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研究テーマ: IT・IoT・AI・ロボティクス

学科の分類: 情報科学部情報システム学科

社会インフラを支える情報システム

情報科学部

情報システム学科

社会基盤情報システム

山田隆亮教授

社会基盤

無人運転等の自動化技術の変革期にあって、交通、電力、金融、農業、メディア、治安などの社会インフラは大きな転換を迎えつつあります。身近な問題を取り上げて、今後の社会インフラを支える情報システムを計画，開発，運用する技術について研究しています。動画は、ミニチュアの街を列車視点で眺める実験の映像例です。

研究者INFO: 情報科学部情報システム学科社会基盤情報システム山田隆亮教授

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リモート環境におけるチーム開発のためのモブプログラミング支援システムの検討

複数人でソフトウェア開発を行う手法の一つとして，モブプログラミングやペアプログラミングといったというものがある．モブプログラミングでは，開発者らは端末を操作するドライバと開発画面を見ながら意見を出してドライバをサポートするナビゲータと呼ばれる役割に分かれ，役割を短時間で交代しながら開発を進めていく．本研究室では，コロナ禍の現状を受けて，このモブプログラミングをリモート環境で実施している．実際に対面からリモート環境に移行するにあたり，引き継ぎ作業や開発者間のコミュニケーションにおいて課題が有ることがわかった．そこで本研究では，モブプログラミングのそれぞれの役割に特化した支援を目的としたビデオ会議システムの開発を目指していく．

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ものづくり人材育成のための教材開発とその検証

生産性向上はモノづくり現場のみならず、多くの現場における喫緊の課題となっている。かつてはこれらの課題に取り組む人材育成は、小集団活動やOJTも含め活発におこなわれていたが、長引く景気低迷、生産の海外移転などにより、近年ではその取り組みは必ずしも十分とは言えない。特にモノづくり現場では人口減少に伴う人手不足、またその対応としての外国人労働者の受け入れなど、生産性向上への対応は急務といえる。本研究代表者は、これまで1,000回を超える製造現場訪問を通じて、現場での実態を把握するとともに、問題解決のための教材開発ならびに教材を活用したセミナーの実施を進めてきた。さらにここにIoTも融合し、さまざまな現場にて自律的に生産性向上を実現する取り組みの推進と、経営工学（管理技術）の普及を目的としている。

実行不要な命令を動的に排除する効率的なプロセッサ

プロセッサの命令実行の効率性を妨げる要因の1つとして，ロード命令の実行にかかる時間が大きいことが挙げられる。この研究の目的は，不要なロード命令の一部を動的に排除(スキップ)するようなプロセッサの構成を提案し，命令実行の効率性をあげようとするものである。予備評価によりおおよそ15%程度のロード命令がスキップできる可能性があり、プロセッサ全体の性能を向上させることが期待できる。

深層学習を用いた物体領域推定のための学習データの生成支援

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オンライン授業への知見の集積

COVID-19の影響により、多くの大学が前期授業開始時期の延期や、日程は予定通りだがオンライン授業形態への移行など、従来とはまったく異なった学習形態への移行に迫られた。大阪工業大学も例外ではなく、前期授業開始を1ヶ月延期し、結果として前期期間中はほぼオンライン授業で実施された。今回は、オンライン授業を実施することになった経緯から、オンライン授業の種類や実施方法と実践例、学生の反応について報告する。

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レーダ画像から物体の誘電率が分かる?!

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二次元画像1枚からの表情変化動画像のリアルタイム生成

深層生成モデルを用いて，1枚の二次元顔画像から表情変化動画像の自動生成を行った．現状，動画像のサイズは500×500pixel程度だが、超解像度、ネットワーク規模削減手法を組み合わせることでリアルタイムの生成を実現した．本研究はビデオ会議システムにおけるアバターの自動生成を想定して行っており、今後は応用システムの開発に取り組む予定である．

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VR空間における位置把握と視線との関係

　道に迷いやすい人と，1度で道順を覚えて目的地に移動できる人がいる．道に迷わない空間把握能力の高い人は，実空間においても，VR空間においても，同じように目的地まで迷わず行ける傾向がある．このような人は，どのように視覚情報を得て，道順を記憶し，移動しているのだろうか．これまでの研究で，この点について詳細は明らかではない．そこで本研究では，看板等のある都市部の街並みを模したVR空間内を移動し，目的地まで到達する間の視線を検討した．また，心理的指標の1つとして，移動中の心拍数の変化についても検討した．将来的には，実空間においても，記憶に残りやすい街並みや，空間を移動しながら行う探索型の教育コンテンツやゲームのVR空間において，迷わず進める空間作りの1つの基礎データとなることを期待し，本研究を行った．

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ICT・ロボティクスのウエルネス分野への応用

心拍や呼吸，目の動きや脳波，筋電などを人に負担をかけずに測る技術と，それらから人の意図や気持ちを推定する手法の研究をしています．これらの人を測る技術とバーチャルリアリティなどの情報通信技術とロボティクスを組合わせて，さまざまな人のwellbeing(幸せ)に役立つシステム・サービスを提供します．

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都市環境における風車の継続運転システム

垂直軸型風車はヨー制御、ピッチ角制御を行わないシンプルな構造と低騒音という特徴から都市環境における運用が関心を集めている。しかし、水平軸(プロペラ型)風車の10倍以上の慣性をもつ垂直軸風車は、都市部のような低風速かつ断続的な風況下での運転が困難である。そこで風車の回転速度の維持に重点を置き、低風速下でも連続的な発電を可能とするシステムを開発した。

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追従制御系を構成する際、制御対象の伝達関数に対して、その逆数を前置補償器として用いる方法が考えられる。この補償器は微分器を含み、その部分をインタラクタという。一入出力系では、インタラクタは伝達関数の相対次数を有する多項式とすればよい。しかし、多入出力系においてはインタラクタは多項式を要素とする行列になり、伝達関数の相対次数以外に、そのパラメータにも依存するため導出も難しい。本研究では、出力数が入力数よりも多い系に対してインタラクタに関連する様々な問題、例えば特異な重みを有するLQ問題の解の陽表現、最大非可観測化問題、状態フィードバックにより逆インタラクタ化、不変零点の計算法などを考える。

遺伝的アルゴリズムに基づく鉄道ダイヤの生成自動化

現代社会において鉄道は不可欠なものとなっており、鉄道ダイヤの乱れは多くの人に影響を及ぼす。しかしダイヤの乱れは様々な原因によって生じるため、完全になくすことは難しい。ダイヤの乱れが生じると運行計画の変更を行う必要があるが、変更案の作成は人手に頼らざるを得ないため、多大な時間が必要となる。そこで本研究では、研究の最初の段階として、遺伝的アルゴリズムを用いて鉄道ダイヤの自動生成を試みる。

地震から私の家を守ろう！

昔から甚大な地震被害に見舞われた日本では，地震から人命や財産を守るための努力を怠らず続けてきており，現在の耐震技術は世界の最先端となっている。これらを踏まえ，地震により被災した建物を対象として，実験および解析に基づきその損傷量や残存耐震性能を評価する。また，特定国の文化や環境を考慮した新型建築構造システムの開発およびその構造性能評価に取り組んでいる。