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ホーム人同士のコミュニケーションを支援する
SDGsの分類
研究テーマ
IT・IoT・AI・ロボティクス
学科の分類
ロボティクス&デザイン工学部システムデザイン工学科

人同士のコミュニケーションを支援する 場の雰囲気や人の気持ちを汲み取る仕組みを実装

ロボティクス&デザイン工学部

システムデザイン工学科

ナチュラルインタラクション研究室

脇田由実 教授

会話支援雰囲気推定音声解析

会話時の声の音響的特徴(ピッチ、パワー、周波数特性など)及びしぐさの動的特徴の時間変化度合いを観察することで、会話が楽しく進行しているかそれともギクシャクしているかなどの会話の雰囲気を推定できることがわかってきました。この技術を用いた会話支援システムを構築中ですが、他にも、高齢者の理解度衰え推定、場の雰囲気盛り上げシステム、学習支援システムなど、幅広いアプリケーション展開を図っています。

音声の音響的特徴やしぐさの動的特徴から場の雰囲気を推定

会話音声の音響やしぐさの動的パラメータを抽出し、れらの平均と標準偏差の時間変化から会話の雰囲気をリアルタイムで判定。ギクシャクした会話だと判断したら、いろんなトピックを投げて場を和ませる。

会話の雰囲気推定は、会話音声のピッチ周波数の時間変化量が有効

会話発声ごとに、ピッチ周波数解析を行いその標準偏差値をプロットする.うまく進んでいる会話は、ギクシャクしておる会話より標準偏差が高い傾向

会話が上手く進んでいる時のピッチの標準偏差(赤)とギクシャクしている時のピッチの標準偏差(青)の比較

会話者が相手の話をどれだけ理解しているかは、頷き動作の分布範囲で判断

頷きしぐさのオプティカルフロー特徴量の時間変化量から、会話者の話の理解度を定量化する仕組みを構築中。理解度が高い頷きは垂直動作の変化が大きい傾向

会話者が相手の話を理解していない時(青)と理解している時(赤)のオプティカルフロー値の比較

ガヤガヤした場所でも、目標音声のみを正しく抽出

会話支援システムを公共の場で使用する際には、目標の音声だけではなく様々な周辺の会話音声がマイクロホンに入力される.様々な音声からマイクロホン近くの目標音声のみを見極めるため、入力音声のパワーの分散を用いた目標音声判別方法を研究中.

マイクロホン近くの音声とマイクロホンから離れている音声のパワー変化量の比較

本技術を用いたアプリケーションの構築

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  • ブレーンストーミングのファシリテータシステム
  • 高齢者の衰え推定し、さり気なく気づきを与えるシステム
  • ゲームへの夢中度合いを測定し、ゲーム評価をするシステム
  • 学生の集中度合いを測定できるオンライン学習支援シス

論文

「Identification of target speech utterances from real public conversation」(2020)小坂直人『Digital Human Modeling and Applications in Health, Safety, Ergonomics and Risk Management. Human Communication, Organization and Work』12199p.52-63 .

「Estimating Age-Dependent Degradation using Nonverbal Feature Analysis of Daily Conversation」(2019)夏見佳奈『DHM 2019, Part II, LNCS』12199p.222–231.

「F0 Feature Analysis of Communication Between Elderly Individuals for Health Assessment」(2018)脇田由実『DHM 2017, Part II, LNCS』 10287p. 195–205.

研究者INFO: ロボティクス&デザイン工学部 システムデザイン工学科 ナチュラルインタラクション研究室 脇田由実 教授

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積層造形(3Dプリンティング)技術により従来では製造困難であったラティス構造を取り入れたデザインが実現でき、高剛性かつ軽量な特性を活かした製品が検討されている。モデルの出力検証と量産性や材料多様化などの積層造形技術の向上に応じたモデリング方法の試行によりラティス構造をプロダクトに取り入れるデザインの諸要件を研究する。

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神経障害性疼痛治療薬の開発

神経障害性疼痛は、糖尿病、癌、脊髄損傷に伴い、末梢神経系や中枢神経系の損傷や機能障害によって引き起こされる。痛覚過敏、本来痛みと感じない「触る」などの刺激が痛みとなるアロディニア(異痛症)、自発痛が見られる。非ステロイド性抗炎症薬やモルヒネなどの麻薬性鎮痛薬でも著効しない難治性の慢性疼痛である。神経ペプチド・ノシスタチン誘導体が経口投与で鎮痛作用をもつことを明らかにした。また、遺伝性結合組織疾患のエーラス・ダンロス症候群の慢性疼痛マウスモデルを確立した。

小松 信雄

移動体の制御に関する研究

自動車や飛行機などの移動体の制御に関する位置計測システム,誘導制御システムの構築を目指して研究を行っている.位置計測システムについては,加速度計,ジャイロ,画像処理を用いた計測を融合し,移動体の位置を瞬時に計測することを目標にしている.誘導制御については,移動体の3次元的位置姿勢を制御するため,制御システムの動的特性を推定する同定を行ない,安定化制御を実現することを目標にしている.

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生体電位計測を用いたアプリケーションの創出

ヒトの体からは臓器の活動や筋の収縮に伴い微弱な電気信号(生体電位)が発生しています.医療現場で病気の判断等に用いられていたこれらの電気信号は,近年の計測技術の発展によりより日常での計測が可能になりつつあります.生体電位の計測結果からはユーザの状態,例えばどのくらい心拍が変動しているか?どのくらい筋力が発揮されているか,などが定量化できるため,この定量値を基づいて自然な形でユーザを「推定・理解・予測」する様々なユーザ支援アプリケーションの実現が可能となります.

福原 和則

丘のある住まい

多くの世帯の生活の舞台となる「集合住宅」は自ずと大規模な開発になることが多く、まとまった豊かな環境を形成することが可能である。住まいとなる住棟の設計と合わせて、その広がりを生かした豊かなランドスケープデザインを展開することで、戸建て住宅地では成しえない環境を形成できる。

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星曼荼羅の二形式すなわち円形式および方形式(図1)の構成要素とその配置に基づく構成原理ならびに成立と展開の解明を研究の中心としつつ、須弥山図(図2)などの絵画作品において、天文学に基づく科学知識と天空への思想がどのように関連して作品として成立しているのかを研究している。

牛田 俊

自己組織化マップを用いた模倣による小型ヒューマノイドロボットの動作制御

 日常生活の中で活躍するロボットには, 周囲の環境に合わせ臨機応変に動作することが求められる. ロボットに臨機応変な動作をさせるには, ロボットに他者の動作を模倣をさせることが有効である. ロボットは模倣により, 事前にプログラミングされていない新たな動作を獲得する. 本研究では, ロボットが人間のように新たな動作を獲得するシステムを構築することを目的とし, 自己組織化マップ (SOM: Self-Organizing Map) とモーションキャプチャシステムを用いて, 他者の動作を模倣させることにより, ヒューマノイドロボットの高度な動作制御の実現を目指す.

地嵜 頌子

組合せデザインの深層学習への応用

深層学習においてドロップアウトと呼ばれる手法が用いられている. これは多層型 ニューラルネットワークにおいて, その層ごとに一定の確率でノードを無効にして学習 を行う手法である. 訓練データに過度に適応した学習をしてしまう過学習と呼ばれる 現象に対して有用であるとされ広く使用されている. ドロップアウトを用いたとき, 各 ノードの使用頻度のばらつきは小さくなるが, 層間の辺の使用頻度のばらつきは大きく なる. 本研究では, ドロップアウト法において辺の使用頻度を一定にするような組合せデザイン (dropout design) を定義し, 関連する組合せ構造についてまとめ, その構成法について提案する.

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福原 和則

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ダンボールを加工して構造体をつくります。この構造体を組み合わせて、建築の柱梁構造のようなフレームを構築して、簡易なイベント空間を創出します。ダンボールは安価で軽量で再生可能な材料です。自在に組み合わせて、イベント活動に合わせた会場設定が可能です。

塚本 勝俊

電波を効率よく利用するヘテロジニアスワイヤレスシステム

Beyond 5Gなどの将来のワイヤレスアクセスネットワークにおけるフロントホールの課題に、無線アクセス区間の広帯域化に伴うMIMOアンテナ数の増加やIoT基盤への応用に起因したフロントホール伝送容量の増大、 一層のスモールセル化に伴って発生する膨大な数のDU(分散無線ユニット)を有する基地局設備の設置、それらへのフロントホールリンク数の増大がある。これらに対する一つの解決策となるのが光ファイバの中に様々な電波に対して透明な自由空間を提供するRoF (Radio over Fiber) ネットワークである。RoFを用いることによってヘテロジニアスワイヤレスに汎用的に使用できるフロントホールと基地局が実現できる。また分散アンテナシステムの構築も容易となる。本シーズでは、RoFによる分散アンテナシステムを紹介し、それを用いた位置検出システムへの取り組みについて述べる。

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