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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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姜 長安

非把持双腕ロボットによる摩擦力補償無しでの抱きかかえ制御

本研究では,力学的な本質を失わず,3次元運動を2次元運動に簡略化し,要介護者を二つの関節を持った3リンクの物体とみなす.そして,非把持双腕ロボットアームとリンクの間の静止摩擦を利用し,3リンク物体がロボットアームから滑り落ちないための安定領域を求め,その中に摩擦力が最も小さくなる姿勢を求める.得られた最適な角度を用いて,ロボットの抱きかかえ制御を行い,3リンク物体の安定支持が実現できることを示す.

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東 良慶

流域治水の思想を踏まえた次世代型水害対策への挑戦

これまでの流域の開発は、過去の災害の実績にもとづき、計画規模を設定し,鋭意実施してきました。しかし近年、地球温暖化に伴う気象・水象イベントが極端化し、水災害が激甚化していると考えられています。このことから、上述の計画規模を超過する水害が頻発しており、現状の災害対策では対応できず、私たちが暮らす“まち”を守れない時代に突入しています。 これからの我が国は、水害の発生を許容できる粘り強い“まち”が求められます。本研究では水害特性を過去から読み解き、将来を高精度に予測し、その変化に適した“まちづくり”を考究し、提案します。

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Mellor Andrew

Learning New Vocabulary

Students of English need to learn a lot of vocabulary. To be successful, they need to decide what vocabulary items to learn. As they choose which vocabulary items to study, considering the frequency of the vocabulary items in general use may be useful as well thinking about their own personal needs. They also need to decide which aspects of those vocabulary items to learn. and how to learn those vocabulary items. There are many aspects involved in learning vocabulary items related to form, meaning and use. Also they need to decide how to study vocabulary. This may include questions as to whether to learn items in isolation or context, whether to learn in semantic groups and how to reinforce and review learning.

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今川 光

関西地域の住宅における温熱環境と快適性および環境調整行動に関するフィールド調査

人間が多くの時間を過ごすであろう建築内の快適性構築は重要です。そして、その人間の快適性は季節に応じたすまい方によって変動します。本研究では関西地域の実際の住宅において、温湿度計などによる「物理環境自動測定」と居住者に快適性と行動習慣を回答してもらう「アンケート申告」を同時実施する「フィールド調査」を1年以上行い、居住環境のデータセットを構築して統計解析することで、居住実態を解明するとともに、季節に応じた適切な温熱環境や環境調整行動の提案を目指しています。

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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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山口 行一

マルチエージェントを用いた避難シミュレーションツールの開発

近年、豪雨災害や地震災害が連続しています。対象地域から来街者全員が円滑に避難を完了できるかについては、個人ではなく、群集としての避難行動を把握する必要があります。本研究室では、地域に応じた防災・減災メニューの検討を支援するため、群衆を対象とした避難シミュレーションを取り込んだ複数の避難誘導案や施設整備案の効果を比較・評価するパッケージを構築しています。

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山内 建二

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山口 行一

マルチエージェントを用いた避難行動シミュレーション分析

近年,豪雨災害や地震災害が連続し,巨大地震の可能性が高まっていますが,対象地域から来街者全員が円滑に避難を完了できるかについては,個人ではなく,群集としての避難行動を把握する必要があります。本研究室では,マルチエージェント・システムを用いてシミュレーションを行い,複数の避難誘導案や施設整備案を比較・評価し,対象地域の避難完了時間や避難者で混雑する場所を把握することで,防災・減災メニューを検討できるようなパッケージの構築をしています。

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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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本田 昌昭

地域資源の活用による都市・地域更新の手法 3

 現在、日本は拡大・成長の時代から、縮小・成熟の時代へと突入したと言える。もはや、スクラップ・アンド・ビルドによる都市更新の時代ではない。本研究室では、これからの時代における都市更新の手法について研究を行っている。身の回りに多く蓄積された「建築ストック」の活用を前提とし、さらには、成長の時代に蔑ろにされながらも命脈を保っている「地域性」を発見・増幅することによって、これからの「共同体」のあり方についても研究・提案を行っている。

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中西 真悟

セカンダリーの貴金属比が奏でる数理情報デザイン

セカンダリーの貴金属比を類似比と読み替えてお楽しみください.黄金比とピタゴラスの定理を魅了させるケプラー三角形に、一般化されたフィボナッチ数列を応用した新たな貴金属比の類似比の魅力を提案しました。発表後に定義式には第2類似比がカッパー比、第3類似比がニッケル比と1990年代後半に命名されていたことがわかったのですが、命名者も際立った数学的・芸術的魅力は言及しませんでした。一方で、従来の貴金属比の第4貴金属比にもカッパー比、第5貴金属比にもニッケル比が記載されることがあり、名称の由来や情報とその信憑性に確信を持てませんでした。したがって、発表時のコンセプトの通りに従来の第2貴金属比である白銀比、第3貴金属比である青銅比を基準に対比しながら今回の発表を公開して、ご閲覧いただく皆様のご意見を聴くことにしました。科学・技術ならびに芸術の世界に役立つ発展に繋がれば嬉しいです。ところで、白銀比に必要な直角二等辺三角形と、ペル数列の代わりにヤコブスタール数列を活用した貴金属比の類似比には、従来の貴金属比とは導出こそ異なるけれども、とても美しい数理と芸術の可能性が隠されていました。貴金属比の類似比の幾何学的特徴を調べながら、有名な数学者の功績を加えて調和させていくと、その美に魅せられます。下記は、提案から1年間の成果のギャラリーです。ご堪能ください。

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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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尾花 将輝

システムログを用いた障害検出のためのログリプレイヤの開発の試み

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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井上 裕美子

VR空間における位置把握と視線との関係

 道に迷いやすい人と,1度で道順を覚えて目的地に移動できる人がいる.道に迷わない空間把握能力の高い人は,実空間においても,VR空間においても,同じように目的地まで迷わず行ける傾向がある.このような人は,どのように視覚情報を得て,道順を記憶し,移動しているのだろうか.これまでの研究で,この点について詳細は明らかではない.そこで本研究では,看板等のある都市部の街並みを模したVR空間内を移動し,目的地まで到達する間の視線を検討した.また,心理的指標の1つとして,移動中の心拍数の変化についても検討した.将来的には,実空間においても,記憶に残りやすい街並みや,空間を移動しながら行う探索型の教育コンテンツやゲームのVR空間において,迷わず進める空間作りの1つの基礎データとなることを期待し,本研究を行った.

+1
荒木 英夫

加速度センサを用いた歩行状態計測による体調の推定

加速度センサを用いて被験者が歩行している際の体の揺れを測定することにより、被験者の体調変化を検出することを目指す。具体的な想定として、高齢者を対象とした生活改善を目指したプログラムを実施した際にその効果やプログラムへの満足度を評価することは難しく、一般的にはアンケート等を取ることにより評価を行っている。そこで高齢者である被験者に邪魔にならない程度のデバイスを身に着けてもらい、プログラムの前後において歩行時のリズムや重心のブレ方が変化するかを測定しその結果から体調の変化を検出することを目指す。

0
疋田 泰章

ホログラフィック原理による宇宙創生の研究

宇宙がどのように始まったかを、重力理論を使って明らかにしたいと考えています。重力理論として有名なものに一般相対論がありますが、一般相対論は宇宙が非常に小さい空間から始まったことを予言します。ところが、そのような領域は一般相対論の適用範囲を超えており、古典論を超えた量子論的な効果を取り入れる必要があります。本研究では、ホログラフィック原理による量子重力の記述法を開発し、宇宙創生の謎に挑戦します。

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。

0
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
加瀬 渡

インタラクタを用いた線形制御系の解析・設計

追従制御系を構成する際、制御対象の伝達関数に対して、その逆数を前置補償器として用いる方法が考えられる。この補償器は微分器を含み、その部分をインタラクタという。一入出力系では、インタラクタは伝達関数の相対次数を有する多項式とすればよい。しかし、多入出力系においてはインタラクタは多項式を要素とする行列になり、伝達関数の相対次数以外に、そのパラメータにも依存するため導出も難しい。本研究では、出力数が入力数よりも多い系に対してインタラクタに関連する様々な問題、例えば特異な重みを有するLQ問題の解の陽表現、最大非可観測化問題、状態フィードバックにより逆インタラクタ化、不変零点の計算法などを考える。特に離散時間LQ問題において、入力重みを0とした場合の解は、全域通過特性を有するインタラクタを用いたモデルマッチング制御に一致する。言い換えれば、極を伝達関数の分子とインタラクタの零点に配置すればよい。非最小位相系に関しては、分子の反安定零点を単位円に対して鏡像の位置に配置することで、特異な重みを有するLQ制御となる。

+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。

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