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ホーム意思決定支援向け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
SDGsの分類
研究テーマ
IT・IoT・AI・ロボティクス
学科の分類
情報科学部情報知能学科

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 -スマート社会・危機管理システムへの応用-

情報科学部

情報知能学科

知能応用システム研究室

尾崎敦夫 教授

AI(人工知能)マルチエージェントモデリング&シミュレーション人数・人流センシング

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。

屋内施設での危機管理対策の検討

大型ショッピングモール、主要ターミナル、大規模イベント等は、多くの人が集まるため、有事(震災、火災、水害など)の際は、甚大な被害が生じる恐れがあります。しかしこのような施設において、大勢の来場者を交えた防災訓練などの実施は困難です。このため知能応用システム研究室では、大勢の学生が通う大阪工業大学・枚方キャンパスで毎年実施している防災訓練時に実測した人流データにより避難者の行動モデルを構築し、様々な状況に応じた避難状況を予測できるシミュレーションツールを作成しました。この結果、月曜3限の授業最多時では18分28秒、全学生が来校していると仮定した場合は28分43秒もの時間を避難に要することが予測できました。また、階段・廊下などでの混雑状況や教室出口までの距離などを考慮して冷静に行動すると、2割程度避難時間を短縮できることもシミュレーションによって確認できました。今後も引き続き、これらの知見を活かして、避難誘導方法の改善・検討を行っていく予定です。

大規模イベントでの危機管理対策の検討

大勢の来場者が集まる大規模イベントでは、様々な災害が生じた場合を想定した危機管理対策の構築・整備が求められます。知能応用システム研究室では、2019年より、枚方市最大級のイベント「枚方宿くらわんか五六市」(枚方市駅~枚方公園駅の1.1km区間で、毎月第二日曜日に開催)を対象にした避難誘導支援システムの構築を進めています。本システムは1.1km区間の会場に分散配置した複数センサーで、来場者の密集度を測定し、有事の際は様々な状況をシミュレーションで予測することで、混乱・混雑が生じないように効率的な避難指示を出すことを目的としています。また、一昨年度からは、このシステムを利用して、感染リスク低減(三密回避)のための情報提供を行う取り組みも推進中です。今後も引き続き、来場者が安全・安心、そして楽しめるイベント運営を本研究によって支援していく予定です。

本研究シーズの特徴

交通管制システム、防災指揮システム等の社会システムの解析・設計・制御や、有事(災害時等)の際の意思決定支援を実現するための主な研究シーズ

①実世界を高精度に模擬するためのマルチエージェント向けモデリング&シミュレーション技術

②認識精度向上のための機械学習技術(ディープラーニング等)

③各種モビリティのリソースを高効率に運用するための最適スケジューリング技術

④シミュレーション高速化のための並列処理技術

論文

「動的タイムステップ制御方式に基づく道路交通シミュレーションの実現と評価」(2007)尾崎敦夫『情報処理学会論文誌(コンピューティングシステム)』第48巻p.1-12.

「並列分散型シミュレーションエンジンの実現と評価」(2010)尾崎敦夫『電子情報通信学会論文誌D』Vol.J93-D No.10p.2209-2221.

「遅延を最小化する移動体の順序付け方式 -公正性を考慮した遅延最小化」(2015)澤田めぐみ『情報処理学会論文誌』Vol.56, No.11p.2072-2082.

特許

特願2007-211013特許第5100251号

特願2009-094875特許第5414332号

特願2012-137722特許第5843704号

研究者INFO: 情報科学部 情報知能学科 知能応用システム研究室 尾崎敦夫 教授

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SDGs
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+1
外波 弘之

フェノールポリマーの合成とその機能性評価

 近年,酵素触媒をプラスチックなどのポリマー合成に利用する方法が注目されている.これは酵素触媒の有する次のような特徴を活用しようというものである.1,高い触媒活性 2,基質特異性 3,生分解性 4,穏和な条件下で機能.本研究では,このような酵素触媒の特徴を活かし,主として西洋ワサビ由来のペルオキシダーゼ(HRP)を触媒としてフェノール類を重合させる.生成するフェノールポリマーについて,タンパク質との結合能などの機能性評価を行う.

+1
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.

+3
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.

田岡 育恵

譲歩・対比の文脈でのand

譲歩・対比の用法のand について「butと交換可能」という記述が辞書に見られる:/ ǽnd / [対照]それなのに、しかし、(また)一方《♦butと交換可能》;[譲歩的に]・・・なのに(小西友七・南出康世編集主幹『ジーニアス英和大辞典』).しかし,譲歩・対比を表すのにbutではなく,わざわざandを使うのは,それなりの伝達効果を見込んでのことである.譲歩・対比の文脈で使用されているandについて,butにはないandの伝達効果を紹介する.

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。

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.

+1
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。

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.

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.

+2
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。

+1
谷口 浩成

底背屈と回外内動作を提供する足関節の関節可動域運動支援装置

拘縮とは,関節の柔軟性が失われた状態であり,発症前に予防することが重要である.拘縮の予防方法として,理学療法士による関節可動域(Range of Motion : ROM)訓練が実施される.しかし,高齢者の福祉施設や,通所リハビリテーションの事業所など,介護の分野における理学療法士の不足が指摘されている.そこで本研究室では,理学療法士に代わってROM訓練を行う運動装置の開発を行っている.本研究では,独自に開発した空気圧ソフトアクチュエータを用いることで,足関節のROM訓練やストレッチ運動など多様な動作を実現できるリハビリテーションシステムについて紹介する.本アクチュエータの柔軟性を利用することで,患者に対して安全で予防に必要な多様な動作を提供できる点が特長である.

中西 淳

大規模言語モデルが切り拓く新しい語彙学習法

現在、外国語学習者向けの語彙選択問題の自動生成・評価システム(CAVES)を開発しています。CAVESは、語彙の使い分けトレーニングに特化した学習支援システムです。大規模言語モデルを活用しており、GPTによる無限の問題生成と学習者レベルに合わせた調整、BERTによる確率に基づいた詳細な採点が特徴です。システムの使用方法は簡単で、単語選択、難易度設定、問題生成、解答、評価の流れで進みます。今後の精度向上により、語学学習の効率化と個別化が期待されています。

中村 成春

コンクリート工学計算ツールとしての収縮ひび割れ制御法の開発

近年の日本建築学会等の建築工事標準仕様書や関連指針では,仕様設計の規定とともに,性能設計の対応が明示されるようになったが,初・中級技術者は,コンピュータプログラム言語等に精通しているとは言い難く,結果的に,各種工学モデルの計算が必要な性能設計の対応が難しい。そこで,コンクリート工学計算ツールとして,表計算ソフトによるマクロ機能を使わないで初歩的な組込み関数によるセルのみの計算に従った計算の見える化に関した計算ツールを構築した。本件は,その一例として,コンクリートの収縮・膨張の体積変化やクリープの変形と,それら変形が拘束されて作用する応力やひび割れ発生やひび割れ幅等を解く手法の計算ツールを開発したものである。

+4
小林 正治

リサイクル可能なエーテル系溶媒を用いる環境適合型有機合成法

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。

東 善之

鋼製インフラ構造物に吸着可能な点検ドローン

日本のインフラ構造物は多くが高度経済成長期に建設され,老朽化が進んでいますが,点検には足場や専門技術が必要であるため,ロボットによる保守・点検作業の効率化が必要とされています.特にドローンは高所点検に適しているものの,ロータを常時回転させるためバッテリーの消耗が課題となっています.本研究では,バッテリーを消費せず橋りょう等の鋼製構造物に吸着でき,離脱の制御も容易な磁気吸着ユニットを搭載した点検用ドローンの開発に取り組んでいます,

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

+2
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。

+1
小林 正治

キノコの機能を成分化学的に解明する

きのこは古くから万病予防の健康食材として利用され、漢方薬や健康補助食品の有効成分としても配合されていますが、その効能が必ずしも分子レベルで解明されているわけではありません。私たちは類例のない抗認知症作用をもつきのこ「ヤマブシタケ」に注目し、その特徴的な有機低分子成分の化学合成と生物活性検定によってきのこの効能を単分子レベルで理解・解明することを目指しています。今までに30種以上の低分子成分を合成し、そのいくつかに神経細胞保護効果があることを見出しました。

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。

+1
吉田 哲

地域住民の集う集会所、民間施設などの計画・設計

各地で公共施設の長期的削減が着々と進む中で、依然として地域住民が利用できる施設は、規模が小さくとも、その「そば」にあることが望まれる。地域に建てられた集会所はもとより、地域にある「民間=私」の施設などを地域住民に開き、あつまるための「共」の施設・場とすること、または、「行政=公」の施設であったものを「私」が運営する、などでそうした施設・場を身近におく試みを支援する。 1.旧街道沿本陣のまちライブラリー利用、隣接ため池の地域利用提案(公園、ビオトープ、農園利用):2018年度~、 2.建築協定地域内の老朽集会所の建替計画、支援(図):2022年度~、 3.元医院・空家の地域サロン化、まちライブラリー設置提案:2023年度~などを進めています。

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