing on the structural information of the plurality of types of polymer raw materials; a learning model creation unit that creates a learning model for each cluster obtained by the clustering processing, with the structural information of the polymer raw materials as explanatory variables and the physical property information of the polymer raw materials as objective variables; a calculation unit that executes the learning model created for each cluster; and a judgment unit that judges the results of the learning model created for each cluster by the calculation unit, where the learning model creation unit repeatedly creates learning models until the judgment unit judges that a predetermined judgment condition is satisfied, and creates a prediction model that predicts the physical property information of the polymer raw materials from the structural information of the polymer raw materials from the learning models that satisfy the judgment conditions, and the calculation unit uses the prediction model to predict the physical property information of the polymer raw materials from the structural information of the polymer raw materials.

学習モデル作成部は、高分子原材料の構造情報に基づいて、学習モデルを変えることが好ましい。
高分子原材料のデータセットを作成するデータ設定部を有し、複数種類の高分子原材料について、構造情報を取得し、構造情報を高分子原材料毎にまとめてデータベースにし、かつ複数種類の高分子原材料について、特性情報を取得し、特性情報を高分子原材料毎にまとめてデータベースにするものであり、さらに、構造情報のデータベースにおいて、複数種類の高分子原材料のうち、同一の高分子原材料について、構造情報を1つに集約することが好ましい。
高分子原材料の構造情報と、高分子原材料の特性情報とを用い相関分析により相関係数を求め、高分子原材料の構造情報と物性情報とを用い相関分析により相関係数を求める算出部を有し、学習モデル作成部は、相関係数の算出に用いた構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成することが好ましい。
It is preferable that the learning model creation unit changes the learning model based on structural information of the polymer raw material.
The system has a data setting unit that creates a data set for polymer raw materials, acquires structural information for multiple types of polymer raw materials, and compiles the structural information for each polymer raw material into a database, and acquires property information for multiple types of polymer raw materials, and compiles the property information for each polymer raw material into a database.Furthermore, in the database of structural information, it is preferable that structural information for the same polymer raw material among the multiple types of polymer raw materials is consolidated into one.
It is preferable that the system has a calculation unit that calculates a correlation coefficient by correlation analysis using structural information of the polymer raw material and characteristic information of the polymer raw material, and that calculates the correlation coefficient by correlation analysis using the structural information and physical property information of the polymer raw material, and that the learning model creation unit creates a learning model in which the structural information used in the calculation of the correlation coefficient is an explanatory variable and the physical property information of the polymer raw material is an objective variable.

算出部は、相関分析により、複数の相関係数を求め、かつ複数の相関係数のうち、所定の値以上の構造情報を有効とし、学習モデル作成部は、有効な相関係数の算出に用いた構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成することが好ましい。
高分子原材料は、ジエン系ゴムであることが好ましい。
ジエン系ゴムは、スチレンブタジエンゴムもしくはブタジエンゴム、またはジエン系ゴムブレンドであり、スチレンブタジエンゴムブレンドもしくはスチレンブタジエンゴム/ブタジエンゴムブレンドであることが好ましい。
高分子原材料の構造情報は、分析装置を用いた実測値、またはシミュレーションもしくは機械学習により得られた値であり、高分子原材料の物性情報は、材料試験による実測値、またはシミュレーションにより得られた値であることが好ましい。
It is preferable that the calculation unit determines multiple correlation coefficients by correlation analysis and validates structural information among the multiple correlation coefficients that is equal to or greater than a predetermined value, and the learning model creation unit creates a learning model in which the structural information used in calculating the valid correlation coefficients is used as an explanatory variable and the physical property information of the polymer raw material is used as a target variable.
The polymeric raw material is preferably a diene-based rubber.
The diene rubber is a styrene butadiene rubber or a butadiene rubber, or a diene rubber blend, preferably a styrene butadiene rubber blend or a styrene butadiene rubber/butadiene rubber blend.
It is preferable that the structural information of the polymer raw material is an actual measurement value obtained using an analytical device or a value obtained by simulation or machine learning, and the physical property information of the polymer raw material is an actual measurement value obtained by material testing or a value obtained by simulation.

本発明の第3の態様は、複数種類の高分子原材料において、高分子原材料毎に、構造情報と、特性情報とを有するデータセットを用い、高分子原材料の構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成する工程と、学習モデルを実行し、学習モデルの結果が所定の判定条件を満たすと判定されるまで、学習モデルを繰り返し作成する工程と、判定条件を満たす学習モデルから、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を予測する予測モデルを作成する工程と、予測モデルを用いて、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を予測する工程と、を有する、高分子原材料データ解析方法を提供するものである。 The third aspect of the present invention provides a method for analyzing polymer raw material data, comprising the steps of: using a data set having structural information and characteristic information for each of a plurality of types of polymer raw materials, creating a learning model in which the structural information of the polymer raw materials is used as an explanatory variable and the physical property information of the polymer raw materials is used as a target variable; executing the learning model and repeatedly creating the learning model until it is determined that the result of the learning model satisfies a predetermined judgment condition; creating a prediction model that predicts the physical property information of the polymer raw materials from the structural information of the polymer raw materials from the learning model that satisfies the judgment condition; and predicting the physical property information of the polymer raw materials from the structural information of the polymer raw materials using the prediction model.

本発明の第4の態様は、複数種類の高分子原材料において、高分子原材料毎に、構造情報と、特性情報とを有するデータセットを用い、複数種類の高分子原材料の構造情報に対して、クラスタリング処理を実施する工程と、クラスタリング処理により得られた、クラスタ毎に高分子原材料の構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成する工程と、学習モデルを実行し、学習モデルの結果が所定の判定条件を満たすと判定されるまで、学習モデルを繰り返し作成する工程と、判定条件を満たす学習モデルから、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を予測する予測モデルを作成する工程と、予測モデルを用いて、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を予測する工程と、を有する、高分子原材料データ解析方法を提供するものである。 The fourth aspect of the present invention provides a method for analyzing polymer raw material data, comprising the steps of: using a data set having structural information and characteristic information for each of a plurality of types of polymer raw materials, performing a clustering process on the structural information of the plurality of types of polymer raw materials; creating a learning model for each cluster obtained by the clustering process, in which the structural information of the polymer raw materials is used as an explanatory variable and the physical property information of the polymer raw materials is used as a target variable; executing the learning model and repeatedly creating the learning model until it is determined that the result of the learning model satisfies a predetermined judgment condition; creating a prediction model that predicts the physical property information of the polymer raw materials from the structural information of the polymer raw materials from the learning model that satisfies the judgment condition; and predicting the physical property information of the polymer raw materials from the structural information of the polymer raw materials using the prediction model.

学習モデルを作成する工程は、高分子原材料の構造情報に基づいて、学習モデルを変えることが好ましい。
高分子原材料のデータセットを作成する工程を有し、高分子原材料のデータセットを作成する工程は、複数種類の高分子原材料について、構造情報を取得し、構造情報を高分子原材料毎にまとめてデータベースにする工程と、複数種類の高分子原材料について、特性情報を取得し、特性情報を高分子原材料毎にまとめてデータベースにする工程と、構造情報のデータベースにおいて、複数種類の高分子原材料のうち、同一の高分子原材料について、構造情報を1つに集約する工程とを有することが好ましい。
高分子原材料の構造情報と、高分子原材料の特性情報とを用い相関分析により相関係数を求め、高分子原材料の構造情報と物性情報とを用い相関分析により相関係数を求める工程、を有し、学習モデルを作成する工程は、相関係数の算出に用いた構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成する工程であることが好ましい。
The step of creating a learning model preferably changes the learning model based on structural information of the polymer raw material.
It is preferable that the method for producing a data set of polymer raw materials includes a step of acquiring structural information for a plurality of types of polymer raw materials and compiling the structural information for each polymer raw material into a database, a step of acquiring property information for the plurality of types of polymer raw materials and compiling the property information for each polymer raw material into a database, and a step of aggregating structural information for the same polymer raw material among the plurality of types of polymer raw materials into one in the database of structural information.
The method preferably includes a process of determining a correlation coefficient by correlation analysis using structural information of the polymer raw material and characteristic information of the polymer raw material, and a process of determining a correlation coefficient by correlation analysis using the structural information and physical property information of the polymer raw material, and the process of creating a learning model is preferably a process of creating a learning model in which the structural information used in calculating the correlation coefficient is an explanatory variable and the physical property information of the polymer raw material is an objective variable.

相関係数を求める工程は、相関分析により、複数の相関係数を求め、かつ複数の相関係数のうち、所定の値以上の構造情報を有効とし、学習モデルを作成する工程は、有効な相関係数の算出に用いた構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成することが好ましい。
高分子原材料は、ジエン系ゴムであることが好ましい。
ジエン系ゴムは、スチレンブタジエンゴムもしくはブタジエンゴム、またはジエン系ゴムブレンドであり、スチレンブタジエンゴムブレンドもしくはスチレンブタジエンゴム/ブタジエンゴムブレンドであることが好ましい。
高分子原材料の構造情報は、分析装置を用いた実測値、またはシミュレーションもしくは機械学習により得られた値であり、高分子原材料の物性情報は、材料試験による実測値、またはシミュレーションにより得られた値であることが好ましい。
It is preferable that the step of calculating the correlation coefficient involves calculating multiple correlation coefficients by correlation analysis, and validating structural information among the multiple correlation coefficients that is equal to or greater than a predetermined value, and that the step of creating a learning model involves creating a learning model in which the structural information used in calculating the valid correlation coefficients is used as an explanatory variable, and the physical property information of the polymer raw material is used as a target variable.
The polymeric raw material is preferably a diene-based rubber.
The diene rubber is a styrene butadiene rubber or a butadiene rubber, or a diene rubber blend, preferably a styrene butadiene rubber blend or a styrene butadiene rubber/butadiene rubber blend.
It is preferable that the structural information of the polymer raw material is an actual measurement value obtained using an analytical device or a value obtained by simulation or machine learning, and the physical property information of the polymer raw material is an actual measurement value obtained by material testing or a value obtained by simulation.

本発明によれば、高分子原材料の構造情報から、高い予測精度で高分子原材料の物性情報を予測できる。 According to the present invention, it is possible to predict the physical property information of a polymer raw material with high prediction accuracy from the structural information of the polymer raw material.

本発明の実施形態の高分子原材料データ解析装置の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a polymer raw material data analysis device according to an embodiment of the present invention. 高分子原材料の構造情報と物性情報との関係の一例を示すグラフである。1 is a graph showing an example of the relationship between structural information and physical property information of a polymer raw material. 本発明の実施形態の高分子原材料データ解析方法の第1の例を工程順に示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a first example of a polymer raw material data analysis method according to an embodiment of the present invention in the order of steps. 本発明の実施形態の高分子原材料データ解析方法の第1の例の変形例を工程順に示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a modified example of the first example of the polymer raw material data analysis method according to the embodiment of the present invention in the order of steps. 本発明の実施形態の高分子原材料データ解析方法の第2の例を工程順に示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a second example of a polymer raw material data analysis method according to an embodiment of the present invention in the order of steps. 本発明の実施形態の高分子原材料データ解析方法の第2の例の変形例を工程順に示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a modified example of the second example of the polymer raw material data analysis method according to the embodiment of the present invention in the order of steps.

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の高分子原材料データ解析方法、およびタイヤモデル作成装置を詳細に説明する。
なお、以下に説明する図は、本発明を説明するための例示的なものであり、以下に示す図に本発明が限定されるものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the polymer raw material data analysis method and tire model creation device of the present invention will be described in detail based on the preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
It should be noted that the drawings described below are illustrative for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the drawings shown below.

[高分子原材料データ解析装置]
図1は本発明の実施形態の高分子原材料データ解析装置の一例を示す模式図である。
高分子原材料データ解析装置10は、コンピューター等のハードウェアを用いて構成される。高分子原材料データ解析方法には、例えば、図1に示す解析装置10が用いられるが、高分子原材料データ解析方法をコンピューター等のハードウェアおよびソフトウェアを用いて実行することができれば高分子原材料データ解析装置10に限定されるものではなく、高分子原材料データ解析方法の各工程を手順としてコンピューター等に実行させるためのプログラムでもよい。また、高分子原材料データ解析装置10は図1に示す構成に限定されるものではない。以下、高分子原材料データ解析装置10のことを、単に解析装置10ともいう。
[Polymer raw material data analysis device]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a polymer raw material data analysis device according to an embodiment of the present invention.
The polymer raw material data analysis device 10 is configured using hardware such as a computer. For example, the polymer raw material data analysis method uses an analysis device 10 shown in Fig. 1, but as long as the polymer raw material data analysis method can be executed using hardware and software such as a computer, the device is not limited to the polymer raw material data analysis device 10, and may be a program for causing a computer or the like to execute each step of the polymer raw material data analysis method as a procedure. Furthermore, the polymer raw material data analysis device 10 is not limited to the configuration shown in Fig. 1. Hereinafter, the polymer raw material data analysis device 10 is also simply referred to as the analysis device 10.

解析装置10は、処理部12と、入力部14と、表示部16とを有する。処理部12は、取得部20、データ設定部21、処理部22、算出部23、学習モデル作成部24、演算部25、判定部26.表示制御部27、メモリ28、および制御部29を有する。解析装置10は、この他に図示はしないがROM等を有する。
処理部12は、制御部29により制御される。また、処理部12において取得部20、データ設定部21、処理部22、算出部23、学習モデル作成部24、演算部25、判定部26.および表示制御部27はメモリ28に接続されており、取得部20、データ設定部21、処理部22、算出部23、学習モデル作成部24、演算部25、判定部26.表示制御部27のデータはメモリ28に記憶することができる。
The analysis device 10 has a processing unit 12, an input unit 14, and a display unit 16. The processing unit 12 has an acquisition unit 20, a data setting unit 21, a processing unit 22, a calculation unit 23, a learning model creation unit 24, an operation unit 25, a determination unit 26, a display control unit 27, a memory 28, and a control unit 29. The analysis device 10 also has a ROM and the like, which are not shown in the figure.
The processing unit 12 is controlled by a control unit 29. In the processing unit 12, the acquisition unit 20, the data setting unit 21, the processing unit 22, the calculation unit 23, the learning model creation unit 24, the operation unit 25, the judgment unit 26, and the display control unit 27 are connected to a memory 28, and data of the acquisition unit 20, the data setting unit 21, the processing unit 22, the calculation unit 23, the learning model creation unit 24, the operation unit 25, the judgment unit 26, and the display control unit 27 can be stored in the memory 28.

解析装置10は、ROM等に記憶されたプログラム(コンピュータソフトウェア)を、制御部29で実行することにより、取得部20、データ設定部21、処理部22、算出部23、学習モデル作成部24、演算部25、および判定部26の各部を機能的に形成する。解析装置10は、上述のように、プログラムが実行されることで各部位が機能するコンピューターによって構成されてもよいし、各部位が専用回路で構成された専用装置であってもよい。 The analysis device 10 functionally forms each of the parts, namely, the acquisition unit 20, the data setting unit 21, the processing unit 22, the calculation unit 23, the learning model creation unit 24, the calculation unit 25, and the judgment unit 26, by executing a program (computer software) stored in a ROM or the like in the control unit 29. As described above, the analysis device 10 may be configured by a computer in which each part functions by executing a program, or may be a dedicated device in which each part is configured with a dedicated circuit.

解析装置10は、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を高い予測精度で予測することを目的とするものである。解析装置10は、例えば、新たに合成されたスチレンブタジエンゴムについて、シス、トランス、ビニル、スチレンの割合等の物性情報を実測して求める。実測されたシス、トランス、ビニル、スチレンの割合を用いて、新たに合成されたスチレンブタジエンゴムの弾性率、ガラス転移温度等の物性情報を高い予測精度で予測する。
以下、解析装置10の各部について説明する。
The analysis device 10 aims to predict the physical property information of a polymer raw material with high prediction accuracy from the structural information of the polymer raw material. The analysis device 10 measures and obtains physical property information such as the ratio of cis, trans, vinyl, and styrene for, for example, newly synthesized styrene-butadiene rubber. Using the measured ratios of cis, trans, vinyl, and styrene, the analysis device predicts the physical property information of the newly synthesized styrene-butadiene rubber, such as the elastic modulus and glass transition temperature, with high prediction accuracy.
Each part of the analysis device 10 will be described below.

入力部14は、マウスおよびキーボード等の各種情報をオペレータの指示により入力するための各種の入力デバイスである。表示部16は、例えば、高分子原材料データ解析方法で得られた結果等を表示するものであり、公知の各種のディスプレイが用いられる。また、表示部16には各種情報を出力媒体に表示するためのプリンタ等のデバイスも含まれる。 The input unit 14 is a variety of input devices such as a mouse and keyboard for inputting various information at the instruction of an operator. The display unit 16 displays, for example, the results obtained by the polymer raw material data analysis method, and various known displays are used. The display unit 16 also includes devices such as a printer for displaying various information on an output medium.

取得部20には、複数種類の高分子原材料について、高分子原材料の構造情報および高分子原材料の物性情報が、例えば、入力部14により、解析装置10の外部から入力されて保持される。取得部20に保持された、上述の複数種類の高分子原材料の構造情報および高分子原材料の物性情報はデータ設定部21に読み出される。 In the acquisition unit 20, structural information and physical property information of the polymer raw materials for multiple types of polymer raw materials are input from outside the analysis device 10, for example, by the input unit 14, and are stored. The structural information and physical property information of the multiple types of polymer raw materials stored in the acquisition unit 20 are read out to the data setting unit 21.

データ設定部21は、高分子原材料のデータセットを作成するものである。高分子原材料のデータセットはメモリ28に記憶させる。
高分子原材料のデータセットは、複数種類の高分子原材料において、高分子原材料毎に、構造情報と、特性情報とを有するものである。この高分子原材料のデータセットを学習モデルに入力して、高分子原材料の物性情報と高分子原材料の構造情報との関係を学習させる。
データ設定部21は、複数種類の高分子原材料について、構造情報を取得し、構造情報を高分子原材料毎にまとめてデータベースにする。かつ複数種類の高分子原材料について、特性情報を取得し、特性情報を高分子原材料毎にまとめてデータベースにする。
上述の高分子原材料の構造情報とは、分析装置を用いた実測値、またはシミュレーションもしくは機械学習により得られた値である。分析装置は、例えば、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて測定されたものである。
上述の高分子原材料の物性情報は、材料試験による実測値、またはシミュレーションにより得られた値である。
The data setting unit 21 creates a data set of polymer raw materials. The data set of polymer raw materials is stored in the memory 28.
The data set of polymer raw materials includes structure information and characteristic information for each of a plurality of types of polymer raw materials. The data set of polymer raw materials is input to a learning model to learn the relationship between the physical property information of the polymer raw materials and the structure information of the polymer raw materials.
The data setting unit 21 acquires structural information for multiple types of polymer raw materials, compiles the structural information for each polymer raw material into a database, and acquires property information for multiple types of polymer raw materials, compiles the property information for each polymer raw material into a database.
The structural information of the polymer raw material is an actual measurement value obtained by an analysis device, or a value obtained by simulation or machine learning. The analysis device is, for example, a nuclear magnetic resonance (NMR) device.
The physical property information of the above-mentioned polymer raw material is actual measured value obtained by material testing or value obtained by simulation.

なお、構造情報は、スペクトル情報から予測することができる。例えば、新たに合成されたスチレンブタジエンゴムについて、NMRスペクトルまたはNMRの化学シフト等の一次元スペクトル情報を実測して求めることができる。
ここで、スペクトル情報と構造情報とは、例えば、複数種類の高分子原材料について、それぞれ実測された一次元スペクトル情報を取得する工程と、一次元スペクトル情報を、高分子原材料毎に正規化する工程と、複数種類の高分子原材料について、それぞれ組成情報と、少なくとも1つの構造情報とを取得し、複数種類の高分子原材料の構造情報毎に正規化する工程と、複数の高分子原材料の正規化された一次元スペクトル情報と、複数の高分子原材料の正規化された構造情報とを用い相関分析により相関係数を算出する工程と、相関係数の算出に用いた一次元スペクトル情報を説明変数とし、高分子原材料の組成情報および構造情報のうち、少なくとも1つを目的変数とした学習モデルを作成する工程とを実行する。さらに、学習モデルを実行し、学習モデルの結果が所定の判定条件を満たすと判定されるまで、学習モデルを繰り返し作成する工程と、判定条件を満たす学習モデルに基づいて、一次元スペクトル情報を用いて、高分子原材料の構造および組成のうち、少なくとも1つを予測する。このようにして、スペクトル情報から構造情報を予測することができる。
The structural information can be predicted from spectral information, for example, by measuring one-dimensional spectral information such as an NMR spectrum or an NMR chemical shift for a newly synthesized styrene-butadiene rubber.
Here, the spectral information and the structural information include, for example, a step of acquiring one-dimensional spectral information measured for each of a plurality of types of polymer raw materials, a step of normalizing the one-dimensional spectral information for each of the polymer raw materials, a step of acquiring composition information and at least one structural information for each of the plurality of types of polymer raw materials, and a step of calculating a correlation coefficient by correlation analysis using the normalized one-dimensional spectral information of the plurality of polymer raw materials and the normalized structural information of the plurality of polymer raw materials, and a step of creating a learning model in which the one-dimensional spectral information used in the calculation of the correlation coefficient is used as an explanatory variable and at least one of the composition information and the structural information of the polymer raw materials is used as an objective variable.Furthermore, the learning model is executed, and the learning model is repeatedly created until it is determined that the result of the learning model satisfies a predetermined judgment condition, and at least one of the structure and composition of the polymer raw material is predicted using the one-dimensional spectral information based on the learning model that satisfies the judgment condition.In this way, the structural information can be predicted from the spectral information.

上述のようにデータベースを作成する場合、同一の高分子原材料の構造情報等が複数ある場合がある。このとき、分析装置等に違いにより、同一の高分子原材料であっても、構造情報が同じとは限らない。
データ設定部21は、さらに、構造情報のデータベースにおいて、複数種類の高分子原材料のうち、同一の高分子原材料について、構造情報を1つに集約する。構造情報を1つに集約する方法としては、例えば、平均値を用いる方法、データ数によって採用する値を決める方法等を用いることができる。
When creating a database as described above, there may be multiple pieces of structural information for the same polymer raw material. In this case, due to differences in analytical equipment, etc., the structural information may not be the same even for the same polymer raw material.
The data setting unit 21 further consolidates the structural information of the same polymer raw material among the multiple types of polymer raw materials in the database of structural information into one. For example, a method of using an average value, a method of determining a value to be adopted depending on the number of data, etc. can be used as a method of consolidating the structural information into one.

処理部22は、複数種類の高分子原材料において、高分子原材料毎に、構造情報と、特性情報とを有するデータセットを用い、複数種類の高分子原材料の構造情報に対して、クラスタリング処理を実施するものである。なお、クラスタリング処理を実施しない場合、処理部22は不要である。
クラスタリング処理としては、例えば、上述の高分子原材料のデータセットを用いた、教師なし学習が挙げられる。教師なし学習には、例えば、k-means法が用いられる。クラスタリング処理により、同一の高分子原材料毎に、すなわち、クラスタ毎に構造情報が分類される。クラスタリング処理により、高分子原材料の構造情報のうち、予測により重要なものを抽出できる。
The processing unit 22 uses a data set having structure information and property information for each of a plurality of types of polymer raw materials, and performs clustering processing on the structure information of the plurality of types of polymer raw materials. Note that if clustering processing is not performed, the processing unit 22 is not necessary.
An example of the clustering process is unsupervised learning using the above-mentioned data set of polymer raw materials. For example, the k-means method is used for unsupervised learning. The clustering process classifies structural information for each same polymer raw material, i.e., for each cluster. The clustering process makes it possible to extract structural information of the polymer raw materials that is more important for prediction.

高分子原材料の構造情報としては、高分子原材料がジエン系ゴムの場合、ミクロ構造として、例えば、シス、トランス、ビニル、スチレンの割合がある。これ以外に構造情報としては、ダイアッド連鎖、トリアッド連鎖が挙げられる。スチレンブタジエンゴム場合、組成情報としては、ブタジエンの量とスチレンの量がある、また、高分子原材料の組成情報には、質量平均分子量、粘度、分岐度、および分岐数等も含まれる。
高分子原材料の特性情報は、高分子原材料の機械物性および化学特性のうち少なくとも1つを含むものである。高分子原材料の機械物性は、例えば、弾性率、ポアソン比、粘性である。高分子原材料の化学特性は、例えば、ガラス転移温度(Tg)、結晶化温度等である。化学特性は化学的性質ともいう。高分子原材料の特性情報、例えば、弾性率、ポアソン比、粘性、ガラス転移温度(Tg)、結晶化温度等は、例えば、各種の材料試験による実測値であるが、シミュレーションにより得られた値でもよい。
The structural information of the polymer raw material, in the case of a diene rubber, includes the ratio of cis, trans, vinyl, and styrene in the microstructure. Other structural information includes dyad and triad chains. In the case of styrene-butadiene rubber, the composition information includes the amount of butadiene and the amount of styrene. The composition information of the polymer raw material also includes the mass average molecular weight, viscosity, degree of branching, and number of branches.
The characteristic information of the polymer raw material includes at least one of the mechanical properties and chemical properties of the polymer raw material. The mechanical properties of the polymer raw material are, for example, the elastic modulus, Poisson's ratio, and viscosity. The chemical properties of the polymer raw material are, for example, the glass transition temperature (Tg), the crystallization temperature, etc. The chemical properties are also called chemical properties. The characteristic information of the polymer raw material, for example, the elastic modulus, Poisson's ratio, viscosity, the glass transition temperature (Tg), the crystallization temperature, etc., are, for example, actual measured values obtained by various material tests, but may also be values obtained by simulation.

算出部23は、高分子原材料の構造情報と、高分子原材料の特性情報とを用い相関分析により相関係数を求める。この場合、複数の相関係数を求めることが好ましい。算出部23で求めた相関係数は、例えば、メモリ28に記憶される。なお、相関分析、相関係数の求め方は特に限定されるものではなく、公知のものが種々利用可能である。相関係数には、例えば、Pearsonの相関係数が用いられる。
算出部23において、複数の相関係数を求めることにより、高分子原材料のどの構造情報と、特性情報との相関が高いか否かを特定できる。すなわち、構造情報の特性情報に対する影響度の大きさを特定できる。
The calculation unit 23 calculates a correlation coefficient by correlation analysis using the structural information of the polymer raw material and the property information of the polymer raw material. In this case, it is preferable to calculate a plurality of correlation coefficients. The correlation coefficients calculated by the calculation unit 23 are stored in, for example, the memory 28. Note that the method of correlation analysis and calculation of the correlation coefficient is not particularly limited, and various known methods can be used. For example, the Pearson correlation coefficient is used as the correlation coefficient.
By calculating a plurality of correlation coefficients in the calculation unit 23, it is possible to identify which structural information of the polymer raw material has a high correlation with the characteristic information, i.e., it is possible to identify the degree of influence of the structural information on the characteristic information.

また、算出部23は、複数の相関係数のうち、所定の値以上の構造情報を有効にする。これにより、影響度が小さい相関係数を求めることを抑制できる。相関係数は、学習モデルに利用されるものである。相関係数を適切に利用することにより、学習モデルの予測精度を向上させることができる。
また、上述のように、複数の相関係数のうち、所定の値以上の構造情報を有効にすることにより、学習モデルの学習に利用するデータから、相関係数が小さいものを排除できることから、学習モデルの学習に利用するデータ数を少なくでき、学習時間を短くできる。これにより、より短時間で、高分子原材料の物性情報を高い予測精度で予測できる。
算出部23では、例えば、相関係数が0.2を超えるものを有効にする。すなわち、相関係数が0.2以下のものを無効化する。
なお、相関分析により相関係数を求めない場合には、算出部23を設ける必要がない。
Furthermore, the calculation unit 23 validates structural information having a predetermined value or more among the multiple correlation coefficients. This makes it possible to suppress the calculation of correlation coefficients having a small degree of influence. The correlation coefficients are used in the learning model. By appropriately using the correlation coefficients, it is possible to improve the prediction accuracy of the learning model.
In addition, as described above, by validating structural information having a correlation coefficient equal to or greater than a predetermined value among the multiple correlation coefficients, data having a small correlation coefficient can be eliminated from the data used for learning the learning model, thereby reducing the amount of data used for learning the learning model and shortening the learning time. This makes it possible to predict the physical property information of polymer raw materials with high prediction accuracy in a shorter time.
For example, the calculation unit 23 validates correlation coefficients exceeding 0.2, and invalidates correlation coefficients having a correlation coefficient of 0.2 or less.
In addition, if the correlation coefficient is not obtained by correlation analysis, there is no need to provide the calculation unit 23.

学習モデル作成部24は、高分子原材料毎に、構造情報と、特性情報とを有するデータセットを用い、高分子原材料の構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成する。学習モデルは、1つに限定されるものではなく、複数でもよい。例えば、クラスタリング処理により得られた、クラスタ毎に、学習モデルを作成する。この場合、学習モデルは、クラスタ毎に複数になる。
なお、算出部23において相関係数を算出している場合には、相関係数の算出に用いた構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成する。相関係数が複数ある場合、全ての相関係数を用いてもよい。また、上述のように複数の相関係数のうち、所定の値以上の相関係数を有効にし、有効な相関係数だけを目的変数として用いてもよい。
また、算出部23において相関係数を算出している場合には、相関係数の算出に用いた構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成する。相関係数が複数ある場合、全ての相関係数を用いてもよい。また、上述のように複数の相関係数のうち、所定の値以上の相関係数を有効にし、有効な相関係数だけを目的変数として用いてもよい。
The learning model creation unit 24 uses a data set having structural information and characteristic information for each polymer raw material, and creates a learning model in which the structural information of the polymer raw material is used as an explanatory variable and the physical property information of the polymer raw material is used as a target variable. The number of learning models is not limited to one, and multiple models may be used. For example, a learning model is created for each cluster obtained by the clustering process. In this case, multiple learning models are used for each cluster.
In addition, when the calculation unit 23 calculates the correlation coefficient, a learning model is created in which the structural information used to calculate the correlation coefficient is used as an explanatory variable, and the physical property information of the polymer raw material is used as a target variable. If there are multiple correlation coefficients, all of the correlation coefficients may be used. Also, as described above, among the multiple correlation coefficients, correlation coefficients equal to or greater than a predetermined value may be made valid, and only the valid correlation coefficients may be used as target variables.
In addition, when the calculation unit 23 calculates the correlation coefficient, a learning model is created in which the structural information used to calculate the correlation coefficient is used as an explanatory variable, and the physical property information of the polymer raw material is used as a response variable. If there are multiple correlation coefficients, all of the correlation coefficients may be used. Also, as described above, among the multiple correlation coefficients, correlation coefficients equal to or greater than a predetermined value may be made valid, and only the valid correlation coefficients may be used as response variables.

学習モデル作成部24は、後述の判定部26の判定結果に基づいて、判定部26において所定の判定条件を満たすと判定されるまで、学習モデルを繰り返し作成する。学習モデルを繰り返し作成する場合、それぞれ外れ値等の不要なデータを削除する。また、説明変数を変更する。説明変数を変更する場合、例えば、説明変数自体を変更すること、複数の説明変数がある場合、説明変数の組み合わせを変更すること、説明変数として、相関係数の閾値を変更し、数値高い相関係数を利用することが挙げられる。 The learning model creation unit 24 repeatedly creates a learning model based on the judgment result of the judgment unit 26 described below, until the judgment unit 26 judges that a predetermined judgment condition is satisfied. When repeatedly creating a learning model, unnecessary data such as outliers are deleted. In addition, the explanatory variables are changed. When changing the explanatory variables, for example, the explanatory variables themselves may be changed, or when there are multiple explanatory variables, the combination of explanatory variables may be changed, or the correlation coefficient threshold may be changed as an explanatory variable, and a correlation coefficient with a high numerical value may be used.

なお、学習モデルは、特に限定されるものではなく、機械学習の手法として、例えば、ニューラルネットワークを用いることができる。これ以外に各種の手法を用いることができる。例えば、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)、サポートベクターマシン、ランダムフォレスト、および非線形判別法等を用いてもよい。
学習モデルとして、どのような手法を用いるのが適当であるかは、解析対象である高分子原材料の分析データの性質等により異なるため、予め複数の機械学習手法を用意しておき、ユーザーが任意に選択できるようしてもよい。また、機械学習による判別分析または回帰分析は同じ種類のものを複数組み合わせたり、異なる種類のものを複数組み合わせたりすることができることがよく知られていることから、そうした組み合わせを利用してもよい。
The learning model is not particularly limited, and for example, a neural network can be used as a machine learning method. In addition, various other methods can be used. For example, a convolutional neural network (CNN), a support vector machine, a random forest, a nonlinear discrimination method, etc. may be used.
Since the appropriate method to be used as a learning model varies depending on the properties of the analytical data of the polymer raw material to be analyzed, multiple machine learning methods may be prepared in advance so that the user can select any one of them. In addition, since it is well known that discriminant analysis or regression analysis by machine learning can combine multiple items of the same type or multiple items of different types, such combinations may be used.

高分子原材料は、例えば、図2に示すように、構造Aの量に応じた、高分子原材料の物性の変化が規則的ではないものがある。図2に示す高分子原材料の物性(構造情報)については、構造Aが小さいときには線形モデルを適用し、構造Aが大きいときには非線形モデルを適用した方が、予測精度を高くできる、このため、学習モデル作成部24は、高分子原材料の構造情報に基づいて、学習モデルを変えることが好ましい。上述の高分子原材料の構造情報に基づいて学習モデルを変えることは、例えば、学習モデル作成部24が公知のプログラムに基づいて判定し、高分子原材料の構造情報に応じた学習モデルが適宜選択される。
なお、学習モデル作成部24で用いられる学習モデルは、例えば、メモリ28に記憶させておき、学習モデル作成部24がメモリ28から学習モデルを読み出すようにしてもよい。
For example, as shown in Fig. 2, some polymer raw materials have non-regular changes in their physical properties depending on the amount of structure A. For the physical properties (structural information) of the polymer raw materials shown in Fig. 2, applying a linear model when structure A is small and applying a non-linear model when structure A is large can improve prediction accuracy, and therefore, it is preferable for the learning model creation unit 24 to change the learning model based on the structural information of the polymer raw material. Changing the learning model based on the structural information of the above-mentioned polymer raw material is, for example, determined by the learning model creation unit 24 based on a known program, and a learning model according to the structural information of the polymer raw material is appropriately selected.
The learning model used by the learning model creation unit 24 may be stored in the memory 28, for example, and the learning model creation unit 24 may read out the learning model from the memory 28.

演算部25は、学習モデル作成部24で作成された学習モデルの学習を実行し、学習モデルによる結果を得るものである。演算部25は、学習モデルの結果を、メモリ28に記憶させるか、または判定部26に出力する。
学習モデルの学習には、例えば、説明変数(入力データ)と、目的変数(出力データ)とがセットになった教師ありデータを用いる。教師ありデータを用いる場合、利用可能なデータを全て教師ありデータに利用するのではなく、利用可能なデータを教師ありデータと検証データに分ける。教師ありデータを用いて学習モデルを学習させる。検証データを用いて、教師ありデータを用いて学習させた学習モデルの予測性能を評価する。
教師ありデータと検証データに分ける方法としては、例えば、ホールドアウト検証、およびk-分割交差検証等を用いることができる。
なお、学習モデルの学習には、教師ありデータを用いることに限定されるものではなく、説明変数(入力データ)と、目的変数(出力データ)とがセットになっていない、教師なしデータを用いることもできる。
The calculation unit 25 executes learning of the learning model created by the learning model creation unit 24, and obtains a result based on the learning model. The calculation unit 25 stores the result of the learning model in the memory 28, or outputs it to the determination unit 26.
For example, supervised data consisting of a set of explanatory variables (input data) and objective variables (output data) is used to train the learning model. When using supervised data, available data is not used as all supervised data, but is divided into supervised data and validation data. The learning model is trained using the supervised data. The validation data is used to evaluate the predictive performance of the learning model trained using the supervised data.
Methods for dividing the data into supervised data and validation data include, for example, hold-out validation and k-fold cross validation.
In addition, the learning of the learning model is not limited to using supervised data, but unsupervised data in which explanatory variables (input data) and objective variables (output data) are not set can also be used.

判定部26は.演算部25による学習モデルの結果を判定するものである。
学習モデルは、例えば、検証データを用いて、説明変数に用いた高分子原材料の構造情報を入力して、目的変数とした、高分子原材料の物性情報を得る。得られた高分子原材料の物性情報に基づき、学習モデルの結果を判定する。
学習モデルの結果の判定方法は、特に限定されるものではない。例えば、R(決定係数)、RMSE(平方平均二乗誤差)、およびMAE(平均絶対誤差)等を用いることができる。
The judgment unit 26 judges the result of the learning model obtained by the calculation unit 25 .
The learning model uses, for example, validation data to input structural information of the polymer raw material used as an explanatory variable, and obtains physical property information of the polymer raw material as a target variable. The results of the learning model are judged based on the obtained physical property information of the polymer raw material.
The method for judging the result of the learning model is not particularly limited, and for example, R 2 (coefficient of determination), RMSE (mean square error), MAE (mean absolute error), etc. can be used.

判定部26では、上述のそれぞれの判定方法に応じた判定条件として、例えば、予め閾値が設定されている。判定条件は、メモリ28に記憶されていてもよい。判定部26は、メモリ28から判定条件を読み出し、判定条件に基づき、学習モデルを評価する。
判定条件を満たす場合には、最終的な学習モデルとする。判定部26は、最終的な学習モデルである、学習モデルから、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を予測する予測モデルを作成する。判定部26は予測モデルを演算部25またはメモリ28に記憶させる。演算部25は、予測モデルを用いて、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を予測する、測した結果を、例えば、メモリ28に記憶し、データベース化する。
なお、予測モデルは、高分子原材料の構造情報と物性情報とが関連付けられた学習モデルから作成するものである。予測モデルは、上述のように高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を予測することができれば、その作成方法は、学習モデルを用いれば、特に限定されるものではない。
In the judgment unit 26, for example, a threshold value is set in advance as a judgment condition corresponding to each of the judgment methods described above. The judgment condition may be stored in the memory 28. The judgment unit 26 reads out the judgment condition from the memory 28 and evaluates the learning model based on the judgment condition.
If the judgment conditions are satisfied, the model is determined to be the final learning model. The judgment unit 26 creates a prediction model that predicts the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material from the learning model, which is the final learning model. The judgment unit 26 stores the prediction model in the calculation unit 25 or memory 28. The calculation unit 25 uses the prediction model to predict the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material, and stores the measurement results in, for example, the memory 28 and creates a database.
The prediction model is created from a learning model in which structural information and physical property information of the polymer raw material are associated. As long as the prediction model can predict the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material as described above, the creation method of the prediction model is not particularly limited as long as the learning model is used.

例えば、高分子原材料がスチレンブタジエンゴムで、構造情報がシス、トランス、ビニル、スチレンの割合の場合、演算部25は、予測モデルに基づいて、例えば、新たに合成されたスチレンブタジエンゴムのシス、トランス、ビニル、スチレンの割合を用いて、ガラス転移温度等を予測できる。予測モデルを用いて予測したガラス転移温度をメモリ28に記憶させる。
判定条件を満たさない場合には、学習モデル作成部24に再度学習モデルを作成させる。学習モデル作成部32による学習モデルの再作成は、上述の学習モデルを作成と同じである。
For example, when the polymer raw material is styrene-butadiene rubber and the structural information is the ratio of cis, trans, vinyl, and styrene, the calculation unit 25 can predict the glass transition temperature and the like based on the prediction model, for example, using the ratio of cis, trans, vinyl, and styrene of newly synthesized styrene-butadiene rubber. The glass transition temperature predicted using the prediction model is stored in the memory 28.
If the judgment condition is not satisfied, the learning model creation unit 24 creates the learning model again. The recreation of the learning model by the learning model creation unit 32 is the same as the creation of the learning model described above.

表示制御部27は、取得部20で取得される、複数種類の高分子原材料について、それぞれ、シス、トランス、ビニル、スチレンの割合、算出部23で求められた相関係数、学習モデル作成部24で設定される説明変数の情報および目的変数の情報を表示部16に表示させるものである。
また、演算部25で予測された、高分子原材料の物性情報を表示部16に表示させるものである。
表示制御部27において、表示部16に表示させる場合、メモリ28から各種の情報を読み出して表示してもよい。また、表示制御部27は、入力部14を介して入力される各種の情報等も表示部16に表示させることもできる。
The display control unit 27 causes the display unit 16 to display the cis, trans, vinyl, and styrene ratios for each of the multiple types of polymer raw materials acquired by the acquisition unit 20, the correlation coefficients calculated by the calculation unit 23, and information on the explanatory variables and target variables set by the learning model creation unit 24.
Moreover, the physical property information of the polymer raw material predicted by the calculation unit 25 is displayed on the display unit 16 .
When the display control unit 27 causes the display unit 16 to display various information, the display control unit 27 may read out various information from the memory 28 and display the information. The display control unit 27 may also cause the display unit 16 to display various information input via the input unit 14.

解析装置10は、ROM等に記憶されたプログラム(コンピュータソフトウェア)を、制御部29で実行することにより、上述のシミュレーション用タイヤモデルを作成する。解析装置10は、上述のようにプログラムが実行されることで各部位が機能するコンピューターによって構成されてもよいし、各部位が専用回路で構成された専用装置であってもよい。 The analysis device 10 creates the above-mentioned simulation tire model by executing a program (computer software) stored in a ROM or the like in the control unit 29. The analysis device 10 may be configured as a computer in which each part functions by executing a program as described above, or may be a dedicated device in which each part is configured with a dedicated circuit.

[高分子原材料データ解析方法の第1の例]
図3は本発明の実施形態の高分子原材料データ解析方法の第1の例を工程順に示すフローチャートである。上述のように、高分子原材料データ解析方法は、例えば、解析装置10が用いられる。
以下に説明する高分子原材料データ解析装置方法の第1の例において、特に説明しないが解析装置10の処理部12の各部で種々の処理がなされる。また、以下の説明では制御部29により処理部12の各部で種々の処理がなされることの説明を省略しているが、各部の一連の処理は制御部29により制御される。
高分子原材料データ解析方法では、例えば、高分子原材料として、ブタジエンの量とスチレンの量、ならびにシス、トランス、ビニル、およびスチレンの割合等が異なる、複数種類のスチレンブタジエンゴムを用いる。高分子原材料の構造情報としては、シス、トランス、ビニル、およびスチレンの割合である。さらに、高分子原材料の物性情報としては、ガラス転移温度を例にして説明する。この場合、高分子原材料のデータセットは、構造情報としてシス、トランス、ビニル、およびスチレンの割合、物性情報としてガラス転移温度を含む。
[First Example of Polymer Raw Material Data Analysis Method]
3 is a flow chart showing the steps of a first example of a polymer raw material data analysis method according to an embodiment of the present invention. As described above, the polymer raw material data analysis method uses, for example, the analysis device 10.
In the first example of the polymer raw material data analysis method described below, various processes are performed in each part of the processing section 12 of the analysis device 10, although this is not specifically described. Also, in the following description, the control section 29 controls the series of processes in each part of the processing section 12, although a description is omitted.
In the polymer raw material data analysis method, for example, a plurality of types of styrene-butadiene rubbers, which differ in the amount of butadiene and the amount of styrene, and in the ratios of cis, trans, vinyl, and styrene, are used as polymer raw materials. The structural information of the polymer raw materials is the ratios of cis, trans, vinyl, and styrene. Furthermore, the physical property information of the polymer raw materials will be described using the glass transition temperature as an example. In this case, the data set of the polymer raw materials includes the ratios of cis, trans, vinyl, and styrene as structural information, and the glass transition temperature as physical property information.

まず、上述の高分子原材料のデータセットを取得する(ステップS10)。
高分子原材料のデータセットの取得方法は、特に限定されるものではなく、例えば、複数種類のスチレンブタジエンゴム(高分子原材料)について、それぞれ実測された構造情報を取得する。複数種類のそれぞれのスチレンブタジエンゴムについて、ブタジエンの量とスチレンの量、ならびにシス、トランス、ビニル、およびスチレンの割合の情報を取得する。
また、例えば、材料試験により複数種類の高分子原材料の物性情報を取得する。具体的には、スチレンブタジエンゴムに対して材料試験を実施して、ガラス転移温度の状態を取得する。
First, the above-mentioned data set of polymer raw materials is acquired (step S10).
The method of acquiring the data set of the polymer raw material is not particularly limited, and for example, actually measured structural information is acquired for each of a plurality of types of styrene-butadiene rubber (polymer raw material). For each of the plurality of types of styrene-butadiene rubber, information on the amount of butadiene and the amount of styrene, as well as the ratio of cis, trans, vinyl, and styrene is acquired.
Also, for example, the physical property information of a plurality of types of polymer raw materials is obtained by material testing. Specifically, a material test is performed on styrene-butadiene rubber to obtain the state of the glass transition temperature.

ここで、上述のように構造情報は一次元スペクトル情報から予測することができる。複数種類のスチレンブタジエンゴムの一次元スペクトル情報は、例えば、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて測定されたものであり、例えば、13C-NMRスペクトル、または13C-NMRの化学シフトである。しかし、一次元スペクトル情報は、これに限定されるものではなく、GC(ガスクロマトグラ)の測定結果、およびIR(赤外線吸収)スペクトルも、実測された一次元スペクトル情報に含まれる。一次元スペクトル情報は、異なる分析装置で実測されたものが混在していてもよい。一次元スペクトル情報は、分析装置を用いた実測値以外に、シミュレーションまたは機械学習により得られた値でもよい。
この場合、少なくとも一次元スペクトル情報の実測の際の分析条件に合わせてリファレンスを設定してもよい。一次元スペクトル情報が、例えば、NMRスペクトルの場合、測定の際にCDCl溶媒を用いていれば、77.0ppmをリファレンスとして設定する。また、上述のリファレンスは、高分子原材料に合わせて設定してもよい。なお、核磁気共鳴装置の機能として、溶媒等に基づくリファレンスを自動で設定する機能がある。
Here, as described above, structural information can be predicted from one-dimensional spectral information. The one-dimensional spectral information of the multiple types of styrene butadiene rubber is, for example, measured using a nuclear magnetic resonance (NMR) apparatus, and is, for example, a 13 C-NMR spectrum or a chemical shift of 13 C-NMR. However, the one-dimensional spectral information is not limited to this, and the measurement results of a GC (gas chromatograph) and an IR (infrared absorption) spectrum are also included in the actually measured one-dimensional spectral information. The one-dimensional spectral information may be a mixture of information actually measured by different analytical devices. The one-dimensional spectral information may be a value obtained by simulation or machine learning in addition to an actual measurement value using an analytical device.
In this case, the reference may be set according to the analysis conditions at least when the one-dimensional spectrum information is actually measured. When the one-dimensional spectrum information is, for example, an NMR spectrum, if CDCl 3 solvent is used during measurement, 77.0 ppm is set as the reference. The above-mentioned reference may also be set according to the polymer raw material. Note that the nuclear magnetic resonance apparatus has a function of automatically setting a reference based on the solvent, etc.

一次元スペクトル情報を、複数種類ある高分子原材料毎に正規化してもよい。例えば、NMRスペクトルの場合、高分子原材料毎に、スペクトル強度を正規化する。なお、一次元スペクトル情報の正規化の方法は、特に限定されるものではない。例えば、一次元スペクトル情報において、複数のスペクトルの値のうち、1つの値を基準として正規化する。一次元スペクトル情報以外に、構造情報、および物性情報を正規化してもよい。 The one-dimensional spectral information may be normalized for each of the multiple types of polymer raw materials. For example, in the case of NMR spectra, the spectral intensity is normalized for each polymer raw material. The method for normalizing the one-dimensional spectral information is not particularly limited. For example, in one-dimensional spectral information, one of the multiple spectral values is normalized based on a standard value. In addition to the one-dimensional spectral information, structural information and physical property information may also be normalized.

複数の一次元スペクトル情報のスペクトルの最大値と最小値とを統一してもよい。例えば、複数の一次元スペクトル情報において、各一次元スペクトル情報に含まれるNMRの化学シフトを、特定の範囲に統一することが挙げられる。この場合、化学シフトを、例えば、-20~220ppmの範囲に統一すること、すなわち、最大値を220ppm、最小値を-20ppmに統一することである。
各一次元スペクトル情報において、例えば、化学シフトを-20~220ppmの範囲になるように、化学シフトの数値を調整する。数値の調整方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法が適宜利用可能である。
なお、スペクトルの最大値と最小値との統一のタイミングは、特に限定されるものではなく、一次元スペクトル情報の正規化前でもよく、一次元スペクトル情報の正規化後でもよい。
The maximum and minimum values of the spectra of the multiple pieces of one-dimensional spectral information may be unified. For example, the NMR chemical shifts included in each piece of one-dimensional spectral information may be unified to a specific range. In this case, the chemical shifts are unified to a range of, for example, -20 to 220 ppm, that is, the maximum value is unified to 220 ppm and the minimum value is unified to -20 ppm.
In each one-dimensional spectrum information, the chemical shift value is adjusted so that the chemical shift is in the range of −20 to 220 ppm. The method of adjusting the value is not particularly limited, and any known method can be used as appropriate.
The timing for unifying the maximum and minimum values of the spectrum is not particularly limited, and may be before or after normalization of the one-dimensional spectral information.

高分子原材料のデータセットを作成する工程は、例えば、複数種類の高分子原材料について、構造情報を取得し、構造情報を高分子原材料毎にまとめてデータベースにする工程と、複数種類の高分子原材料について、特性情報を取得し、特性情報を高分子原材料毎にまとめてデータベースにする工程と、構造情報のデータベースにおいて、複数種類の高分子原材料のうち、同一の高分子原材料について、構造情報を1つに集約する工程とを有する。
高分子原材料のデータセットは、構造情報のデータベースと、物性情報のデータベースとを作成し、複数種類の高分子原材料のうち、同一の高分子原材料について、構造情報を1つに集約して作成する。これにより、例えば、構造情報は分析装置が異なると、異なる値になることがあるが、この分析装置間の違いを修正し、1つの高分子原材料に対して1つの構造情報を対応付ける。これにより、正確に学習させることができる。なお、構造情報を1つに集約する方法は、上述のとおりであるため、詳細な説明を省略する。
The process of creating a dataset of polymer raw materials includes, for example, a process of acquiring structural information for multiple types of polymer raw materials and compiling the structural information for each polymer raw material into a database, a process of acquiring characteristic information for multiple types of polymer raw materials and compiling the characteristic information for each polymer raw material into a database, and a process of consolidating structural information for the same polymer raw material among the multiple types of polymer raw materials into one in the structural information database.
The polymer raw material data set is created by creating a database of structural information and a database of physical property information, and aggregating structural information for the same polymer raw material among multiple types of polymer raw materials into one. As a result, for example, structural information may have different values depending on the analysis device, but this difference between the analysis devices is corrected and one piece of structural information is associated with one polymer raw material. This allows accurate learning. The method of aggregating structural information into one is as described above, so a detailed explanation will be omitted.

次に、高分子原材料のデータセットを用い、高分子原材料の構造情報(シス、トランス、ビニル、およびスチレンの割合)を説明変数とし、高分子原材料の物性情報(ガラス転移温度)を目的変数とした学習モデルを作成する(ステップS12)。
学習モデルは、上述のように、特に限定されるものではなく、上述のように、ニューラルネットワークを用いることができる。学習モデルによる学習を実行する。
Next, using a dataset of polymer raw materials, a learning model is created in which the structural information of the polymer raw materials (the proportions of cis, trans, vinyl, and styrene) are used as explanatory variables and the physical property information of the polymer raw materials (glass transition temperature) is used as the objective variable (step S12).
As described above, the learning model is not particularly limited, and a neural network can be used as described above. Learning is performed using the learning model.

学習モデルの学習には、例えば、説明変数(入力データ)と、目的変数(出力データ)とがセットになった教師ありデータを用いる。具体的には、上述のデータセット、例えば、スチレンブタジエンゴムのシス、トランス、ビニル、スチレンの割合と、ガラス転移温度との関係がわかっているデータを用いる。教師ありデータを用いる場合、上述のようにデータセットの全てのデータを利用するのではなく、一部を教師ありデータに利用し、残りを検証データとして利用する。検証データを用いて学習モデルの予測性能を判定する。
なお、上述のように、教師ありデータと検証データに分ける方法としては、例えば、ホールドアウト検証、およびk-分割交差検証等を用いることができる。
For example, supervised data consisting of a set of explanatory variables (input data) and objective variables (output data) is used for learning the learning model. Specifically, the above-mentioned data set, for example, data in which the relationship between the cis, trans, vinyl, and styrene ratios of styrene-butadiene rubber and the glass transition temperature is known, is used. When using supervised data, instead of using all the data in the data set as described above, a portion of the data is used as supervised data and the rest is used as validation data. The validation data is used to determine the predictive performance of the learning model.
As described above, methods for dividing the data into supervised data and validation data include, for example, hold-out validation and k-fold cross validation.

次に、学習モデルを実行し、学習モデルの結果を判定する(ステップS14)。ステップS14では、上述のように、検証データを、学習モデルに入力し、その結果として、学習モデルでは、例えば、ガラス転移温度を得る。
この結果をもとに、学習モデルの予測性能、例えば、予測精度を評価するために、学習モデルの結果を判定する。学習モデルの結果の判定方法は、上述の各種の方法を用いることができる。
なお、予測精度について、判定条件として、予め閾値を設定しておき、予測精度が閾値を超える場合、判定条件を満たす学習モデルと判定する(ステップS14)。
ステップS14において、判定条件を満たす場合、ステップS12で作成された学習モデルを最終的な学習モデルとする。
次に、最終的な学習モデルを用いて、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を予測する予測モデルを作成する(ステップS16)。
Next, the learning model is executed and the result of the learning model is judged (step S14). In step S14, as described above, the validation data is input to the learning model, and as a result, the learning model obtains, for example, the glass transition temperature.
Based on this result, the result of the learning model is judged in order to evaluate the prediction performance of the learning model, for example, the prediction accuracy. The method of judging the result of the learning model can use the various methods described above.
Regarding the prediction accuracy, a threshold is set in advance as a judgment condition, and if the prediction accuracy exceeds the threshold, the learning model is judged to satisfy the judgment condition (step S14).
In step S14, if the determination condition is satisfied, the learning model created in step S12 is set as the final learning model.
Next, the final learning model is used to create a prediction model that predicts the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material (step S16).

次に、予測モデルを用いて、高分子原材料の構造情報から、高分子原材料の物性情報を予測する(ステップS18)。具体的には、ステップS18では、例えば、予測モデルを用いて、シス、トランス、ビニル、スチレンの割合から、ガラス転移温度を予測する。この場合、高い予測精度でガラス転移温度を予測できる。ステップS18において、予測モデルを用いて予測されたガラス転移温度を、例えば、メモリ28に記憶させる。 Next, the prediction model is used to predict the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material (step S18). Specifically, in step S18, for example, the prediction model is used to predict the glass transition temperature from the proportions of cis, trans, vinyl, and styrene. In this case, the glass transition temperature can be predicted with high prediction accuracy. In step S18, the glass transition temperature predicted using the prediction model is stored, for example, in memory 28.

一方、ステップS14において、判定条件を満たさない場合、ステップS12で作成された学習モデルを再作成し、判定条件を満たすまで繰り返し学習モデルを作成する。この場合、学習モデルを再設定する(ステップS20)。ステップS20では、例えば、上述のように、外れ値等の不要なデータを削除する。また、説明変数を変更する。説明変数を変更する場合、例えば、説明変数自体を変更すること、複数の説明変数がある場合、説明変数の組み合わせを変更すること等が挙げられる。 On the other hand, if the judgment condition is not satisfied in step S14, the learning model created in step S12 is recreated, and the learning model is repeatedly created until the judgment condition is satisfied. In this case, the learning model is reset (step S20). In step S20, for example, as described above, unnecessary data such as outliers are deleted. Also, the explanatory variables are changed. When changing the explanatory variables, for example, the explanatory variables themselves may be changed, or if there are multiple explanatory variables, the combination of explanatory variables may be changed.

学習モデルを再作成し、ステップS14において、判定条件を満たす場合、再作成された学習モデルを最終的な学習モデルとする。上述のように、最終的な学習モデルから、高分子原材料の物性情報を予測する予測モデルを作成する(ステップS16)。
例えば、予測モデルを用いて、新たに合成されたスチレンブタジエンゴムのシス、トランス、ビニル、スチレンの割合から、ガラス転移温度を予測する(ステップS18)。この場合でも、高い予測精度でガラス転移温度を予測できる。
The learning model is recreated, and if the judgment condition is satisfied in step S14, the recreated learning model is set as the final learning model. As described above, a prediction model for predicting the physical property information of the polymer raw material is created from the final learning model (step S16).
For example, the glass transition temperature is predicted from the ratio of cis, trans, vinyl, and styrene of a newly synthesized styrene-butadiene rubber using a prediction model (step S18). Even in this case, the glass transition temperature can be predicted with high prediction accuracy.

[高分子原材料データ解析方法の第1の例の変形例]
図4は本発明の実施形態の高分子原材料データ解析方法の第1の例の変形例を工程順に示すフローチャートである。図4において、図3に示す高分子原材料データ解析方法の第1の例と同一工程についての詳細に説明は省略する。
高分子原材料データ解析方法の第1の例の変形例は、高分子原材料データ解析方法の第1の例に比して、相関係数を利用する点が異なり、それ以外の工程は、高分子原材料データ解析方法の第1の例と同様の工程である。高分子原材料のデータセットの取得工程(ステップS10)と、学習モデルの作成工程(ステップS12)との間に、相関係数の算出工程(ステップS22)と、説明変数の設定工程(ステップS24)とを有する。
高分子原材料データ解析方法の第1の例の変形例では、高分子原材料のデータセットを取得した後(ステップS10)、高分子原材料の構造情報と、高分子原材料の特性情報とを用い相関分析により相関係数を求め、高分子原材料の構造情報と物性情報とを用い相関分析により相関係数を求める(ステップS22)。
[Modification of the first example of the polymer raw material data analysis method]
4 is a flow chart showing the process sequence of a modified example of the first example of the polymer raw material data analysis method according to the embodiment of the present invention. In FIG. 4, detailed explanations of the same processes as those in the first example of the polymer raw material data analysis method shown in FIG. 3 are omitted.
The modified example of the first example of the polymer raw material data analysis method is different from the first example of the polymer raw material data analysis method in that a correlation coefficient is used, and other steps are the same as those of the first example of the polymer raw material data analysis method. Between the step of acquiring a data set of polymer raw materials (step S10) and the step of creating a learning model (step S12), a step of calculating a correlation coefficient (step S22) and a step of setting explanatory variables (step S24) are provided.
In a modified example of the first example of the polymer raw material data analysis method, after acquiring a data set of the polymer raw material (step S10), a correlation coefficient is determined by correlation analysis using structural information of the polymer raw material and characteristic information of the polymer raw material, and a correlation coefficient is determined by correlation analysis using structural information and physical property information of the polymer raw material (step S22).

ステップS22において、具体的には、シス、トランス、ビニル、およびスチレンの割合と、ガラス転移温度とを用いて、相関分析により、相関係数を算出する。算出する相関係数は、1つでもよく、複数でもよいが、複数であることが好ましい。上述のように、複数の相関係数を算出することにより、スチレンブタジエンゴム(高分子原材料)の構造情報に対する影響度の大きさを特定できる。シス、トランス、ビニル、およびスチレンの割合における、スチレンブタジエンゴム(高分子原材料)のガラス転移温度に対する影響度の大きさを特定できる。 In step S22, specifically, a correlation coefficient is calculated by correlation analysis using the cis, trans, vinyl, and styrene ratios and the glass transition temperature. The calculated correlation coefficient may be one or more, but it is preferable to calculate more than one. As described above, by calculating multiple correlation coefficients, the degree of influence on the structural information of styrene-butadiene rubber (polymer raw material) can be identified. The degree of influence of the cis, trans, vinyl, and styrene ratios on the glass transition temperature of styrene-butadiene rubber (polymer raw material) can be identified.

次に、説明変数の設定(ステップS24)は、ステップS22において、複数の相関係数が求められた場合、複数の相関係数のうち、所定の値以上の構造情報(シス、トランス、ビニル、およびスチレンの割合)を有効とする工程を有する。
さらに、ステップS24の次工程である学習モデルの作成工程(ステップS12)では、有効な相関係数の算出に用いた構造情報(シス、トランス、ビニル、およびスチレンの割合)を説明変数とし、上述のように、学習モデルを作成する。ステップS12以降は、上述の高分子原材料データ解析方法の第1の例と同様に、学習モデルの判定(ステップS14)を実施し、判定条件を満たす場合には、最終的な学習モデルとして、予測モデルを作成し(ステップS16)、予測モデルを用いて、例えば、新たに合成されたスチレンブタジエンゴムのシス、トランス、ビニル、スチレンの割合から、ガラス転移温度を予測する(ステップS18)。
説明変数を設定(ステップS24)することにより、学習モデルの学習に利用するデータから、相関係数が小さいものを排除する。このため、説明変数を設定しない場合に比して、学習モデルの学習に利用するデータ数を少なくでき、学習時間を短くできる。これにより、より短時間で、高分子原材料の物性情報を高い予測精度で予測できる。
Next, the setting of explanatory variables (step S24) includes a process of validating structural information (proportions of cis, trans, vinyl, and styrene) having a predetermined value or more among the multiple correlation coefficients obtained in step S22.
Furthermore, in the learning model creation step (step S12), which is the next step after step S24, the structural information (the ratio of cis, trans, vinyl, and styrene) used in calculating the effective correlation coefficient is used as an explanatory variable, and a learning model is created as described above. After step S12, the learning model is judged (step S14) in the same manner as in the first example of the polymer raw material data analysis method described above, and if the judgment conditions are met, a prediction model is created as the final learning model (step S16), and the glass transition temperature is predicted from the ratio of cis, trans, vinyl, and styrene of a newly synthesized styrene-butadiene rubber using the prediction model (step S18).
By setting explanatory variables (step S24), data with small correlation coefficients are excluded from the data used to train the learning model. Therefore, compared to when explanatory variables are not set, the number of data used to train the learning model can be reduced, and the learning time can be shortened. As a result, the physical property information of polymer raw materials can be predicted with high prediction accuracy in a shorter time.

高分子原材料データ解析方法の第1の例の変形例では、説明変数を設定(ステップS24)することにより、学習モデルの学習に利用するデータから、相関係数が小さいものを排除する。このため、高分子原材料データ解析方法の第1の例に比して、学習モデルの学習に利用するデータ数を少なくでき、学習時間を短くできる。これにより、より短時間で、高分子原材料の物性情報を高い予測精度で予測できる。 In a modified example of the first example of the polymer raw material data analysis method, explanatory variables are set (step S24) to eliminate data with small correlation coefficients from the data used to train the learning model. Therefore, compared to the first example of the polymer raw material data analysis method, the amount of data used to train the learning model can be reduced, and the learning time can be shortened. This makes it possible to predict the physical property information of polymer raw materials with high prediction accuracy in a shorter time.

[高分子原材料データ解析方法の第2の例]
図5は本発明の実施形態の高分子原材料データ解析方法の第2の例を工程順に示すフローチャートである。高分子原材料データ解析方法の第2の例は、例えば、解析装置10が用いられる。
高分子原材料データ解析方法の第2の例は、高分子原材料データ解析方法の第1の例に比して、高分子原材料のデータセットの取得工程(ステップS10)と、学習モデルの作成工程(ステップS12)との間に、クラスタリング処理を実施する工程(ステップS30)を有する点以外は、高分子原材料データ解析方法の第1の例と同様の工程であるため、詳細な説明は省略する。
[Second Example of Polymer Raw Material Data Analysis Method]
5 is a flow chart showing the order of steps of a second example of the polymer raw material data analysis method according to the embodiment of the present invention. In the second example of the polymer raw material data analysis method, for example, the analysis device 10 is used.
The second example of the polymer raw material data analysis method is similar to the first example of the polymer raw material data analysis method except that, compared to the first example of the polymer raw material data analysis method, the second example of the polymer raw material data analysis method has a step of performing a clustering process (step S30) between the step of acquiring a data set of polymer raw materials (step S10) and the step of creating a learning model (step S12). Therefore, detailed explanation is omitted.

上述のクラスタリング処理(ステップS30)は、上述の高分子原材料のデータセットを用い複数種類の高分子原材料の構造情報に対して、クラスタリング処理を実施する。クラスタリング処理には、教師なし学習が用いられ、例えば、k-means法が用いられる。クラスタリング処理により、同一の高分子原材料毎に、すなわち、クラスタ毎に構造情報が分類される。次に、クラスタリング処理により得られた、クラスタ毎に、高分子原材料の構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成する(ステップS12)。このため、ステップS12では、クラスタが複数ある場合には、複数の学習モデルが作成される。
ステップS12以降は、上述の高分子原材料データ解析方法の第1の例と同様に、学習モデルの判定(ステップS14)を実施する。学習モデルが判定条件を満たす場合には、最終的な学習モデルとして、予測モデルを作成し(ステップS16)、予測モデルを用いて、例えば、新たに合成されたスチレンブタジエンゴムのシス、トランス、ビニル、スチレンの割合から、ガラス転移温度を予測する(ステップS18)。
クラスタリング処理をすることにより、高分子原材料の構造情報のうち、予測により重要なものを抽出できる。
In the above-mentioned clustering process (step S30), a clustering process is performed on the structural information of multiple types of polymer raw materials using the above-mentioned polymer raw material dataset. Unsupervised learning is used for the clustering process, for example, the k-means method is used. The structural information is classified for each identical polymer raw material, that is, for each cluster, by the clustering process. Next, a learning model is created for each cluster obtained by the clustering process, with the structural information of the polymer raw material as the explanatory variable and the physical property information of the polymer raw material as the objective variable (step S12). Therefore, in step S12, if there are multiple clusters, multiple learning models are created.
After step S12, the learning model is judged (step S14) in the same manner as in the first example of the polymer raw material data analysis method described above. If the learning model satisfies the judgment conditions, a prediction model is created as the final learning model (step S16), and the glass transition temperature is predicted from the cis, trans, vinyl, and styrene ratios of, for example, a newly synthesized styrene-butadiene rubber using the prediction model (step S18).
By performing clustering processing, it is possible to extract information on the structure of polymer raw materials that is more important for prediction.

学習モデルが判定条件を満たさない場合、上述のように、学習モデルを再設定し(ステップS20)、判定条件を満たすまで、学習モデルを繰り返し作成する。
学習モデルを再作成し、ステップS14において、判定条件を満たす場合、再作成された学習モデルを最終的な学習モデルとする。上述のように、最終的な学習モデルから、高分子原材料の物性情報を予測する予測モデルを作成する(ステップS16)。
なお、クラスタ毎に学習モデルを作成しており、学習モデルが複数ある場合、学習モデル毎に、学習モデルの判定(ステップS14)を実施し、判定を満たす学習モデルを最終的な学習モデルとする。一方、複数の学習モデルのうち、判定条件を満たさない学習モデルについて、判定条件を満たすまで学習モデルを再作成し、判定条件を満たす場合、再作成された学習モデルを最終的な学習モデルとする。複数の学習モデルの全てが判定条件を満たすまで、学習モデルを再作成し、最終的な学習モデルを得るまで上述の工程を実施する。
高分子原材料データ解析方法の第2の例でも、例えば、予測モデルを用いて、新たに合成されたスチレンブタジエンゴムのシス、トランス、ビニル、スチレンの割合とから、ガラス転移温度を予測する(ステップS18)。この場合でも、高い予測精度でガラス転移温度を予測できる。
If the learning model does not satisfy the judgment condition, the learning model is reset (step S20) as described above, and the learning model is repeatedly created until the judgment condition is satisfied.
The learning model is recreated, and if the judgment condition is satisfied in step S14, the recreated learning model is set as the final learning model. As described above, a prediction model for predicting the physical property information of the polymer raw material is created from the final learning model (step S16).
A learning model is created for each cluster, and if there are multiple learning models, a learning model judgment (step S14) is performed for each learning model, and the learning model that satisfies the judgment is determined as the final learning model. On the other hand, for a learning model that does not satisfy the judgment condition among the multiple learning models, the learning model is recreated until the judgment condition is satisfied, and if the judgment condition is satisfied, the recreated learning model is determined as the final learning model. The learning models are recreated until all of the multiple learning models satisfy the judgment condition, and the above-mentioned process is performed until the final learning model is obtained.
In the second example of the polymer raw material data analysis method, for example, a prediction model is used to predict the glass transition temperature from the proportions of cis, trans, vinyl, and styrene of a newly synthesized styrene-butadiene rubber (step S18). In this case, too, the glass transition temperature can be predicted with high prediction accuracy.

なお、ステップS12では、クラスタ毎の高分子原材料の構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成したが、これに限定されるものではなく、例えば、一次元スペクトル情報と構造情報とを説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした別の学習モデルを作成してもよい。
別の学習モデルは、例えば、検証データを用いて、説明変数に用いた高分子原材料の一次元スペクトル情報(例えば、NMRの化学シフト)と構造情報とを入力して、目的変数とした、高分子原材料の物性情報を得る。得られた高分子原材料の物性情報に基づき、別の学習モデルの結果を判定することができる。
In step S12, a learning model was created in which the structural information of the polymer raw material for each cluster is used as the explanatory variable and the physical property information of the polymer raw material is used as the objective variable. However, this is not limited to this, and for example, another learning model may be created in which one-dimensional spectral information and structural information are used as explanatory variables and the physical property information of the polymer raw material is used as the objective variable.
For example, the other learning model uses the validation data to input one-dimensional spectral information (e.g., NMR chemical shifts) and structural information of the polymer raw material used as the explanatory variables to obtain the physical property information of the polymer raw material as the objective variable. Based on the obtained physical property information of the polymer raw material, the results of the other learning model can be judged.

[高分子原材料データ解析方法の第2の例の変形例]
図6は本発明の実施形態の高分子原材料データ解析方法の第2の例の変形例を工程順に示すフローチャートである。図6において、図5に示す高分子原材料データ解析方法の第2の例と同一工程についての詳細に説明は省略する。
高分子原材料データ解析方法の第2の例の変形例は、高分子原材料データ解析方法の第2の例に比して、相関係数を利用する点が異なり、それ以外の工程は、高分子原材料データ解析方法の第2の例と同様の工程である。クラスタリング処理工程(ステップS30)と、学習モデルの作成工程(ステップS12)との間に、相関係数の算出工程(ステップS22)と、説明変数の設定工程(ステップS24)とを有する。
[Modification of the second example of the polymer raw material data analysis method]
6 is a flow chart showing the process sequence of a modified example of the second example of the polymer raw material data analysis method according to the embodiment of the present invention. In FIG. 6, detailed explanations of the same steps as those in the second example of the polymer raw material data analysis method shown in FIG. 5 are omitted.
The modified example of the second example of the polymer raw material data analysis method is different from the second example of the polymer raw material data analysis method in that a correlation coefficient is used, and other steps are the same as those of the second example of the polymer raw material data analysis method. Between the clustering process step (step S30) and the learning model creation step (step S12), a correlation coefficient calculation step (step S22) and an explanatory variable setting step (step S24) are provided.

高分子原材料データ解析方法の第2の例の変形例では、高分子原材料のデータセットを用いたクラスタリング処理の後(ステップS30)、高分子原材料の構造情報と、高分子原材料の特性情報とを用い相関分析により相関係数を求め、高分子原材料の構造情報と物性情報を用い相関分析により相関係数を求める(ステップS22)。その後、説明変数を設定する(ステップS24)。相関係数の算出(ステップS22)と、説明変数の設定(ステップS24)は、上述の高分子原材料データ解析方法の第1の例の変形例と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
なお、ステップS22で算出した全ての相関係数を用いる場合、上述のように説明変数を設定(ステップS24)する必要がない。
In the modified example of the second example of the polymer raw material data analysis method, after clustering processing using a data set of polymer raw materials (step S30), correlation coefficients are calculated by correlation analysis using structural information of the polymer raw materials and characteristic information of the polymer raw materials, and correlation coefficients are calculated by correlation analysis using structural information and physical property information of the polymer raw materials (step S22). After that, explanatory variables are set (step S24). The calculation of correlation coefficients (step S22) and the setting of explanatory variables (step S24) are the same as those in the modified example of the polymer raw material data analysis method described above, and therefore detailed description thereof will be omitted.
When all correlation coefficients calculated in step S22 are used, it is not necessary to set explanatory variables (step S24) as described above.

説明変数を設定した後、高分子原材料データ解析方法の第2の例と同様に、ステップS12以降は、学習モデルの判定(ステップS14)を実施し、判定条件を満たす場合には、最終的な学習モデルとして、予測モデルを作成し(ステップS16)、予測モデルを用いて、例えば、新たに合成されたスチレンブタジエンゴムのシス、トランス、ビニル、スチレンの割合から、ガラス転移温度を予測する(ステップS18)。 After the explanatory variables are set, as in the second example of the polymer raw material data analysis method, from step S12 onwards, a learning model is judged (step S14), and if the judgment conditions are met, a prediction model is created as the final learning model (step S16), and the prediction model is used to predict the glass transition temperature, for example, from the cis, trans, vinyl and styrene ratios of newly synthesized styrene-butadiene rubber (step S18).

学習モデルが判定条件を満たさない場合、上述のように、学習モデルを再設定し(ステップS20)、判定条件を満たすまで、学習モデルを繰り返し作成する。
学習モデルを再作成し、ステップS14において、判定条件を満たす場合、再作成された学習モデルを最終的な学習モデルとする。上述のように、最終的な学習モデルから、高分子原材料の物性情報を予測する予測モデルを作成する(ステップS16)。例えば、予測モデルを用いて、新たに合成されたスチレンブタジエンゴムのシス、トランス、ビニル、スチレンの割合から、ガラス転移温度を予測する(ステップS18)。この場合でも、高い予測精度でガラス転移温度を予測できる。
なお、第2の例の変形例でも、クラスタ毎に学習モデルを作成しており、学習モデルが複数ある場合、学習モデル毎に、学習モデルの判定(ステップS14)を実施し、判定を満たす学習モデルを最終的な学習モデルとする。一方、複数の学習モデルのうち、判定条件を満たさない学習モデルについて、判定条件を満たすまで学習モデルを再作成し、判定条件を満たす場合、再作成された学習モデルを最終的な学習モデルとする。複数の学習モデルの全てが判定条件を満たすまで、学習モデルを再作成し、最終的な学習モデルを得るまで上述の工程を実施する。
If the learning model does not satisfy the judgment condition, the learning model is reset (step S20) as described above, and the learning model is repeatedly created until the judgment condition is satisfied.
The learning model is recreated, and if the judgment condition is satisfied in step S14, the recreated learning model is made the final learning model. As described above, a prediction model for predicting the physical property information of the polymer raw material is created from the final learning model (step S16). For example, the prediction model is used to predict the glass transition temperature from the ratio of cis, trans, vinyl, and styrene of a newly synthesized styrene-butadiene rubber (step S18). Even in this case, the glass transition temperature can be predicted with high prediction accuracy.
In the modified example of the second example, a learning model is also created for each cluster, and if there are multiple learning models, a learning model judgment (step S14) is performed for each learning model, and the learning model that satisfies the judgment is set as the final learning model. On the other hand, for a learning model that does not satisfy the judgment condition among the multiple learning models, the learning model is recreated until the judgment condition is satisfied, and if the judgment condition is satisfied, the recreated learning model is set as the final learning model. The learning models are recreated until all of the multiple learning models satisfy the judgment condition, and the above-mentioned process is performed until the final learning model is obtained.

[高分子原材料]
高分子原材料としては、例えば、ジエン系ゴムである。ジエン系ゴムとしては、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムのうち、少なくとも一方を含むことが好ましい。
高分子原材料としては、特に限定されるものではないが、実測された一次元スペクトル情報があってもよい。実測された一次元スペクトル情報は、例えば、核磁気共鳴装置を用いて測定されたNMRスペクトル、GC(ガスクロマトグラ)の測定結果、およびIR(赤外線吸収)スペクトルである。
[Polymer raw materials]
The polymer raw material is, for example, a diene rubber. The diene rubber preferably contains at least one of a styrene-butadiene rubber and a butadiene rubber.
The polymer raw material is not particularly limited, but may have actually measured one-dimensional spectral information, such as an NMR spectrum measured using a nuclear magnetic resonance apparatus, a measurement result of a GC (gas chromatograph), or an IR (infrared absorption) spectrum.

〔ジエン系ゴム〕
ジエン系ゴムとしては、スチレンブタジエンゴムもしくはブタジエンゴム、またはジエン系ゴムブレンドであり、スチレンブタジエンゴムブレンドもしくはスチレンブタジエンゴム/ブタジエンゴムブレンドが挙げられる。
上記ジエン系ゴムの具体例としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル-ブタジエン共重合ゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(Br-IIR、Cl-IIR)及びクロロプレンゴム(CR)等が挙げられる。
上記ジエン系ゴムは、本発明の効果がより優れる理由から、スチレンブタジエンゴム(SBR)又はブタジエンゴム(BR)を含むのが好ましく、スチレンブタジエンゴム(SBR)及びブタジエンゴム(BR)を含むのがより好ましい。
[Diene rubber]
The diene rubber may be a styrene butadiene rubber or a butadiene rubber, or a diene rubber blend, such as a styrene butadiene rubber blend or a styrene butadiene rubber/butadiene rubber blend.
Specific examples of the diene rubber include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), butyl rubber (IIR), halogenated butyl rubber (Br-IIR, Cl-IIR), and chloroprene rubber (CR).
The diene rubber preferably contains styrene-butadiene rubber (SBR) or butadiene rubber (BR), and more preferably contains styrene-butadiene rubber (SBR) and butadiene rubber (BR), because the effects of the present invention are more excellent.

本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の高分子原材料データ解析装置および高分子原材料データ解析方法について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。 The present invention is basically configured as described above. The polymer raw material data analysis device and polymer raw material data analysis method of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various improvements and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

以下、本発明の高分子原材料データ解析方法の実施例について具体的に説明する。
本実施例では、以下に示す例1~3の学習モデルを作成し、作成した学習モデルを用いて、本発明の高分子原材料データ解析方法の効果について、予測精度を用いて確認した。なお、例1~3の予測精度の結果を下記表1に示す。
高分子原材料に、100種類のスチレンブタジエンゴムを用いた。データセットにおいて、構造情報にシス、トランス、ビニル、およびスチレンの割合を用いた。高分子原材料の物性情報に弾性率を用いた。
スチレンブタジエン100種のうち、80%を学習モデルの教師ありデータとし、残りの20%を検証データとした。すなわち、100種類のスチレンブタジエンゴムのうち、80種類のスチレンブタジエンゴムの化学シフトのデータを教師ありデータとして用い、残りの20種類のスチレンブタジエンゴムの化学シフトのデータを検証データとして用いた。
Hereinafter, examples of the polymer raw material data analysis method of the present invention will be specifically described.
In this example, learning models of Examples 1 to 3 shown below were created, and the effects of the polymer raw material data analysis method of the present invention were confirmed in terms of prediction accuracy using the created learning models. The results of prediction accuracy for Examples 1 to 3 are shown in Table 1 below.
100 types of styrene-butadiene rubber were used as the polymer raw material. In the data set, the ratio of cis, trans, vinyl, and styrene was used as the structural information. The elastic modulus was used as the physical property information of the polymer raw material.
Of the 100 types of styrene butadiene rubber, 80% was used as supervised data for the learning model, and the remaining 20% was used as validation data. That is, of the 100 types of styrene butadiene rubber, the chemical shift data of 80 types of styrene butadiene rubber was used as supervised data, and the chemical shift data of the remaining 20 types of styrene butadiene rubber was used as validation data.

(例1)
例1は、上述のデータ解析方法の第1の例に基づき、学習モデルにニューラルネットワークを用いて、最終的な予測モデルを作成した。例1では、検証データのデータセットの弾性率と、検証データから得られた弾性率とを用いて予測精度を求めた。
例1の予測モデルの予測精度は82.4であった。予測精度は、RMS(Root Mean Square)を用いて求めた値である。例1のRMSは、例3を100とした値である。
RMSの数値は小さい方が観測値と予測値の誤差が小さいことを意味する。RMSの数値は小さい方が予測結果が良く、学習モデルとして優れていることを意味する。
(Example 1)
In Example 1, a final prediction model was created using a neural network as a learning model based on the first example of the data analysis method described above. In Example 1, the prediction accuracy was calculated using the elastic modulus of the validation data set and the elastic modulus obtained from the validation data.
The prediction accuracy of the prediction model of Example 1 was 82.4. The prediction accuracy was determined using RMS (Root Mean Square). The RMS of Example 1 was taken as 100 for Example 3.
A smaller RMS value means that the error between the observed value and the predicted value is smaller. A smaller RMS value means that the prediction result is better and the learning model is more excellent.

(例2)
例2は、上述のデータ解析方法の第2の例に基づき、学習モデルにニューラルネットワークを用いて、最終的な予測モデルを作成した。例2は例1と同様にして予測精度を求めた。例2の予測モデルの予測精度は80.8であった。予測精度は、例1と同じくRMSを用いて求めた値であり、例2のRMSは、例3を100とした値である。
(例3)
例3は、高分子原材料の構造情報を説明変数とし、高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成した。この学習モデルを学習させた。学習モデルにニューラルネットワークを用いた。学習後の学習モデル、すなわち、例3の学習モデルの予測精度を、上述のように100とした。例3でも例1と同様に検証データのデータセットの弾性率と、検証データから得られた弾性率とを用いて予測精度を求めた。
(Example 2)
In Example 2, a final prediction model was created using a neural network as a learning model based on the second example of the data analysis method described above. The prediction accuracy of Example 2 was calculated in the same manner as in Example 1. The prediction accuracy of the prediction model of Example 2 was 80.8. The prediction accuracy was calculated using RMS as in Example 1, and the RMS of Example 2 was calculated by taking the value of Example 3 as 100.
(Example 3)
In Example 3, a learning model was created in which structural information of the polymer raw material was used as an explanatory variable and physical property information of the polymer raw material was used as a target variable. This learning model was trained. A neural network was used for the learning model. The prediction accuracy of the learning model after training, i.e., the learning model of Example 3, was set to 100 as described above. In Example 3, as in Example 1, the prediction accuracy was calculated using the elastic modulus of the data set of the validation data and the elastic modulus obtained from the validation data.

表1に示すように、実施例に相当する例1および例2は、高い予測精度が得られた。例2はクラスタリング処理を実施しており、例1よりも予測精度が高い結果となった。
一方、比較例に該当する例3は、予測精度が低かった。
As shown in Table 1, high prediction accuracy was obtained in Examples 1 and 2, which correspond to the working examples. Example 2 was subjected to clustering processing, and the prediction accuracy was higher than that of Example 1.
On the other hand, in Example 3, which corresponds to a comparative example, the prediction accuracy was low.

10 高分子原材料データ解析装置(解析装置)
12 処理部
14 入力部
16 表示部
20 取得部
21 データ設定部
22 処理部
23 算出部
24 学習モデル作成部
25 演算部
26 判定部
27 表示制御部
28 メモリ
29 制御部
32 学習モデル作成部
10 Polymer raw material data analysis device (analysis device)
12 Processing section 14 Input section 16 Display section 20 Acquisition section 21 Data setting section 22 Processing section 23 Calculation section 24 Learning model creation section 25 Calculation section 26 Determination section 27 Display control section 28 Memory 29 Control section 32 Learning model creation section

Claims (14)

複数種類の高分子原材料において、前記高分子原材料毎に構造情報と、特性情報とを有するデータセットを用い、前記高分子原材料の前記構造情報を説明変数とし、前記高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成する学習モデル作成部と、
前記学習モデルを実行する演算部と、
前記演算部による前記学習モデルの結果を判定する判定部とを有し、
前記学習モデル作成部は、前記判定部において所定の判定条件を満たすと判定されるまで、前記学習モデルを繰り返し作成し、
前記判定条件を満たす前記学習モデルから、前記高分子原材料の前記構造情報から、前記高分子原材料の前記物性情報を予測する予測モデルを作成するものであり、
前記演算部は、前記予測モデルを用いて、前記高分子原材料の前記構造情報から、前記高分子原材料の前記物性情報を予測するものであり、
前記高分子原材料の前記構造情報と、前記高分子原材料の前記特性情報とを用い相関分析により相関係数を求め、前記高分子原材料の前記構造情報と前記物性情報とを用い相関分析により相関係数を求める算出部を有し、
前記算出部は、前記相関分析により、複数の相関係数を求め、かつ複数の相関係数のうち、所定の値以上の構造情報を有効とし、
前記学習モデル作成部は、前記有効な前記相関係数の算出に用いた構造情報を説明変数とし、前記高分子原材料の前記物性情報を目的変数とした前記学習モデルを作成する、高分子原材料データ解析装置。
a learning model creation unit that uses a data set having structure information and characteristic information for each of a plurality of types of polymer raw materials to create a learning model in which the structure information of the polymer raw materials is used as an explanatory variable and the physical property information of the polymer raw materials is used as a target variable;
A calculation unit that executes the learning model;
A determination unit that determines a result of the learning model by the calculation unit,
The learning model creation unit repeatedly creates the learning model until the determination unit determines that a predetermined determination condition is satisfied,
A prediction model is created from the learning model that satisfies the judgment condition, the prediction model predicting the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material,
The calculation unit predicts the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material by using the prediction model,
A calculation unit that calculates a correlation coefficient by correlation analysis using the structural information of the polymer raw material and the characteristic information of the polymer raw material, and calculates a correlation coefficient by correlation analysis using the structural information and physical property information of the polymer raw material,
The calculation unit obtains a plurality of correlation coefficients by the correlation analysis, and validates structural information having a correlation coefficient equal to or greater than a predetermined value among the plurality of correlation coefficients;
The learning model creation unit of the polymer raw material data analysis device creates the learning model using the structural information used to calculate the effective correlation coefficient as an explanatory variable and the physical property information of the polymer raw material as an objective variable.
複数種類の高分子原材料において、前記高分子原材料毎に、構造情報と、特性情報とを有するデータセットを用い、前記複数種類の前記高分子原材料の前記構造情報に対して、クラスタリング処理を実施する処理部と、
前記クラスタリング処理により得られた、クラスタ毎に、前記高分子原材料の前記構造情報を説明変数とし、前記高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成する学習モデル作成部と、
前記クラスタ毎に作成された前記学習モデルを実行する演算部と、
前記演算部による前記クラスタ毎に作成された前記学習モデルの結果を判定する判定部とを有し、
前記学習モデル作成部は、前記判定部において所定の判定条件を満たすと判定されるまで、前記学習モデルを繰り返し作成し、
前記判定条件を満たす前記学習モデルから、前記高分子原材料の前記構造情報から、前記高分子原材料の前記物性情報を予測する予測モデルを作成するものであり、
前記演算部は、前記予測モデルを用いて、前記高分子原材料の前記構造情報とから、前記高分子原材料の前記物性情報を予測するものであり、、
前記高分子原材料の前記構造情報と、前記高分子原材料の前記特性情報とを用い相関分析により相関係数を求め、前記高分子原材料の前記構造情報と前記物性情報とを用い相関分析により相関係数を求める算出部を有し、
前記算出部は、前記相関分析により、複数の相関係数を求め、かつ複数の相関係数のうち、所定の値以上の構造情報を有効とし、
前記学習モデル作成部は、前記有効な前記相関係数の算出に用いた構造情報を説明変数とし、前記高分子原材料の前記物性情報を目的変数とした前記学習モデルを作成する、
高分子原材料データ解析装置。
a processing unit that uses a data set having structure information and characteristic information for each of a plurality of types of polymer raw materials and performs a clustering process on the structure information of the plurality of types of polymer raw materials;
a learning model creation unit that creates a learning model for each cluster obtained by the clustering process, the structural information of the polymer raw material being an explanatory variable and the physical property information of the polymer raw material being an objective variable;
A calculation unit that executes the learning model created for each cluster;
A determination unit that determines a result of the learning model created for each cluster by the calculation unit,
The learning model creation unit repeatedly creates the learning model until the determination unit determines that a predetermined determination condition is satisfied,
A prediction model is created from the learning model that satisfies the judgment condition, the prediction model predicting the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material,
The calculation unit predicts the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material using the prediction model,
A calculation unit that calculates a correlation coefficient by correlation analysis using the structural information of the polymer raw material and the characteristic information of the polymer raw material, and calculates a correlation coefficient by correlation analysis using the structural information and physical property information of the polymer raw material,
The calculation unit obtains a plurality of correlation coefficients by the correlation analysis, and validates structural information having a correlation coefficient equal to or greater than a predetermined value among the plurality of correlation coefficients;
The learning model creation unit creates the learning model using the structural information used in the calculation of the effective correlation coefficient as an explanatory variable and the physical property information of the polymer raw material as a target variable.
Polymer raw material data analysis equipment.
前記学習モデル作成部は、前記高分子原材料の前記構造情報に基づいて、前記学習モデルを変える、請求項1または2に記載の高分子原材料データ解析装置。 The polymer raw material data analysis device according to claim 1 or 2, wherein the learning model creation unit changes the learning model based on the structural information of the polymer raw material. 前記高分子原材料の前記データセットを作成するデータ設定部を有し、
前記複数種類の前記高分子原材料について、前記構造情報を取得し、前記構造情報を前記高分子原材料毎にまとめてデータベースにし、かつ前記複数種類の前記高分子原材料について、前記特性情報を取得し、前記特性情報を前記高分子原材料毎にまとめてデータベースにするものであり、
さらに、前記構造情報の前記データベースにおいて、前記複数種類の前記高分子原材料のうち、同一の高分子原材料について、前記構造情報を1つに集約する、請求項1~3のいずれか1項に記載の高分子原材料データ解析装置。
A data setting unit that creates the data set of the polymer raw material,
The structural information is acquired for the plurality of types of polymer raw materials, and the structural information is compiled into a database for each of the polymer raw materials; and the property information is acquired for the plurality of types of polymer raw materials, and the property information is compiled into a database for each of the polymer raw materials;
The polymer raw material data analysis device according to any one of claims 1 to 3, further comprising: aggregating the structural information for the same polymer raw material among the plurality of types of polymer raw materials into one in the database of structural information.
前記高分子原材料は、ジエン系ゴムである、請求項1~4のいずれか1項に記載の高分子原材料データ解析装置。 The polymer raw material data analysis device according to any one of claims 1 to 4, wherein the polymer raw material is a diene rubber. 前記ジエン系ゴムは、スチレンブタジエンゴムもしくはブタジエンゴム、またはジエン系ゴムブレンドであり、スチレンブタジエンゴムブレンドもしくはスチレンブタジエンゴム/ブタジエンゴムブレンドである、請求項5に記載の高分子原材料データ解析装置。 The polymer raw material data analysis device according to claim 5, wherein the diene rubber is a styrene butadiene rubber or a butadiene rubber, or a diene rubber blend, and is a styrene butadiene rubber blend or a styrene butadiene rubber/butadiene rubber blend. 前記高分子原材料の前記構造情報は、分析装置を用いた実測値、またはシミュレーションもしくは機械学習により得られた値であり、
前記高分子原材料の前記物性情報は、材料試験による実測値、またはシミュレーションにより得られた値である、請求項1~6のいずれか1項に記載の高分子原材料データ解析装置。
The structural information of the polymer raw material is an actual measurement value obtained using an analytical device, or a value obtained by simulation or machine learning,
7. The polymer raw material data analysis device according to claim 1, wherein the physical property information of the polymer raw material is an actual measurement value obtained by a material test or a value obtained by a simulation.
複数種類の高分子原材料において、前記高分子原材料毎に、構造情報と、特性情報とを有するデータセットを用い、前記高分子原材料の前記構造情報を説明変数とし、前記高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成する工程と、
前記学習モデルを実行し、前記学習モデルの結果が所定の判定条件を満たすと判定されるまで、前記学習モデルを繰り返し作成する工程と、
前記判定条件を満たす前記学習モデルから、前記高分子原材料の構造情報から、前記高分子原材料の前記物性情報を予測する予測モデルを作成する工程と、
前記予測モデルを用いて、前記高分子原材料の前記構造情報から、前記高分子原材料の前記物性情報を予測する工程と、
前記高分子原材料の前記構造情報と、前記高分子原材料の前記特性情報とを用い相関分析により相関係数を求め、前記高分子原材料の前記構造情報と前記物性情報とを用い相関分析により相関係数を求める工程とを有し、
前記相関係数を求める工程は、前記相関分析により、複数の相関係数を求め、かつ複数の前記相関係数のうち、所定の値以上の構造情報を有効とし、
前記学習モデルを作成する工程は、前記有効な前記相関係数の算出に用いた前記構造情報を説明変数とし、前記高分子原材料の前記物性情報を目的変数とした前記学習モデルを作成する、高分子原材料データ解析方法。
A step of creating a learning model for each of a plurality of types of polymer raw materials, using a data set having structure information and characteristic information of the polymer raw materials, with the structure information of the polymer raw materials as explanatory variables and the physical property information of the polymer raw materials as objective variables;
Executing the learning model and repeatedly creating the learning model until it is determined that the result of the learning model satisfies a predetermined determination condition;
A step of creating a prediction model that predicts the physical property information of the polymer raw material from the learning model that satisfies the judgment condition, based on structural information of the polymer raw material;
predicting the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material using the prediction model;
The method includes a step of determining a correlation coefficient by correlation analysis using the structural information of the polymer raw material and the characteristic information of the polymer raw material, and a step of determining a correlation coefficient by correlation analysis using the structural information and physical property information of the polymer raw material,
The step of determining the correlation coefficient includes determining a plurality of correlation coefficients by the correlation analysis, and validating structural information having a correlation coefficient equal to or greater than a predetermined value among the plurality of correlation coefficients;
A polymer raw material data analysis method, in which the process of creating the learning model creates the learning model with the structural information used in calculating the effective correlation coefficient as an explanatory variable and the physical property information of the polymer raw material as a target variable.
複数種類の高分子原材料において、前記高分子原材料毎に、構造情報と、特性情報とを有するデータセットを用い、
前記複数種類の前記高分子原材料の前記構造情報に対して、クラスタリング処理を実施する工程と、
前記クラスタリング処理により得られた、クラスタ毎に前記高分子原材料の前記構造情報を説明変数とし、前記高分子原材料の物性情報を目的変数とした学習モデルを作成する工程と、
前記学習モデルを実行し、前記学習モデルの結果が所定の判定条件を満たすと判定されるまで、前記学習モデルを繰り返し作成する工程と、
前記判定条件を満たす前記学習モデルから、前記高分子原材料の前記構造情報から、前記高分子原材料の前記物性情報を予測する予測モデルを作成する工程と、
前記予測モデルを用いて、前記高分子原材料の前記構造情報から、前記高分子原材料の前記物性情報を予測する工程と、
前記高分子原材料の前記構造情報と、前記高分子原材料の前記特性情報とを用い相関分析により相関係数を求め、前記高分子原材料の前記構造情報と前記物性情報とを用い相関分析により相関係数を求める工程とを有し、
前記相関係数を求める工程は、前記相関分析により、複数の相関係数を求め、かつ複数の前記相関係数のうち、所定の値以上の構造情報を有効とし、
前記学習モデルを作成する工程は、前記有効な前記相関係数の算出に用いた前記構造情報を説明変数とし、前記高分子原材料の前記物性情報を目的変数とした前記学習モデルを作成する、高分子原材料データ解析方法。
For a plurality of types of polymer raw materials, a data set having structure information and property information for each of the polymer raw materials is used,
A step of performing a clustering process on the structural information of the plurality of types of polymer raw materials;
creating a learning model for each cluster obtained by the clustering process using the structural information of the polymer raw material as an explanatory variable and using the physical property information of the polymer raw material as a target variable;
Executing the learning model and repeatedly creating the learning model until it is determined that the result of the learning model satisfies a predetermined determination condition;
A step of creating a prediction model that predicts the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material from the learning model that satisfies the judgment condition;
predicting the physical property information of the polymer raw material from the structural information of the polymer raw material using the prediction model;
The method includes a step of determining a correlation coefficient by correlation analysis using the structural information of the polymer raw material and the characteristic information of the polymer raw material, and a step of determining a correlation coefficient by correlation analysis using the structural information and physical property information of the polymer raw material,
The step of determining the correlation coefficient includes determining a plurality of correlation coefficients by the correlation analysis, and validating structural information having a correlation coefficient equal to or greater than a predetermined value among the plurality of correlation coefficients;
A polymer raw material data analysis method, in which the process of creating the learning model creates the learning model with the structural information used in calculating the effective correlation coefficient as an explanatory variable and the physical property information of the polymer raw material as a target variable.
前記学習モデルを作成する工程は、前記高分子原材料の前記構造情報に基づいて、前記学習モデルを変える、請求項8または9に記載の高分子原材料データ解析方法。 The polymer raw material data analysis method according to claim 8 or 9, wherein the step of creating the learning model changes the learning model based on the structural information of the polymer raw material. 前記高分子原材料の前記データセットを作成する工程を有し、
前記高分子原材料の前記データセットを作成する工程は、
前記複数種類の前記高分子原材料について、前記構造情報を取得し、前記構造情報を前記高分子原材料毎にまとめてデータベースにする工程と、
前記複数種類の前記高分子原材料について、前記特性情報を取得し、前記特性情報を前記高分子原材料毎にまとめてデータベースにする工程と、
前記構造情報の前記データベースにおいて、前記複数種類の前記高分子原材料のうち、同一の高分子原材料について、構造情報を1つに集約する工程とを有する、請求項8~10のいずれか1項に記載の高分子原材料データ解析方法。
creating said data set for said polymeric raw material;
The step of creating the data set of the polymeric raw material comprises:
acquiring the structural information for the plurality of types of polymer raw materials, and compiling the structural information for each polymer raw material into a database;
acquiring the characteristic information for the plurality of types of polymer raw materials, and compiling the characteristic information for each polymer raw material into a database;
The polymer raw material data analysis method according to any one of claims 8 to 10, further comprising a step of aggregating structural information for the same polymer raw material among the plurality of types of polymer raw materials into one in the database of structural information.
前記高分子原材料は、ジエン系ゴムである、請求項8~11のいずれか1項に記載の高分子原材料データ解析方法。 The polymer raw material data analysis method according to any one of claims 8 to 11, wherein the polymer raw material is a diene rubber. 前記ジエン系ゴムは、スチレンブタジエンゴムもしくはブタジエンゴム、またはジエン系ゴムブレンドであり、スチレンブタジエンゴムブレンドもしくはスチレンブタジエンゴム/ブタジエンゴムブレンドである、請求項12に記載の高分子原材料データ解析方法。 The polymer raw material data analysis method according to claim 12, wherein the diene rubber is a styrene butadiene rubber or a butadiene rubber, or a diene rubber blend, and is a styrene butadiene rubber blend or a styrene butadiene rubber/butadiene rubber blend. 前記高分子原材料の前記構造情報は、分析装置を用いた実測値、またはシミュレーションもしくは機械学習により得られた値であり、
前記高分子原材料の前記物性情報は、材料試験による実測値、またはシミュレーションにより得られた値である、請求項8~13のいずれか1項に記載の高分子原材料データ解析方法。
The structural information of the polymer raw material is an actual measurement value obtained using an analytical device, or a value obtained by simulation or machine learning,
14. The polymer raw material data analysis method according to claim 8, wherein the physical property information of the polymer raw material is an actual measurement value obtained by a material test or a value obtained by a simulation.
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