《 iパス用語解説》シミュレーションのデータ同化とは何か。大まかな説明付き。IT / ICT Glossary「IT担当者からのファーストリポート」

「IT / ICT Glossary」シリーズでは、主に国家資格「ITパスポート（iパス）」に関連した用語を解説致します。

iパスの学習範囲は「企業と法務」など、システム以外の分野も含まれていますので、業種・職種に関わらず、社会生活を送る上で、とても参考になると考えています。

今回のキーワードは「シミュレーションのデータ同化」です。

大まかに説明すると

データ同化とは、シミュレーションで得た予測値と実際の観測データの差を埋める作業を指します。

これにより、シミュレーションと実験を融合させ、より正確な結果を導き出します。

データ同化は、シミュレーションの精度向上や設定条件の改善に役立ちます。

シミュレーションのデータ同化とは

数値シミュレーションを行う際には、初期条件や境界条件、パラメータなどを設定して行いますが、条件やパラメータをどう設定するかによってシミュレーション結果に差が生じます。

シミュレーションは、あくまで模擬実験です。

そのため、どのような条件やパラメータを与えるかで結果が左右されます。

シミュレーションで予測を立てたあと、実際に観測や計測を行い、得られたデータとシミュレーションで得られた値との差を埋めていくことをシミュレーションの同化と言います。

シミュレーションで得られた予測値と実際の計測データを同化させ、なじませていく作業のことです。

同化の例

たとえば、横軸に時間軸を取り、時間による経過を予測、計測するシミュレーションと実験を行ったとします。

シミュレーションの結果は、複数のシナリオにより、同様の波を描きながらも、完全には重なっていません。

そこに、実際の実験や観測、計測で得られたデータを置いていきます。

シミュレーションの値と実際のデータの値が重なり合う点をつないでいくと、時間の流れに従って動きを見せる、同化された線を描くことができます。

データ同化の目的と役割

シミュレーションは、あくまでも模擬的な実験で、予測を行うものです。

そのため、得られる値や結果は完全に正確とはいえず、不確実性をはらんでいます。

一方、実際の実験や観測、計測も完璧ではありません。

同じ実験や観測、計測を繰り返せば、同じデータが得られることもあれば、わずかな誤差が生じることも少なくありません。

そのため、シミュレーションで得られる値も実際のデータも完全ではないので、同化を行うことで相互に補完し合い、より正確性の高い値を導くことにつながります。

シミュレーションの設定などが合っていたのか、結果が正しい方法で導けたのかは、実際のデータとの誤差が少ないことで導くことが可能です。

一方、実際に得られたデータがシミュレーションの値に近似していることもあれば、複数のデータのうち、いくつかがかけ離れるようなこともあります。

この誤差を埋めることで、より正確な結果や結論を導くことができます。

これがデータの同化であり、シミュレーションと実験の融合を図ることで、より現実に近い情報を推定することにつなげるものです。

データ同化により、実測したデータによって、シミュレーションモデルの精度を検証し、モデルの設定条件の改善など、精度を上げることにもつなげられます。

本キーワードの関連情報

今回のキーワードは、ITパスポート試験シラバスの、以下カテゴリに分類されています。
試験のご参考にもなれば幸いです。

カテゴリ：ストラテジ系 / 大分類1「企業と法務」 / 中分類1「企業活動」

2. 業務分析・データ利活用

目標「身近な業務を分析し、データの利活用によって問題を解決するための代表的な手法を理解し、活用する。業務を把握する際のビジュアル表現を理解し、活用する。」

説明「身近な業務を把握して分析する手法、代表的なビジュアル表現、データ利活用、OR（Operations Research）及びIE（Industrial Engineering）の手法を理解し、活用する。」

(4) 意思決定

・問題を解決するための効率的な意思決定

【活用例】

・与えられた条件の下での意思決定、在庫管理を題材にした業務把握

参考・引用元資料

【ITパスポート試験】試験内容・出題範囲
https://www3.jitec.ipa.go.jp/JitesCbt/html/about/range.html

ここまで読んで頂いて、誠にありがとうございます。今後ともどうぞよろしくお願い致します。