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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

画像認識 AI はどこを見ているの?

情報科学部

情報システム学科

ソフトウェア信頼性研究室

本田澄 講師

機械学習AI(人工知能)

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。

画像に対してAIが対象を判断した根拠となる箇所を可視化する技術があります。この技術を利用してAIが判断した根拠となる箇所と、人が画像から対象を認識する際に利用した箇所の比較評価したものはございません。

本研究の応用により例えば、従来は人が行っていた作業をAIで置き換える場合のツールとして、適切な判定基準や改良点の提案が可能になります。

一般的な画像認識AIについては膨大な量の画像データを利用して学習モデルを作成しており、画像データに対する人間の認識箇所の特定という前処理にコストがかかることが課題になります。

ポスター資料
概要
Grad-CAM
実験
実験結果
結果のまとめ
まとめ

論文

「画像認識AIはどこを見ているの?」(2021)本田澄『MOBIO産学連携オフィス テーマ別合同シーズ発表会『情報処理・AI編』』

「Grad-CAMを利用した画像認識AIに対する注目箇所特定手法の提案と評価」(2021)景井玲良『ソフトウェアエンジニアリングシンポジウム2021』p.1-2.

研究者INFO: 情報科学部 情報システム学科 ソフトウェア信頼性研究室 本田澄 講師

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SDGs
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長谷川 尊之

超短光パルスで励起される超高速過渡現象の解明と制御

半導体表面にフェムト秒レーザーを照射すると、サブピコ秒領域において電子や原子の様々な超高速過渡現象が励起されます。超高速過渡現象はテラヘルツ波放射や誘電率変調など多彩な応答をもたらすことから、光機能デバイスへの応用の観点から注目を集めています。本研究室では、結晶の表面状態に基づいた独自のアプローチから、超高速過渡現象のダイナミクスとテラヘルツ波放射特性を探究しています。

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久米 大祐

精神ストレスがもたらす動脈への悪影響に対する運動の改善効果

精神ストレスは、一過性かつ短時間な場合であっても、動脈硬化度を増大させる(血管を硬くさせる)。我々は、精神ストレスに伴う動脈硬化度の増大は短時間の有酸素性運動によって中和可能であることを示した。本手法は、ストレス社会に生きる現代人の健康づくりにとって有用である。

+2
村岡 雅弘

超分子を用いる光学活性分子の高効率センシング

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。

0
水谷 泰治

図形アニメーションに基づいた学習用並列プログラミング環境の提案と演習の実施に向けた教材の開発

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、並列プログラミング自体が難しいことに加え、初学者には馴染みの薄い数値計算問題を題材とすることが多いこと、大規模な計算でない限り並列化の効果を実感しにくいことなどから、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。また、本環境を用いた並列プログラミング演習を実施するための教材も開発する。

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地嵜 頌子

GDD-type SBBDの構成法について

2017年より, 組合せ構造の深層学習への応用を研究している. 本シーズでは, ドロップコネクト法に適用される組合せ構造であるspanning bipartite block designの構成法について紹介する.

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真貝 寿明

宇宙物理学・相対性理論研究+文理協働研究+科学のアウトリーチ活動

アインシュタインが相対性理論を提唱して100年が経ち,技術が進化して,ようやく重力波・ブラックホールの直接観測ができる時代になりました.日本の重力波観測プロジェクトKAGRA(かぐら)の科学研究者代表を2017年から21年まで務め,一般向けの著作や講演も多く請け負っている教員が,この分野の解説を提供いたします.「相対性理論はどこまで正しいのか」「宇宙への理解は今後どう深まっていくのか」などをテーマに,歴史的・科学的どちらの視点からも可能です.

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小谷 直樹

転移学習を使った強化学習エージェントの学習能力の向上

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.

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宮脇 健三郎

スマート農林業のための自律走行型クローラロボット「アグリムーバ」

農地や山林での移動に適した中型のクローラロボット「アグリムーバ」を株式会社デザイオ社と共同で研究・開発しています. 雑草除去や作物の運搬等様々な作業に使用可能なロボットで,GNSS(Global Navigation Satellite System:米国の GPS や日本の衛星を含む全球測位衛星システム)や3 次元 LiDAR(光学的な距離計測センサ)を搭載し,ROS(Robot Operating System)にも対応しています. ROSはロボット制御ソフトウェアの効率的な開発を実現するツール・ライブラリ群のセットで,世界中でロボットの研究・開発に利用されているため,様々なソフトウェア資産を活用し容易に機能拡張ができます. 現在は,GNSSによるセンチメートル単位での測位情報に基づく自律走行や,LiDARを用いたSLAM(距離データに基づく環境地図の作成)をすることが可能です.

0
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。

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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。

0
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.

+4
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。

+1
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.

+3
羽賀 俊雄

クラッド材の作製用双ロールキャスター

世界に先駆けて開発したクラッド材作製用の2種類の双ロールキャスターを開発しました.一つは,複数の縦型高速双ロールキャスターを利用する縦型タンデム双ロールキャスターです.他は,スクレイパーを縦型双ロールキャスターまたは異形双ロール装着する方式です.スクレイパーを使用する方式は,Al-Mg合金やMg合金などの熱間圧延ではクラッド材の作製が容易ではない,または不可能な合金のクラッド材の作製も可能です.

+1
山浦 真一

圧電素子を用いた音響振動発電機の試作

自動車や電車、飛行機、工事現場など、我々の周囲は様々な音で溢れています。音もエネルギーを持っていますが、そのエネルギー密度はとても低いため、現状では回収できずに捨てられているのが現状です。本研究では、市販のPZT圧電素子とヘルムホルツ型共振器を用いて音響振動発電機を試作しました。音の周波数550Hzで共振するように設計・試作したところ、550Hzと425Hzで発生電圧が高まりました。120dBの音(すごくうるさい)を聞かせたところ、最大で0.8mWの電力を発生できました。今後はより小さい音でより大きな発電力が得られるように改良していきたいと思っています。

0
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.

0
中西 真悟

スキップ型重み付きGibonacci数列を得るための修正パスカル三角形の演算アルゴリズム

パスカルの三角形の構造を修正するだけで様々な数列が作成できるだけではなく,その初項や二項の設定を変えた一般形を示すための演算アルゴリズムを紹介します.そのためにスキップ型にモデリングする数列の発想が大切になります.線形代数を用いてエレガントに演算できる方法が分かりました.また,その原理にシフト演算が欠かせないことも分かりました.それでは,お楽しみにください.

+2
宮脇 健三郎

ROSプログラミング研修のためのオリジナルロボット

ROS(Robot Operating System)はロボット制御ソフトウェアの効率的な開発を実現するツール・ライブラリ群のセットで,世界中でロボットの研究・開発に利用されています. 本シーズはROSを通じたロボットのプログラミング研修に適したオリジナルのロボットを提供するものです.このロボットはハードウェアの構造も比較的分かりやすいように設計されているため,ソフトウェアの研修を終えた後に自分自身でロボットを構築する手助けとなります. 実際に提案するロボットを使ったROSの技術セミナーを開催し,参加者からは好意的な評価を得ています. また,大阪工業大学情報科学部でもPythonやC++によるロボット制御プログラミングを学ぶための教材としてゼミやPBL(Project Based Learning)で活用しています. ゼミやPBLにおいては小型の車輪移動ロボットと中・大型の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. 市販の大型ロボットは高価なものが多いですが,独自に設計・製作したロボットは低コストで手軽に利用可能です. 4足歩行ロボットや車輪移動型ロボットに装着するアーム等も製作しており,様々な研修用ロボットの製作ノウハウを有しています.

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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.  

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河村 耕史

排CO2ゼロのバイオエネルギー生産システム

再生可能でかつ低炭素社会の実現に貢献する次世代エネルギー生産システムの構築は急務の課題である。これまで、微生物の代謝活動(光合成、発酵、電子伝達)を利用したバイオ燃料の生産技術が個々に追求されてきたが、未だ実用化が難しいものが多い。本研究は、これまで個別に研究開発されてきたバイオ燃料生産システムを統合することで、物質の循環利用構造を構築し、エネルギー変換効率を飛躍的に高めることを目的とした研究と技術開発を行っている。

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