SDGsの分類 - 9. 産業と技術革新の基盤をつくろう

83件の研究シーズが見つかりました
大石 容一

デザインアーカイブ研究の手法と発展

2015年9月に締結した大阪工業大学と大阪市経済戦略局(大阪市新美術館建設準備室)との包括連携協定（2015.Sep.~2019.Mar.）のもと, 2021年開館予定である中之島美術館（2019年に正式名称として決定）の展示コンテンツの基となるデザインアーカイブの研究を目的とし, インダストリアルデザイン・アーカイブズ研究プロジェクト（IDAP）との共同研究及びシンポジウムの運営を行っている。発明家やデザイナー, 企業, 研究者他に聞き取りを行いながら情報を収集・編集し, デザインアーカイブとして未来に繋げることを目指す。

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．

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。

近藤 隆路

メカナムホイールとクローラの性能を併せ持つ全方向移動機構メカナムクローラの提案

　ロボットの移動機構においては不整地や段差の走破性能と，精密な位置調整が可能な全方向移動の機能を有するのが望ましい．本研究ではレスキューロボットなどの移動機構として「メカナムクローラ」を提案する．メカナムクローラとは，メカナムホイールの機能とクローラの利点を併せ持つ全方向移動機構である．クローラの利点を生かし，大きな段差を登ることができることに加え，横移動などの全方向移動が可能となった．

中西 真悟

標準正規分布の幾何学的対称性

連続な確率変数の確率密度関数の積分形は、0から1までで評価できる累積分布関数です。では、累積分布関数を積分するとき、積分形の関数の一階の導関数は、累積確率として0から1までの傾きになります。つまり、直角三角形を用いた三平方の定理による評価が可能になります。そこで、標準正規分布の幾何学的対称性を応用しながら三平方の定理を用いてみると、新たな確率評価基準が思考できます。

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。

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．

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．

吉田 準史

製品音の分析・改善技術

我々の周りには声や楽器、飛行機の音など様々な音があり、同じ音でも心地よい音もあれば騒音と判断される音もあります。自動車走行中の音などのような製品が稼働することで生じる音は一般的に騒音と捉えられやすいですが、時には製品の状態を知る有効な手がかりになります。このことを踏まえ我々は製品音に着目し、その音全てを低減対象とせず、必要な成分と下げるべき成分に分別しようとしています。また下げるべきには、そのメカニズムを的確に把握する技術を構築しています。そして必要な音に対しては、その音を選び出し状態認知を手助けする方法も検討する等、音が持つ可能性を踏まえた技術開発を進めています。

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．

地嵜 頌子

ドロップアウトデザインの実装と深層学習への適用

深層学習とは機械学習の手法の一つであり、近年、様々な分野で活用されている. 深層学習において, 訓練データに対しては高い性能を示す一方で, 未知のデータに対する汎化性能が向上しなくなる過学習と呼ばれる現象が問題になっている. この問題を緩和する正則化技法の一つとして, ドロップアウト法が広く知られている. 筆者, 藤原, 宮本 [1] はドロップアウト法に対して, 実験計画法の考えを基とし, 新たな組合せ構造(ドロップアウトデザイン)を提案した. 本研究では, ドロップアウトデザインを実装し, 実際の深層学習に用いて実験を行う [3].

藤元 章

二硫化モリブデン/グラフェンの電気特性とガスセンサー応用

〔概要〕酸化膜付きのSi基板上にMoを電子ビーム蒸着させ，Moを硫化させることにより二硫化モリブデン薄膜を作製した．この二硫化モリブデンのトランジスタ動作も確認した．グラフェンと二硫化モリブデンのファンデルワールスヘテロ接合を作製し，その抵抗変化による水素ガスと一酸化窒素ガスの検知特性を調べた．CVDグラフェン単体よりも，二硫化モリブデン/グラフェンのヘテロ接合の抵抗変化が大きいことを確認し，ガスセンサー応用を目指している．

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．

山内 雪路

フリーWiFi接続サービス監視方式と監視装置

集客施設などで来訪者向けのフリーWiFi接続サービスを提供する機会が増えている。ところが大規模通信事業者のサービスを用いず、主たる事業に付随して開設する形態のフリーWiFi接続サービスでは設置者がその稼働状況を気にせず放置したままで必要な時に利用できない場合や、悪意ある利用者がフリーWiFi接続用アクセスポイント(AP)になりすましたAPを設置し、盗聴や中間者攻撃を行う場合がある。本研究では「ダミークライアント」と呼ぶ簡易な装置を開発し、フリーWiFi接続サービスを遠隔地から総合的に監視するとともに、悪意ある攻撃者の出現を迅速に発見可能なシステムサービスが提供可能となった。本研究の成果は地方自治体の公共施設で数年に亘って安定的に稼働しており、トラブルの迅速な発見に貢献している。JST主催 2021年度イノベーションジャパン大学見本市に出展。

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支援をするための研究開発に挑んでいます。

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

平井 智康

高分子の精密合成法とその界面構造制御

立体規則性を精密に制御した有機ー無機からなるプラスチック材料を精密重合法に基づき調製した。今回開発した高分子はキラル分子を認識し、螺旋構造を形成することを見出した。また、その螺旋構造はキラル分子を取り除いた後も保持されることも明らかとなり、キラル分離膜を始めとする医療材料への応用展開が期待される。

椎原 正次

生産スケジュール改善サイクルの開発

　生産スケジュール改善サイクルは、ロット分割を段階的に進めることにより、段取り回数の増加を抑えつつ良好なスケジュールを得るための仕組みである。ロット分割は、生産スケジュール改善のための有効な手法の一つであるが、分割によってロット数が増えることになる。その結果として、総段取り時間が増加するだけではなく生産統制を複雑にしてしまう。このサイクルは四つのフェーズから構成され、受け入れ可能な生産スケジュールが得られるまで繰り返す。多目的最適化も可能である。

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。

前元 利彦

未来の生活を変える新機能デバイスの開発

今まで半導体として利用されてきたシリコンに比べて異なる性質のもつ半導体や、透明でしなやかな材料を研究することで、新しい機能を持った素子の実現を目指します。たとえば、酸化物半導体に関する研究では透明なディスプレイ・情報端末を実現するための技術や、自在に曲げられるデバイス・センサに関する研究を進めています。これらの技術は未来の生活の利便性を大幅に高めます。

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。

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．

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。

河合 紀彦

VRのための360度全方位画像・映像からの撮影者や動物体の消去

手に持って簡単に撮影できる全方位カメラ（360度カメラ）が普及し、気軽に360度全方位画像・映像を取得できるようになってきました。このような画像や映像は、Googleストリートビューや不動産サイトでの物件内覧といったVRシステムに利用され、ユーザが好きな方向を見回すことができます。しかし、全方位カメラによる撮影では、その撮影者や周辺の動物体も画像・映像中に映り込んでしまうことが多く、そのままの画像をVR用途で使うことはできません。そこで本シーズでは、複数の画像を合成することで撮影者や動物体を全方位画像から消去します。

井上 雄紀

ROSを基盤とした研究、開発用の移動ロボット

移動ロボットの開発では、信頼性確保のために新規モジュールの開発は上位の各種ソフトウェアモジュール、スタック、ツール群を含めると膨大なコストとなる。ROSを活用することで、きちんと動作する、独自ハードウェアロボットの実装が容易となる。なお、移動ロボットの独自のハードウェアとロボットシステムとの間のドライバは、当然開発が必要となる。PSOCによりその部分の抽象化共通化を目指す。

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。

長森 英二

日本随一の教育・実証用バイオリアクターで「持続可能型社会」に貢献

国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）のプロジェクト「カーボンリサイクル実現を加速するバイオ由来製品生産技術の開発」において、二酸化炭素が光固定された植物由来原料からバイオ由来製品を生産する技術の開発・最適化を迅速化するための技術開発を行っています。標準化・試作支援・技術者育成の３つを柱にして取り組んでいます。

荒木 英夫

加速度センサを用いた歩行状態計測による体調の推定

加速度センサを用いて被験者が歩行している際の体の揺れを測定することにより、被験者の体調変化を検出することを目指す。具体的な想定として、高齢者を対象とした生活改善を目指したプログラムを実施した際にその効果やプログラムへの満足度を評価することは難しく、一般的にはアンケート等を取ることにより評価を行っている。そこで高齢者である被験者に邪魔にならない程度のデバイスを身に着けてもらい、プログラムの前後において歩行時のリズムや重心のブレ方が変化するかを測定しその結果から体調の変化を検出することを目指す。

吉田 福蔵

高温高湿環境下の樹脂材が熱刺激電流に与える影響

電気配線, デバイス素子そして電気機器等の電気絶縁を保持する目的として, 樹脂材は重要な働きを担っている. 現在, 機器の小型化に伴い電界強度・電流密度が増加, その結果, 樹脂材はますます過酷な環境下での使用が要求されている. そこで高温高湿環境下での樹脂材の電気絶縁性を調べるため熱刺激電流(TSC)を計測, TSCスペクトルに与える影響を検討した. 一般にTSCスペクトルが単峰で計測される事は稀であるが, TSCスペクトルの可視化解析技術により, 信号の分離を可能にし, 単一信号の物性量を正確に評価できるに至る.

羽賀 俊雄

鋳造鍛造によるリサイクルAl-Mg合金の機械的性質の改善

AC7AのようなAl-Mg合金は，鋳造したままで塑性加工や熱処理をせずに良好な機械的性質が得られる．つまり省エネルギーの利点がある．本研究では，AC7A合金機械的性質に対する，鋳造時の冷却速度影響，不純物Feの混入の影響，熱間鍛造の影響について調査した．その結果，Al-Mg合金はFeの混入に対して強いロバスト性，つまり機械的性質の低下が小さいことが明らかになった．

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。

中村 友浩

３次元培養筋”OITem”の開発と評価

我々の研究グループでは、長期的な培養が可能で成熟度が高く、機能評価が簡便に実施できるマウス由来骨格筋オルガノイド作成に成功し、大阪工業大学独自のモデルとして３次元培養筋OITem (Osaka Institute of Technology:Tissue engineered muscle) と命名した。この骨格筋オルガノイドは、平面培養と異なり、細胞配向性が高く、形態的にも生体筋と類似していることが明らかとなっている。培養中に自己組織化によって生じる受動的張力を解放し、機械的除負荷を行うと生体筋の廃用性筋萎縮に類似した表現型が生じる。また、培養デバイスを汎用的な電気刺激装置が使用できるように最適化し、生体筋の収縮様式と類似した短縮性収縮を誘導したり、収縮機能を評価することも可能である。この生体外デバイスを利用し、生体筋収縮を模倣することが可能であれば、運動効果を検証する動物代替モデルとして活用できるだけで無く、高齢化に伴う筋力低下を予防できる栄養素材の開発やALS、重症筋無力症などの難病疾患の創薬等、幅広い領域で社会実装可能な基盤技術として期待できる。

小山 政俊

分極デバイス応用を目指した酸化ガリウム薄膜の研究

ワイドバンドギャップ半導体としてパワーデバイスや深紫外線検出器への応用が期待される酸化ガリウム薄膜に注目しています。特に準安定相構造の一つである ε 相の酸化ガリウムは自発分極による分極デバイスへの応用が期待されます。準安定相の成膜に適した手法であるミストCVD法を用いた高品質な薄膜の成膜とそのデバイス応用を検討しています。

粟田 貴宣

生物学的窒素固定の促進技術

本研究テーマは窒素固定微生物を用いたアンモニア生成技術開発を目指したものである。現行のハーバー・ボッシュ法で莫大なエネルギーを消費して生成されたアンモニアはほとんどが肥料として消費されている。水素エネルギー需要の増加によって水素キャリアとしてのアンモニアの注目度が増加する中、肥料のための窒素固定を生物学的行うことで低コスト化するだけでなく、アンモニア有効利用促進につながると考えられる。生物学的な窒素固定を利用するためには微生物活性を増加させる技術が必要であるため、活性化技術開発に取り組むテーマである。

小谷 直樹

AIで学習・進化するロボットを実現するための学習高速化手法の研究

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．

益山 新樹

高性能化・複合機能化を指向した界面活性剤の創成

　少量で十分な界面活性能を発揮し、使用後の環境負荷低減に寄与する「高性能化」、界面活性能以外のプラスアルファの機能を付与する「複合機能化」を目指した新規両親媒性化合物の創成を行ってきました。具体的には、①金属イオン捕捉能を有する界面活性剤；②化学分解性界面活性剤；③天然物由来界面活性剤；④高性能ジェミニ型界面活性剤、であり、さまざまな分野で利活用できる可能性を備えています。これらの研究成果は、最終的に SDGs 目標 7,9,12,14,15 に資するものです。

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。

河北 真宏

光線空間情報の撮影と裸眼３D映像表示

　次世代の映像技術として，これまでの2次元映像では表現できなかった実物感や実在感があるリアルな映像技術のニーズが高まっている．本研究では，３Dメガネをかけることなく自然な３次元映像を鑑賞できるとともに，光沢などの物体表面の質感まで再現できる映像技術の実現を目的としている．今回，簡易なカメラ構成で光線情報を取得できる撮影技術を開発するとともに，3次元映像表示装置と組み合わせることでリアルタイムの裸眼3次元映像の撮影と表示を可能とした．

神納 貴生

微弱特徴の可視化によるX線画像診断

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線画像診断が挙げられる．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，写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線画像診断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．

小林 正治

CPMEおよび4-MeTHPの有機合成反応溶媒としての応用

21世紀の有機合成化学産業では地球環境への格段の配慮が求められており、環境負荷の少ない素反応や試薬の開発はもとより、反応装置や実施手順を含めた合成プロセス全体の改良・革新が日々検討されている。反応や精製に用いる「溶媒」も環境に影響を与える重要な因子の一つであり、グリーン基準に適合した溶媒の利用が推奨される。発表者は、産業で利用できる溶媒の選択肢を広げることを目的として、今世紀に開発された日本発の疎水性エーテル系溶剤、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)および4-メチルテトラヒドロピラン(4-MeTHP)の有機合成反応溶媒としての活用を詳細に検討した。

西野 孝仁

火災を経験したコンクリートの構成則

耐震設計された建物であっても火災を経験すると、設計時に保有していた耐震性能を喪失していることが考えられます。したがって予め、火災の規模と建物損傷度の関係を推定しておく必要があります。火災の規模と建物損傷度の関係は実験により求められますが、数値解析を援用する必要性も生じます。鉄筋コンクリート構造物に対して数値解析を援用する場合、加熱冷却後のコンクリートの構成則が必要となりますので、本研究ではコンクリートの加熱冷却後の構成則を素材実験と弾塑性論に基づいて構築しようとしています。

佐々 誠彦

高強度テラヘルツ光源の開発

非破壊測定，ガン検査などへの応用が期待されるテラヘルツ時間領域分光測定用の安価で取り扱いが容易な光源の開発を行っています．半導体薄膜やヘテロ構造を利用し，性能向上を図っています．従来，光源励起用に使われていた大型で高価なチタンサファイアレーザーに替え，小型で安価なファイバーレーザーを使用できる素子を開発しています．

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。

藤井 秀司

液体の粉体化技術に基づく機能性材料の創出

コロイド次元に存在する高分子粒子は、接着・粘着、塗料分野においてフィルム形態にして広く利用されている。近年、高分子粒子の粒子径、粒子径分布、表面化学、形状のコントロール技術の発展の恩恵を受け、大きい比表面積、分散状態における適度な運動性を活かした粒子形態のままでの利用にも関心が集まり、学術、工業両分野において精力的に研究が進められている。さらに、コロイド次元にある高分子粒子は、粒子間力、界面自由エネルギー、媒体の流れを駆動力とする自己組織化、すなわち自律的方法によって省エネルギー型の機能性材料の創出を可能にし、現行の重力支配下におけるエネルギー消費型の材料創出、すなわち他律的方法を見直す機会を我々に与えてくれる。 発表者は、界面自由エネルギーを駆動力とする粒子の自律的な界面吸着現象に注目し、高分子粒子の気液分散体の安定化剤としての利用を提案している。これまでに、粒子径、単分散性、形状、表面化学を精密にデザインした機能性高分子粒子を使用し、高分子化学、界面コロイド化学を学術基盤として、高分子粒子によるアーマードバブル、リキッドマーブル（LM）、ドライリキッド等のソフト分散体の安定化、構造評価および安定性制御に関する基礎研究を推進している。粒子の素材として高分子材料を利用することで、無機材料では導入が困難である、多様性に富む刺激応答性、低温での変形能、成型性、フィルム形成能の導入が可能になり、ソフト分散体を基盤とする新規機能性材料の開発につながると考えている。本発表では、気中液滴型気液ソフト分散体であるLMについて、発表者らが取り組んできた研究について紹介させていただく。

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．

中西 真悟

貴金属比の類似比が奏でる数理情報デザイン

黄金比とピタゴラスの定理を魅了させるケプラー三角形に、一般化されたフィボナッチ数列を応用した新たな貴金属比の類似比の魅力を提案しました。発表後に定義式には第2類似比がカッパー比、第3類似比がニッケル比と1990年代後半に命名されていたことがわかったのですが、命名者も際立った数学的・芸術的魅力は言及しませんでした。一方で、従来の貴金属比の第4貴金属比にもカッパー比、第5貴金属比にもニッケル比が記載されることがあり、名称の由来や情報とその信憑性に確信を持てませんでした。したがって、発表時のコンセプトの通りに従来の第2貴金属比である白銀比、第3貴金属比である青銅比を基準に対比しながら今回の発表を公開して、ご閲覧いただく皆様のご意見を聴くことにしました。科学・技術ならびに芸術の世界に役立つ発展に繋がれば嬉しいです。ところで、白銀比に必要な直角二等辺三角形と、ペル数列の代わりにヤコブスタール数列を活用した貴金属比の類似比には、従来の貴金属比とは導出こそ異なるけれども、とても美しい数理と芸術の可能性が隠されていました。貴金属比の類似比の幾何学的特徴を調べながら、有名な数学者の功績を加えて調和させていくと、その美に魅せられます。下記は、提案から1年間の成果のギャラリーです。ご堪能ください。

門内 晶彦

クォークグルーオンプラズマから探る数兆度の世界

物質を形作る最小構成要素であるクォークやグルーオンなどの素粒子は、通常は原子核中の陽子や中性子などのハドロンと呼ばれる粒子内部に閉じ込められています。一方約2兆度以上の超高温になるとクォークグルーオンプラズマ(QGP)と呼ばれる素粒子のプラズマ状態になると考えられています。QGPはビッグバン直後の初期宇宙を満たしていたとされますが、高エネルギー原子核衝突による実験的な生成が可能です。モデル構築、解析計算、数値シミュレーションなどを通じてQGPの物理を理論的に研究しています。

神村 共住

光学材料のレーザー損傷耐性の非破壊３次元イメージング技術

高レーザー損傷耐性で均質な光学材料の供給が産業用レーザーシステム、半導体露光装置等の性能、信頼性の向上に緊急で不可欠な課題となっている。本技術は、これまで開発してきた基本評価技術にさらに評価用レーザー光源の安定化を図ることで2光子吸収からレーザー損傷耐性を非破壊で高精度計測することを可能にしている。これにより各種光学材料のレーザー損傷耐性を非破壊で３次元イメージング可能な品質評価技術として確立している。

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．

加賀田 翔

光音響法を利用した熱的性質の計測技術の開発

　近年、エネルギーの有効利用がますます重要さを増しています。エネルギーの変換効率の改善や運転効率の向上には伝熱現象の正確な把握が必要です。また工業製品だけでなく人間も体温を保つ為に発熱し、体内で熱移動が起こり、周囲の環境と常に熱の授受を行っています。最近では人体と外部環境との熱の授受を解明し、温熱環境下における人体の快適性を定量的に評価する試みも行われています。あらゆる場面で生じる伝熱現象を正確に把握するには、対象物の熱的性質を定量的に知る事が必要です。当研究室では光熱変換法の1つである光音響法を利用し、非破壊で迅速、かつ簡便な熱的性質の計測技術の開発に取り組んでいます。

橋本 智昭

融液内対流のモデル予測制御

融液内対流を制御する手法としては，るつぼの回転速度の調整，るつぼ側面の温度調整，磁場の印加などが制御入力の候補として考えられる．融液の対流現象を表現するための基礎方程式として，融液を非圧縮性流体と仮定すると，質量保存則から導かれる連続の式，運動量保存則から導かれるNavier-Stokes方程式，温度の拡散現象を表すエネルギー式，濃度の拡散現象を表す物質拡散方程式が挙げられる．これらの基礎方程式で記述される熱流体システムに対して，モデル予測制御系設計法が確立されている．

上田 整

弾性数理解析による材料設計

数理固体力学は材料・機械・建築・土木工学に限らず、広い応用分野の様々な現象に対応しているが、その応用の根幹となるのは「線形弾性力学」である。この弾性力学は応用の目的や現象に合わせて基礎微分方程式を解くことに帰着される。 　本研究室では、苛酷な使用条件下にある機械・構造物の材料設計および安全性・信頼性評価を目的として、材料の電気・熱・力学的挙動を解明している。恩師から頂いた言葉「弾性体の平衡の問題においては、非常に一般的な大定理を打ち立てるよりは、種々の特解を求めて集積することで知識はもたらされる」を胸に、以下に示すような破壊力学解析を実施し、弾性数理解析の学問分野の確立を目指している。

小池 一歩

絹フィブロインを用いた酵素膜の作製と拡張ゲートFET型バイオセンサーへの応用

本研究室が行っている研究課題の一つに「連続モニタリング可能な拡張ゲートFET型バイオセンサーの開発」があります．近年，体液に含まれる健康指標マーカを連続，かつ，繰り返し測定可能なウェアラブルセンサーの需要が高まっています．その中でも特に実用化進んでいるパッチ式センサーは，皮下の血管と細胞の間を満たしている間質液を被検液とするため，低侵襲で連続使用できる特徴があります．これまで我々は，市販のMOSFETのゲート端子に酵素膜を形成した拡張電極を接続して，健康指標マーカであるグルコース（糖），尿素，クレアチニンを検出するための拡張ゲートFET（EGFET）型バイオセンサーを作製してきました．本研究シーズは，「絹フィブロインを用いた酵素固定化技術」と「EGFET型バイオセンサーへの応用」です．

森實 俊充

メカトロニクス技術、パワーエレクトロニクス技術を用いた電気機器の効率的な利用法

電気機器の利用は他分野に渡っており、その効率的な利用法が求められています。それぞれの電気機器は直流あるいは交流が用いられていますが、近年のパワーエレクトロニクス技術の発展により電力変換機器を用いて直流と交流の電圧や電流、周波数や位相を自由に変換することが出来るようになりました。本研究室では 様々な電気機器を用いて電気を作るから使うまで、効率的な利用法を研究しています。

川上 雅士

通信機器におけるEMC/PI/SI協調設計手法

　電子機器は不要な電磁波を放射し，他の機器を妨害する可能性がある． このような問題をEMC(Electromagnetic Compatibility)問題と言う．EMC問題を解決することは，安心安全な電磁環境実現のために重要であり，高品質な電子情報化社会の確立への貢献につながる．本研究は，通信機器をターゲットにし，EMC，SI(Signal Integrity)，PI(Power Integrity)についても同時に仕様を満足する協調設計手法の構築を行っている． 　

益岡 了

UXデザインの開発・デザイン提案と評価

情報デザイン分野において、グラフィックや映像といった従来の視覚デザインを扱っていたメディア：印刷物やTVの機能の多くが、スマートフォンに代表される情報メディアへ置き換わろうとしています。従来のメディアでは一方方向の情報伝達が中心であったのに対して、新メディアは双方向的で相互作用を伴うインタラクティブなデザインを実現しています。そのためにユーザ中心設計やユーザビリティといった観点から、そのインタラクティブな体験を調査・評価することで、新たなデザイン機器やサービスの提案が求められています。私どもは特にユーザインタフェースデザイン（以下UIデザイン）を中心に、新たなデザインの可能性の研究・開発を行っています。

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．

布施 宏

町工場でできる！純Alの超薄肉ダイカストヒートシンク

本技術は既存の純アルミのダイカスト技術とは異なり，金型加熱や超高速マシンは不要で「低温・低速充填と指向性凝固並びに剥離現象の促進により純アルミニウムダイカストの肉厚1mm以下の薄肉化へ適応可能」となることを見出しました．純アルミはダイカスト用合金ADC12に比べ湯流れ性が悪く，金型への焼付きが著しいことから技術的に難易度が高かったのですが、従来にはない新しいプロセスで、純アルミの薄肉ダイカスト化が適応可能となります。

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。

田中　耕司 教授，東　良慶 准教授

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。

村岡 雅弘

超分子を用いる光学活性分子の高効率合成

キラル化合物を選択的に合成する触媒的不斉合成では，高価なキラル源や金属を利用したり，多段階の精密な合成手法と精製方法を駆使するなどの問題点がありました。そこで本研究では，構造がシンプルで簡単に合成できる輪状分子と軸状分子を適切に組み合わせることで得られる「機械結合性面不斉キラルインターロック超分子」に着目し，光学活性分子を高効率で合成する手法を開発しています。これまでに、このインターロック超分子の一つであるロタキサンを新たに合成し，特徴的な動的挙動や３次元構造を有効利用して、分子シャトル性能を評価しました。

江口 翔一

時系列データを用いたモデル化

近年の計算機システムの発展と利用環境の向上により、諸科学や産業界のあらゆる分野でデータが蓄積されている。このようにして大量に蓄積されたデータから、 その背後にある自然現象や社会現象のような複雑かつ不確実な現象を読み解くには、データから本質的な情報を抽出するための手法の開発が不可欠である。このとき、不確実現象の解明と予測、知識獲得のために重要な役割を果たすのが現象のモデル化であり、時系列データを用いた現象のモデル化の問題に取り組む。

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．

上辻 靖智

機能材料のマルチスケール最適設計

　材料に優れた特性を発現させる鍵は，微視構造にある．次世代新規デバイス開発の核となるマルチフェロイック材料の電気磁気効果を飛躍的に向上することを目的とし，顕微鏡で観察される微視（ミクロ）スケールと機械構造物を捉えた巨視（マクロ）スケールを連成したマルチスケール構造最適設計を駆使して，数値解析主導の材料設計開発を提供する．

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。

西川 出

デジタル画像相関法によるき裂・欠陥の非破壊検査

負荷を受ける部材の表面画像を２枚(時間差１秒程で２枚撮影する)利用して、表面のひずみ分布を非接触で評価するデジタル画像相関法を援用することにより、変位・ひずみの評価システムを構築した。さらにこれを発展させ、き裂や欠陥に生じる特有のひずみ場を利用することにより、き裂・欠陥の有無は言うに及ばず、き裂周りの応力や応力拡大係数さらにはJ積分といった破壊力学パラメータを高精度に非接触評価できるシステムを開発した。

倉前 宏行

マルチスケール・マルチフィジックス有限要素解析法

金属材料の機械的特性は，材料の微視的な多結晶構造，特に優先方位や結晶粒径に大きく依存する．微視結晶構造制御に基づく高機能材料の創製のためには，熱的影響を含む材料の加工過程における塑性変形過程の結晶集合組織発展の非線形解析手法と加工プロセスパラメータの最適化の確立が必要である． 本研究においては，塑性変形誘起の集合組織発展に加え，熱的負荷による動的再結晶を解析可能なマルチスケール熱・結晶塑性有限要素解析コードを開発した．これにより自動車用ボディ板材のAl合金板材の圧延創製過程のプロセス最適化が可能となる．

井原 之敏

多軸制御工作機械の加工精度向上

除去加工を行う工作機械は、機械の精度が悪いと加工方法や工具がどんなに良いものを使用しても加工されたものの精度はよくなりません（母性原理）。しかし、機械そのものの精度はあまり見えてこないのが実情です。特に多軸制御工作機械は機械そのものの精度を検査する方法も定まったものが存在しませんでした。そこで私たちの研究室では機械の運動精度を検査する方法を提案し実施することでまず機械の精度を保証し、そのうえで加工方法について提案と検証を行っています。

河村 耕史

藻類バイオ燃料の実現に資する生物資源の収集と培養・育種技術

バイオ燃料化が期待される微細藻類の１種（ボトリオコッカス： Botryococcus braunii）の遺伝資源を国内外から収集し、高密度培養法、突然変異育種法などの技術を開発している。これまで、日本各地の湖沼とインドネシアのカリマンタン島内の熱帯泥炭湿地や湖沼を中心に５００株あまりの野生株を収集し、これまでの増殖速度の最速値を更新する新しい高増殖株を発見した。

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。

長谷川 尊之

光励起過渡現象の解明とテラヘルツ波放射応答の制御

半導体表面をフェムト秒レーザーで励起すると、サブピコ秒領域において電子や原子の様々な過渡現象が生じます。過渡現象はテラヘルツ波放射や誘電率変調をもたらすことから、光機能性の開拓において注目されています。本研究室では、半導体表面状態を制御する方法を開発し、実験面では新規な分光手法を開発して適用することで過渡現象ダイナミクスの解明とテラヘルツ波放射応答の制御を目指しています。

安國 良平

液中レーザー粉砕法による有機ナノ粒子作製技術

ナノサイズの粒子はバルク結晶とは異なるユニークな物理化学特性を有しているため，既存材料のナノ粒子化による新奇な機能発現が注目されている． 液中レーザー粉砕法は貧溶媒に分散させた有機物のバルク結晶にパルスレーザーを照射して粉砕することで，ナノ粒子の分散液を得る技術である． レーザーの照射パラメーターを変えることで作製する有機ナノ粒子のサイズや結晶多形を制御することが可能である．