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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。

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巡回差集合族の構成法に関する研究

1958年にGolmbらは任意の符号語の結合がその部分列に符号語を含まないような符号として, 区切りなし符号 (comma-free code)を定義した. 1971年にLevenshteinは誤りが生じることを仮定した非同期型の通信モデル内で用いるために, インデックスという概念を付加してcomma-free codeを拡張した. さらにそれらを構成するために, 同値な構造を持つ組合せデザインとして巡回差集合族(difference systems of sets / DSS)を提案した. 本研究では, DSSのいくつかの構成法を示した. また, 区切りなし符号における伝送効率に着目したパラメータの探索を計算機を用いて行なった.

丘のある住まい

多くの世帯の生活の場となる「集合住宅」は自ずと大規模な開発になる。まとまった環境を形成できるので、団地の緑環境は思いのほか豊かである。外構デザインを建築設計と協調したランドスケープデザインとして展開することで、自然を感じることができる共同空間を形成できる。

C言語初心者向けプログラミング環境

アルゴリズムやシステム開発を学ぶ前段階として，C言語を学ぶためのプログラミング演習を行っているが，C言語に慣れていない初学者には，スペルミス，括弧の書き忘れ，未定義変数への参照などを起因とするコンパイル時エラーが難しく感じられ，コンパイラが生成する多量のエラーメッセージに途方に暮れてしまうことがある．また，プログラム構造の間違いや条件式の誤りにより，想定通りにプログラムが動作しないことも多い．このように初学者がC言語を学ぶ際には多くの壁があり，結果として，C言語に苦手意識を持つ学生がいる．初学者が上記のような壁に躓くことなくC言語の学習を進めるためのビジュアルプログラミング環境を開発している。

葛藤場面でのVRストレスマネジメント・意思決定支援システム

大きなビジネス取引や上司・部下間でのやり取りなど重要な判断を行う場合，葛藤場面が多く存在し，相手を尊重しながら自らの考えを主張するコミュニケーション戦略が要求されるが，ロールプレイによる対人研修では限界がある．本研究では，このような葛藤場面において，VR空間を構築し，ストレスマネジメント・意思決定を支援するシステムを研究開発中している．音声対話などのバーバル行動，視線やジェスチャなどのノンバーバル行動を計測し，行動評価することにより，アドバイスを自動生成し，気づきを与えるトレーニングシステムプラットフォームをすでに開発し，VRアサーティブコミュニケーション訓練システムの評価を行っている．

市民協働型ワークショップをふまえたリノベーションデザインの実践と考察

　大阪府枚方市にある菅原生涯学習市民センター・菅原図書館の１F空きスペースを、企画設計や施工段階で市民が参加し、市民・運営者・設計者などが協働しながら議論や提案を重ね、空間をリノベーションに導いたプロジェクトである。研究室がワークショップをリードするためのコンセプトや設計案を作成し、それをもとに空間の方向性や運営方針を地域の市民と管理運営者などと一緒になって考える市民協働型ワークショップを複数回行いながらデザインした。参加された市民のみなさんは小学生から高齢者まで幅広く、活発な意見交換がなされた。また、木材を積極的に活用することをふまえ、次代を担う小学生とその家族を林業の集積地である奈良県川上村を訪ねて林業体験なども実施した。施工段階でも小学生たちの木材などに接するセルフビルドも行うことで素材や空間への愛着・大切さを体感できる取り組みも行なった。地域の市民にとって、職場でも学校でもない、新しい学びやつながりが体感できる場づくりを目指して、木材をふんだんに使った「コミュニティスペースＭＯＫＵ（モク）」を完成に導いた。完成後も協働型は維持され、使用方法なども話し合いながら空間の利用が促進されている。この経験をふまえ、2020年にはセンター内の菅原図書館のエントランス部のリフォームデザインの提案依頼を受け、設計第1研究室が設計を行い施工が完了した。コミュニティスペースＭＯＫＵ（モク）とあわせてこの空間も市民が気軽に立ち寄れ本に出会える新たな場所を創出している。

多様な歌唱スタイルに対応した楽曲検索システム

データベース中から楽曲を検索する際，題目や歌手名，といったメタ情報ではなく，楽曲を直接歌唱することで簡単に検索できるシステムを開発しています。ハミング歌唱や歌詞による歌唱に加え，擬音語による歌唱にも対応し，またメロディの誤りや歌詞の誤りといった現象に対しても高精度に検索するための各種技術を開発しています。

作品創りをガイドする AI システム

漫画・写真・小説などの創作物を創り，読み解く過程のデータを収集し，人工知能分野で拡がる画像処理・自然言語処理・機械学習・人とコンピュータ間の対話的なシステム開発に基づき，創ることを支援する研究を進めています．

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．

関西地域の住宅における温熱環境と快適性及び居住者行動に関するフィールド調査

人間が多くの時間を過ごすであろう建築内の快適性構築は重要である。本研究では関西地域の実際の住宅において、温湿度計などによる「物理環境自動測定」と居住者に快適性と行動習慣を回答してもらう「アンケート申告」を同時実施する「フィールド調査」を1年以上行い、居住環境のデータセットを構築する。このデータセットを統計解析することで、居住実態を解明するとともに、季節に応じた適切な温熱環境や居住者行動を提案する。

深層学習を用いた機械読解技術

私たちの研究室では、英語の入試問題などを題材にして機械読解技術の精度向上に取り組んでいます。最新の深層学習（ディープラーニング）手法を用いることで、従来の単語レベルの解析から文章レベルへの解析が可能となり、読解精度が向上しました。

譲歩・対比の文脈でのand

譲歩・対比の用法のand について「butと交換可能」という記述が辞書に見られる：/ ǽnd / [対照]それなのに、しかし、（また）一方《♦butと交換可能》；[譲歩的に]･･･なのに（小西友七・南出康世編集主幹『ジーニアス英和大辞典』）．しかし，譲歩・対比を表すのにbutではなく，わざわざandを使うのは，それなりの伝達効果を見込んでのことである．譲歩・対比の文脈で使用されているandについて，butにはないandの伝達効果を紹介する．

ことばの伝達内容とそのプロセス

ことばにはさまざまな不思議がある。その中でもっとも関心があるのは、ヒトはどのように発話を理解するのか、である。ことばによって伝達される内容には明示的なものと非明示的なものがある。後者のように、ことばにされていないにもかかわらず、相手の言いたことを理解できることがある。ヒトは相手の発話をどのように理解しているのだろうか。このような問いに、認知語用論の関連性理論の枠組みで分析を行う。

トモグラフィー画像の3次元可視化プログラムの作成

X線CTやMRIなどで撮影したトモグラフィー像（断層画像）の中から，注目領域だけを検出したり，立体構造を想像することは容易ではありません．画像処理技術や手法の応用により，注目領域のセグメンテーションとラベリング，立体構造の再構成を行い，三次元可視化するためのソフトウェアの開発に取り組んでいます．

大須賀美恵子

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．

強化学習を用いたロボットの知能化

近年，人工知能・機械学習技術の発展もあり，これらの知能化技術をロボットの環境適応能力や自律性の付与の手段として用いることが期待されています．しかし，強化学習を含む機械学習は，一般的に多くの学習時間を必要とする根本的な問題を抱えています．従って，学習時間を短縮することが，実時間で学習する実ロボットにとって，特に解決すべき重要な課題です．私達は，遺伝的アルゴリズムの概念で説明した学習高速化手法を開発し，より高度なロボットの知能化の実現を目指しています．

映像中から物体をリアルタイムで除去する隠消現実感

隠消現実感(Diminished Reality)とは、映像中の不要物体の上に背景画像を重畳することで、不要物体をリアルタイムで視覚的に取り除く技術であり、映像中に仮想的な物体を重畳する拡張現実感(Augmented Reality) とは反対の概念を持ちます。本シーズでは、画像修復技術を用いて不要物体の周辺情報から尤もらしい背景画像を生成し、かつ背景の形状を推定することで、移動するカメラの映像から物体をリアルタイムで取り除きます。

AI画像認識による作業の可視化・生産性向上とXＲ技術によるスキル継承

データを基に時間の速さをスコアとして強化学習を行い, 最適化された作業の動きと新人の動きを比較できるようにARグラス等を用いて可視化

新型建築構造システムの開発

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に取り組んでいる。例として，地震多発国の中国では震災地域復興の一環として政府側より罹災者に支援住宅を提供してきており，支援住宅の建設には軽量鉄骨構造が良く使われたが，利用者から断熱性や遮音性などに関する苦情があったため，施工性の良い従来の軽量鉄骨構造と断熱性および遮音性に優れた軽量コンクリートを合成した軽量鉄骨軽量コンクリート構造システムを新たに提案した。

優美な動作のモデル化とその応用

本研究では，人間特有の「優美な」と形容される動作に着目し，過去から議論されてきた優美さ特徴の定性的表現を人間の動作計測と解析により定量化し，モデル化することで優美なロボット動作の実現を目指している．身体が作る「線」や「面」の時間的な形状変化に着目して「優美さ」特徴のモデル化手法を提案し，印象評価結果と比較することで手法を検証していく．

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。

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