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ホーム都市のオープンスペースにおける樹木配置の最適化
SDGsの分類
研究テーマ
建築土木・社会基盤エネルギー・環境
学科の分類
工学部建築学科

都市のオープンスペースにおける樹木配置の最適化 -日照時間とコストを目的関数とした遺伝的アルゴリズム(GA)を用いて-

工学部

建築学科

都市計画研究室

岡山敏哉 教授

共同研究者

河野良坪
遺伝的アルゴリズムヒートアイランド現象緑化

 都市のヒートアイランド現象は、最近の気温上昇に伴い、ますます問題視されることが予想されます。その緩和策のひとつとして、顕熱・潜熱に対する効果や蒸散作用を持つ植物による緑化が効果的です。この研究は、その緑化を効率よく行うために、地面の日照時間を最小化し、一方で植樹のためのコストを最小化することを目的とした最適解を遺伝的アルゴリズム(GA:Genetic Algorithm)を用いて導き出しています。

解析方法・結果

 2004年に「緑化地域制度」が創設され、民有地の緑化を促進することが図られたことを受けて、総合設計制度の公開空地を対象に、日照時間とコストを目的関数としてパレート(多目的)最適解を求めました。

 Fig.1.に解析モデル、Fig.2.に解析概要を示しています。Fig.3. がコストと平均日照時間の関係を示し、Fig.4.がパレート最適解を図示しています。Fig.5.が樹木本数と平均日照時間、Fig.6.が高木比率と平均日照時間の関係をそれぞれ示しています。

Fig.1. 解析モデル
Fig.2. 解析概要
Fig.3. コストと日照時間の関係
Fig.4. パレート最適解
Fig.5. 樹木本数と日照時間の関係
Fig.6. 高木本数と日照時間の関係

結論

 遺伝的アルゴリズムを用いることにより、植樹のコストと日照時間のトレードオフの関係、つまりそれらのパレート最適解を求めることができました。また、樹木本数や高木比率と平均日照時間との関係性が明らかになり、樹木本数よりも高木比率を高めることが日照時間の軽減により効果的であることがわかりました。このように快適性と経済性を考慮した樹木配置に係る設計基準を提示することができました。

研究者INFO: 工学部 建築学科 都市計画研究室 岡山敏哉 教授

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潜在有効発汗量を使った東京オリンピックマラソン競技における熱中症リスクの評価

一般的に熱中症危険度の指標として湿球黒球温度(WBGT)が使用されています.WBGTは携帯型の機器ですぐに測定できる簡便さがある一方,経験的な指標(めやす)で物理的な根拠に乏しいという欠点がありました.今回学生たちの実験を基に考案されたPESは,ヒトの熱の出入りの数理的な計算(人体熱収支モデル)が基になっており,脱水による体重減少率という定量的な指標で熱中症リスクを評価できます.さらに評価方法も,①気象台のデータから計算 ②WBGT計のような装置で現場で測定 ③WBGT値から推定 と3パターンのバリエーションで使え,物理的な根拠の明確さと実用性を兼ね備えたものになっている点が新しい手法です.

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伝統的建造物の再生と新しい価値の創造

古い建物は、時代の変遷の中で増築や改築が重ねられ、最初の形がわからないものも多い。伝統的な建築や町並みの再生に取り組む場合、まず、その変遷や歴史的景観の調査をし、その土地の歴史や伝統を尊重しながらも現代に生きて使えるデザインを研究し、建物を蘇らせるための実践的的な研究を行なっている。古民家や空家などでも、その地域の風土や文化を調査し、それを生かした形で現代に再生する研究を行なっている。

石川 恒男

一般教育科数学教室の教育と研究

数学教室では専任教員6名にロボティックス&デザイン学部専任教員1名と非常勤講師を加えて各数学科目の担当を行っている。ここでは教育センターのことも含めて実状は語れないので教育センターにも触れる。数学科目に関しては特に初年次教育に重点を置き、「解析学I」「解析学I演習」という接続科目を設定し、教育センターと連携しながら数学教室専任教員も担当するという形をとっている。講義と演習を連携した上で、必要ならば「学習相談」という自由に質問できる時間を設け、さらに、学習が不十分な学生に対しては教育センターでチューターによる対応を行い、「基礎力向上講座」も開講している。これらの接続科目は教育センターと共同で運営している。1年次科目「解析学 II」「解析学 II 演習」「解析学 III」「解析学 III 演習」「線形代数学 I」「線形代数学 II」に対してもある程度同様に対応しているが、ここからは主に数学教室の担当となる。なお、学科によって履修時期や若干の内容の違いはある。次に、2年次以上に対しては「工学の基礎」「数理科学と教育」というカテゴリーで数学科目(別記)を担当し、講義に対応する演習科目は設定していないが、「数学教室学習相談」で質問の対応している。科目に関しては自由選択であり、微分方程式、確率統計、複素解析などの分野の科目を設定し担当している。研究については、個人研究を中心に行っている。

平郡 諭

エネルギー物質科学

新エネルギー・省エネルギーを物質科学の観点から創造します。

木原 崇雄

高速A/D変換器の非線形性を改善するデジタル補正技術

直接RFサンプリング受信機はA/D変換器(ADC)で数GHzのRF信号を低速のデジタルデータに変換している。この受信機の消費電力を十mW程度に減らせれば、無線端末用集積回路に応用可能となり、その開発コストと市場投入までの期間を軽減・短縮できる。電圧制御発振器(VCO)を用いたADCは高速変換と低消費電力動作を両立できるが、VCOの非線形性により発生する不要波が分解能を低下させる。本展示では、デジタル回路で不要波を低減させることでADCの高速変換・低消費電力動作を実現する技術を紹介する。

福原 和則

ローコストで可変性のあるイベント空間の創出

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大塚 生子

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「ヘイトスピーチ」という語はこれまで、街宣活動やオンラインの掲示板などで不特定多数の人々に向けて発せられる、特定のアイデンティティを有する人々への差別的言語行動に対して用いられてきた。しかし、偏見や差別が人々の日常会話において談話を通して(再)構築されることを鑑み、本研究では個人間会話というミクロレベルでの差別の実践を問題とする。本研究では実際の会話の談話分析を通し、日常会話における差別は、「差別は悪である」という社会通念・規範よりも、相手との人間関係を良好に保つという相互行為上の規範が優先されるために起こるということを論じた。

加瀬 渡

インタラクタを用いた線形制御系の解析・設計

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。

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