SDGsの分類 - 9. 産業と技術革新の基盤をつくろう

89件の研究シーズが見つかりました

大石 容一

デザインアーカイブ研究の手法と発展

2015年9月に締結した大阪工業大学と大阪市経済戦略局(大阪市新美術館建設準備室)との包括連携協定(2015.Sep.~2019.Mar.)のもと, 2021年開館予定である中之島美術館(2019年に正式名称として決定)の展示コンテンツの基となるデザインアーカイブの研究を目的とし, インダストリアルデザイン・アーカイブズ研究プロジェクト(IDAP)との共同研究及びシンポジウムの運営を行っている。発明家やデザイナー, 企業, 研究者他に聞き取りを行いながら情報を収集・編集し, デザインアーカイブとして未来に繋げることを目指す。

益岡 了

UXデザインの開発・デザイン提案と評価

情報デザイン分野において、グラフィックや映像といった従来の視覚デザインを扱っていたメディア:印刷物やTVの機能の多くを、スマートフォンに代表される情報メディアが置き換わろうとしています。従来のメディアでは一方方向の上方伝達が中心であったのに対して、新メディアは双方向的で相互作用を伴うインタラクティブなデザインを実現しています。そのためにユーザ中心設計やユーザビリティといった観点から、そのインタラクティブな体験を調査・評価することで、新たなデザイン機器やサービスの提案が求められています。私どもは特にユーザインタフェースデザイン(以下UIデザイン)を中心に、新たなデザインの可能性の研究・開発を行っています。

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.

中村 友浩

骨格筋オルガノイドを活用した簡便な筋萎縮モデル

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、機能評価が可能なマウス骨格筋細胞のオルガノイド作成に成功しており、この骨格筋オルガノイドの培養中に生じる受動的張力を解放することで簡便に生体と類似した筋委縮誘導できる生体外モデルを開発している。この生体外デバイスを利用し、生体の筋萎縮を模倣することが可能であれば、筋萎縮を改善する創薬および高機能食品の開発が飛躍的に進展すると期待できる。

神納 貴生

X線画像による非破壊検査に向けた微弱特徴の可視化

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線画像を用いた検査が挙げられる.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,映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線画像検査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.

藤井 秀司

液体の粉体化技術に基づく機能性材料の創出

コロイド次元に存在する高分子粒子は、接着・粘着、塗料分野においてフィルム形態にして広く利用されている。近年、高分子粒子の粒子径、粒子径分布、表面化学、形状のコントロール技術の発展の恩恵を受け、大きい比表面積、分散状態における適度な運動性を活かした粒子形態のままでの利用にも関心が集まり、学術、工業両分野において精力的に研究が進められている。さらに、コロイド次元にある高分子粒子は、粒子間力、界面自由エネルギー、媒体の流れを駆動力とする自己組織化、すなわち自律的方法によって省エネルギー型の機能性材料の創出を可能にし、現行の重力支配下におけるエネルギー消費型の材料創出、すなわち他律的方法を見直す機会を我々に与えてくれる。 発表者は、界面自由エネルギーを駆動力とする粒子の自律的な界面吸着現象に注目し、高分子粒子の気液分散体の安定化剤としての利用を提案している。これまでに、粒子径、単分散性、形状、表面化学を精密にデザインした機能性高分子粒子を使用し、高分子化学、界面コロイド化学を学術基盤として、高分子粒子によるアーマードバブル、リキッドマーブル(LM)、ドライリキッド等のソフト分散体の安定化、構造評価および安定性制御に関する基礎研究を推進している。粒子の素材として高分子材料を利用することで、無機材料では導入が困難である、多様性に富む刺激応答性、低温での変形能、成型性、フィルム形成能の導入が可能になり、ソフト分散体を基盤とする新規機能性材料の開発につながると考えている。本発表では、気中液滴型気液ソフト分散体であるLMについて、発表者らが取り組んできた研究について紹介させていただく。

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(母性原則)。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。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を行っています。

松島 栄次

新しい熱物性値測定法

未来の発電所となる核融合炉では,数十億度の超高温プラズマを閉じ込める構造材料として傾斜機能材料が,宇宙旅行を実現するためのロケットエンジンでは,数千度の燃焼ガスを噴射する構造材料として炭素繊維強化炭素複合材料が開発されています.どちらの材料も,【熱が加えられたとき,どのような応答をするのか?】を調べることが重要です.そこで,伝熱工学研究室では,そのような最先端の材料内を熱が伝わる速さとその測定法を研究しています.

中西 知嘉子

エッジAIで高精度画像認識

組み込み市場では,運用コストやセキュリティー,リアルタイム性などの問題から,エッジ(端末側)で単独処理できる「エッジAI」が期待されている.その実現方法であるFPGAによるエッジAIは根強いニーズがありながら,デバイスが高価格,実装が難しいという問題点があった.そこで,我々は,低価格のデバイスをターゲットにし,推論アルゴリズムを解析することで,効率よくアクセラレートする回路をFPGAで実装,処理を最適化することで,低消費電力で高速な推論処理を実現している.

牛田 俊

自己組織化マップを用いた模倣による小型ヒューマノイドロボットの動作制御

 日常生活の中で活躍するロボットには, 周囲の環境に合わせ臨機応変に動作することが求められる. ロボットに臨機応変な動作をさせるには, ロボットに他者の動作を模倣をさせることが有効である. ロボットは模倣により, 事前にプログラミングされていない新たな動作を獲得する. 本研究では, ロボットが人間のように新たな動作を獲得するシステムを構築することを目的とし, 自己組織化マップ (SOM: Self-Organizing Map) とモーションキャプチャシステムを用いて, 他者の動作を模倣させることにより, ヒューマノイドロボットの高度な動作制御の実現を目指す.

羽賀 俊雄

高速ロールキャスターによるアルミニウム合金板の鋳造

ロール周速30m/min以上,冷却速度2000℃/s以上でアルミニウム合金板が鋳造可能な双ロールキャスターと単ロールキャスターの開発を行ってきた.溶湯から直接薄板の高速鋳造が可能であるため,省工程・省エネルギーの利点がある.また,高い冷却速度によりリサイクル材に含まれる金属間化合物を微細粒状化し,不純物を部外化することができる.つまりアップグレードリサイクルが可能になる.また,中心線偏析は,双ロールキャスターに特徴的な欠陥であるが,これを解決するためにスクレイパーを装着した単ロールキャスターを開発した.

伊與田 宗慶

部材のマルチマテリアル化を達成する抵抗発熱を活用した接合技術

 近年の自動車産業では,車体重量の低減を目的として,車体構造部材に対して従来の鉄のみならず,アルミニウム合金や樹脂材料を組み合わせるマルチマテリアル化が推進されている.中でも,鉄とアルミニウム合金を組み合わせたFe-Al異種金属材料の活用が期待されている一方で,その接合部において剥離強度である十字引張強さの低下が懸念されている.そこでFe-Al異種金属材料継手の接合強度向上に寄与する抵抗スポット溶接手法について開発を行った事例を紹介する.

河村 耕史

石油を作る微細藻類の遺伝資源

バイオ燃料化が期待される微細藻類の1種(ボトリオコッカス: Botryococcus braunii)の遺伝資源を収集している。主に日本各地の湖沼とインドネシアのカリマンタン島内の熱帯泥炭湿地や湖沼から200株あまりの野生株を単離した。同時に、増殖性能やストレス耐性などの観点で有能な株のスクリーニングを実施:高温耐性を持つOIT413株(京都の湿地で単離)、増殖性能の高い熱帯産株などが得られている。

西川 出

デジタル画像相関法によるき裂・欠陥の非破壊検査

負荷を受ける部材の表面画像を2枚(時間差1秒程で2枚撮影する)利用して、表面のひずみ分布を非接触で評価するデジタル画像相関法援用変位・ひずみ評価システムを構築した。さらにこれを発展させ、き裂や欠陥に生じる特有のひずみ場を利用することにより、き裂・欠陥の有無は言うに及ばず、き裂周りの応力や応力拡大係数といった力学量を高精度に非接触評価できるシステムを開発した。

小松 信雄

移動体の制御に関する研究

自動車や飛行機などの移動体の制御に関する位置計測システム,誘導制御システムの構築を目指して研究を行っている.位置計測システムについては,加速度計,ジャイロ,画像処理を用いた計測を融合し,移動体の位置を瞬時に計測することを目標にしている.誘導制御については,移動体の3次元的位置姿勢を制御するため,制御システムの動的特性を推定する同定を行ない,安定化制御を実現することを目標にしている.

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.

吉田 準史

音を下げる。そして、音を活かす。

我々の周りには声や楽器、飛行機の音など様々な音があります。同じ音でも心地よい音もあれば騒音もあります。製品音は騒音と捉えられやすい音ですが時には、製品の状態を知る有効な手がかりになります。このことを踏まえ我々は製品音に着目し、その音全てを低減対象とせず、必要な成分と下げるべき成分に分別しようとしています。下げる音には、そのメカニズムを的確に把握する技術を構築しています。そして必要な音に対しては、その音を選び出し状態認知を手助けする方法も検討する等、音が持つ可能性を踏まえた技術開発を進めています。

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

有機合成化学における反応溶媒の役割は極めて重大であり,特に大規模な工場レベルでの製造プロセスでは,原料や試薬に対する相溶性に加えて,安定性,回収・再利用性,安全性,価格などに優れた溶媒が求められている.発表者は,今世紀に開発された日本発の疎水性エーテル系溶媒,シクロペンチルメチルエーテル(CPME)ならびに4-メチルテトラヒドロピラン(4-MeTHP)の基本有機化学特性を解明し,幅広い有機合成反応における溶媒としての活用法を提案した.

小林 弘一

壁の向こうに何がある?!

一つ目は電波の透過性に関する研究です。医療機関におけるX線CTとかMRIで想像できるように、電磁波は誘電体内を通過します。この性質から、建物内の様子を画像化する近距離レーダが考えられます。セキュリティ用の壁透過レーダ、水道管、ガス管、地雷などの地中埋設物探知レーダ、空港での危険物検知用レーダなどに応用できます。このレーダは一つ使い勝手の悪いところがあり、画像を作るために、送受信アンテナを規則的に走査する必要があります。そこで、オペレータがアンテナを自由に移動させても画像が得られる処理法を考案し確認中です(図1)。

上田 整

弾性数理解析による材料設計

数理固体力学は材料・機械・建築・土木工学に限らず、広い応用分野の様々な現象に対応しているが、その応用の根幹となるのは「線形弾性力学」である。この弾性力学は応用の目的や現象に合わせて基礎微分方程式を解くことに帰着される。  本研究室では、苛酷な使用条件下にある機械・構造物の材料設計および安全性・信頼性評価を目的として、材料の電気・熱・力学的挙動を解明している。恩師から頂いた言葉「弾性体の平衡の問題においては、非常に一般的な大定理を打ち立てるよりは、種々の特解を求めて集積することで知識はもたらされる」を胸に、以下に示すような破壊力学解析を実施し、弾性数理解析の学問分野の確立を目指している。

大島 一能

IoTとAIを活用したネットワークデザイン手法

 情報通信ネットワーク研究室では、IoTネットワーク技術や機械学習、AIを活用したネットワークデザイン手法の研究に取組んでいます。本サイトでは次の各テーマの概要を説明させて頂きます。 (1) 深層学習を活用した屋内位置検出: GPSなどの電波受信が難しい屋内で位置情報を利用するサービスの需要が拡大しています。BLE の電波強度(RSSI)を深層学習により分析して位置検出を行う手法を研究しています。 (2) AIを活用した局地的豪雨予測方式: 降雨観測レーダや雲画像等の気象データを活用した局地的豪雨の予測方式を研究しています。 (3) その他の研究課題: IoT と AI を活用したドローン自律制御方式や可視光LED通信の応用システム等も進めています。

西 壽巳

ハムノイズフリーで豊かな音色を実現! ギター用光学式ピックアップ

電磁誘導の原理に基づく従来型マグネティックピックアップは、電源トランスなどからの漏洩磁束を拾い、低周波のハムノイズ(ブーンという音)およびバズノイズ(ジーという音)が信号に重畳し悪影響を与えます. その対策としてハムバッカータイプ(主にGibson社製ギターに搭載)の考案など多くの努力が払われてきましたが完全には克服されていません. 本学光エレクトロニクス研究室は、通信用光デバイスや光センシングシステムの研究を長年実施してきました. そこで、これら技術を生かした弦楽器(今回はエレクトリックギター)の弦振動を“光学的”に検出する光学式ピックアップを考案・試作しました. 電磁誘導ではなく光量変化で弦振動を検出するためハムノイズを拾うことはありません!

棚橋 一郎

金属コロイド粒子の作製と応用

金や銀等の貴金属は、その輝きから人々を魅了し、装飾品や硬貨として用いられてきました。金は、コロイド粒子になると赤紫色に、銀は黄色に発色します。このような金属コロイド粒子は、古くからステンドグラス等に使用されてきた色材以外に、バイオセンサ、3次非線形光学材料あるいは触媒材料としての応用が進められています。ここでは、銀コロイド粒子の作製方法とSERS(表面増強ラマン散乱)センサとしての特性について紹介します。

福原 和則

商業建築のファサードにおける工芸材料(信楽焼陶板)の活用

建設の機械化や合理化が進む現在の建設現場では、1990年代を境に職人や技術者による手づくりの仕事が激減している。日本の美意識や工芸技術に裏打ちされた繊細な建築表現は、一部の特殊建築に限定され、いずれは職人が姿を消して、その技術は二度と再現できないことが懸念される。人間の五感に訴える手づくりの風合いを現代後方に取り入れる接合方法を考案して、日本の伝統を感じさせるファサードを構築した。

平井 智康

高分子の精密合成法とその界面構造制御

立体規則性を精密に制御した有機ー無機からなるプラスチック材料を精密重合法に基づき調製した。今回開発した高分子はキラル分子を認識し、螺旋構造を形成することを見出した。また、その螺旋構造はキラル分子を取り除いた後も保持されることも明らかとなり、キラル分離膜を始めとする医療材料への応用展開が期待される。

橋本 渉

容易に構築できる球面ディスプレイ環境

球面型没入ディスプレイ環境構築をサポートするシミュレータを開発した.球面ディスプレイを作る際には,ドームスクリーンへの特殊な歪み補正を考慮した投影系の光学設計を行う必要がある.しかし,実際に製作される光学系はシミュレーション通りの精度が保証されるわけではない.使用する際に改めて光学系の微調整が必要となる.本研究では,投影系の光学設計と同時に,光学系の微調整や歪み補正が実行可能な投影シミュレータを開発している.

高田 恭子

デザイン思考に基づく産学連携研究開発モデルの構築

デザイン思考に基づく学部横断型産学連携研究開発を試行し,その過程を分析して学部横断型産学連携研究開発モデルを考察した。市場調査や社会の共感を構築しているためのストーリー作りとしてのビジネス計画が必要となり,これには,研究開発の段階からビジネスを視野に入れた広義における知的財産マネジメントを取り入れる必要がある。これを,R&D工学部の産学連携活動に高田研究室が参加して実践的に検証した。

福原 和則

図面分析による建築設計プロセスの解明

人々の生活や活動の場である建築空間は、個人にとっても社会のとってもたいへん重要な活動の舞台である。優れた建築空間の構築は建築家や設計者の個人の力量によるものが多いが、多くの関係者や施工者との協働も重要なファクターとなっている。また優れた設計には優れたプロセスが存在する。設計プロセスを建築設計図面を手掛かりに解析し、時系列に沿った検討過程を明らかにすることで今後の設計に資する知見を構築する。

中村 吉伸

シランカップリング剤によるエポキシ樹脂の高性能化

 超LSIの封止樹脂は,エポキシ樹脂にシリカ粒子が分散されており,界面の接着による高強度化や吸水率低減の目的でシランカップリング剤も加えられている。発表者らは,以下の比較からさらに高性能化できるシランカップリング剤の構造と使用方法を明らかにした。1)前処理法とインテグラルブレンド法  2)構造:界面結合型と疎水化型  3)界面の結合とマトリックスの改質  今後,自動車組立はエポキシ樹脂による接着が主流になるが,この高性能化にも応用可能である。

小谷 直樹

強化学習を用いたロボットの知能化

近年,人工知能・機械学習技術の発展もあり,これらの知能化技術をロボットの環境適応能力や自律性の付与の手段として用いることが期待されています.しかし,強化学習を含む機械学習は,一般的に多くの学習時間を必要とする根本的な問題を抱えています.従って,学習時間を短縮することが,実時間で学習する実ロボットにとって,特に解決すべき重要な課題です.私達は,遺伝的アルゴリズムの概念で説明した学習高速化手法を開発し,より高度なロボットの知能化の実現を目指しています.

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。

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。

皆川 健多郎

ものづくり人材育成のための教材開発とその検証

生産性向上はモノづくり現場のみならず、多くの現場における喫緊の課題となっている。かつてはこれらの課題に取り組む人材育成は、小集団活動やOJTも含め活発におこなわれていたが、長引く景気低迷、生産の海外移転などにより、近年ではその取り組みは必ずしも十分とは言えない。特にモノづくり現場では人口減少に伴う人手不足、またその対応としての外国人労働者の受け入れなど、生産性向上への対応は急務といえる。本研究代表者は、これまで1,000回を超える製造現場訪問を通じて、現場での実態を把握するとともに、問題解決のための教材開発ならびに教材を活用したセミナーの実施を進めてきた。さらにここにIoTも融合し、さまざまな現場にて自律的に生産性向上を実現する取り組みの推進と、経営工学(管理技術)の普及を目的としている。

辻田 勝吉

宇宙機の地上試験用重力補償ロボットシステムの開発

宇宙機用の展開構造物は、地上施設にて展開挙動の性能評価が義務づけられている。近年の宇宙機は大型化、多様化が進む一方、我が国の地上試験施設は過密スケジュールに加えて、試験に要する人件費の増加が宇宙計画の一つのボトルネックになっている。本研究では、下方支持型群ロボットシステムを用いて宇宙機の展開構造物の挙動試験時の重力補償、および挙動の精密計測を実現することを目標とする。これにより、多様化する宇宙機の試験には群ロボットシステムの規模変更のみで対応でき、コスト削減と高い汎用性が期待される。

倉前 宏行

マルチスケール・マルチフィジックス有限要素解析法

金属材料の機械的特性は,材料の微視的な多結晶構造,特に優先方位や結晶粒径に大きく依存する.微視結晶構造制御に基づく高機能材料の創製のためには,熱的影響を含む材料の加工過程における塑性変形過程の結晶集合組織発展の非線形解析手法と加工プロセスパラメータの最適化の確立が必要である. 本研究においては,塑性変形誘起の集合組織発展に加え,熱的負荷による動的再結晶を解析可能なマルチスケール熱・結晶塑性有限要素解析コードを開発した.これにより自動車用ボディ板材のAl合金板材の圧延創製過程のプロセス最適化が可能となる.

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。

小山 政俊

分極デバイス応用を目指した酸化ガリウム薄膜の研究

ワイドバンドギャップ半導体としてパワーデバイスや深紫外線検出器への応用が期待される酸化ガリウム薄膜に注目しています。特に準安定相構造の一つである ε 相の酸化ガリウムは自発分極による分極デバイスへの応用が期待されます。準安定相の成膜に適した手法であるミストCVD法を用いた高品質な薄膜の成膜とそのデバイス応用を検討しています。

井上 雄紀

ROSを基盤とした研究、開発用の移動ロボット

移動ロボットの開発では、信頼性確保のために新規モジュールの開発は上位の各種ソフトウェアモジュール、スタック、ツール群を含めると膨大なコストとなる。ROSを活用することで、きちんと動作する、独自ハードウェアロボットの実装が容易となる。なお、移動ロボットの独自のハードウェアとロボットシステムとの間のドライバは、当然開発が必要となる。PSOCによりその部分の抽象化共通化を目指す。

荒木 英夫

匂い検出を目的とした半導体ガスセンサシステム

これまでにもコンピュータを利用した嗅覚について研究されているが、一般消費者が利用可能な形では実用化されていない。このことから我々はだれでも利用可能な人工嗅覚装置の実現を目指して研究を行っている。  人工嗅覚を実現するためには、空気中の化学物質を測定する必要があり、主にガスセンサを用いた研究がおこなわれている。本研究でも安価で取り扱いが容易な半導体ガスセンサを用いている。半導体ガスセンサは反応するガスが異なる種類が提供されており、我々の研究では複数の特性が異なる半導体ガスセンサとマイコンを組み合わせた小型で取扱いが簡単な人工嗅覚装置の実現を目指している。  一般的な半導体ガスセンサはヒータを持ち、内部の温度を管理する必要があるが、このヒータによる加熱を変更することにより感度を変化させることができる。これを利用して、一つのセンサからできるだけ多くの情報を得ることができるハードウエアを作成した。そして、得られた情報から匂いの種類を分類するために、機械学習を取り入れた認識システムを実現し評価を行った結果を示す。

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。

熊本 和夫

安全安心で快適な社会を支えるIoT基盤技術に関する研究

コロナ禍をきっかけに、世界中の人々の生活スタイルが変化しつつあります。その中で重要な役割を果たすのが通信システムです。我々はネットワークそのものが、ユーザの利用形態、無線環境など様々な状態を理解し、状況に応じて最適なネットワーク利用形態をユーザに提供する究極に便利なネットワークインフラストラクチャの創造を目指しています。

藤元 章

二硫化モリブデン/グラフェンの電気特性とガスセンサー応用

〔概要〕酸化膜付きのSi基板上にMoを電子ビーム蒸着させ,Moを硫化させることにより二硫化モリブデン薄膜を作製した.この二硫化モリブデンのトランジスタ動作も確認した.グラフェンと二硫化モリブデンのファンデルワールスヘテロ接合を作製し,その抵抗変化による水素ガスと一酸化窒素ガスの検知特性を調べた.CVDグラフェン単体よりも,二硫化モリブデン/グラフェンのヘテロ接合の抵抗変化が大きいことを確認し,ガスセンサー応用を目指している.

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。

小林 弘一

非平面アレイの放射電磁界を机上PCで計算?!

実装先プラットフォームの形状を損なわずにアレイ素子を配置することをコンフォーマルアレイと呼んでいますが、素子数が大きくなると、電磁界シミュレータでは計算時間の面で実用的でありません。そこで、コンフォーマル形状が多項式で表される場合を数学的に解析し、様々なパラメータを一元的に扱うGUIを開発しています。

神田 智子

ユーザの視線行動に適応した エージェントの視線行動の開発と評価

シャイな人間は対話相手の視線に敏感であり,注視されることを嫌うということが示されている.本研究は実験参加者の視線行動に適応するエージェントの視線行動の開発と評価を目的とする.具体的には,対話中のユーザの視線行動をアイトラッカーで取得し,過去15秒間にユーザがエージェントの目を注視していた割合を基に対話エージェントがユーザの目を注視する割合を適応させ,ユーザと類似した凝視量を保ちながら視線行動をとる対話エージェントを開発した.評価実験では,シャイなユーザグループに対話のストレスの軽減効果および対話エージェントへの親近感の向上効果が見られた.

田中 耕司

流域治水の思想を踏まえた新たな河川整備への挑戦

これまでの河川の開発は、治水・利水計画規模に対して必要な施設を建設してきました。しかし近年、これらの計画を超過する洪水・土砂災害が発生し、激甚化しており、現状の整備水準や将来の計画では“まち”を守れないきれない時代に,じわじわと突入しています。 これからの我が国は、洪水・氾濫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、その変化に適応した“まちづくり”を考究し、提案します。

村岡 雅弘

分子を組み合わせてナノレベルの機械部品を操作する

ロタキサンやカテナンなどに代表されるインターロック分子は、分子間に生じる超分子相互作用を介して互いに絡み合い固定化した興味深い構造を有しています。これまでに、近年の有機分子合成技術を多用して、多種類のインターロック分子の合成に成功しています。そこで我々は、このインターロック分子の特徴的な動的挙動や3次元構造を有効利用して、分子マシンとして実社会での応用を実現すべく、ナノレベルの機械部品となる分子設計とその開発研究を行っています。

奥 宏史

ドローンの閉ループシステム同定によるモデリングと飛行制御

幅広い産業でビッグデータの活用が進んでいるが,予測・診断・制御・意思決定の精度向上に際してモデルの重要性が近年ますます高まっている.データエンジニアリングのひとつの分野として,システム同定法によるデータ駆動モデリングについて紹介する.具体例として,MOESP型閉ループ部分空間同定法(CL-MOESP)によるドローンの閉ループ同定と,得られた同定モデルを利用した最適制御器設計の事例研究を紹介する.

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。

吉田 福蔵

熱刺激電流からのトラップの分布状態可視化による信号の分離解析

電気・電子デバイス素子の改善・高性能化にあたり, 電気伝導に影響を与える材料内部の欠陥準位や空間電荷そして添加剤等を調べることは重要であり, 従来からの大きな課題である. 熱刺激電流(TSC)はまさに材料内部で電荷が移動する変位を高感度に計測できる.測定後の評価に, 従来の評価法の概念を超えた最新の解析法がある. つまりTSCスペクトルのトラップ状態可視化技術は, 一度の実験で得られたあらゆる形状のTSCスペクトルを, 全体にわたってトラップ状態を可視化することで, 正確な信号の分離から解析までを実現できる.

長谷川 尊之

テラヘルツ波放射の制御に向けた計測システム開発と放射機構解明

近年、光と電波の性質を兼ね備えたテラヘルツ領域電磁波(テラヘルツ波)が、さまざまな分野で役立つことから注目を集めています。テラヘルツ波は超短光パルスを半導体結晶に照射すると発生させることができます。その発生特性は、電子や原子の状態の超高速な時間変化を反映します。よって、それらの時間変化を制御することができれば、発生するテラヘルツ波を制御できるようになります。本研究室では、独自の計測システムを駆使して電子・原子の超高速現象を調査し、テラヘルツ波放射機構の解明と放射特性の制御を目指しています。

杉川 智

スケジュール変更を考慮した数理モデル

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.

山内 雪路

フリーWiFi接続サービス監視方式と監視装置

集客施設などで来訪者向けのフリーWiFi接続サービスを提供する機会が増えている。ところが大規模通信事業者のサービスを用いず、主たる事業に付随して開設する形態のフリーWiFi接続サービスでは設置者がその稼働状況を気にせず放置したままで必要な時に利用できない場合や、悪意ある利用者がフリーWiFi接続用アクセスポイント(AP)になりすましたAPを設置し、盗聴や中間者攻撃を行う場合がある。本研究では「ダミークライアント」と呼ぶ簡易な装置を開発し、フリーWiFi接続サービスを遠隔地から総合的に監視するとともに、悪意ある攻撃者の出現を迅速に発見可能なシステムサービスが提供可能となった。本研究の成果は地方自治体の公共施設で数年に亘って安定的に稼働しており、トラブルの迅速な発見に貢献している。

矢野 満明

溶液塗布熱分解法を用いた酸化物半導体・誘電体薄膜の作製

 次世代電子デバイスに欠かせない酸化物半導体や酸化物誘電体は、スパッタリングなどの物理堆積法や化学気相堆積法を用いて作製されてきました。これらの方法は、成膜プロセスに真空を必要とする所謂「真空プロセス」です。しかし、酸素が不純物とならない材料であることから、装置コストやユーティリティコストが大幅に節約できる「非真空プロセス」でも高品質膜を作製できる可能性があります。当研究室では、代表的な非真空プロセスである「溶液塗布熱分解法」で酸化物半導体薄膜や酸化物誘電体薄膜を作製する方法を研究しています。

福澤 寧子

セーフティ・セキュリティ統合分析技術

人やモノ、システムが多様に連携するIoTでは、新たな連携が事故を引き起こし、「セーフティ」だけではなく「セキュリティ」の観点からも対策が必要です。しかし、「セーフティ」と「セキュリティ」は独立に発展してきており、統合的なアプローチが確立できていないことから、システム理論に基づく安全分析手法 STAMP/STPA を拡張し、双方の観点からを同一フレーム上で統合分析する手法を提案しています。

小林 弘一

レーダ画像から物体の誘電率が分かる?!

地球上の殆どの物体を占める誘電体の誘電率情報はあらゆる分野での基本量です。通常は伝送線路内に小試料を充填し、その前後の変化から誘電率を算出します。問題は木などの空間内に誘電体が分布している場合、どう計測するかです。これに対し、レーダ画像位置の変位と物体の誘電率の関係に着目した新しい計測法を考案しました。壁などの均一に材料が配分されている場合(図2)は材料の誘電率分だけ、空間内に分布している場合(図3)は等価的な誘電率分の位置が変位します。誘電率(水分)と森林バイオマスの相関より、地球規模の環境計測にも応用性があります。

松本 政秀

OpenFOAMを用いた混相流解析

PCB(ポリ塩化ビフェニル)分解処理反応器内壁における腐食減肉発生メカニズムを解明するための初期検討として,異種二流体が化学反応を伴わずに混合する過程の熱流体解析を実施している.解析ツールとして,OpenFOAMの混相流解析ソルバー群より,非等温で圧縮性が考慮できる二相/二流体の非定常解析ソルバーtwoPhaseEulerFoam を用いた.腐食性を仮定した高密度流体が反応器隔壁の数mmの隙間から鉛直下方へ流れ落ち,減肉の生じた底部内壁へ到達することが確認できた.

木原 崇雄

高速A/D変換器の非線形性を改善するデジタル補正技術

直接RFサンプリング受信機はA/D変換器(ADC)で数GHzのRF信号を低速のデジタルデータに変換している。この受信機の消費電力を十mW程度に減らせれば、無線端末用集積回路に応用可能となり、その開発コストと市場投入までの期間を軽減・短縮できる。電圧制御発振器(VCO)を用いたADCは高速変換と低消費電力動作を両立できるが、VCOの非線形性により発生する不要波が分解能を低下させる。本展示では、デジタル回路で不要波を低減させることでADCの高速変換・低消費電力動作を実現する技術を紹介する。

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。

布施 宏

革新的 超薄肉ダイカスト!

アルミダイカスト製品における4大ニーズ(高耐食性・高放熱性・軽量・低線膨張)を同時に満足する世界初の「革新的超薄肉次世代アルミダイカスト」をご紹介します. 本シーズは新開発の「過共晶Al-25%Si合金」を材料としており,安価な化成処理を施すだけで,革新的耐食性(JIS Z 2371-2000に基づく連続塩水噴霧試験で500時間以上)を実現します. また,低速ダイカストマシンでも肉厚1mm以下の超薄肉化の実現が可能で,アルマイト処理を施すことにより放射率0.9以上の性能が実現可能です. 肉厚1mm以下の超薄肉純アルミのダイカストの研究も行っています.

小林 弘一

波動システムの研究開発

波動情報システム研究室では、電磁波の中で応用が比較的容易なマイクロ波ミリ波帯の電波に関する研究を行っています。Maxwellの電磁波の存在予測とHertzによる実験から既に百数十年以上が経ちます。この間、情報通信技術(ICT)が私たちの生活に直接的間接的に大きな影響を与えたことは言うまでもありません。 この中で、レーダ技術関連の開発に対する長い経験と実績を活かし、高周波の理論解析、アンテナを含むマイクロ波計測システムとデバイス等、様々なレーダ分野全般の研究開発を推進しています。

神村 共住

光学材料のレーザー損傷耐性の非破壊3次元イメージング技術

高レーザー損傷耐性で均質な光学材料の供給が産業用レーザーシステム、半導体露光装置等の性能、信頼性の向上に緊急で不可欠な課題となっている。本技術は、これまで開発してきた基本評価技術にさらに評価用レーザー光源の安定化を図ることで2光子吸収からレーザー損傷耐性を非破壊で高精度計測することを可能にしている。これにより各種光学材料のレーザー損傷耐性を非破壊で3次元イメージング可能な品質評価技術として確立している。

鎌倉 快之

トモグラフィー画像の3次元可視化プログラムの作成

X線CTやMRIなどで撮影したトモグラフィー像(断層画像)の中から,注目領域だけを検出したり,立体構造を想像することは容易ではありません.画像処理技術や手法の応用により,注目領域のセグメンテーションとラベリング,立体構造の再構成を行い,三次元可視化するためのソフトウェアの開発に取り組んでいます.

尾崎 敦夫

意思決定支援向けAI・マルチエージェント・シミュレーション技術

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を支援するための研究開発に挑んでいます。

中西 真悟

標準正規分布の幾何学的対称性

連続な確率変数の確率密度関数の積分形は、0から1までで評価できる累積分布関数です。では、累積分布関数を積分するとき、積分形の関数の一階の導関数は、累積確率として0から1までの傾きになります。つまり、直角三角形を用いた三平方の定理による評価が可能になります。そこで、標準正規分布の幾何学的対称性を応用しながら三平方の定理を用いてみると、新たな確率評価基準が思考できます。

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。

佐々 誠彦

高強度テラヘルツ光源の開発

非破壊測定,ガン検査などへの応用が期待されるテラヘルツ時間領域分光測定用の安価で取り扱いが容易な光源の開発を行っています.半導体薄膜やヘテロ構造を利用し,性能向上を図っています.従来,光源励起用に使われていた大型で高価なチタンサファイアレーザーに替え,小型で安価なファイバーレーザーを使用できる素子を開発しています.

瀬尾 昌孝

リース機器の循環型物流における需要予測と在庫最適化

出荷と撤去・回収の存在する循環型物流において,最適化技術を利用して需要の期待値を予測するとともに,突発需要等の変動を確率分布を用いて予測した.これにより倉庫や販売店など,全国に点在する数十拠点を対象に在庫最適化を行った.実際の物流システムにも採用され,実務担当者による運用からさらにコストを低減することが可能となった.

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。予備評価によりおおよそ15%程度のロード命令がスキップできる可能性があり、プロセッサ全体の性能を向上させることが期待できる。

中山 学之

生体の運動制御メカニズムを取り入れた人と親和性の高い介護支援ロボット

人間の神経系や筋骨格系の構造は長い進化の過程で日常生活を行うのに適した形に最適化されてきたものと考えられています。本研究では進化の過程で生物が獲得してきた運動制御メカニズムをロボットに取り入れることにより,動力を使用せずに人やモノの自重を支持できる機械式自重補償装置や,脳の運動制御メカニズムを取り入れた環境適応制御,小脳-大脳基底核をモデル化したニューラルネットワークによる予測的な環境認識・最適行動生成を実現する研究を行っています。

荒木 英夫

組み込みシステムの実現に必要なプロセッサにおけるカスタマイズ機能の検討と実現

マイコンを組み込んだ機器を作成する際に、OSを用いるか用いないかは大きな問題である。ここでOSを用いる動機として、ハードウエアリソースの管理や通信、プロセス管理などがある。そこで、これらの機能を限定的にハードウエアで実装することによりシンプルで効率的な組み込みシステムの実現が可能であると考える。この考えを基に、これまでFPGA上に小さなマイコンを複数実装して、プロセス管理をハードウエアで実現するシステムを提案してきた。しかしソフトウエア開発環境が無いため実用的ではない。そこで、mrubyと呼ばれる組み込みマイコン向けの小型VM(Virtual Machine)をハードウエア化することにより、これらの解決ができると考えて研究を行っている。

福原 和則

イノベーションを誘発するワークプレイスの設計

製品開発を行うワーカーのための新しい環境を構想するにあたっては、単なる「箱モノ」の設計を超えたプロセスを共有することが重要である。場としての環境を設計する行為を会社やチームそのものを設計する行為であるととらえ、時には「デザイン思考」の方法論を取り入れて検討をおこなうと有効である。内容の検討に加えてプロセスも合わせてマネージメントすることが求められる。

西口 彰夫

電磁流体・プラズマのコンピュータシミュレーション

 コンピュータの性能の向上と共に様々な分野でコンピュータシミュレーションによる研究が行われるようになってきました。本研究室では電磁流体プラズマの性質をコンピュータによる数値計算により解析しています。電磁流体は温度や密度、それを構成している原子・分子によって振る舞いが大きく変わり、それを再現或いは模擬するモデルを開発し、作成したモデルを用いて解析を進めています。核融合研究やプラズマを利用したモノづくりへの応用を目指しています。

橋本 智昭

融液内対流のモデル予測制御

融液内対流を制御する手法としては,るつぼの回転速度の調整,るつぼ側面の温度調整,磁場の印加などが制御入力の候補として考えられる.融液の対流現象を表現するための基礎方程式として,融液を非圧縮性流体と仮定すると,質量保存則から導かれる連続の式,運動量保存則から導かれるNavier-Stokes方程式,温度の拡散現象を表すエネルギー式,濃度の拡散現象を表す物質拡散方程式が挙げられる.これらの基礎方程式で記述される熱流体システムに対して,モデル予測制御系設計法が確立されている.

前元 利彦

未来の生活を変える新機能デバイスの開発

今まで半導体として利用されてきたシリコンに比べて異なる性質のもつ半導体や、透明でしなやかな材料を研究することで、新しい機能を持った素子の実現を目指します。たとえば、酸化物半導体に関する研究では透明なディスプレイ・情報端末を実現するための技術や、自在に曲げられるデバイス・センサに関する研究を進めています。これらの技術は未来の生活の利便性を大幅に高めます。