Study on Detection of Heavy Metal Minerals Using Hyperspectral Imaging and Machine Learning in Environmentally Harmonized Mining Operations

現代社会においては、脱炭素社会の実現に向け環境に配慮した金属資源の安定的な供給が欠かせない。 しかし、持続可能な資源開発への取り組みは未だ不十分で、深刻な環境問題が発生している。本論文で は、ハイパースペクトルイメージングおよび機械学習を活用した重金属鉱物検出に関する研究を行った。 重金属鉱物は、人体及び周辺環境に悪影響を及ぼす場合がある。それを人間の目の数十倍という高い波 長分解能を持つハイパースペクトルデータを用いることによって検出する。ハイパースペクトルデータ はその複雑なデータ構造により、データ処理・解析には高度な機械学習アルゴリズムの適用が必要不可 欠である。しかしながら、重金属鉱物を検出するための解析手法は確立されておらず、また、検出フロー は最適化されていない。本研究では、（i）重金属鉱物を検出するハイパースペクトルイメージングベース の AI モデルの開発及び（ii）検出フローを最適化するアプリケーション・プロトコルの開発を行った。 提案された手法は、鉱業活動によって生じる重金属汚染地域のモニタリングに貢献し、環境調和型鉱山 操業を強力に先導する。 本論文は下記に示される章によって構成される。 第１章では、本研究の背景について、特にハイパースペクトルイメージングを用いた鉱害モニタリング についての概要が述べられ本論文の重要性を強調した。また、先行文献調査を通じて、関連する研究動向 と課題を整理した。 第２章では、ハイパースペクトルデータの解析に適した機械学習手法についての考察が加えられている。 ハイパースペクトルデータは高い識別性能を持つことが実証されているものの、そのデータ構造は複雑 であり、データ処理・解析には機械学習が不可欠である。本章では、10 種類の機械学習モデル（CNN、 ツリー、判別、ロジスティック回帰、ナイーブベイズ、SVM、KNN、アンサンブル、浅層ニューラルネ ットワーク、カーネル近似）を用い、4 つの代表的なデータセット（Indian Pines、Salinas、Pavia University、 Botswana）を対象に分類性能を比較した。 第３章では、ハイパースペクトルデータ解析を支援するユーザフレンドリな解析アプリ「AI Powered Intelligence Spectrum Analyzer（APiS）」を紹介する。ハイパースペクトルデータは数百のスペクトル波 長を含み、鉱物種を特定する強力なツールである一方、データの複雑性が一般ユーザにとって扱いにく い課題となっている。この問題を解決するため、コーディング不要のインタラクティブな解析環境とし て APiS を開発した。APiS はデータの可視化、学習データ生成、高度な機械学習分析、モデル評価を可 能とする直感的なインターフェースを備えユーザ金分野の多様なユーザが容易に利用できる環境を提供 する。 第４章では、鉱物種を同定するためのアルゴリズムについて述べる。深層学習を活用することで、ハイ パースペクトルデータから各鉱物に固有のスペクトルパターンを抽出・解析し、非破壊で迅速な鉱物種 の同定を実現する。本章では、提案手法により従来の RGB 画像解析で 30%だった識別精度を、ハイパー スペクトルデータ解析によって 90%以上に向上させた結果を示す。 第５章では、AI の判定根拠の可視化及び次元削減手法の提案を行った。ケーススタディとして鉱物中の ヒ素品位推定を扱った。低品位鉱物に含まれるヒ素（As）は環境汚染リスクを伴うため、非破壊的かつ高 精度な検出技術が求められる。本章では、深層学習とハイパースペクトルイメージングを組み合わせた システムを提案し、近傍成分分析（NCA）による次元削減、また CNN の逆解析による判定根拠の可視 化手法が新たに示された。 第６章では、リモートセンシングデータを解析するためのプロトコルを提案した。人工衛星やドローン による異高度データの統合により、従来のスペクトルデータでは困難だった高解像度スペクトルマップ の生成を実現した。本プロトコルは画像レジストレーション技術を活用し、より精確な土地汚染モニタ リングを可能にするものである。 第７章では、本研究の成果と意義を総括した。本研究では、ハイパースペクトルイメージングおよび機械 学習を組み合わせて重金属鉱物の検出を行い、また、検出フローを最適化した。本提案のアプリケーショ ン・プロトコルは、鉱業活動に起因する金属汚染地域のモニタリングを支援し、持続可能で環境調和型の 鉱山操業を先進的に牽引する役割を果たす

Subject Incorporation and Derivation by the Affricative Prefix e-/o- in Ainu

Some Ainu verbs incorporate nouns that function as arguments. This phenomenon is known as “incorporation,” and this study focuses on subject incorporation. Sato (2012) noted that the subject is typically an element that is difficult to incorporate, but it can be included if it occupies only a background position in relation to the event as a whole. I examine the derivation by the prefix e-/o-. This has the same function as the affiliation form. I point out that intransitive verbs formed by subject incorporation have the property of unaccusative verbs and that the backgrounding of the original subject is confirmed in terms of derivation

Morphological Specificity and Word Classification in Koryak : Focusing on Two Types of Adverbial Clauses

This study examines the morphological distinctions between nominalized and non-nominalized stems that form adverbial clauses in Koryak. It challenges the traditional classification of both types as “nominal forms of verb” and argues for categorizing the former as noun case forms and the latter as nominal verbs of non-finite verbs. The paper emphasizes two crucial principles in word classification: distinguishing between stem and word levels, and prioritizing morphological criteria. The application of these two principles extends beyond the nominalized and non-nominalized types. Several linguistic elements, including property predication n-.. -qin(e)/-qen(a), genitive -kin(e)/-ken(a), possessive/factual predication ɣe-/ɣa-..-lin(e)/ -len(a), and agent/patient noun -lʕ, exhibit a common characteristic. They can attach to both noun and verb stems at the stem level while maintaining a nominal nature at the word level. Whether this indicates a blurred boundary between nouns and verbs in Koryak requires further investigation. Nevertheless, the paper suggests exploring a word classification method based on these previously understudied morphological features

Polydisperse stickiness and particle size on light scattering in dense colloidal suspensions : A numerical study using the binary sticky hard-sphere model

In nanotechnology using scattered light and colloidal science, it is crucial to model the agglomeration of submicrometer-scale particles and light scattering in dense colloidal suspensions and clarify the quantitative relation between them. We numerically examined the effects of polydisperse stickiness and particle sizes on the scattering properties in the near-infrared optical wavelength using the dependent scattering theory (one of the electromagnetic theory) and bidisperse (binary) sticky hard-sphere (SHS) model at different stickiness parameters and particle sizes. The SHS model has been widely employed as a particle interaction model, but most previous works are for a monodisperse system. Actual suspensions are polydisperse, and our simple bidisperse models allow us to provide a physical interpretation of the two polydisperse effects. We showed that polydisperse stickiness contributions are effectively reduced to monodisperse cases with a mean value of the stickiness parameters. Meanwhile, we showed strong effects of the polydisperse particle size, and its contribution is not reduced to a monodisperse case. At a small particle size (around 100 nm), the polydispersity effects enhance the scattering properties even in the diffusive region of radiative transfer

Polyfunctionality of Sakha (Yakut) Iterative : Participant-Plural and Semantic Extension

This study describes various functions of the Sakha (Yakut) iterative suffix and contrasts its typological features with those of equivalent forms in cognate and neighboring languages. The Sakha iterative suffix expresses a plurality of actions and participants. However, this suffix, traditionally regarded as one of the aspectual suffixes, can have various connotations, such as repetitive movement, individuality of the agent, and plurality of places or recipients, depending on the transitivity and lexical meaning of the verb. Therefore, it is inappropriate to regard the Sakha iterative suffix merely as aspectual. This suffix is also characterized by a semantic orientation combining several different events, contrasting the simultaneous and cooperative implication of the reciprocal-cooperative suffix -(i)s. Among Turkic languages, the Sakha iterative is outstanding in its semantic extension and shows a certain degree of commonality with neighboring non-cognate languages