データを隠したまま機械学習モデルを構築 ~6社2国研の産学データ連携で幅広い耐熱材料の長期耐久性を予測~

ad

2025-03-13 物質・材料研究機構

データを隠したまま機械学習モデルを構築 ~6社2国研の産学データ連携で幅広い耐熱材料の長期耐久性を予測~
図: 各機関で分散学習を行い、データを秘匿したまま統合して耐熱材料の寿命予測精度を向上

国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)は、株式会社IHI、川崎重工業株式会社、関西電力株式会社、株式会社神戸製鋼所、電源開発株式会社、日本原子力研究開発機構、三菱重工業株式会社、株式会社Elixと共同で、各機関のデータを秘匿したまま機械学習を行い、耐熱鉄鋼材料の長期耐久性を予測するモデルを開発しました。 この手法により、各機関が保有する機密性の高いデータを共有することなく、予測精度の高いモデルを構築することが可能となりました。従来、耐熱材料の寿命データ取得には10年以上の時間と多大なコストがかかっていましたが、この分散学習システムの導入により、産学連携での効率的なデータ活用が期待されます。本研究成果は、2025年2月6日付で「鉄と鋼」誌にてウェブ先行公開されています。

<関連情報>

クリープ破断時間および高温引張強度予測モデルの連合学習

櫻井 惇也, 鳥形 啓輔, 松永 学, 髙梨 直人, 日比野 真也, 木津 健一, 森田 聡, 井元 雅弘, 下畠 伸朗, 豊田 晃大, 中村 忠暉, 橋本 憩太, 大久保 達矢, ベヘシティ ロイック, リチャル ヴァンサン, 出村 雅彦
鉄と鋼  早期公開日: 2025/02/06
DOI:https://doi.org/10.2355/tetsutohagane.TETSU-2024-124

抄録

Creep testing is time-consuming and costly, leading institutions to limit the number of tests conducted to the minimum necessary for their specific objectives. By pooling data from each institution, it is anticipated that predictive models can be developed for a wide range of materials, including welded joints and degraded materials exposed to service conditions. However, the data obtained by each institution is often highly confidential, making it challenging to share with others. Federated learning, a type of privacy-preserving computation technology, allows for learning while keeping data confidential. Utilizing this approach, it is possible to develop creep life prediction models by leveraging data from various institutions. In this paper, we constructed global deep neural network models for predicting the creep rupture life of heat-resistant ferritic steels in collaboration with eight institutions using the federated learning system we developed for this purpose. Each institution built a local model using only its own data for comparison. While these local models demonstrated good predictive accuracy for their respective datasets, their predictive performance declined when applied to data from other institutions. In contrast, the global model constructed using federated learning showed reasonably good predictive performance across all institutions. The distance between each institution’s data was defined in the space of explanatory variables, with the NIMS data, which had the largest dataset, serving as the reference point. The global model maintained high predictive accuracy regardless of the distance from the NIMS data, whereas the predictive accuracy of the NIMS local model significantly decreased as the distance increased.

0700金属一般
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました