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研究テーマ
IT・IoT・AI・ロボティクス
学科の分類
情報科学部情報メディア学科

避難訓練や運動などの動機づけを行う情報システム

情報科学部

情報メディア学科

コミュニケーションデザイン研究室

福島拓 准教授

防災健康増進動機づけ

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.

制御焦点理論

制御焦点理論は,心理学分野において研究がなされている人の志向性に関わる理論であり,損失に着目する「予防焦点」と利得に着目する「促進焦点」の2種の志向性に分けられる.人々を2種の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.以下に,避難訓練支援システムと運動支援システムの例をそれぞれ示す.

避難訓練支援システム

一人でいつでもどこでも実施できる避難訓練の支援システムである.

日本では様々な企業や学校,病院などで避難訓練が行われている.しかし,これまでの訓練の多くはあらかじめ定められたシナリオに沿った避難行動が促されるが,シナリオ以外の災害発生時に問題が生じる可能性が危惧されている.そこで本研究では,日常生活中で訓練を可能としたシステムを構築することで,ユーザの防災知識や意識の向上を促すことを目的としている.

本システムの特徴を以下に示す.

  • 緊急地震速報を模した通知をランダムな時間に行うことで,様々な場所において現実味のある避難訓練を可能としている.
  • 避難訓練の内容をユーザ間で共有することで,自分自身や他の人が行った避難訓練の見直しや評価を行う機能を有している.
  • 制御焦点理論を活用した訓練目標を提示している.システムでは,避難訓練実施によって得られる利益や,死や怪我などの災害時を想起させる状態を避けるために行う目標などを用意している.これらの目標を各人の志向性に合わせて提示することで,避難訓練実施の動機づけを行っている.

 

避難訓練支援システムの画面例

運動支援システム

日々歩くことを支援するシステムである.

運動は健康に必要不可欠なものですが,1日の理想歩数に達していない人が多く存在している.そこで本研究では,利用者の志向性に合わせた支援を行うことで,歩数の増加支援を行っている.

本システムの特徴を以下に示す.

  • Fitbit社の腕に取り付けるフィットネストラッカーを用いて,毎日の歩数の計測を行う.
  • フィットネストラッカーで取得したデータをもとに,その人の志向性を考慮した通知をLINEで行うことで,志向性や歩数,時間を考慮した支援を行っている.
運動支援システムの目標提示例

※その他の研究

コミュニケーションデザイン研究室(福島研究室)では,「人とコンピュータとの協働」をテーマに,情報技術を用いて人々を支援する様々な研究を行っている.

<研究テーマ例>

  • 話者の意図を適切に伝達可能な多言語間対話支援システム
  • 地域の魅力的な場所の発見を促す散策支援システム
  • 写真比較を用いて習慣化を支援する整理整頓支援システム
  • 出来事の想起を支援する感謝日記継続支援システム

コミュニケーションデザイン研究室Webサイトはこちら

論文

「利用者の予防焦点傾向を考慮した避難訓練支援システム」(2025)福島拓『情報処理学会論文誌』66(2)p.455-463.

「損失回避を考慮したフィードバックを行う運動支援システムの開発」(2025)中出恵美『情報処理学会,DICOMO2025シンポジウム』p.1527-1533.

研究者INFO: 情報科学部 情報メディア学科 コミュニケーションデザイン研究室 福島拓 准教授

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SDGs
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河合 俊和

医師と協働する手術支援マニピュレータ

本研究室では,患者の傍から近接操作でき,医師と共存協調する手術支援ロボットを,医工・産学連携で研究しています.執刀医が一人で行えるロボット支援手術が実現すれば,少ない医療スタッフでの手術が可能となり(感染症対策,外科医の働き方改革,大規模災害),患者は地元病院で手術を受けられ,診療科の偏在の縮小,医療費の低減にもつながります.

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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。

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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。

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杉川 智

リアクティブスケジューリングのための数理モデル

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.

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井垣 宏

リアクション機能を備えたリモートモブプログラミング支援環境の検討

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,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応じたコミュニケーション支援機能とリアクションが実行された際に記録する機能を検討している.

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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。

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小池 一歩

酸化物エピタキシャル薄膜の作製とプロトンゲートトランジスターへの応用

三酸化モリブデン(MoO₃)および酸化タングステン(WO₃)は、電気化学的にイオンを挿入・脱離することにより、電気的・光学的特性が大きく変化する特性を有する酸化物半導体です。近年、これらの材料特性を活かし、ニューロモルフィックデバイスへの応用が注目されています。我々はこれまで、格子整合性を有する酸化物単結晶基板上に分子線エピタキシー(MBE)法を用いてMoO₃およびWO₃のエピタキシャル薄膜を成長させ、電気化学的にプロトンを注入した際の構造変化および電気・光学特性の変化を詳細に検討してきました。例えば、膜厚わずか40 nmのMoO₃薄膜に対して、2.8 mC/cm²の電荷密度でプロトンを注入したところ、電気抵抗率が約5桁低下し、半導体から金属への相転移的挙動が観察されました。現在は、この知見を応用し、MoO₃およびWO₃薄膜表面にプロトンを含有するナフィオン膜を接着させたプロトンゲートトランジスタの開発に取り組んでいます。本研究シーズは、MoO₃およびWO₃エピタキシャル薄膜の高品質な結晶成長技術と、それに基づく材料物性の知見の提供です。

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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

本研究室では、「連続モニタリングが可能な拡張ゲートFET型バイオセンサーの開発」に取り組んでいます。近年、低侵襲でバイオマーカーを測定できるパッチ式バイオセンサーへの関心が高まっており、我々もこの分野における技術開発を進めています。本研究では、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することで、グルコース(糖)、腎機能指標であるクレアチニンおよび尿素を検出可能な拡張ゲートFET(EGFET)型バイオセンサーの開発を行っています。本研究の特徴的な技術シーズは、絹フィブロインを用いた酵素膜の作製技術と、EGFET型バイオセンサーの高感度かつ安定な動作を可能にする回路設計にあります。

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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.

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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)とVRとの融合

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.しかし,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.また,視点や天気・季節を仮想的に変えることでVRと融合することもできます.

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吉田 哲

高齢者の地域継続居住支援

住み続けてきた街で、高齢期にも健康に生活を継続できることは誰しもが望むことである。そのためには特定のだれかに負担が集中したり、補助金頼みの支援では持続的な支援とならない。こうした前提で、1.高齢者の外出支援のための道路沿い私有地へのベンチの設置、2.介護保険外・訪問型日常生活支援の広域・越境提供の研究(科研費:2022-)、などを進めています。中でも1.では2021年度国土交通省令和3年度(第15回)バリアフリー化推進功労者大臣表彰、京都景観賞、景観づくり活動部門:市長賞(令和2・3年度)、日本都市計画学会関西支部、関西まちづくり賞: 奨励賞などを受賞しており、2019年にはロンドンで Urban Design for Elderly Pedestriansと題した事例報告もしています( UCL-Japan Grand Challenges Symposium “Research Development and Innovative Knowledge Transfer to Super-ageing Society”, JANET Forum 2019, 2019.11.5, Embassy of Japan in the UK)。京都市内の3小学校区で合計72か所のベンチ設置となり、活動は京都市内の隣接区や大阪市内へも広がりそうです(協力を要請されています)。2023年度から同じ活動をする他地域の活動とも連携を始めており、2025年度は『まちのベンチ』第4回情報交流会を11/29に伏見区の藤森神社で開催する予定です←詳細は連絡をください。

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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

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.

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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.

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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実践的な教育法

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く、より実践的な題材となろう。また、政府による緊急事態宣言による新型コロナウイルスへの影響に関しても、Granger 因果性の検討も行ったので、政策の効果検証としても有用であろう。

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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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古賀 泰敬

ブラックホール近傍の光の軌道と時空構造

一般相対論において、重力とは時空そのものの歪みとみなされます。重い天体のまわりでは時空が強く歪み、光を含むあらゆる物質が重力の中心に引き寄せられます。宇宙で最も強い重力をもつ天体をブラックホールといい、その表面からは光さえも脱出ができず「黒い穴」のように見えます。一般相対論の面白い点は、このような性質を「曲がった時空の幾何学」として数理的に調べられるところにあります。私の主な興味は、ブラックホール近傍の光の軌道や、それに関わる時空構造を理解することにあります。

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中西 淳

言語理解AIを活用した「単語の使い分けマップ」の開発

英作文を書いていて「この英単語はこのタイミングで使っていいのかな?」と迷うことは多くの英語学習者に共通する悩みだと思います。一方,どの英単語がどの文脈で使用できるかどうかを調べるのは簡単ではなく,結果的に馴染みのある単語を繰り返し使ってしまう傾向にあることが様々な研究で報告されています。本研究では,英語学習者が様々な単語の適切な使い方を学習できるように,近年注目を集めている言語理解AI(GPT・BERT)を活用して,様々な用例や類語の関係性を視覚化することのできる「単語使い分けマップ」の開発を目指しています。

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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を用いたプログラミング演習

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。さらに、その教材を用いた演習も実施する。

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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.

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