Kyutacar : Kyushu Institute of Technology Academic Repository
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Applicability of Surface Wave Method to Boundary of Cutting and Filling of Residential Embankments
Get PDFIn recent years, earthquakes have caused several types of damage to residential embankments. To assess the integrity of residential embankments and ascertain necessary countermeasures following ground disasters, it is crucial to accurately define the boundary of cutting and filling. Although surface wave methods nondestructively unveil the S-wave velocity VS across a broad spectrum, there are currently no methods available to predict the boundary of cutting and filling based on VS. In this investigation, surface wave measurements were conducted in an area thought to be an embankment, according to aerial topographic interpretation. The acquired VS data were used to ascertain the soil characteristics of the unaffected residential embankment. Furthermore, the applicability of a method for predicting the boundary of cutting and fillings was examined. When the mode value of VS within the embankment was selected as the threshold for the boundary of cutting and filling, some agreement was confirmed with the outcomes calculated through aerial topographic interpretation. In addition, a straightforward technique for calculating ground subsidence based on VS was considered. It was found that it may be feasible to determine the estimated seismic settlement of residential levees swiftly and nondestructively throughout a sizable region. These results indicate that the use of the surface wave method has the potential to advance residential embankment health assessment systems.journal articl
Quantifying the shear behavior of fine-grained soil with herbaceous plant roots under freeze-thaw conditions using X-ray CT scan
No full textThis study investigates the reinforcement effect of Kentucky bluegrass roots on slope soil under freeze-thaw conditions, with a focus on the Hokkaido region of Japan. Using direct shear tests combined with X-ray CT scanning, we analyzed the impact of root parameters (such as root mass and volume) on the shear strength of root-soil composites. The results revealed that freeze-thaw cycle did not cause significant root breakage or diminish the root system's ability to stabilize the soil compared to non-freeze-thaw conditions. Root-soil samples demonstrated notable ductility during shear deformation, with shear stress continuing to increase after reaching peak values. In contrast, soil samples stabilized after reaching peak shear stress without further increase. Although no significant differences in shear behavior were observed between root-soil and soil samples in the initial shearing stage, the freeze-thaw cycle led to some consolidation in root-soil samples, reducing their resistance to elastic deformation. Moreover, longer root growth periods resulted in a more pronounced increase in shear stress. CT scan image reconstruction allowed us to quantify root system parameters, such as root volume and distribution near the shear plane, which showed a strong correlation with maximum shear stress. Our findings demonstrate the effectiveness of herbaceous plant roots, particularly Kentucky bluegrass, in maintaining soil stability under freeze-thaw conditions.journal articl
Quantitative Analysis of the Effect of Fluorescent Labels on DNA Strand Displacement Reaction
Get PDFDNA chemical reaction networks can perform complex information processing through careful design of reaction kinetics, which involves the reaction network structure, rate constants, and initial concentrations. The toehold-mediated strand displacement reaction (TMSDR) is a key mechanism in creating DNA circuits, offering a rational design approach by integrating individually designed TMSDRs. Tools such as VisualDSD and NUPACK facilitate the efficient design of these systems by allowing precise tuning of reaction parameters. However, discrepancies between simulated and experimental results can occur, often due to the modification of reporter molecules. Recently, fluorophore dyes and quenchers were found to significantly impact the dynamics of irreversible TMSDRs, altering them by nearly two orders of magnitude. The impact on reaction dynamics varies with the modification site of these reporters. This study examines the mechanisms of reporter modifications affecting reversible TMSDRs, influencing transient and steady-state characteristics. This is crucial for DNA circuit design, which integrates reversible and irreversible TMSDRs. Our findings indicate that modifying fluorescent dye and quencher an appropriate distance apart (e.g., toehold length) can minimize adverse effects on the DNA reaction dynamics while ensuring effective FRET, therefore improving the accuracy of experimental verification for DNA reaction systems.journal articl
Proposal and Evaluation of Surrogate-Assisted Self-Adaptive MBEANN
Get PDFThis paper proposes an extension for Mutation-Based Evolving Artificial Neural Networks (MBEANN) algorithm. The proposed method consists of two parts: a surrogate model and a self-adaptive mutation. Firstly, the surrogate-assisted mechanism is introduced to MBEANN for reducing the cost of fitness evaluations. This mechanism employs approximated fitness values predicted by a surrogate model instead of true fitness functions. Secondly, the self-adaptive mutation is applied to MBEANN for adjusting the exploring area in parameter space. The performance of the proposed method is compared with the normal MBEANN and NEAT algorithms by using the three benchmarks of OpenAI Gym. The experimental results showed that the proposed method outperformed other algorithms in all benchmarks.journal articl
Impact of writing support materials on reflection notes and student competencies in university PE classes
Get PDF本研究では，ライティング支援のための教材を開発し，その教材が大学体育授業におけるリフレクションノートの記述内容や学生の行動にどのような影響を及ぼすかについて検討することを目的とした．まず，大学生を対象としたライティングに関する書籍やリフレクションに関する文献およびウェブサイトを参考に，リフレクションノートを記述する際の支援を目的とした教材を作成した．次に，本教材を大学体育授業の受講生に配布し，リフレクションノートを記述する際に活用してもらった．また，教材配布による効果を検証するために，アンケート調査を行うとともに，実際のリフレクションノートの記述内容の変化について分析を行った．その結果，教材配布後のアンケートより，開発した教材の「わかりやすさ」などに対して，受講生から一定の評価を得ることができた．さらに，教材配布前後における個人記録カードの記述内容の分析から，教材が抽出語の出現回数や共起ネットワークに影響していることが示唆され，本研究にて作成した教材が，授業に対する振り返りの質に一定の影響をもたらしたものと推察された．加えて，教材配布後に自らの社会人基礎力が「良くなった」または「やや良くなった」と回答した受講生が多数認められ，意識や行動が変容した可能性が示唆された．In several universities, reflection notebooks have been utilized in PE classes to improve student competency. However, student writing skills are inadequate, and support resources for students are lacking, which poses a challenge. Consequently, it is difficult to fully demonstrate the effectiveness of using reflection notebooks. This study thus developed materials to support writing reflection notes and assess their impact on the notes’ content and student behavior in university PE classes. Materials were designed using university-level writing textbooks, literature on reflection, and relevant websites to assist students in crafting their reflection notes. The materials were then distributed to participants in university PE classes to encourage their use in writing reflection notes. A survey was administered to evaluate the effectiveness of these materials, and changes in reflection notes were analyzed. Responses to the post-distribution survey indicated that students rated the materials positively regarding ease of understanding and other aspects. Furthermore, an analysis of the reflection notes before and after the distribution showed changes in the frequency of specific words and patterns of their co-occurrence, highlighting the influence of materials. Furthermore, several students noted improvements or minor enhancements in their fundamental competencies for working persons after using the materials, which indicates a potential shift in their awareness and behaviors.journal articl
感情認識精度向上のための音声データの二次元化アルゴリズムの研究およびその汎用展開の評価
Get PDF九州工業大学九州工業大学博士学位論文（要旨）学位記番号:工博甲第589号 学位授与年月日:令和6年3月25日thesi
遺伝子摂動応答トランスクリプトームを用いた疾患横断的な治療標的予測
Get PDF九州工業大学九州工業大学博士学位論文（要旨）学位記番号:情工博甲第397号 学位授与年月日:令和6年3月25日thesi
汚泥廃棄物を資材としたメタネーション微生物高集積化の時間短縮に関する研究
Get PDF九州工業大学九州工業大学博士学位論文（要旨）学位記番号:生工博甲第492号 学位授与年月日:令和6年3月25日thesi
燃料電池型コージェネレーションシステムを活用した自律型電力系統周波数・配電系統電圧制御
Get PDF九州工業大学博士（工学）第1章：はじめに| 第2章：電力／配電系統と対象とする分散型電源の特徴| 第3章：FC活用の電力系統周波数変動制御| 第4章：FC活用の配電系統電圧変動制御| 第5章：提案手法の今後の検討事項| 第6章：まとめ燃料電池型コージェネレーションシステム（FC）を活用した電力系統周波数制御（時間帯：朝夕）と配電系統電圧制御（時間帯：昼間）を提案する。
FC群の稼働状況分析と電力系統が調整力を必要とする時間帯の分析より，電力系統の調整力が不足しやすい時間帯に，給湯高需要によって多数のFCが稼働するため，FC群から調整力創出可能な特徴や持続的に調整力供給が可能な特徴，通信機能搭載の特徴などからFCは系統の調整力創出に相性の良い分散リソースであることを独自に考察し，調整力の市場にて新たにFCを調整力創出デバイスとして活用する意義を述べた。またFC群を活用した調整力供給の検討は進んでいるが，既存手法ではFC群を遠隔操作することによる応答性に課題が残る。一方，本論文では自端より周波数変動成分を入手可能な仮定のもとで，フィードバック制御をFC群に適用した。提案手法適用のFC群制御より既存手法よりも即応性の高い周波数変動補償を目指した。ここでは，簡易的な電力系統計算モデルより，FC群からの平常時／緊急時の調整力供給の有用性を評価した。平常時の調整力供給では，一般的な系統周波数変動（0.1 Hz以内滞在）に対して，周期数分から数十分程度の負荷周波数変動帯域での周波数変動補償に貢献することを示した。さらに，FC群からの緊急時の調整力供給では，FCの持続性の強みを活かし，基準周波数に戻す役割を示した。以上より，既存手法よりも即応性が求められる周波数変動成分での補償に貢献することを明らかとした。一方，FCの制御負担や経済的観点からのFCへのインセンティブ設定に課題があり，今後の展望として述べた。
続いて電圧制御は，昼間帯のFCは低出力で稼働しているため，FCのインバータ部分にはFC無効電力出力の余力があることを考察し，課題とする太陽光発電変動電力による電圧変動をFCに補償させることを考察した。既存の電圧制御手法では制御適用時の最適なパラメータの設定が複雑であり，高速化が議論されるほど課題がある。そこで，電圧制御にあたるFCが自律的にパラメータを設定する，独自の制御手法を提案した。配電系統の電圧変動の最たる要因として太陽光発電変動電力と仮定し，太陽光発電変動電力による電圧変動をFC無効電力による電圧変動が相殺しあう，直接的な補償手法を考案した。上記の理論では過剰なFC無効電力出力時に，FC余剰無効電力が電圧変動の要因となるためFCは逐一，自端情報から制御効果をモニタリングし，相関係数とGuildford’s Rule of Thumbを活用し，電圧変動要因を分析させる過補償判定を設けた。過補償判定では，FCの接続台数が該当の電圧変動要因となる太陽光パネルより多い地点で主に効果を示すことを仮定した。また，FCのパラメータ設定の際に，パラメータ値が継続的にて変更する振動現象を防止する機能も追加した。ここでは，電圧制御手法をFCに適用し，北九州市城野地区の夏季／冬季／中間期かつ太陽光発電変動電力による電圧変動の発生頻度の高い曇天時を想定し，制御効果を評価した。評価結果として，提案手法適用のFCにより，制御対象の太陽光発電変動電力要因の電圧変動を補償することに貢献することを明らかとした。また，過補償判定により，FCの接続台数が多い地点では，仮定どおりFC過剰制御が発生しており，FCは自律的に制御パラメータを調節したことも明らかとした。さらに，パラメータ値の振動現象も引き起こすことなくパラメータ値をFCは自律的に設定したことも明らかとした。一方，頻繫な電圧変動が発生しない快晴時や，午前は快晴／午後は曇天という場合では，誤って過補償判定が発生する可能性もあり，FCに標準搭載されている通信機能を活用し，FCの電圧制御の再復帰のための改良が課題としてあがる。
最後に，FCに両系統の制御を適用した場合の懸念事項を述べた。FCが周波数を制御した際，配電系統では新たな電圧変動要因になり得ることを想定した。一方，FCの接続台数が本論文で示すとおり太陽光パネル接続台数と同等であれば，FC周波数制御が適正電圧範囲逸脱するような大きな電圧変動になる可能性は低いことを明らかとした。かつ，FC周波数制御と電圧制御では，系統からの制御が要求される時間帯が異なるため，同時にFCを周波数・電圧制御に活用する可能性が低いことも考察した。一方，給湯や発電目的で活用されるFCに新たな活用法を適用することで，FC所有者にはガス代などの経済負担が懸念される。制御へ参加するFC所有者へのインセンティブ設定や制度改正など慎重な検討が必要と考察した。
以上より，給湯や発電が主目的であるFCの稼働状況や余力に着目し，周波数制御と電圧制御をFCに適用することで，今後の更なる分散リソース群の活用の幅を広げることに本論文が貢献することを示した。九州工業大学博士学位論文 学位記番号:工博甲第588号 学位授与年月日:令和6年3月25日令和5年度doctoral thesi
A Brain-inspired Artificial Intelligence Model to Acquire Positive and Negative Episodes with Hippocampal Replay Function
Get PDF5th International Symposium on Neuromorphic AI Hardware, March 1-2, 2024, Kyushu Institute of Technologyconference pape