ラグランジアン使ってみた
こんにちは。おととしです。
いま、MGSというゲームにはまっています。とてもリアルなゲームでCGの美しさに感動するほどです。しかし、それでも現実を完璧に再現するには足りず、ゲームとしてすごいといったものです。そこから、数値シミュレーションってとても難しいのだなと思い、どんなものか自分でもやってみようと思いました。
手始めに何をしたら良いかな、というのが最初の悩みです。私の専攻は化学でしたが、大学の途中から物理にとても興味がわきました。運動方程式が運動の様子を予測しているという授業を聞いて、「これが真実じゃん」と思ったのです。一方で、微分方程式を正確に解くことは困難な場合が多く、数学的な解を求める代わりに数値シミュレーションを行うのです。
私は、運動方程式から始めて、それをシミュレーションのプログラムに落とし込むことをやりたいと思うようになりました。その題材として、見た目はシンプルだけれども、解析解の導出が困難である「二重振り子」がおもしろそうだと辿り着きました。
私が取り組んだ順序は次の通りです。
１．二重振り子の運動方程式を立てる
２．微分方程式をシミュレーションできる形に変形する
３．プログラムとして記述する
最初の運動方程式を立てるところがいきなり苦労しました。調べていると、私たちがよく目にする直交座標だけでなく、一般的な座標で成り立つ「ラグランジアン」なるものがあるとわかりました。まず、私が大学時代に学んだ運動方程式は、次のようなものです。
次に、ネットで調べて出てきたラグランジアンを用いた運動方程式は次の式で表されます。
一般的なqについて成り立つそうです。ドットは時間微分を表します。よくわかりませんでしたが、何を計算すればよいか分かったので、絵をかいてゴリゴリ計算をしました。
xとyをθの式に変換して計算します。すると、次の微分方程式が得られました。
ただし、μ=(m1+m2)/m2です。確かにこれは解けなさそうだな～という見た目をしています。
次にこれをプログラムで書いていきます。
参考：
LUMIX DMC-LX9を手に入れた
中古で購入したSONYのDSC-RX100が、先日、壊れてしまいました。電源ボタンを押してもオンにならなくなったのです。中古とはいえ、画質には満足していましたし、残念です。。。
ただ、これは新しいカメラを手に入れるきっかけです！次のカメラは何にしようかなーと考えていて、SONYからいったん離れてみようと思いました。そこで見つけたのがPanasonicのLUMIX DMC-LX9です。F値が開放側で1.4というのが良いと思ったのです。これまで持っていたDSC-RX100が1.8だったので、それよりも明るいということになります。
しかも、今回は妻が誕生日プレゼントとして新品を購入してくれました！最高～
早速いろいろ写真を撮ってみました～
インスタにも載せてみたので、参考になれば幸いです。
https://www.instagram.com/ototoshi1995/
DSC-RX100からすごく便利になったのが、Wi-Fi接続可能なところです。カメラから電波を飛ばし、スマホ側で接続します。その後、専用のアプリを開くことで、画像の転送だけでなくカメラの操作ができるようになります。いったんそれまでつないでいたWi-Fiを切らなければいけないので、すぐにネットに繋げないのが少しだけ不便かもしれません。
ただ、このアプリを使えばズームやシャッタースピードなどの設定を自由に変えられます。カメラ本体からシャッターを押して自撮りすることもできますし、スマホから操作してシャッターを押すこともできます。今では当たり前の機能かもしれませんが、Wi-Fiに繋げられるなんてDSC-RX100と比べるとめちゃくちゃ便利になったと感じました。
今、スマホのカメラがすごくキレイになっていて、私自身、スマホのカメラだけで事足りるとも思っています。それでも、自分でシャッタースピードを変えたり、絞りを変えたり、この手間が楽しいのです。自分で撮りたいように調節するためにも、デジカメは持っておかないと気が済まないのです。
甲種危険物受けます
会社の都合で、甲種危険物取扱者の資格をとることになりました。この手の資格は今までとったことがないので楽しみです。具体的にいつ頃試験を受けるのか未定ですが、ここで宣言しておいて自分を鼓舞したいと思います。
まず、甲種危険物取扱者の受験資格を調べました。私は化学系の修士を取得しているので、その学位記をコピーすれば大丈夫だと思います。消防の試験に関するサイトに、学部一覧が載っている中にはありませんが、これは受験資格があるか判断しづらい学科名が載せてあるのでしょう。私は学部名にがっつり「化学」があるので絶対大丈夫です。
試験内容は簡単にいうと、i)法令、ii)物理と化学、iii)危険物の性質と予防と消火となっています。ii)の物理と化学は専門なのであまり勉強しなくてもいけると思います。iii)の予防と消火は、実際に消火活動に携わるようなことは無かったので、ある程度勉強が必要だと思います。そして、i)の法令については全く知らないので勉強するしかないかな、という感じです。でも、一般計量士の試験にも合格していますし、法令を覚えるのは楽しいし、そんなに難しいものではないかと考えています。
ただ、何もない中で勉強するのはむりだし、私は本を買うのが好きなので買ってしまいました。本を買って、電車の中で少しずつ読むのが私の勉強スタイルです。過去問に取り組み、丁寧に読み込む時間をもちつつ、普段から電車で何回も何回も読む。今回も、このスタイルでやっていきます。めざせ、一発合格！
DSC-RX100をWebカメラにしたい
1. DSC-RX100って？
DSC-RX100はSONYが販売していたコンパクトデジタルカメラです。ポケットに入れて軽々と持ち運ぶことができます。レンズのF値が小さいほうが良いという思い込みのもと、2019年に中古品を手に入れました。2022年現在、7代目まで出ており、その初代のモデルです。もともとの発売は2012年ということで1万円台で手に入れることができ、満足していました。
2. デジカメをWebカメラに
2020年に入り、コロナウイルスが広まると、世間の流れは一気に変わりました。そのとき私は学生で、キャンパスに行かずに授業を受けたり、発表をしたり、先生と話したり。オンラインでのやり取りが急激に増加しました。オンラインでのやり取りの中ずっと思っていたのが、ノートPC内蔵のカメラってめちゃくちゃ画質が悪いな～ということでした。せっかくSONYのデジカメを持っているし、これを使いたい！と思うようにななったのです。
3. 必要なもの
カメラをWebカメラとして使うにあたり、次のものが必要になります。
・HDMIケーブル
・キャプチャカード
HDMIケーブルはカメラの映像や音声を伝達するために必要です。DSC-RX100キャプチャカードはHDMIからの映像をPCでいろいろ利用するためには必要とのことで、よくわかりませんが安いものを購入しました。
4. 大きな課題が！
ところが、ここで大きな問題があったのです。DSC-RX100のHDMIケーブル差込口がカメラ本体の下側にあるのです！これでは三脚に固定しながらケーブルをとりつけることができません。これは無理だな、と思い諦めてしまいました...
そして社会人2年目になったこの4月、再びWebカメラ化したいという思いが急にこみあげてきて、ついに見つけました！！！
https://www.amazon.co.jp/gp/product/B01J7IUJZ6/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o00_s00?ie=UTF8&psc=1
5. Webカメラにできた...？
このロッドを使えば三脚と同時にケーブルを取り付けられるのです！そしてついにPCと接続することができました！
でも、何かが変...
画面の下のほうにシャッタースピードやホワイトバランスの表示が出たままなのです。キャプチャカードを使うと、カメラの画面に表示されるそのままの映像がPCへ伝達されるとのこと。調べた限りカメラの設定では消せないようでした...
6. まとめ
SONYのDSC-RX100（無印）は、HDMIケーブル、キャプチャカード、そしてロッドがあればWebカメラとして使えなくはないことがわかりました。ただ、画面に余計なものが表示されてしまいます。オフィシャルな会議でなければ問題ないかもしれませんが、きっちりした感じが求められるのであれば避けたほうが良いでしょう。やはり古いカメラをWebカメラにするというのは大変ですね。新しいカメラ欲しいな...
一般計量士の試験を受けてきました
先日、一般計量士の国家試験を受けてきました。そもそも一般計量士って何？と思うかもしれません。私も会社に入って、試験を受けてほしいと言われるまで存在を知りませんでした。
私たちの身の周りには「はかり」が色々あります。料理に使う台はかり、スーパーでお肉をはかるはかり、それだけでなく体温計も「はかり」です。普段何気なく使っていますが、これらの示す数字が間違っていたら大変なことになりますよね。そこで「はかり」を適正に管理・運用することが重要となります。
計量士にはいくつか区分があって、そのうち一般計量士というものの試験を受けてきました。試験は4科目に分かれています。専門科目として一般的な基礎知識の科目（一基）とはかりに関する科目（計質）があります。共通科目として法律に関する科目（法規）と計量の管理に関する科目（管理）があります。すべて5択から1つ選ぶマーク式のテストです。各科目は25点満点となっており、専門科目で6割以上、共通科目で6割以上の点数を取ることが合格条件と言われています。また、実際に計量士として仕事をするには、試験に合格した上で実務経験を積む必要があります。
試験にあたり、一番大変だったのが法規でした。そもそも法律があることすら知らなかったので、過去問では何もわかりませんでした。一方、高校で物理や数学を学んでいたので一基は簡単でした。計質は問題文にヒントがあるのでなんとかいけるという感じで、管理は選択肢が明らかに変なのが混ざっている感じでした。そういうわけで法律さえ覚えればなんとかなるな、というのが最初の印象です。
実際、法律だけは文章を印刷して何度も読みました。その他の科目については、JISの語句のサイトを1回読んだくらいで、あとは過去問を5年分解き、復習を行った程度です。でも過去問さえ覚えていれば解けたという問題がいくつもありました。
個人的に一番好きだった問題について書きたいな思います。一基の中にあった3進数で表記されたものを9進数に変換したらどうなるか、というものでした。一見面倒くさそうと思ったのですが、なぜ3から9なのかと気づくと一瞬でした。9は3の2乗なので、まず3進数で表記されたものを2ケタずつ区切ります。それぞれの区切りの中で、各ケタの数字を足します。出てきた数をそのまま並べれば9進数表記になります。これに気づいたときは感動でした。
計量士の勉強を通じて、仕事に使いたいと思うことが出てきました。まずは実験計画法です。効率的に実験を行うことがこれからますます重要になってきます。今では実験計画法を超えて、機械学習を利用した実験計画が行われるようになってきました。実際に成果も上がっており、開発現場への機械学習の導入は今後必ず行われると思います。
次に工程管理です。まだ製品の生産設計をするということはないですが、製品がどのような状態にあるかを計測することは重要な設計の要素です。コストを考えてなるべく計測を減らしつつ、絶対に押さえておかなければいけないところは押さえる。将来、こうした工程設計を行うのが楽しみになりました。
改めて、試験に合格するだけではいけないということを感じました。これから実務を行い、試行錯誤を行いながら自分の感覚を育てていきたいと思います。といっても試験の合格発表は2月なのでまだ合格したかすらわかりませんが笑
科学は奥深い
この世界は確率に支配されている──
私がそう考えるようになったのは大学生のときです。化学系の学科に所属して受講した講義の影響です。私がそう思うようになったのは3つの講義を受けたからです。
1つ目は化学統計力学です。ミクロからマクロへの橋渡しをする考え方です。物質を構成するすべての粒子について考えるのはとても大変なので、確率を用いて温度やエネルギーを考えます。
2つ目は量子化学です。物質を構成する原子について、電子の存在する場所は決まっておらず、存在確率の空間分布があるのみだと学びました。
3つ目は確率的情報処理です。機械学習の基本的な考え方について、ある結果が現れたとき、その背後には確率分布があってその確率分布を知る方法を学びました。
いずれも人間が科学を解釈する手段に過ぎないのですが、私は理に適っていると思いました。そしてとても夢があると思ったのです。何か１つの決まったものがあるわけではない。その不確実さが興味深く思えるのです。
決まった法則に従っているように見える科学ですら100%ではない。長きにわたってたくさんの人が研究をしてきたのに不変の原理は無い。科学の奥深さを感じます。
