研究テーマの分類 - IT・IoT・AI・ロボティクス

85件の研究シーズが見つかりました
藤村 真生

設計図の画像認識

建物の電力設備や通信ケーブルなどの設備工事の支援に画像処理を利用します。設備工事の請負には精緻な材料の選別と必要量の算出に基づく適切な見積もりが必要です。しかし中小の工事会社では見積もりに充てることが可能な人的資産が潤沢ではなく、短期間での精緻な見積もりは現実的ではありません。そこで設計図から画像処理によって自動的に材料とその必要量を算出し、より適切な見積もりが算出できるように支援します。

布村 泰浩

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。

西堀 泰英

Wi-Fiパケットセンサーデータとトピックモデルによる人々の活動の特徴抽出

人流調査にも用いられるWi-Fiパケットセンサーデータに，文書データの解析手法であるトピックモデルを適用し，主に中心市街地等の人が集まる場所での人々の活動の特徴を抽出する手法です．この手法を用いてコロナ禍前後の人々の活動の特徴（通勤通学や週末夜の繁華街の活動など）を抽出し，それらの変化を把握することができました．この手法は，対象エリアの複数個所に設置したセンサーで継続的に取得したデータがあれば適用することができます．

島野 顕継

高等学校普通教科「情報」の質向上を目的とした教材及び シラバスの作成

文部科学省高等学校次期学習指導要領解説情報編(平成30年度改訂)では，情報分野を学ぶ上で専門的な知識に触れ，それがどの様な仕組みであるかを知るための教育を重要視しているが，内容を詰め込み過ぎて現場の疲弊を生じさせかねない内容となっている．本研究では情報の科学的な理解を深め，情報分野に対する興味・関心を引き出すことをねらいとする高等学校情報科科目「情報I」で実際に活用でき，特定の環境を用意できる現場を助ける教材開発及びシラバスの作成を行った．

鎌倉 快之

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．

朽木 順綱

主観・客観融合型の共創的VR／ARブラウジングシステムの構築

本研究は，VR／AR空間の閲覧経験を，実在の空間経験へとより近づける試みとして，VR／ARコンテンツを閲覧する際に，これまでのゴーグル等による閉鎖的，主観的視点だけでなく，公開性のある客観的（他者による）視点とを融合させた閲覧システムの構築を試みるものである。具体的には，仮想上に存在する建築物を，それぞれの閲覧端末ごとの視点に合わせて表示内容を変化させるシステムや，ある個人が端末を通して閲覧している内容を他者が共有したり，閲覧しているユーザー全体の位置関係を俯瞰するシステムなどの開発である。

脇田 由実

人同士のコミュニケーションを支援する

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。

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。特にLQ問題に関しては、特殊な重みを用いることによりRiccati方程式の解が容易に得られるのであるが、その解法を（インタラクタと直接関係はないが）状態フィードバックによる有限整定制御に応用できる。

姜 長安

非把持双腕ロボットによる摩擦力補償無しでの抱きかかえ制御

本研究では，力学的な本質を失わず，3次元運動を2次元運動に簡略化し，要介護者を二つの関節を持った3リンクの物体とみなす．そして，非把持双腕ロボットアームとリンクの間の静止摩擦を利用し，3リンク物体がロボットアームから滑り落ちないための安定領域を求め，その中に摩擦力が最も小さくなる姿勢を求める．得られた最適な角度を用いて，ロボットの抱きかかえ制御を行い，3リンク物体の安定支持が実現できることを示す．

中西 知嘉子

エッジAIで高精度画像認識・物体検出

組み込み市場では，運用コストやセキュリティー，リアルタイム性などの問題から，エッジ（端末側）で単独処理できる「エッジAI」が期待されている．その実現方法であるFPGAによるエッジAIは根強いニーズがありながら，デバイスが高価格，実装が難しい，量子化による性能劣化という問題点があった．そこで，我々は，低価格のデバイスをターゲットにし，推論アルゴリズムを解析することで，効率よくアクセラレートする回路をFPGAで実装，処理を最適化することで，低消費電力で高速な推論処理を実現している．

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．

鈴木 基之

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。

平嶋 洋一

港湾荷役のための小さなAI

近年，港湾のコンテナ移動を考慮した物流システムの重要性が増している．国際物流上のコンテナは殆どが海上輸送を経由するため，港湾で陸送が可能な輸送手段との間でコンテナの積替えを行う必要がある．積替えには，コンテナの配置や移動順序の複雑な調整を含み，コンテナ取扱数の増加とともに物流のボトルネックとなりつつある．本シーズでは複数の学習モデルを接続可能な強化学習法を提案して港湾の大規模物流問題を解決する．

本田 澄

欠陥データを利用したソフトウェアプロジェクト比較手法に関する研究

本研究では様々なドメインや開発スタイルに属するソフトウェア開発に対して有効なソフトウェア信頼性モデルを構築し活用方法を広く普及することでソフトウェア開発をより効果的で制御可能とすること目的とします。そのためには多くの企業の開発データの収集方法および普及方法としてウェブアプリケーションの開発が必要です。また企業の開発データのみならずオープンソースソフトウェアにおける開発データも対象とします。本研究を行うことで現在困難とされている開発スケジュールの定量的な決定に役立つと考えられます。

廣芝 伸哉

フレキシブルデバイス作製のための基盤技術

有機分子や，酸化物ナノ材料など物質のもつ多彩な機能や物性を応用し，フレキシブルFETデバイスやバイオセンシングなどのナノシステムデバイス創成することを目指しています． 物質中の電子を情報システムに組み込めるようなデバイス機能につながる物質の性質（物性）を探求しています． 電気測定をはじめ，分光特性，構造解析，分子動力学計算およびナノ構造作製技術を用いて基礎物性をベースとして得られた知見をもとに，デバイス機能への展開を目指しています． 特に，ナノ加工技術や精密な薄膜形成手法が得意分野です．この分野では，有機半導体ナノワイヤや分子超格子構造，誘導自己組織化と逐次浸透合成を組合せた微細構造作製などなど，新しい独自の技術を目指しています．

西口 敏司

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

深層学習を用いたセグメンテーションのための学習では，物体が写っている画像を物体毎に数百枚から数千枚用意し，画像に写っている物体の輪郭情報を人手でアノテーションする必要があり，労力やコストがかかるという問題がある．一方，RGB-Dカメラは各画素に対応する距離に関する情報も同時に獲得できるカメラである．本研究では，深層学習を用いた物体領域推定（セグメンテーション）のための学習に必要な物体の輪郭情報をRGB-Dカメラを用いて人手によらずに高速に獲得する手法を開発した．

奥野 弘嗣

照明光の色や強度の影響を軽減した視覚特徴を取得できる小型知能ビジョンシステム

本技術のコアは，視覚神経系が行っている情報処理（視覚信号の対数変換や空間バンドパスフィルタ等）を実装した回路にある．本回路は，視覚神経系を模倣した並列演算を活用して，省電力で，照明光の強度や色の変化にほとんど影響されることなく多数の視覚特徴（色・方位別輪郭等）を検出することが出来る．この回路を実装したFPGAとイメージセンサからなるロボットビジョンシステムは，1辺4cm程度の小さなサイズで，多数の視覚特徴を実時間で出力できる．

尾花 将輝

システムログを用いた不吉なログ検出の試み

近年のシステムは様々なサーバ，ネットワーク機器，アプリケーション等のソフトウェアとインフラストラクチャ（インフラ），ままたはクラウドサービスが複雑さに関係しあうシステムが多い．このように複雑化する一方で，ソフトウェア，またはインフラ，クラウド等を環境に合わせて正常に設定する必要がある．しかし，設定項目が多すぎるため，設定ミスによる障害の発生や，更にどの機器に原因が発生したのかがわからない上に特定する事には多大なコストがかかる．複雑なシステムの障害を検出するための第１段階としてソフトとインフラをシームレスにリプレイするログリプレイヤのプロトタイプを開発した

矢野 浩二朗

VR伴大納言絵巻

初等、中等教育の国語科においては、古典作品の歴史や背景を学びながらそれを楽しむ態度を育成することが求められているが、現実には古典に親しみを持つ児童や生徒は多くないのが現状である。そこで本発表では、我々が開発している絵巻物「伴大納言絵巻」の上巻の没入型インタラクティブコンテンツについて紹介する。このコンテンツでは、絵巻中の人物を切りだしてポリゴン化し、仮想空間内の絵巻に配置している。ユーザーはヘッドマウントディスプレイを通して絵巻を鑑賞し、仮想空間内で絵巻にユーザーが近づくと人物がアニメーションし、シナリオに従って発話できるようにすることで各々の人物が絵巻の物語の中で何をしているのかを理解できるようにした。このコンテンツを活用することで、絵巻物の内容理解、および興味関心が向上することが期待される。

杉川 智

スケジュール変更を考慮した数理モデル

システム開発や建設業などのプロジェクトにおいて，スケジュール作成時点では，わからない不確定な事象によってスケジュールの変更を余儀なくされることがある．さらに，昨今の社会では即応性が求められるため，十分に吟味されないままスケジュールを作成し後で変更することもあります．本研究は，それらのスケジュール立案後の変更を考慮したスケジューリングモデルのための基本的な考え方，分類，数理モデルを提案します．本モデルによりスケジュールの変更をふまえた新しいスケジュールを作成すること，新しい解法を提案することが可能になります．

廣井 富

手すりの上を移動する道案内ロボット

　本コミュニケーションロボットの特徴は、手すりの上を移動することである。ケータイや地図が読めない方でも問題なく、音声とジェスチャで指示してくれる。さらに人はロボットの手を握って誘導される。この時、ロボットの腕が伸び縮み可能なシステムを構築した。これにより、人の歩行速度に応じた無理のない道案内が可能である。本研究室でアルゴリズムを開発した「測域センサを用いた人検出システム」を応用しており、複数人が存在する環境内においても対象者を見失うことがなく、動作可能である。また、ロボットと案内される人の対話が破綻している場合等にオペレータが介入可能である。その介入頻度を簡易に制御可能であり、オペレータの負荷を軽減することが可能である。

尾崎 敦夫

意思決定支援向けAI・マルチエージェント・モデリング＆シミュレーション技術

近年、交通・監視・管制・指揮等の分野では、AI（人工知能）技術の適用により、システムの自動化・高性能化が推進されています。このようなシステムでは、現況を正確に「認識」し、次に起こる状況を高速に「予測」して、「実行」に移すことが求められています。しかし、危機管理などのミッションクリティカルなシステムでは、「実行」（意思決定）までを全てAIに託すには多くの技術的・運用的課題があります。このため、このようなシステムでの意思決定を支援するための研究開発に挑んでいます。

井上 剛

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．

酒澤 茂之

学習済みディープニューラルネットワークモデルの権利保護に関する研究

学習済みディープニューラルネットワーク(DNN)モデルの権利保護のために、電子透かしをモデル内へ埋め込む技術が注目されている。本研究では、画像分類型DNNモデルを対象とし、その内部パラメータは観測できず、入力画像と出力ラベル値のみが観測できる場合でも、そのDNNモデルを学習させた著作権者の情報を視覚的に取り出すことを実現する。

熊本 和夫

2マイクロメートル帯を用いた光無線通信に関する研究

コロナ禍をきっかけに、世界中の人々の生活スタイルが変化しつつあります。その中で重要な役割を果たすのが通信システムです。しかし、離島や山間部など条件不利地域や台風や豪雨災害による通信インフラの被災により、十分な通信速度や環境が確保できないことが多くあります。本研究室では、このような地域への高速通信インフラとして注目されている光無線通信に関する研究を行っています。特に、従来より長波長帯を利用することで大気の減衰やじょう乱に強いシステムの構築を目指します。

鎌倉 良成

シミュレーションによる半導体デバイスの解析・設計支援技術

[概要] コンピュータシミュレーションを用いて、半導体素子の特性を解析する研究を行っています。ナノ～マイクロメートルスケールにおける電子や原子、あるいは熱の挙動を独自開発した粒子シミュレータで高精度に予測し、より高性能で信頼性の高い半導体素子設計に役立てることを目指しています。

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.

尾花 将輝

システムログを用いた障害検出のためのログリプレイヤの開発の試み

近年のシステムは様々なサーバ，ネットワーク機器，アプリケーション等のソフトウェアとインフラストラクチャ（インフラ），ままたはクラウドサービスが複雑さに関係しあうシステムが多い．このように複雑化する一方で，ソフトウェア，またはインフラ，クラウド等を環境に合わせて正常に設定する必要がある．しかし，設定項目が多すぎるため，設定ミスによる障害の発生や，更にどの機器に原因が発生したのかがわからない上に特定する事には多大なコストがかかる．複雑なシステムの障害を検出するための第１段階としてソフトとインフラをシームレスにリプレイするログリプレイヤのプロトタイプを開発した

松井 哲也

教師役のロボット・バーチャルエージェントのデザイン

オンライン授業や教室で、人間の教師に代わって授業を行うロボット・バーチャルエージェントのデザインについて、探索的に実験研究を行う。特に、教師役のロボット・バーチャルエージェントの「外見」「発話」と、「教える科目」との相互関係に着目し、教える科目に応じてロボット・バーチャルエージェントをデザインするためのメソッドを提案することを目指す。

中山 学之

生体の運動制御メカニズムを取り入れた人と親和性の高い介護支援ロボット

人間の神経系や筋骨格系の構造は長い進化の過程で日常生活を行うのに適した形に最適化されてきたものと考えられています。本研究では進化の過程で生物が獲得してきた運動制御メカニズムをロボットに取り入れることにより，動力を使用せずに人やモノの自重を支持できる機械式自重補償装置や，脳の運動制御メカニズムを取り入れた環境適応制御，小脳－大脳基底核をモデル化したニューラルネットワークによる予測的な環境認識・最適行動生成を実現する研究を行っています。

河合 紀彦

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。

河合 紀彦

事前撮影画像を用いた破綻しない拡張現実感（Indirect AR）

拡張現実感（Augmented Reality：AR）は，現実世界を映した映像に仮想物体であるCGを合成することで，まるでその場にその物体が存在するかのように見せる技術です．最近では，ゲーム・ファッション・家具配置・観光などで実用化されてきていますが，特に観光地などでカメラ映像に人が写りこむような状況では，AR画像の見栄えが悪化したり，CG合成が正確にできなかったりすることがあります．これに対して，事前撮影画像を用いた拡張現実感（Indirect AR）では，そのような環境下でも，スマートフォンやタブレットといったモバイル端末で頑健で見栄えのいいARを実現します．

須山 敬之

共進化型AIプラットフォーム

分散コンピューティングとはネットワークで接続された複数のコンピューターが処理を分担して行う仕組みです。ここではクラウドはネットワーク上にあるサーバー類の総称、エッジは末端で動作する装置のことを言います。分散コンピューティングを用いて人工知能(AI)のモデルを更新することによりクラウド側とエッジ側が共進化する分散AI基盤システムの構築を行います。

原嶋 勝美

ソフトウェアエージェントによる社会シミュレーション

　複雑な社会の動きの完璧な予測や、瞬間的な社会の状態の正確な把握は、AIを用いても極めて困難である。一方で、生物や人間など多くのシステムは、動的かつ予測不能な局面において極めて柔軟に対処している。 本研究では、様々な生物や物体を模擬したソフトウェア（エージェント）を作成し、エージェントの自律行動や相互作用によって、社会に実在する問題や、現実では実現しにくい社会環境での生物の振る舞いなどを検証する。

須永 宏

リッチインターネットアプリケーション

ファッション，グルメ，エンタメ，トラベル，スポーツ，流通，eラーニング，流通，医療・福祉，通信など我々の生活や社会インフラに関わるアプリケーションのプロトタイピングをし，新コンセプトを発信．役に立つ，便利，面白いを目標にシステム構築します．今回観光サポートアプリケーションとして，ある地域（枚方市）を疑似空間で歩いてもらい，様々な観光資源と触れ合ってもらいます．ランドマークに因んだミニゲームでポイントアップしつつ地域の魅力に触れてもらいます．

鎌倉 快之

カメラを用いた人の非接触状態計測

カメラの映像から顔や顔のパーツ，身体の動きを検出して生体信号を計測したり，計測した情報を応用するシステムを作成しています．また，計測したデータが，実際のセンサで計測したデータとどのくらい一致するのか，どんな風に違っているのかについて比較，解析しています． カメラを用いたウェアレス（非接触）での計測とその応用について検討しています．

橋本 渉

容易に構築できる球面ディスプレイ環境

球面型没入ディスプレイ環境構築をサポートするシミュレータを開発した．球面ディスプレイを作る際には，ドームスクリーンへの特殊な歪み補正を考慮した投影系の光学設計を行う必要がある．しかし，実際に製作される光学系はシミュレーション通りの精度が保証されるわけではない．使用する際に改めて光学系の微調整が必要となる．本研究では，投影系の光学設計と同時に，光学系の微調整や歪み補正が実行可能な投影シミュレータを開発している．

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。

福島 拓

話者の意図を適切に伝達可能な多言語間対話支援手法

医療従事者と外国人患者の間の対話支援を目的とした，多言語対話支援手法について述べる．医療現場において母語が異なるために意図の伝達が円滑に行えない問題を解決するために，用例対訳と機械翻訳を併用した多言語間対話支援技術の開発を行っている．本技術では，用例対訳や回答候補などの概念を用いて正確な意図の伝達を支援している．

牧野 博之

ばらつきに対応したSRAMの動作安定化に関する研究

トランジスタのしきい値電圧のばらつきによってSRAMが動作不良となる問題に対して、これを救済し歩留まりを向上させる手法を開発しました。まず、オンチップでしきい値電圧を測定する方法を提案し、5mVの精度で検知可能であることを確認しました。さらに、様々なしきい値電圧において、メモリセル(記憶回路の最小単位)に与える電圧を変化させて動作可否を調べることにより、SRAMに与える最適電圧を明らかにしました。なお、本研究はJSPS科研費 （JP23560423）の助成を受けたものです。

河合 俊和

医師と協働する手術支援マニピュレータ

執刀医が手術を一人で行える，安全性に優れるソロサージェリー手術支援ロボットを研究しています． 人と同じ空間に存在し，共存協調して作業を行えるロボット技術の確立を目指して， 内視鏡下手術におけるカメラと鉗子の助手をマニピュレータが担えるよう，医工・産学連携で取り組んでいます． 医師のハイエンドツールであるオールインワンシステムのリモート(遠隔)操作型ロボットに対して， アシスタントツールであるローカル操作型ロボットLODEM(Locally Operated Detachable Endo-effector Manipulator)群は， センシング能力に優れる人と，安定した作業に優れるロボットが補完しあう，インテグレーションです．

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．

井垣 宏

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．

福安 直樹

自動発注問題を題材としたIT人材育成教材

ビッグデータ処理、人工知能、クラウドの各技術を融合して社会の具体的な課題を解決できる人材の育成を目指して、スーパーマーケットにおける自動発注問題を課題として設定したPBLを設計・実装しました。システムを構成する各要素技術のみならず、チームでコンセンサスを得る方法やその難しさ、役割分担による開発、そのためのコミュニケーションなども経験できるようにしました。これまでに延べ236名を対象に実施し、アンケート結果等からその有用性を確認しました。

神田 智子

ユーザの視線行動に適応した エージェントの視線行動の開発と評価

シャイな人間は対話相手の視線に敏感であり，注視されることを嫌うということが示されている．本研究は実験参加者の視線行動に適応するエージェントの視線行動の開発と評価を目的とする．具体的には，対話中のユーザの視線行動をアイトラッカーで取得し，過去15秒間にユーザがエージェントの目を注視していた割合を基に対話エージェントがユーザの目を注視する割合を適応させ，ユーザと類似した凝視量を保ちながら視線行動をとる対話エージェントを開発した．評価実験では，シャイなユーザグループに対話のストレスの軽減効果および対話エージェントへの親近感の向上効果が見られた．

平山 亮

ディスプレイから音が聞こえるデジタルサイネージシステム

公共施設や店舗等で使うデジタルサイネージ（電子看板）の音響提示技術である。従来の電子看板ではパネル周辺にスピーカーを埋め込んでいたため、音が放射状に広がり、周囲に音漏れして迷惑をかけることがあり、また、音響の臨場感が不足していた。本技術では超指向性パラメトリックスピーカーを天井等に設置しパネル面に反射させて利用者の耳に届けることで、周囲への音漏れがなく、パネルそのものから音が出ていると感じさせるデジタルサイネージシステムを実現した。

谷口 浩成

底背屈と回外内動作を提供する足関節の関節可動域訓練装置

拘縮とは，関節の柔軟性が失われた状態であり，発症前に予防することが重要である．拘縮の予防方法として，理学療法士による関節可動域（Range of Motion : ROM）訓練が実施される．しかし，高齢者の福祉施設や，通所リハビリテーションの事業所など，介護の分野における理学療法士の不足が指摘されている．そこで本研究室では，理学療法士に代わってROM訓練を行う運動装置の開発を行っている．本研究では，独自に開発した空気圧ソフトアクチュエータを用いることで，足関節のROM訓練やストレッチ運動など多様な動作を実現できるリハビリテーションシステムについて紹介する．本アクチュエータの柔軟性を利用することで，患者に対して安全で予防に必要な多様な動作を提供できる点が特長である．

瀬尾 昌孝

深層学習における判断根拠の理解可能な潜在変数空間

深層学習は精度の高い処理を実現できるものの，判断根拠の理解が困難になりがちである．判断根拠が理解できないままでは実応用上問題が発生するケースも多い．例えば医用データ解析など，答えを誤った際の被害が甚大となる分野では現在でもこのような手法の全面利用が法律上規制されている．これに対し，本研究では潜在変数空間のdisentanglement化手法を応用して，目的とするタスクに関係の無い特徴を排除することで，判断根拠の理解が容易な潜在変数空間の獲得を実現した． 本報告では実応用を想定した課題として，撮影環境の大きく異なる顔画像における表情認識などを扱う．この課題では被験者情報以外にも照明や化粧など，表情認識に関係の無い様々なバリエーションを持つデータベースを構築し，学習に際して表情認識に不要な特徴を取り除く手法を開発した．本手法を応用することで，表情認識精度と判断根拠可読性の向上を実現した．

神納 貴生

X線画像に対する微弱特徴の可視化手法

社会インフラを支える工業製品など，簡単に停止して点検できないものは多く，それらは非破壊検査によって点検される．非破壊検査の一つとして，X線画像を用いた検査が挙げられる．X線は物体の透過率の違いにより内部構造を写し出せるが，X線が透過し難い金属などで覆われている場合，映し出せる内部構造の像は薄くはっきりとしないものとなる．これまで個別の工業製品に対するX線画像検査は熟練工の目視技術によって成り立っていたが，本技術は熟練工が確認する特徴を可視化して誰もが頑健に検査できるようにする．

松本 政秀

OpenFOAMを用いた混相流解析

PCB（ポリ塩化ビフェニル）分解処理反応器内壁における腐食減肉発生メカニズムを解明するための初期検討として，異種二流体が化学反応を伴わずに混合する過程の熱流体解析を実施している．解析ツールとして，OpenFOAMの混相流解析ソルバー群より，非等温で圧縮性が考慮できる二相／二流体の非定常解析ソルバーtwoPhaseEulerFoam を用いた．腐食性を仮定した高密度流体が反応器隔壁の数mmの隙間から鉛直下方へ流れ落ち，減肉の生じた底部内壁へ到達することが確認できた．

村田 理尚

熱電発電に必要な高性能 n 型熱電フィルムを開発

未利用の排熱から発電する熱電発電技術に関して、大気安定な塗布膜としてはこれまでで最も高い性能をもつ有機系n型熱電フィルムの開発に成功しました。n型半導体の材料の水分散液にエチレングリコールを添加剤として加える独自の環境調和型の手法を開発しました。多様な形状に貼り付けて利用する柔らかい熱電変換素子としてＩｏＴ社会への貢献が期待されます。

河北 真宏

空中への３次元映像表示技術

　近年，非接触型タッチパネルなどのニーズの高まりとともに，空中に映像を表示する技術（空中映像技術）の研究が盛んになっている．現在，テンキーやメニュー画面などの２次元映像を空中に表示し，非接触でインタラクティブ操作する装置が開発されている．本研究では，ボリュームや視差がある３次元映像を空中に表示する技術を実現し，より多彩なインタラクション操作が可能な映像メディアの実現と幅広い分野への応用を目指している．

越智 徹

ハイフレックス形式による社会人向けAI人材育成訓練プログラム

本内容は、2020年度秋に実施した、対面とオンラインを併用したハイフレックス形式による、社会人向けAI人材訓練プログラム（厚生労働省・一般社団法人CSAJ共同事業）の概要である。 共同研究者：館野浩司（大阪工業大学, 同志社大学他），宮崎龍二（広島国際大学），鈴木大助（北陸大学），出木原裕順（広島修道大学），尾崎拓郎（大阪教育大学）

本田 澄

画像認識 AI はどこを見ているの？

さまざまな画像認識AIが提案されていますが、画像のどこを見て認識しているのでしょうか？本研究ではAIの認識箇所を特定する技術であるGrad-CAMを利用して認識箇所を可視化し、どこを見て認識しているかを調べました！その結果から次の提案を考えています。1)画像認識AIの精度比較のために、人間が画像を認識している特徴的な箇所とAIの認識箇所を利用する。2)長年の経験や勘が必要な画像識別技術をAIで再現し、無意識に利用していた画像の特定箇所を明らかにする。

田熊 隆史

腕振り運動の科学

ヒトが歩行時に腕振りや体幹捻りを無意識に行う理由は，当たり前のように見えてまだ解明していない問題の一つです．この問題を解決することでヒト，特に高齢者の運動能力の向上だけでなく，ロボットの新しい運動生成方法の提案など，様々な発展が期待できます．本研究ではヒトの上半身を簡単なモデルで表し，腕の前後方向の振りと，それに応じて回転する体幹の捻りが足裏にかかる力にどのような影響を与えるか調べています．調査の結果，腕は前後対象で無く非対称に振ると良いこと，体幹は柔軟性をもって捻ると良いこと，柔らかさを変えることで二足歩行が促進できることが分かってきました．また二脚歩行ロボットを試作し，歩行が可能であることも分かりました．

奥 宏史

ドローンの閉ループシステム同定によるモデリングと飛行制御

幅広い産業でビッグデータの活用が進んでいるが，予測・診断・制御・意思決定の精度向上に際してモデルの重要性が近年ますます高まっている．データエンジニアリングのひとつの分野として，システム同定法によるデータ駆動モデリングについて紹介する．具体例として，MOESP型閉ループ部分空間同定法(CL-MOESP)によるドローンの閉ループ同定と，得られた同定モデルを利用した最適制御器設計の事例研究を紹介する．

瀬尾 昌孝

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．

山田 隆亮

社会インフラを支える情報システム

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。

瀬尾 昌孝

リース機器の循環型物流における需要予測と在庫最適化

出荷と撤去・回収の存在する循環型物流において，最適化技術を利用して需要の期待値を予測するとともに，突発需要等の変動を確率分布を用いて予測した．これにより倉庫や販売店など，全国に点在する数十拠点を対象に在庫最適化を行った．実際の物流システムにも採用され，実務担当者による運用からさらにコストを低減することが可能となった．

吉村 勉

高速通信用発振器の相互干渉解析と自動補正に関する研究

近年の高速・高密度の大規模集積回路において，内蔵する発振器の性能がクロック同期系デジタル回路の処理速度に大きな影響を与える。そこで問題となるのが複数の発振器間の相互干渉である。私たちは今まで発振器の干渉ノイズのモデル化およびその実証と，位相同期回路における干渉ノイズの影響について研究してきた。特に完全同期にある発振器間の相互干渉において，小規模の補正回路でその影響を低減する手法を考案し，いくつかの知見を独自に得ている。本研究ではその知見をさらに一般的な凖同期の相互干渉の低減に適用し，今までにない新しい手法での相互干渉の影響削減の提案を行いたいと考えている。

木原 崇雄

時間インタリーブA/D変換器のデジタル補正回路

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でき、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）を用いた時間インターリーブADC（TI-ADC）は高速変換と低消費電力動作を両立できるが、ADC間の特性ミスマッチによる不要波や、VCOの非線形性により発生する歪みがADCの分解能を低下させる。本展示では、デジタル補正回路でこれら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。

小谷 直樹

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．

安留 誠吾

初等中等教育向けロボットプログラミング学習環境

2020年度から小学校においてプログラミング教育が必修化された。小学校では、ビジュアルブロックエディタを利用したプログラミングが想定されるが、中学校、高校では、テキストエディタを利用することになる。そこで、ビジュアルブロックエディタからテキストエディタへの移行をスムーズに行えるように、両エディタに対応したロボットプログラミング学習環境を開発した。また、教員の負担を軽減するための教員支援システムも開発した。

村木 祐太

機械学習によるユーザの意図を反映した背景 CG の自動生成

本研究では，深層学習を用いた背景CGの自動生成システムを提案する．提案システムは，ユーザが描いた道路画像から，建造物の形状，景観，配置を決定した背景3DCGを自動生成する．また，生成過程に2種類の深層学習を効果的に用いることで，高速な自動生成を実現する．国土地理院が公開する基盤地図情報から生成した学習モデルを使用することで，リアルな3DCGの生成が可能である．

佐野 睦夫

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．

重弘 裕二

超大規模組合せ最適化問題に対する新解法の提案

設計、割り当て、スケジューリング等、様々な問題は組合せ最適化問題として定式化できる。しかし、実応用において厳密に最適な解を求めるのが不可能な場合も多い。そのような状況においても可能な限り良質な解を探索するために、これまでにも遺伝的アルゴリズムのような手法が提案されているが、万能ではない。本研究では、特に超大規模な組合せ最適化問題を対象とし、確率論、統計論的な観点から、最適と考えられる方法を追究している。

大井 翔

日常行動からの認知機能の評価方法に関する研究

高次脳機能障がい者に対するリハビリテーションにおいて，“気づき”を与えることは重要な課題であります．“気づき”を与えるためには，自身の体験映像と現状の認知状態を定量的にした点数を振り返る必要があります．しかし，従来の認知状態を把握するためにはBADSやD-CATと呼ばれる検査キットで把握するため，リアルタイムな状態を把握することが困難で，毎日検査キットを利用することは難しいです．本研究では，日常行動（調理や掃除など）から認知状態を把握する指標を提案し，リアルタイムかつ日々の認知状態の取得を目的として研究しています．

小西 将人

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。シミュレーションによる評価からおおよそ15%程度のロード命令がスキップできる可能性があり、また全体のプログラム実行時間をおおよそ8%程度減少させることが期待できる。

平山 亮

視覚障害者の映画鑑賞のための骨伝導ヘッドフォンによる音声ガイド配信

視覚障害者が映画鑑賞するとき，セリフとセリフの間に説明音声が流れる音声ガイドをヘッドフォンで聴取する方法が主流であるが、ヘッドフォンで耳を塞いでしまうため、映画館のマルチチャンネル臨場感音声を楽しめないという問題があった。そこで、音声ガイドを耳を塞がない骨伝導ヘッドフォンで聞き、映画館の臨場感音声は直接耳で聞くシステムを開発した。

水谷 泰治

Processing言語を用いた並列プログラミング環境の提案

マルチコアCPUの性能を最大限に活用してプログラムを高速実行するためには並列プログラムを作成する必要がある。しかし、一般に並列プログラミングの学習は初学者にとっては容易ではない。その理由として、数値計算問題を題材とすること、および大規模な計算でない限り並列化の効果を実感できないことから、初学者の興味を維持しにくいことが考えらえる。本研究では並列化の効果を体感しやすく、かつ、平易な教材を扱える並列プログラミングの学習環境としてProcessing言語を用いた図形アニメーションプログラムのための並列化フレームワークを提案する。

皆川 健多郎

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。

田中 耕司

流域治水の思想を踏まえた新たな河川整備への挑戦

これまでの河川の開発は、治水・利水計画規模に対して必要な施設を建設してきました。しかし近年、これらの計画を超過する洪水・土砂災害が発生し、激甚化しており、現状の整備水準や将来の計画では“まち”を守れないきれない時代に，じわじわと突入しています。 これからの我が国は、洪水・氾濫の発生を許容できる粘り強い“まち”が求められます。本研究では水害特性を過去から読み解き、将来を高精度に予測し、その変化に適応した“まちづくり”を考究し、提案します。

横山 恵理

「古典×IT」でオンラインでの学びを創出

画像コンテンツを用いて効果的な学習を支援するアプリケーションを開発した。いずれもオンライン授業に対応している。提示された画像の細部を意識しつつ、ゲーム感覚で学習できる３つの機能を実現するものである。①画像(絵画資料)上に付箋を貼ることで、データ管理ができる。複数人の遠隔操作でも画面共有することが可能。②１枚の画像ファイルをピースに分割して元の絵に戻すパズル機能。アノテーション機能も付与している。③複数の画像を表示し、関係の深いものをマッチングする神経衰弱ゲーム。画像提示枚数の変化によって出題難易度を変更することも可能。

上田 悦子

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．

宮脇 健三郎

ROS対応オリジナルロボットによるPBL教育

大阪工業大学ではロボカップジャパンオープンにおいて＠ホームリーグという競技に2011年から参加し，PBLのテーマとして活用しています． PBLにおいては小型の車輪移動ロボットと大型の競技用ロボットを使い分け，効率的に学習を進められるように配慮しています。 2021年からは中之島ロボットチャレンジという屋外自律走行実験にも参加しており，高価な市販ロボットを購入せずとも屋内外で手軽に実験可能なロボットを設計・製作可能なノウハウを有しています．