数学は必要最小限/初学者歓迎。
結晶・液体・アモルファス・高分子・反応経路(PES)まで、実データを題材にパーシステンス図(PD)の読み方と**機械学習の前処理(特徴量設計)**につながる“使えるTDA/PH”を解説します。
こちらは2026/4/14実施WEBセミナーのアーカイブ(録画)配信です。期間中何度でも視聴できます。
1.物質科学を意識したTDAが必要になる理由
1-1 トポロジカルデータ解析の特徴
(キーワード:不変量/穴/トポロジー/解像度/マルチスケール)
1-2 物質科学・データ科学との関係性
(キーワード:できる/できない、閾値依存、形の本質)
1-3 TDAが解決する課題の典型例
(キーワード:閾値問題、画像2値化、ポイントクラウド→単体複体)
2.非数学者向け「ホモロジーの最小限の考え方」
2-1 ホモロジーが扱う対象(連結・リング・空隙)
2-2 ホモロジーのアイデア(境界とサイクルの直感)
2-3 穴を定義するための材料(パーツ):単体・単体複体
2-4 穴を何とみなすか?のルール(ベッチ数/“境界の境界=0”)
(キーワード:ベッチ数、生成元、幾何の代数化)
3.PHの基本アイデアと読み取り方
3-1 対象2種:ポイントクラウド/スカラー関数(グレイスケール画像など)
3-2 PHの考え方:フィルトレーション/生誕(birth)と死滅(death)
3-3 パーシステンス図(PD)の読み取り:対角線距離・階層性・ノイズ
3-4 PDの特徴:幾何学的拘束、多体分布の視点、ヒストグラム化
(キーワード:特徴量抽出、機械学習前処理、安定性)
4.材料・化学への応用例
4-1 材料構造の典型例(結晶・液体・気体)のPD(ポイントクラウド)
(キーワード:周期性/短距離秩序/ランダム)
4-2 アモルファス材料への適用(ポイントクラウド)
(キーワード:中距離秩序、Primary/Secondary、幾何学的拘束)
4-3 高分子メルトへの適用(ポイントクラウド)
(キーワード:貫通の定量化、スケーリング則、リングポリマー)
4-4 **化学反応経路図**への応用(関数PH)
(キーワード:エネルギー地形、活性化エネルギー、準安定状態、レベルセット)