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ホーム言語理解AIを活用した「単語の使い分けマップ」の開発
SDGsの分類
研究テーマ
IT・IoT・AI・ロボティクス人文学
学科の分類
情報科学部情報メディア学科

言語理解AIを活用した「単語の使い分けマップ」の開発

情報科学部

情報メディア学科

計量言語学研究室

中西淳 講師

人工知能教育工学語彙学習

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。

単語の使い分けの難しさ

「あかん,ごじゃ眠いわ。」と聞いて,あなたは何と言っているか分かりますか?

これは播州地方出身の友人の発言で,彼によると「ごじゃ」は「とても」や「めっちゃ」のような意味を持つ播州地方の方言のようです。おそらく多くの日本人は「ごじゃ眠い」と聞いて,「ごじゃ」は「眠い」を強調する表現なんだなぁと推測できると思います。

珍しい単語を使いこなせるようになりたい私は,「ごじゃ」をマスターしようと日常生活の中で頻繁に使っていました。そんなある日,「とても(よく)喋る」という意図で「ごじゃ喋る」と発言しましたが,友人から「間違ったことを喋る」という意味になる可能性があると指摘を受けました。どうやら「ごじゃ」には「無茶苦茶に」という意味もあるようで,「とても」と同じ意味だと思って使っていると思いもよらない誤解が生じる可能性があるのです。

英語学習者のライティングの問題点

このようなことは英単語を勉強していると頻繁に起こります。日本語の「とても」に当たる「very」の類語に「fairly」や「remarkably」などがあります。これらの表現はすべて「very」と同じように使えるわけではなく,場面に応じて適切に使い分ける必要があります。単語帳で学習したはずの「fairly」や「remarkably」ですが使うタイミングが分からず,結果的に「very」のように汎用的で馴染みのある単語を何度も使い回してしまうことがよくあると思います。

その例として,日本人大学生がアメリカ留学中に書いた英語日記の一部を見てみましょう。

  1. All of these hamburgers are very huge and it was very hard to eat without using knife and fork.
  2. …they took care of me very well so I had very good time.

これらの英文では,「とても大きかった」や「とても良かった」など留学中に感じたことを強調するためにveryが多用されています。これらのveryは必ずしも間違いであるとは言えないですが,せっかくの思い出を詳細に伝えられなくなっているように感じます。中学校や高校で沢山の英単語を暗記したはずなのに,いざ英作文を書くとなると使い方が分からないという状況は頻繁に起こると思います。このような思いをしないためにも,英単語を学習する時には,その単語の類語との使い分けを意識して,実際に単語が使われている英文にたくさん触れることが重要だと言えます。

「単語使い分けマップ」の開発

本研究では,近年注目を集めている言語理解AI(GPT・BERT)を活用して,英語学習者が単語の使い方を学習するのを支援するためのオンラインツールを開発しようとしています。下の図は実際のWebシステムの画面です。

「検索語」に調べたい単語を入力して,「類語数」と「用例数」を選択することで,調べたい単語の類語が一覧で表示されて,さらに,それぞれの類語が各用例に置き換えられる確率の高さに応じてグラデーションで提示されます。黒色に近いほど類語と置き換えられる可能性は高く,白色に近いほど類語に置き換えられる可能性は低くなります。例えば,上の図の1つ目の用例”My sister is very beautiful.”の”very”は,”incredibly”と置き換えられる確率は高いですが,”extremely”と置き換えられる確率は低いことがわかります。さらに,このシステムでは,類語や用例のレベルを指定することができるため,自分の英語力に合わせた類語や用例を提示してくれます。

このようなオンラインツールを開発することで,英語ライティングにおいて単語の使い分けができるようになり,さらには,英語学習者が単語の細かいニュアンスの違いを理解できるようになることが期待されます。また,今後様々な情報技術を取り入れることによって,英語学習者がより効率的に単語を学習できることを目指しています。

論文

「スマートフォンを用いた新たな英単語学習の検討―Google FormとKahoot!を組み合わせた授業実践をふまえて―」(2021)中西淳『e-Learning教育研究』15p.13-24.

「ニューラルネットワークを活用した類語検索システムの開発—シソーラスにお ける形容詞goodの記述との比較— 」(2023)中西淳『e-Learning教育研究』17p.13-24.

「【最優秀論文賞受賞】外国語学習者のための語彙学習支援ツールの開発―文章生成 AI の活用による新たな試み―」(2023)中西淳『2023PCカンファレンス論文集』p.128-131.

研究者INFO: 情報科学部 情報メディア学科 計量言語学研究室 中西淳 講師

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横山 香奈

ハワイにおける日系移民の成功要因に関する一考察

 ハワイでは、日系移民が他のアジア系エスニックグループに比して突出した成功を収めた。成功した背景理由として、「日本人は勤勉で我慢強かったからだ」と精神論に終始することが多いが、調査の結果、それ以外にも多角的要因が寄与していることが示唆された。 かつて海外へと移り住んだ日系移民の一例を参考に、今後、日本においても移民の教育問題について検討したりするなど、多方面に還元できるような研究に繫げていくことを目指す。

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。

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.

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。

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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。

田岡 育恵

逆の意味をつなぐANDとアドホック概念の形成

(1) He looked vicious and attractive.  (1) の前項はviciousというネガティブな状態を表す語であるのに対して、後項はattractiveというポジティブな状態を表す語である.ここでは,「やくざな感じで(そこが)魅力的だった」というように、前項が後項の要因になっているような解釈になる.しかし,本来,ネガティブとポジティブという逆の意味をつなぐのに,何故butではなくandの使用が許されるのか?そこにはアドホック概念の生成が関わるものと考える. ここでは,そのアドホック概念の形成について考察を述べる.

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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.

田岡 育恵

「しかし暑いね」vs. But it is hot.

「しかし」は,前件の含意を否認したり,前件と後件が対照的な事態になっている場合に,つまり,逆接関係があるときに用いられる接続詞である.しかし,「しかし暑いね」と,それまで「暑くないはずだ」と思っていなかった状況でも言うことがある.「暑い」という状況をその場にいる人と共有していることを示そうとする,そのような発話である.だが,「しかし」は,本来,逆接を表わす語なのだから,その逆接性がどこかに込められているはずである.その「逆」とは何か?また,このような「しかし」に対応する用法は,英語のbutにもあるのだろうか?

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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。

+1
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。

+1
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。

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.

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。

石川 恒男

一般教育科数学教室の研究

数学教室では専任教員7名にロボティックス&デザイン学部専任教員1名と非常勤講師を加えて各数学の研究を行っている。基本的に個人研究であるが、共同研究も行っている。 研究分野は代数系4名(整数論、代数幾何)、解析系2名(シュレディンガー方程式)、幾何系2名(トポロジー)である。

尾花 将輝

アプリケーションログを対象とした異常動作検出の試み

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

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尾田 知子

J. D. サリンジャーの文学作品における「移動」

本研究は、アメリカ作家J. D. サリンジャーの文学に描かれる「移動」に着目し、その多様性と特異性を明らかにするものである。アメリカ西部や南部への長距離移動を描く「ロード・ナラティヴ」の本流とみなされてきたのは、同時代のアメリカ作家ジャック・ケルアックであるが、サリンジャーの小説はケルアックの文学と少なからぬ共通項を有する。したがって本研究は、両作家作品の共通点を踏まえつつ、ケルアックとは方向性を異にするサリンジャー作品独自の「移動」の諸相を考察する。

内田 浩明

カント『オプス・ポストゥムム』と初期ドイツ観念論の研究

私の研究テーマは、ドイツの哲学者イマヌエル・カント(1724-1804)の思想究明である。カントの著作は数多くあるが、カント哲学の代名詞とも言える「批判哲学」の主著と目される『純粋理性批判』は、まず理解しなければならないものである。しかし、それだけではカントの思想の全体像は浮かび上がってこない。 そこで、近年はカントが最晩年に書き残した『オプス・ポストゥムム』(ラテン語で「最後の作品」という意味)と呼ばれる草稿と『純粋理性批判』やカントの他の諸著作、および初期ドイツ観念論との関係を解明するための研究を行っている。

+1
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。

+1
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。

+1
大谷 真弓

「その人らしさ」の表現を目指す

人の「その人らしさ」は、様々な形で表現されます。摂食障害等のこころの病は、その人の「生きづらさの表現」だという視点でも捉えられますが、他方で、芸術活動にその人の表現を載せることで、そこに表われてくるものを、「生きづらさの表現」としてではなく、まさに「その人らしさ」が表われているのだ、という視点から捉えることも可能です。本研究では、「その人らしさ」が芸術活動(本研究では陶芸活動)の中で表現されているという視点から、陶芸活動を視ています。その上で、「その人らしさ」がいかに表われてくるのか、いかに変化していくのかを追い、どのような表現をすることが「生きづらさ」からの脱却へとつながるのか明らかにし、実践につなげます。

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