*注意)この「べじぱみゅの学習メモ」のカテゴリー記事は、ワタクシ自身がこれまでに勉強したいろいろな項目について、テキストにあんまり書いてない内容などを勝手に妄想したメモです。
ワタクシ自身の備忘録のために書いており「初学者にわかりやすく説明する」というものではございません。
導入なしに唐突に話が始まり、おそらく意味不明な文章かもしれません。
しかし、せっかく考えたことなので、記事の内容がもし誰か1人でもお役に立てれば幸いです。

つば九朗ジュエリー

*以下の話はフィクションです。

ヤクルトスワローズはこの度、さらなるファン獲得に向け、現在(選手を差し置いて)グッズ売り上げダントツトップのつば九郎を使用した新しいグッズを開発した。それがこちら!

全体図

その名も「
つば九郎ジュエリーキューブ」。可愛らしいつば九郎の顔をモチーフにしたジュエリーである。ジュエリー内部ではつば九朗の顔が金太郎飴のようにずっと続いている(実際には硬いので切れないけど)。それぞれの色の部分に下記の各種宝石を贅沢に使用。

黄色:猫目石(キャッツアイ)→BeAl2O4

  :藍銅鉱(アズライト)→Cu3(CO3)2(OH)2

  :方ソーダ石(ソーダライト)→Na4Al3(SiO4)3Cl

  :ペツォッタイト →Cs(Be2Li)Al2Si6O18

  :月長石(ムーンストーン)→(Na,K)AlSi3O8

(つば九朗周囲の黒い部分はグラファイト)

こんなに贅沢な材料を使って採算が取れるのか、こんなの誰が買うのかという意見はさておき、これらの宝石を
当社独自の元素合成技術を用いて複雑な形状に加工しつば九郎の顔を構成した優れモノである。プレス発表も終わり、いよいよ第1ロットの量産開始というところで事件が発生した。

つば九郎の人気を羨んだ悪の秘密結社・読売巨人軍が、ジュエリーキューブ製造工場にサイバーテロを仕掛けてきたのだ。届いた脅迫状を見るに、独自の化合物調合設備のプログラムを書き換え、ジュエリーキューブ内部に異物を仕込んだという。関係者は大慌てになり生産を中断し、緊急会議を行った。

3次元の元素分析(架空)

つば九郎ジュエリーキューブ製造ライン(スーパー3次元プリンター)では、水素~ウランまでの全92元素を任意の量で供給・配合し3次元状に積み上げることが可能である(注:そんな装置は現実にたぶんありません)。

今回はテロによってそのプログラムを書き換えられたようだが、まずは現状把握が必要である。異物を混入させたといっても、何の異物をジュエリーキューブのどこにどのくらい入れられたのかによって対策は異なるのだ。

製造責任者ドクター・べじぱみゅは、読売からサイバーテロを受けたとみられるラインで製造したつば九郎ジュエリーキューブのサンプルを入手し、元素分析を行った。

データ構造

この工場の元素分析装置「ミルミルRX」は、サンプルを非破壊で3次元状の任意の箇所における元素組成を分析可能である(注:そんな装置は現実にたぶんありません)。上に示した図のように、xyzで定められた各3次元の点全てについて、元素組成比が求められる

データをどう見るか?

べじぱみゅはやっとの思いで分析を完了し、データを眺めていた。しかしここで困ったことになった。得られたデータは、3次元位置(x,y,z)ごとに元素組成(92個の「比」の数値)が対応した4変数データであり、グラフに描けないのである。技術者たるもの、何かデータを取得したらまずはグラフで表し、全体の傾向を把握することが重要だが、4変数データでは2次元平面上のグラフ描画ができない

仕方ないのでべじぱみゅは、92個の各元素についてxy平面内(分析データは128x128=16384箇所)をすべて合計し1個の元素ごとの2次元データとし、z方向(奥行方向、金太郎飴の長さ方向)の依存性を確かめることにした。

面内合計の結果

いやちょっと待て。この方法はダメだ。まず、グラフ92個見るのはかなり眠い。こんなことやっていたら異物を見逃すかもしれない。しかも、これはxy平面の合計値である。仮にz方向依存性でおかしい箇所を見つけてもそれが面内のどこにあるかわからないではないか。単純に「合計」すると、元のデータがもつ情報が大量に失われてしまうのだ。

深さ合計_H深さ合計_O

4変数データを余すところなくチェックするには・・・マッピングか(上みたいなイメージ)!92個すべての元素について、すべてのzについて濃淡をマッピング表示してすべて確かめていけばいいんだ!こうすれば情報の損失はない!

いや待て。元素が92種類で、しかもz方向は301点(0~300mm)ある。ということは、マップは92(元素)×301(深さ方向)の計28000枚ぐらいある・・・そんな大量のマッピング像、人手で見ていくわけにいかない!

そのままじゃグラフ化もできないし、膨大すぎて1個1個見ていくのも不可能だし、かといって「合計」「平均」をすると大事な情報が消えるかもしれないし・・・。

何かこう、4変数データの「特徴」を1枚にぱっとまとめる手法はないものか・・・。
そこでべじぱみゅは、新種のデータ解析手法の開発に着手した。



はっぴぃ理系らいふ、いぇい
ヽ(・ε・)人(・ε・)ノ キミモナカマニナロウゼ
   

【文責 べじぱみゅ】