プロジェクト報告書(最終)Project Final Report

提出日(Data) 2021/01/14

JUNO AI project
和田英典

Hidenori Wada

1 プロジェクト概要
1.1 背景1.3 従来の問題点

木星探査機 Juno は 2005 年 6 月 9 日にニューホ

現在 Juno が計測したデータやデータを活用しライズン計画に続くニューフロンティア計画の一た研究成果は多くの web ページや学術雑誌に掲載

環として採択された木星の探査を行う宇宙探査機されている。しかし、Juno に関連した情報はほとである。Juno は 2011 年 8 月 5 日に打ち上げんど英語で書かれている。また、2017 年度プロジ

られ 2016 年 7 月 4 日に木星に到着し木星の探ェクト学習(JUNO Watch project)にて公開された査を開始した。Juno の目的は木星の誕生と現在

web ページは Google Chrome などの主要な検索エまでの過程を解き明かすことで太陽系についてのンジンで Juno と調べても上位には表示されな理解を深めることである。具体的には木星の大気い。Juno に関連した情報を英語で書かれたページや磁力場、重力場を測定することで木星の内部構を翻訳しながら収集しなければならない。また、造などを明らかにし、他の惑星を理解するためのそれらのページは専門用語が多く、の人にとって知識を収集している。Juno が観測して得たデータ難しい内容である。これにより、木星や Juno に関は多くの発見をもたらしその発見は Nature や心があっても、学習意欲が制限されてしまっているとScience などで発表されている。

我々は考えている。

1.2 目的1.4 課題JUNO AI project の主な目的を以下に示す。

以上の問題点を踏まえ、本プロジェクトでは

1. Juno が計測した電磁波データのグラフ化を通Juno の認知度の向上、および情報発信を目的としてデータ分析の手法を学ぶ
2. Juno と木星についての学習
3. Juno に興味を持った方へ情報収集の手助けとなるような web ページとソフトウェアの作成前期では上記の 1 と 2 を目標として学習を行っし、次のような課題を設けた。
・多くの人が閲覧することのできる web ページの作成
・体系的に学習することができるソフトウェアの作成た。後期では 2 つのグループに分け 3 を目標とし以上を課題とした最終成果物を2 つのグループに分け作た最終成果物の作成を行った。

成に取り掛かった。

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2 前期の活動
2.1 プロジェクト発足時点での現状提出日(Data) 2021/01/14

2.2.2

電磁波データのグラフ化

JUNO は木星を公転している中で、木星の電磁波

本プロジェクトは担当教員を除いて10 名の学生が所を計測している。NASA はその電磁波の数値データ属している。本プロジェクト発足当初、Juno の名前を聞をホームページで公開している。JUNO が木星に一いたことがある学生は一人もいなかった。そのため、番近づいた際のデータを用いて、時間と周波数ごJuno の概要を掴むために基礎的な物理学や天文学を学習との振幅の強さをグラフ化(スペクトログラム化)しなければならなかった。

した。3 つのグループに分かれてグラフ化を試みた。各グループで Python や Gnuplot のようなソ

2.2 活動内容
我々は前期の目標を以下のように設定した。
1.

フトウェアを用いてグラフ化を試みた。しかし、振幅の強さを色で表現するスペクトログラムの作基礎的な物理学や天文学、Juno と木星についての学成には至らなかった。その後先生の助言のもと、

習データ分析に特化した IDL という言語を利用し

2.

Juno が計測した電磁波データのグラフ化て、スペクトログラムの作成に成功した。各自

3.

最終成果物の決定

IDL を用いて 22 個のデータをグラフ化した。

上記にあげた1 と2 を同時進行で行った。

2.2.1 学習内容
周波数の計測方法、大気の影響、天体の位置関係による影響など 10 個のテーマを担当教員が用意した。プロジェクトメンバーがそれぞれのテーマを分担し、プレゼンテーションという形で知識を共有した。以下に 10 個のテーマを示す。
1.

電波望遠鏡

図 1 NASA が公開した Excel ファイルのデータ。

2.

電磁波の性質

このファイルには約 1000 万個のデータがある。

3.

電磁波放出のメカニズム

4.

電磁波と大気の関係

5.

電波のドップラー効果

6.

木星の衛星からのプラズマ波

7.

天体の座標系8.

銀河系と太陽系の位置関係

9.

木星の衛星

10. 木星の電波放射
図 2 スペクトログラム

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図 2 のグラフを含め、22 個のグラフの形状は似ている。しかし、振幅の強度(色)に多くの違いが提出日(Data) 2021/01/14

3.2 wiki 班
3.2.1

背景ある。この違いを分析することが木星の理解を深Wiki 班は Juno の情報を一般の人により知ってめる一つの方法である。当初、その違いを分析すもらうということを目標にしている。前期、我々る予定であったが、時間を確保できず取り組むこがプロジェクトに所属した当初は Juno についてとができなかった。

なにも知らない状況であった。そのため、Juno についての基礎知識を調べる作業を行った。その際

2.2.3

最終成果物の決定

後期の活動方針や成果物を決定するためにマインドマップを作成した。に感じたことは、英語のページは充実しているのに対し、日本語のページがとても少ないということであった。加えて日本語のページで最上位に出てくる Juno の日本語版 Wikipedia は内容が非常に乏しい。このことから我々は Juno に興味を持ってもらった方への情報の手助けとなるように日本語版 Wikipedia の編集を行うことにした。

3.2.2

活動計画

以下に作業手順と説明を示す。
図 3 作成したマインドマップ

1.英語ページと日本語ページを読み比べ、足り作成したマインドマップから最終成果物を決定すない部分・足さなければならない部分を選ぶ。

る予定であった。しかし、我々は前期の活動期間4 人のグループメンバー全員で行った。それぞ内に最終成果物を決定することができなかった。

れが英語ページと日本語ページを読み、足りない部分・足した方がよいと思う部分の候補をあげ

3

後期の活動

3.1 後期活動開始時の現状
我々は夏季休暇期間中に最終成果物を決定した。以下に示す。
・日本語版 Juno Wikipedia の編集と加筆
・VR ソフトウェア「ジュピコネ」
上記を wiki 班、VR 班の 2 つのグループとして最終成果物を作成した。

た。後期のプロジェクトの活動期間を踏まえ、その中から以下の 4 つを日本語のページに追加することとした。
・Overview-日本語のページにも概要は存在しているが内容が乏しかったため。
-Juno に関する大まかな説明や経緯を伝えるために必要だと考えたため。
・Namingプロジェクト報告書(最終)Project Final Report-日本語のページに存在しておらず、Juno について親しみを持ってもらうことへの入り口につながると考えたため。
・Scientific Objectives-Juno が打ち上げられた目的を知ることが最も重提出日(Data) 2021/01/14
いて、上記で作成した文章の構成や挿入リンクに誤りがないかの確認を行った。その後実際のWikipedia のページ編集を行った。
¹ サンドボックスとは下書きとプレビューが可能であり実際の編集を想定した文章作成を行うことができる機能。

要であると考えたため。
-日本語のページでは概要の部分で軽く触れるのみであるため。
・Scientific Instruments-日本語のページに機器の名称は書いてあるがその役割については何も書かれていないため。
-搭載されている機器の役割を理解することにより Juno がどのような活動をしているのかということを知ることにつながるため。

2.英語ページ自体やそのページが参考にしている資料を参考に日本語の文章を作成する
4 人のグループを 2 人ずつの班に分け、班ごと

3.3 VR 班
3.3.1

背景VR 班の目的は Juno が観測した木星のデータとVR 技術を用いて、多くの人が楽しめるソフトウェアを制作することである。

3.3.2

活動計画

以下に作業手順と説明を示す。
1.ジュピコネの機能考察
ジュピコネに搭載する機能の選定を行った。実装する機能は主に 5 つである。一つ目は VR ゴー
グルとスマートフォンによる視点操作。二つ目にそれぞれの内容の読み込みと文章の作成を行っは、コントローラによる移動操作。三つ目は宇宙た。これは文章の内容に専門的な知識を含むため空間の再現。四つ目はイオなどの衛星の配置。五4 人がそれぞれ別の部分を担当してしまうと内容つ目は、大赤班など木星の特徴の説明である。

についての十分な議論ができず、誤った内容を書いてしまうという事象が起きてしまうことを避け

2.Unity、Github の学習るためである。文章の作成においてただ翻訳する

ジュピコネの開発は主に Unity を使用した。メ

だけではなく英語のページで参考元の文献となっンバーそれぞれが担当した機能を実装することをている資料も読み内容の作成を行った。英語のペ目的とし、web ページや参考書などを用いて学習

ージに書かれていない付加情報をつける、内容にを進めた。

誤りがないかを確認するといった効果が得られた。
3.実際に Wikipedia の編集の作業を行う
この作業の中で Wikipedia の機能の一つであるサンドボックス¹を用いて行った。この機能を用

3.レイアウト作成・機能の実装
アプリケーションのレイアウトの選定や、それぞれが担当した機能を実装し、正常に動作するかの確認を行った。

プロジェクト報告書(最終)4Project Final Report提出日(Data) 2021/01/14

成果物
我々の最終成果物は二つある。一つ目は、内容を加筆した Wikipedia の公開である。二つ目は VRを用いた疑似体験学習ソフトウェア「ジュピコネ」である。

4.1 Wikipedia
Wiki 班は最終成果物作成時に設定した目標を達成するために、Wikipedia の加筆を行い、公開した。以下に編集前と編集後の日本語版 Juno
Wikipedia[1]の画像を示す。

図 5 編集後の Wikipedia
編集以前は Juno の打ち上げの目的や各機器についての情報はほぼ書かれておらず、なぜ Juno が打ち上げられ、どのような活動を行っているのかを理解することは困難であった。そのため、全体の概要部分、科学的な目的、観測機器、なぜ Junoという名前になったのかの説明の部分を付け加え、Juno の活動についてより詳しく知ってもらえるようにした。
図 4 編集前の Wikipedia

4.2 ジュピコネ
VR 班は最終成果物作成時に設定した目標を達成するために、VR デバイス、コントローラ、スマートフォンを用いる VR アプリケーションを開発した。以下に、ジュピコネ内の一部の画面を示す。

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参考文献[1]Wikipedia’ジュノー(探査機)’
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B
8%E3%83%A5%E3%83%8E%E3%83%BC_(%E6%8E%A
2%E6%9F%BB%E6%A9%9F)(2021/01/14 現在)
図 6 ジュピコネのタイトル画面

5

今後の展望

5.1 wiki 班
1 年間のプロジェクト学習にて、我々の目標を達成することができた。しかし、反省点がある。
Wikipedia の編集箇所が当初の目的に到達できなかったことである。我々は翻訳箇所の勉強に時間がかかりすぎたことが原因だと考えている。今後の展望は、翻訳予定だった箇所の編集である。

5.2 VR 班
後期の活動時間の半分を Unity や Github の学習時間に費やしてしまった。10 月の第二週から実際にアプリケーションの開発に取り組むこととなり、機能が不完全な状況である。今後の展望は、機能を追加することである。以下に、追加予定の機能を示す。
・よりリアルな VR 体験
現在ジュピコネは閲覧モードと VR モードの 2種類に分かれている。この 2 種類のモードを統合することによってリアリティのあるアプリケーシ
ョンとなる。
・木星内部の追加
成果物発表会にて、木星の内部がわかると面白いという意見をいただいた。
上記の機能を追加し、完成させることが VR 班の最大の目標である。