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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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ズオン クアン タン

遺伝的アルゴリズムによる地上放送システムの無線資源割り当て最適化技術

本技術のコアは,遺伝的アルゴリズムを用いて放送局の送信電力と使用チャネルを割り当てる際,膨大な地図情報を取り入れると計算不能になるため,各局の放送エリアを簡単に近似できる数学モデルを構築し,これを最適化アルゴリズムに入れることで,計算を可能にする.

+2
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。

0
谷垣 勇輝

多目的な深層学習モデルの構造最適化

近年,大規模言語モデルをはじめとした深層学習技術に注目が集まり,多くのアプリケーションが性能を競い合っている.構造に複雑化した深層学習モデルの構造を人の手で設計することは困難なため,モデル構造の最適化を意味するNeural Architecture Search(NAS)手法が数多く開発されている.一般的にNASでは推論性能を最大化するようにモデル構造を作成する.しかし,ハイエンドな深層学習モデルは,非常に高コストな計算処理を要求するため,個人の所有するロースペックな計算機では高度なAIアプリケーションを利用することはできない.今後,AI技術が広く普及していくため,ユーザの持つ計算機スペックと推論性能のトレードオフを考慮した多目的NASアルゴリズムの開発を行っている.

0
安達 照

新しいテクノロジーを使った物理実験開発と物理教育への応用

 スマートフォン(スマホ)の加速度センサーを用いたアプリケーション "DiracmaA"や”DiracmaJump" を開発し、種々の力学実験への応用可能性を明らかにした。誰もが持っているスマホに内蔵されている加速度センサーを用いることで、実験室に限らずどこででも実験が可能となる。本装置を用いて、鉛直投げ上げ運動、水平投射運動、人のジャンプの運動を測定した。

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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。

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坂平 文博

テキストアナリティクスによるカスケード災害の分析・評価

「カスケード災害」とは、ある事象が次々と他に影響を及ぼしていく連鎖現象を有する災害のことです。本研究ではカスケード災害を分析・評価するために、自然言語処理と機械学習を用いて新聞記事から災害事象の因果知識を抽出し、災害因果ネットワークを作成します。これをもとに被害を拡大・長期化させる脆弱性ポイントを見つけ出します。(東京大学廣井悠教授との共同研究)

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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。

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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

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横山 奨

樹脂製マイクロ流体デバイスの量産に向けた拡散接合装置の開発

本技術は、主に金属の接合に用いられていた拡散接合を高分子樹脂に適用することで、医療用ディスポーザブルマイクロ流体デバイスの安価な量産の実現を目標としています。拡散接合は、母材を溶かすことなく接合界面を一体化するため、接合により透明性を損なうことはありません。さらに、多少の凹凸や切削痕が残っていても接合可能です。加工面への後処理も不要で、多種多様な高分子樹脂に対応可能です。現在、商用利用を目指して試作機を開発しており、テストサンプルとしてPMMA製のマイクロ流体デバイスの接合に成功しています。

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濵田 悦生

新型コロナウイルスに関するオープンデータを利用した効果的な教育法

厚生労働省が提供する新型コロナウイルス感染症に関するデータはオープンデータである。2020年から2022年までの新型コロナウイルスの実データとしては大変貴重なものになっている。このデータは全国で収集された、PCR検査数、PCR陽性者数、重症者数、死亡者数などを含むが、単回帰モデルやシンプルな時系列モデルを適用することによって、学部3年生向けのPBL教材で使うことの出来そうな実例分析を作成することが見込まれる。学生にとっても非常に身近で切実なデータであり、その教育的効果は高いであろう。

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加賀田 翔

非破壊で前処理なくあるがままの材料に使える熱物性値計測技術

 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。

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福島 拓

避難訓練や運動などの動機づけを行う情報システム

制御焦点理論を活用した動機づけ支援を行う情報システム(避難訓練支援,運動支援)の研究開発を行っている.制御焦点理論は心理学で研究されている人の志向性(考え方の特性)に関わる理論である.人々を志向性のグループに分け,それぞれに適した支援を行うことで各場面での動機づけを行っている.本研究では,心理学分野の知見を活用した情報システムの研究を行っている.

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横山 恵理

「古典×IT」で未来の学びを創出

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。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三つの機能を実現している。①一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。②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。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。いずれも遠隔授業に対応している。

0
横山 恵理

デジタル時代の〈源氏物語〉

黒澤翁満『源氏百人一首』(天保10年刊)に対し、TEI(Text Encoding Initiative)を用いてテキストデータ構築を行った。 『源氏百人一首』本文に対し、人物・巻名・地名のタグ付けを行うことによって可視化したり、IIIF画像・『源氏物語』本文・『源氏物語』注釈書内容・現代語訳へと情報を拡張したりすることによって、「デジタル時代の〈源氏物語〉読み」が可能となる。また、江戸時代の源氏物語享受(和歌配列や撰歌基準、注釈の特徴)が可視化され、テキストデータを通して、いにしえ人の『源氏物語』理解に近づくことができる。

+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。

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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。

+4
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。

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松井 章浩

経済安全保障と国際的な知的財産権保護

 経済安全保障と国際的な知的財産権保護との連関を明らかにするために、とりわけ特許技術の国際的流通が一国あるいは複数国の経済安全保障にどのように影響するかを検討する。具体的に、①デジタル技術情報が越境するときの知的財産問題(遺伝資源出所開示WIPO条約、デジタル技術情報の一部を意図的に外国のサーバーに置く行為に対する管轄権行使)、②特許出願非公開制度の実務的運用(特許非公開の対象範囲、損失補償の算定基準、外国特許出願禁止措置の射程、サプライチェーンへの影響)について、経済安全保障の観点から重要度が高い宇宙技術分野、IT・半導体技術分野、医薬品分野に関する特許権を中心に分析する。

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古樋 直己

映画・洋楽の英語教育への活用

英語の運用能力向上には、英語に接する時間の増加が必須である。たしかに、学習時間の増加がそのまま英語運用能力の向上につながるとも限らない。しかし,学習量を増やすことは不可欠である。これには、苦にせず接することができる素材が必要となる。元来、娯楽用に制作された映画や洋楽は、楽しみながら本物の英語に接することができるという点で優れている。ただ、本物であるからこそ、学校の英語との橋渡しの工夫が必要となってくる。

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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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