J. Plasma Fusion Res. Vol.97, No.3 (2021)１４９‐１５３

研究論文

Nuclear Fusion 誌のアブストラクトの統計的解析による核融合科学分野の研究動向の調査の試み
Study of Research Trend in Nuclear Fusion Researchby Statistical Analysis on Abstract of Nuclear Fusion
坂 東 隆 宏，笠 田 竜 太１），小 南 理 恵２）
BANDO Takahiro, KASADA Ryuta１）and KOMINAMI Rie２）
量子科学技術研究開発機構，１）東北大学，２）島根県立大学（原稿受付：２０２０年１１月２９日／原稿受理：２０２１年１月７日）

研究者にとって，研究分野の動向を理解することは分野全体の研究方針や自身の研究の独自性を示す上で重要である．研究者は研究分野の動向を知る手段として，論文のアブストラクトの調査を日常的に行うが，日々出版される論文は増加傾向にあり，「要点」が書かれたアブストラクトの調査でさえも負担が大きくなっている．
一方でアブストラクトの解析には自然言語処理を用いた統計的な解析が可能である．本研究では，アブストラクトの統計的な分析を核融合科学分野に適用し，研究動向の定量的な評価および可視化を試みた．あるキーワードがアブストラクトに出現する論文数をカウントする手法を採用し，核融合科学分野を代表する Nuclear Fusion
誌のアブストラクトを解析した．具体的には ITER における重要な制御対象である Edge Localized Mode（ELM）を取り上げ，近年 ITER と共に ELM 研究の関心が高まっていることなどを示す．これら具体例を通して，本手法により研究動向の可視化および考察が可能であることを明らかにする．
Keywords:
research trend, nuclear fusion research, abstract, text analytics, statistical analytics

１．はじめに指定したキーワードがアブストラクトに出現する論文数を研究者にとって，研究分野の動向を理解することは分野カウントし，該当する論文数の推移を「研究活動の活発さ」

全体の研究方針や自身の研究の独自性を示す上で重要であの変化として評価した．この「研究活動の活発さ」の年次る．研究者は研究分野の動向を知る手段として，論文のア推移を見ることで，研究動向の変化を考察した．

ブストラクトの調査を日常的に行うが，日々出版される論

本稿の第２節では，アブストラクトの収集手法およびカ文は増加傾向にあり，「要点」が書かれたアブストラクト

ウント手法の詳細を述べるともに，キーワードがアブストの調査でさえも負担が大きくなっている．

ラクトに出現する論文数が研究活動の活発さを知る指標と一方でアブストラクトの解析には自然言語処理を用いたして有効かどうかの検討を行う．第３節で研究動向の解析統計的な解析が可能である［１］．本研究では，アブストラ例を示す．ここでは，近年論文での出現回数が増加傾向にクトの統計的な分析を核融合科学分野に適用し，研究動向ある研究キーワードとして，「ITER」における重要な制御の定量的な評価を試みた結果を紹介する．統計的に解析す対象の一つである「ELM」と，これ の 制 御 手 法 で あ る

ることが可能となれば，（１）「研究動向の定量的な可視化」「RMP」を取り上げる．第４節では本研究で検討した手法に加えて（２）「研究動向調査および研究のグランドデザインの意義とその限界について議論する．第５節で結びの言葉作成の負担軽減」が可能になると思われる．

を述べる．

本 研 究 に お け る 解 析 対 象 は１
９６
１年〜２０１９年 の Nuclear
Fusion 誌（NF 誌）のアブストラクトとしたa．現在の NF

２．研究手法誌の author guideline ではアブストラクトの長さを３００語以

２．
１ アブストラクトの収集手法内としており，この単語数の中で論文の内容が説明されアブストラクトを含むデータベースは，NF 誌の公式る．さて，NF誌は核融合科学分野を代表する査読付き学術

Web ページからダウンロードした html ファイルを用いて雑誌であることから，掲載論文のアブストラクトは分野全作成した．ダウンロードした html ファイルからタイトル，体の研究動向を反映していると考えられる．本論文では，アブストラクトなどのデータを抽出し，データベース化しa 本研究では非商用目的である旨を伝えた上で NF 誌編集局からアブストラクトの解析の許可を得た．なお，IOP Publishing は Textand Data Mining（T&DM）Policy を Web 上に公開
［２］している．
National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology, Naka, IBARAKI 311-0193, Japancorresponding author’s e-mail: takahirobando.sig@gmail.com

１４９!2021 The Japan Society of Plasma
Science and Nuclear Fusion Research

Journal of Plasma and Fusion Research Vol.97, No.3 March 2021

た．html ファイルのパーサとしては Python 言語のライブる．TFTR は，
１９８２年〜１９９７年まで運転した米国の装置［６］ラリである Beautiful Soup を用いている．NF 誌の掲載記事であり，重水素と三重水素を用いたいわゆる DT プラズマにはいわゆる会議報告や書評などが含まれているが，これ実験を行った数少ない磁場閉じ込めプラズマ実験装置であらは前処理において極力除去した．

る．図２には，アブストラクトで「TFTR」が出現した論文

２．
２ キーワードのカウント手法

数 お よ び そ の 出 版 論 文 数 に 対 す る 割 合 を 示 し た．

先に述べたように，本解析では，指定したキーワードが「TFTR」がアブストラクトに出現した論文数およびそのアブストラクトに出現する論文数をカウントする．指定し割合は運転期間と正の相関があることがわかる．このことたキーワードが１つのアブストラクトに複数回出現した場から，キーワードがアブストラクトに出現する論文数が研合 で も「１」と し て カ ウ ン ト す るb．複 数 回 の 出 現 を究活動の指標として有効であると判断した．

「１」とカウントしたのは，キーワードの出現回数そのもの

さらに，図２について論文数の時間変化をより詳細にみではなく，キーワードがアブストラクトに出現した論文数

ると，運転期間中に徐々に論文数が増加し，シャットダウ自体をカウントすることが研究動向の把握のための指標とン後は４年程度で減少している．運転期間中に徐々に論文して適切であると考えたからである．また，単一の単語の数が増加しシャットダウン後に徐々に減少するという傾向出現に加えて，指定した二つのキーワードが同時に出現すは JT-60U，ORMAK，TEXTOR でも確認された．

る「共起」［４］もカウントした．共起をカウントすることで，なお，ほかの磁場閉じ込め装置の近年の動向について二つのキーワードが同じ文脈で使われている論文数を評価

は，参考までに付録１に示した．

できると考えた．

３．研究動向の解析例指定したキーワードが出現する論文数については，その年の出版論文数で規格化した値を考察する必要もある．

本節では ITER に関連した研究キーワードについて研究

図１に NF 誌の出版論文数の年次推移を示す．１９６１年から動向の解析例を示す．ITER 計画の成功は核融合炉の実現

１９７８年ごろまでは緩やかに増加し，その後２０００年までは多に向けて重要なマイルストーンであり，研究分野全体とし少の増減を示しながらも横ばい傾向が続いている．そしても関心が高いと思われる．実際，図３（a）で示すように，て，２０００年から２０１９年までは再び増加傾向c にある．キー

アブストラクトで「ITER」が出現する論文数は年々増加しワードがアブストラクトに出現した論文数を用いて研究動ており，近年では年当たりの出版論文数の２０％〜３０％で向を評価する場合，カウントした論文数の増加だけで判断ITER に言及していることがわかる．ITER に関連する研究してしまうと年当たりの出版論文数の増加のトレンドと区テーマとしては様々なものがあるが，ここでは Edge Local-別がつかなくなる．そこで，本研究ではカウントした論文

ized Mode（ELM）［７］に着目する．ELM はプラズマ周辺で数をその年の出版論文数で規格化した値も評価した．

励起する磁気流体力学的モードであるが，ELM に起因す

２．
３ キーワードがアブストラクトに出現する論文数が研る間欠的な熱流束がダイバータに過渡的に高熱負荷を与え究活動の指標として有効かどうかの検討ることが知られている．この熱負荷がダイバータの損傷を核融合科学分野においては「装置の運転期間では装置に引き起こしうることから，ELM 制御が ITER において必要関する研究活動が活発」と推定される．この推定を真とし

不 可 欠 と さ れ て い る．図３（b）で は ア ブ ス ト ラ ク ト にて，「キーワードがアブストラクトに出現する論文数は研「ITER」と「ELM」が共起した論文数の年次推移を示した．

究活動の活発さの指標」とできることを示す．ここでは，ここでは，「ITER」に言及する論文数とともにその数が増すでにシャットダウンした装置名を指定して，その装置名大しており，ITER と同様に関心が高まっている様子が確が出現した論文数の年次推移と運転期間の相関をみる．

認できる．「ELM」は関心が高まっている研究キーワード

シャットダウンした装置の一例としてはTFTRを取り上げ

図１

NF 誌の出版論文数の年次推移．２０１
９年までの累積出版論文数は９７００本程度．

図２ 「TFTR」がアブストラクトに出現した論文数（○）と年当たりの出版論文数に対する割合（△）の年次推移．

b 論文数のカウント方法について関心がある方は，文献［３］などを参照いただきたい．
c２０
１０年から２０１８年まで増加する様子は全分野的な傾向と一致している．文献［５］の図表４‐１‐１を参照いただきたい．

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Contributed Paper

Study of Research Trend in Nuclear Fusion Research by Statistical Analysis on Abstract of Nuclear Fusion

T. Bando et al.

Perturbation（RMP）［９］による制御手法が提案されている．この背景のもと，「ELM」と「RMP」が共起することが予想されるが，これについても図５で実証された．まず，図５（a）から，「RMP」がアブストラクトに出現する論文数は増加傾向にあることがわかる．そして図５（b）にみられるように，「RMP」がアブストラクトに出現した論文数のうち「ELM」と共起した論文数の割合d は３０％〜６０％であり，RMP は ELM 研究の文脈で語られていることが読み取れる．
ここまで，ITER に関連する研究キーワードについてその年次推移をみてきたが，新たな物理現象の実験観測から論 文 数 が 増 加 し た 研 究 キ ー ワ ー ド も あ る．た と え ば，
ASDEX におけるプラズマコアから発せられたと思われる
図３ （a）「ITER」がアブストラクトに出現した論文数（○）と年当たりの出版論文数に対する割合（△）の年次推移．（b）「ITER」と「ELM」がアブストラクトで共起した論文数の年次推移．

Ion Cyclotron Emission（ICE）の 観 測［１０］を 発 端 と し て「ICE」をアブストラクトに含む論文数の増加が観測されている．他にも，近年の機械学習に関する技術革新［１１］により，機械学習に関するキーワードを含む論文数の増加が観であることが可視化できたが，では，一体どの装置での研測された．なお，ここまで年次的に論文数が増加したキー究が活発に行われているだろうか．図４では，アブストラワードを紹介してきたが，キーワードを含む論文数が増加

クトで ELM と共起する装置名の論文数を積み上げ面グラした後に減少した例も確認されており，その様子を付録２フで示した．ELM と共起する回数が多いほど，より積極的に示した．に ELM 研究を行っていると考えられる．図４からわかる

本節では論文数の年次推移を見てきたが，ある年に着目こととして，まず，DIII-D および JET では２０００年以降長期しデータを分割表に示すことで，個々の装置がどの研究的に ELM 研 究 を 積 極 的 に 行 っ て い る こ と が 推 察 で きキーワードの論文を特に執筆しているか検討することがでる．２００８年にシャットダウンした JT-60U［８］でもELM研究きることがわかった．
２０１９年のデータを用いてELM，RMP，が積極的に行われていたことが読み取れる．一方で，近年isotope effecte についてまとめた様子を表１に示す．２０１９年

ELM 研 究 が 活 性 化 し て い る 装 置 と し て は EAST が あに ELM，RMP，isotope effect がアブストラクトに出現した

り，２０１１年ごろから増加傾向にあることが読み取れる．

論文数は，列名に記載した通りそれぞれ４６，２７および５で「EAST」をアブストラクトに含む論文数は２０１１年ごろかある．これら研究トピック（研究キーワード）で共起したら増えており（付録１の図A‐１を参照），先の解析結果と合わせて EAST ではその初期から積極的に ELM 研究を行っていることが推察される．
ELM 制御の重要性については先に述べた通りであるが，実際に ELM を制御する手法としては，Resonant Magnetic

図５ （a）「RMP」がアブストラクトに出現した論文数（○）と年当たりの出版論文数に対する割合（△）の年次推移．（b）「RMP」が ア ブ ス ト ラ ク ト に 出 現 し た 論 文 数 に 対 す る「RMP」と「ELM」が共起した論文数の割合の年次推移．

図４ 「ELM」と 各 装 置 名（DIII-D,JET,ASDEX,EAST,KSTAR,JT-60U）が共起した論文数の積み上げ面グラフ．

d この割合については次の通りに書ける．すなわち，キーワード X がアブストラクトに出現する論文数を C（X）とし，キーワード Xとキーワード Y がアブストラクトで共起する論文数を C（X & Y）とすると，C（ELM & RMP）
/C（RMP）として書ける．
e 磁場閉じ込めプラズマでは特に水素の同位体による閉じ込め改善効果［１２］のこと．

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表１ELM，RMP，isotope effect がアブストラクトに出現した論文数および各キーワードと装置名がアブストラクトで共起した論文数に関する分割表（２０１９年のデータ）．各値の意
味は表中の凡例を参照．

があげられる．また，キーワードを用いて傾向を見るという特性上，解析者が「あたり」をつける必要があり，これは，「流行しているものの解析者が感知していないキーワード」の指定が難しいことを意味するf．

５．結語
本稿では，指定したキーワードがアブストラクトに出現する論文数をカウントする手法を用いて研究動向を可視化および考察する方法を示し，その意義と限界について述べてきた．当たり前ではあるが，より広い視点で科学技術研究の様相を知るためには本手法だけではそもそも不十分なことには注意せねばならないg．たとえば，単に出版された論文数だけではなく，その研究に従事する研究者数などほ割合が高いのは，ELM では EAST・DIII-D であり，RMPかの情報を加えることで，より詳細な分析ができるようにでは DIII-D であり，isotope effect では LHD であることがなる．また，個々の研究者は「研究のインパクト」にも関わかる．LHD は近年重水素プラズマ実験を開始し，これま心があるだろうが，そのインパクトを測るためには引用分での軽水素プラズマ実験の知見を活かして積極的に iso-析［１５］など複数の手法を併用する必要がある．本研究で提tope effect の研究に取り組んでいる様子が推察される．

示された手法が核融合科学分野の科学技術研究の理解の一助になることを願う．

４．本手法の意義とその限界
謝

本研究では，研究分野の動向を統計的な解析から取得す

辞ることを念頭に，指定したキーワードがアブストラクトに

本稿は Fusion2030 研究会における発表を元にしており出現する論文数をカウントする手法を NF 誌のアブストラます．研究会にて発表の機会をくださった坂本隆一 博士，クトに対して用い，研究動向の可視化を試みた．第２節，

森芳孝 博士に御礼申し上げます．また，アブストラクトの第３節で示したように，本手法により研究動向の可視化お解析の許可をくださった NF 誌編集局に感謝いたします．

よび可視化結果の無理のない考察が可能であることを示し加えて，ELM 研究について御教示いただいた大山直幸 博

た．当分野の現役の研究者であれば何が流行しているのか

士，ITB 研究について御教示いただいた本多充 博士に御は日々の研究活動の中で「なんとなく」把握することはで礼申し上げます．最後に，核融合科学分野の研究動向につきていたが，定量的に可視化する手法はなかったため，本いて日ごろから議論いただいている金史良 博士，隅田脩平研究が提示した手法の意義は大きいと考える．また，定量博士に感謝いたします．

的な可視化を通じて，個々の研究トピックの論文数に寄与している装置の比較検討が可能であることを示した（図４

参考文献や表１）．こうした比較検討を行うことで，研究の独自性［１］T. L. Griffiths et al., "Finding scientific topics" Proc. National academy of Sciences 101.suppl 1 5228 (2004).
［２］IOP Publishing, Text and Data Mining (T&DM) Policy.
https : / / iopscience. iop. org / info / page / text-and-datamining（2020/12/22 閲覧）．
［３］中村優文：情報の科学と技術 70, 315 (2020).
［４］小林雄一郎：ことばのデータサイエンス（朝倉書店，２０１９）．
［５］文部科学省：科学技術指標２０２０（２０２０）．
［６］Wikipedia, List of fusion experiments. https://en.wikipedia. org / wiki / List ̲ of ̲ fusion ̲ experiments # Tokamak（２０２0/11/15 閲覧）．
［７］鎌田 裕：プラズマ・核融合学会誌 82, 566 (2006).
［８］N. Oyama and the JT-60 Team, Nucl. Fusion 49, 104007(2009).
［９］武智 学：プラズマ・核融合学会誌 88, 162 (2012).
［１０］R. Ochoukov, Rev. Sci. Instrum 89, 10J101 (2018).
［１１］浜口智志：プラズマ・核融合学会誌 95, 535 (2019).

を再確認し今後の研究方針を検討することもできると考える．
なお，論文中の文字列を解析する場合，選択肢の一つとしてアブストラクトに加えて本文も解析対象とすることが考えられる．ただし，論文の本文を解析対象とする場合，論文の背景説明などで論文の要点とは関連性の低い単語が出現する可能性がある．この観点から，論文の要点を取得するという本研究の文脈ではアブストラクトのみを解析することが重要であると考える．
ここで，本手法にはいくつか限界があることを指摘しておかねばならない．まず，指定したキーワードをカウント
す る と い う 特 性 上，複 数 の 名 前 が あ る 同 一 の 概 念（energetic-particle-driven wall mode と off-axis-fishbonelike mode が一例［１３］）や特徴などが定まっておらず名称に表記ゆれのある概念はカウントすることができないこと

f 力業を使ってよいのなら解決する方法はある．すなわち，全出現単語の年次推移をみて，ある特徴的な年次推移のパターンを持つ単語だけ抽出することで流行しているキーワードを推定することである．ただし，本解析において全出現単語数は１万７千語程度あり，現実的な時間で評価するには検索する単語の候補を削減する必要がある．
g 他の手法については例えば文献［１４］で紹介されている．

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Contributed Paper

Study of Research Trend in Nuclear Fusion Research by Statistical Analysis on Abstract of Nuclear Fusion［１２］H. Yamada et al., Phys. Rev. Lett. 123, 185001 (2019).
［１３］M. Okabayashi et al., Phys. Plasma 18, 056112 (2011).
［１４］鳥谷真佐子：情報管理 57, 841 (2015).
［１５］孫媛：情報の科学と技術 70, 255 (2020).
［１６］Y. Koide et al., Phys. Rev. Lett. 72 3662 (1994).
［１７］JT-60SA Research Unit. "JT-60SA Research Plan Version4.0" (2018).

T. Bando et al.

スプラズマにおける閉じ込め改善モードの一つであり，JT-60U で報告［１６］されて以来多くの装置で研究が活発に進められた経緯がある．この様子は図 A‐２で２００７年まで論文数が増加していることで読み取れる．しかしながら一方
で，２００８年以降は論文数が減少している様子が読み取れる．この原因としてはいくつか考えられるが，ITB 研究を積極的に行っていた JT-60U が２００８年にシャットダウンし付録．
１ 中・大型装置名がアブストラクトに出現する論文数の年次推移たことが一因と思われる．実際，JT-60U の運転期間におい図 A‐１に磁場閉じ込めプラズマ実験装置のうち中・大型装２０％〜３０％は「JT-60U」と共起しており，その寄与は大き

置 DIII-D，JET，LHD，EAST，KSTAR，Wendelstein-7X，かった．一方で，ITB 研究については JT-60SA の researchては，「ITB」がアブストラクトに出現した論文 のうちJT-60U の各装置をアブストラクトに含む論文数の年次変

plan［１７］でも言及されており，今後の研究で論文数が再度化を示した．図A‐１（a）から読み取れるように各装置名を含増加に転じる可能性がある．

む論文数は増加傾向にあることがわかる．増加量に着目す
ると，EAST および Wendelstein-7X の増加量が２０１５年以降にかけて急激に増加していることがわかる．両装置について計測装置や加熱装置が充実したことで論文数が伸びている可能性がある．出版論文数に対する割合（図 A‐１（b））に着目すると，DIII-D および JET は長年１０％〜１５％と他の装置と比べて多くの関連論文を出版していることが読み取れ
る．JT-60U はシャットダウンした装置ではあるが，２００９年以前は DIII-D・JET と同等の論文数があるので，参考までに示してある．

付録．
２ キーワードを含む論文数が増加した後に減少した例

図 A‐
２ 「ITB」がアブストラクトに出現した論文数（○）と年当たりの出版論文数に対する割合（△）の年次推移．JT-60
U がシャットダウンした２００８年に縦線を引いた．

図 A‐２に Internal Transport Barrier（ITB）がアブストラ
クトに出現した論文数の年次推移を示した．ITB はトーラ

図A‐
１ （a）
各装置名（DIII-D，JET，LHD，EAST，KSTAR，Wendelstein-7X，JT-60U）がアブストラクトに出現した論文数の年次推移．
（b）
年当たりの出版論文数に対する割合の年次推移．

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