通信情報システムコース

通信情報システムコース
高度情報化社会を現実のものとするためには、人間社会のニーズを捉えた高度な情報処理技術と通信技
術の更なる進展が不可欠である。情報処理技術の分野ではコンピュータの社会への浸透、とりわけ企業から個人への利用拡大に伴い情報処理装置の高機能化・高性能化とともに小型化への要求やユーザーフレン
ドリーなシステムの実現などが強く求められている。また通信技術の分野では、世界規模の企業活動あるいは個人活動を支えるインフラストラクチュアとして何時でも何所でも自由に大容量のマルチメディア情報を送受信することのできる高機能・高信頼な通信網の実現が求められている。さらに IT 時代に向け、産業構造として発展の経緯を異にする情報処理と通信とがその距離を縮め密接不可分な関係に進展するものと考えられる。
本コースではこういった時代の流れを先取りするとともに、それぞれの要を世界最高水準の技術によって実現するため、情報処理の中核となる新しい計算機システム構成とアルゴリズム・ソフトウェア、高度情報化社会を支える情報伝送・ネットワーク技術、大規模高性能な情報回路と LSI 技術、集積システム応用等の教育研究を行っている。また、協力講座においては地球大気環境の観測・情報処理等やスーパーコ
ンピュータを利用した高性能計算技術、インターネット技術などに関する教育研究を行っている。
特に修士課程においては、上記の研究分野についての基礎教育を行い、いわゆるハードウェアとソフト
ウェアを統合することのできる、また、目的に合わせて理論と応用を結合することのできる研究者・技術者の育成・輩出を目指している。
この目的を達成するため、入学者選抜に際しては、これに必要な電気電子工学、情報学、計算機工学の十分な基礎学力を有すると共に、これを発展させ応用する能力を有することを基準として選抜を行う。また、本コースの特色として、博士課程の社会人学生を数多く受け入れてきた実績がある。産業界でのキャリアを重視することが本コースの重要な柱の一つである。

Course of Communications and Computer Engineering

Course of Communications and Computer Engineering
Achieving a highly information-oriented society will require further progress in information processing andcommunications technologies, and these technologies must be designed to meet the needs of human society. In the areaof information processing technology, the spread of computers into society and the extension of their use from companies
to individuals have created new needs for information processing devices that offer advanced functions, highperformance, compact sizes, and user-friendly systems. Meanwhile, in the area of communications technology, there is
growing demand for high-performance, highly reliable communications networks that serve as an infrastructure foreverything from global-scale business to personal-level activities by enabling the transmission of large volumes ofmultimedia information at will, whenever and wherever required by the user. Information processing andcommunications took different paths in their development as industries, but as we move into the IT age, the distance
between them will be shrinking and they indeed will in many aspects be inseparable.
This course anticipates the requirements of the future and develops the advanced, world-class technologies that are thekeys to achieving them. Our education and research encompasses such topics as new computer system configuration andalgorithm software that will become key information processing technologies, information transmission, and networking
technologies to support highly information-oriented societies, large-scale high-performance information circuits and LSI
technologies, and integrated system applications. We also offer collaborative divisions that examine observation andinformation processing in the context of the global atmospheric environment and divisions that examine highperformance computing with supercomputers and internet technology. In the master’s program, in particular, we provide
the foundation education required for these research fields, endeavoring to train researchers and engineers who are able
to integrate hardware and software and to combine theory and application in order to address specific goals.
Candidates for admission are expected to have basic academic skills in the areas of electrical and electronic engineering,
informatics, and computer engineering as well as the skills and capacity to develop and apply these disciplines. One ofthe distinguishing features of this course is the large number of older students returning to study after gaining experiencein the business world. The course places great emphasis on careers in industry.

【通信情報システムコース】
志望区分

講座名

分野名

通－1
通－2
通－3
通－4

コンピュータ工学

コンピュータアルゴリズム
コンピュータアーキテクチャ
コンピュータソフトウェア
ディジタル通信

通－6
通－7
通－8
通－9
通－10
通－11
通－12
通－13

通信システム工学

集積システム工学

地球電波工学（協力講座）
情報通信基盤講座 (協力講座)

知的通信網
情報回路方式
大規模集積回路
超高速信号処理
リモートセンシング工学
地球大気計測スーパーコンピューティング
高機能ネットワーク[Course of Communications and Computer Engineering]
Application CodeDivision
CCE- 1
Computer Engineering
CCE- 2
CCE- 3CCE- 4
Communications Systems
Engineering
CCE- 6
CCE- 7

Integrated Systems Engineering

CCE- 8CCE- 9CCE- 10CCE- 11
CCE- 12CCE- 13

Radio Atmospheric Science(collaborative division)
Information andCommunication Infrastructure(collaborative division)

Group
Computer Algorithms
Computer Architecture
Computer Software
Digital Communications

Intelligent Communication
Networks
Processor Architecture andSystems Synthesis
Integrated Circuits Design
Engineering
Advanced Signal Processing
Remote Sensing Engineering
Atmospheric Observations
Supercomputing

Multimedia and Secure
Networking

通信情報システムコース

志望区分：通－1

コンピュータ工学講座

コンピュータアルゴリズム分野

https://www.lab2.kuis.kyoto-u.ac.jp/

研究室構成
教員
湊 真一 教授, 川原 純 准教授， Jansson Jesper 特定准教授，
岩政 勇仁 助教, 安戸 僚汰 助教
学生
M2 (4 名) ，M1 (7 名), 研究生 (1 名), B4 (未定)

研究テーマ
コンピュータはハードウェアとソフトウェアから成りますが，いずれも論理的な計算手順（アルゴリズム）にしたがって動作しています．アルゴリズムの技法と計算量の理論は，計算機科学の中核をなす学問であり, それらが多くの応用を持つことは言うまでもありません. 我々は，「アルゴリズム」をキーワードとして，その基礎理論，実装技術，そして実応用の研究開発を進めていきます．具体的には以下のような研究課題に取り組んでいます．
1.

離散構造処理アルゴリズムの技法とその応用

論理関数や組合せ集合などの離散構造を表す大規模データを計算機上にコンパクトに表現し演算処理を効率よく行う技法は，計算機科学の様々な応用分野に共通する基盤技術として非常に重要であり，現代社会に対する大きな波及効果を持ちます．我々は，BDD（Binary Decision Diagram; 二分決定グラフ）およびその発展形を用いた離散構造処理系の研究開発と工学的応用に取り組んでいます．本研究室における超高速・大規模な離散構造の列挙・圧縮・索引化等の演算処理技法は，世界的にも先駆的な技術であり，しかも実用レベルでも十分通用する性能を有しています．ハードウェア・ソフトウェアの設計問題，大規模システムの故障解析，制約充足問題，データマイニングと知識発見，機械学習と自動分類，配電網の解析と制御，バイオインフォマティクス，ウェブ情報解析，地理情報処
理，選挙区割り問題など，様々な応用分野の研究者と協同しながら研究を進めています．
2.

組合せ最適化と数理構造組合せ最適化問題とは，グラフなどの離散的な台集合上に定義された最適化問題です．多くの組合せ最適化問題
は（P≠NP のもとで）多項式時間で解けない NP 困難や co-NP 困難というクラスに属する一方，問題の背後にある「良い数理構造」を利用することにより多項式時間で解ける問題も存在します．我々は，この「良い数理構造」を明らかにし，どの問題が多項式時間で解けてどの問題が解けないのか，を明確に分類することを目標に研究を進めています．良い数理構造としてよく現れるのは，「離散凸性」と呼ばれる，整数格子点上に定義された関数の「凸性」です．
離散凸性に関する理論 ---離散凸解析--- は，劣モジュラ性（限界効用逓減性を抽象化した性質）を拡張した概念である L 凸性と，マトロイド（ベクトル空間における一次独立性を抽象化した組合せ構造）を拡張した概念である M 凸性を軸に，多様な数学の理論を駆使して展開しています．近年は，L 凸関数や M 凸関数のさらなる拡張概念も明らかになりつつあり，まだまだ進展する理論だと考えています．離散凸性は，組合せ最適化のみならず，経済学や，ゲーム理論，機械学習等，様々な分野に現れる数理構造であるため，分野を横断した研究が可能です．

Application Code: CCE- 1

Course of Communications and Computer Engineering
Computer Algorithms Group, Computer Engineering Divisionhttps://www.lab2.kuis.kyoto-u.ac.jp/en/

Laboratory Members
Teaching Staff

Professor
MINATO
Shin-ichi,
Associate
Professor
KAWAHARA
Jun,
Associate
Professor(program-specific)
JANSSON
Jesper,Assistant
Professor
IWAMASA
Yuni,
Assistant Professor YASUDO Ryota

Students

M2 (4), M1 (7), Research Student (1), B4(TBD)

Research Topics
A computer system consists of hardware and software. Both parts work according to a logical procedure: “algorithm.”
The art of algorithms and complexity theory are core areas in computer science, and needless to say have a multitude ofapplications. We investigate fundamental theory, state-of-the-art techniques, and real-life applications of “algorithms,”
a keyword of our laboratory. More specifically, we are considering the following research topics.
1.

Discrete Structure Manipulation Algorithms and Their Applications

Discrete structures (e.g. logic functions and combinatorial sets) are foundational material for computer science andmathematics. Many problems solved by computers can be decomposed into discrete structures using simple primitive
algebraic operations. It is very important how to compactly represent large-scale discrete structure data and to efficiently
operate them. In our laboratory, we are working on discrete structure manipulation systems based on BDDs (Binary
Decision Diagrams) and their variants, as well as many kinds of practical applications of the systems. Our algorithmic
techniques, such as enumeration, compression, and indexing of large-scale discrete structure data, are not only thepioneering work in the world but also useful for solving real-life problems. We are collaborating with top-levelresearchers in many different application fields, such as hardware/software system design, fault analysis of large-scale
systems, constraint satisfaction problems, data mining and knowledge discovery, machine learning and classification,
analysis of electric power supply networks, bioinformatics, web data analysis, geographical data processing, partitioning
electoral districts, etc.
2.

Combinatorial Optimization and Mathematical Structure

The aim of combinatorial optimization is to find an optimal object among a collectionof (infinite or exponentially many) discrete objects such as graphs. Many of
combinatorial optimization problems are NP-hard or co-NP-hard. That is, under the
widely believed conjecture that P≠NP, there is no polynomial-time algorithm forsolving them. On the other hand, polynomial-time solvable combinatorial
optimization problems also exist, in which we utilize "good mathematical structures"to devise efficient algorithms for them. Our major goals are to clarify the goodmathematical structures, and to classify what combinatorial optimization problems
are tractable and what are not. Discrete convexity, which is "convexity" of a function
defined on the integer lattice, often appears as a good mathematical structure. The
theory of discrete convexity --- Discrete Convex Analysis (DCA) --- is built on two
kinds of convex functions, called L-convexity and M-convexity, and is expanding byusing a variety of mathematics. Here L-convexity is a generalization of submodularity(an abstraction of the diminishing return property), and M-convexity is a
generalization of matroid (a combinatorial structure abstracting and generalizing
linear independence in vector spaces). The scope of DCA has been broadening by recent
generalizations of L-/M-convexity, and hence DCA can develop further. Discrete
convexity appears not only in combinatorial optimization, but also in economics, gametheory, machine learning, and so on. Therefore we can explore a variety of areas via
discrete convexity.

志望区分：通－3

コンピュータ工学講座

コンピュータソフトウェア分野

http://www.fos.kuis.kyoto-u.ac.jp/

研究室構成
教員
学生

五十嵐淳教授、末永幸平准教授、和賀正樹助教、池渕未来助教
D1(3名), M2 (9名), M1 (7 名), B4 (未定)

研究テーマ
プログラミング言語を主要テーマとして高効率・高信頼ソフトウェア構築のための理論と応用に関する研究を行っています．特に，型理論・モデル検査など，数理論理学に基づくプログラム検証技法の理論とその応用，そして関数プログラミングやオブジェクト指向プログラミングの考え方を生かした，抽象度が高い記述が可能なプログラミ
ング言語の設計・開発に取り組んでいます．
1. プログラム検証
高信頼なプログラムを作るための形式手法，すなわち，プログラムやシステムの正しさをそのプログラムを実行することなく(半)自動チェックするための手法を研究しています．特に最近は，(1)C言語などのポインタ操作を行う
低水準プログラムの形式検証のための所有権と篩型システムの統合，(2)機械学習モデルの解釈可能性向上や形式検証のための手法，(3)強化学習等を用いた検証アルゴリズムの高速化，(4)ブロックチェーン実装の検証やブロッ
クチェーン上で動作するスマートコントラクトの検証、(5)物理情報システムのための(軽量)形式手法などに力を入れて研究しています．
2. 高水準プログラミング機構の理論・設計・実装
プログラミング言語はコンピュータの応用分野の拡がりとともに発展してきました．古くは、FORTRAN が数値計算のために，C がシステムプログラミングのために開発されたように，ソフトウェアの質を高めるためには，応用分野にあった抽象化機構を提供する必要があります．当分野では，新しいプログラミング言語・抽象化機構の開発を
理論面から実装面まで多岐にわたる研究をしています．特に最近は，(1)静的検証と動的検査の互いの長所を生かして融合させるための研究として，ひとつの言語に動的・静的型検査を混在させるための漸進的型付けや，テストプログラムを命題として使いプログラムの仕様記述，静的検証，動的検査に用いるためのソフトウェア契約の基礎，(2)プログラム片をデータとして扱い，実行時にコード生成・実行を行うための多段階プログラミングと呼ばれる技法のための言語機構・型システム，(3) 量子計算のための型システム，(4) プログラミング言語の理論研究の基盤ともいえる型付ラムダ計算の理論などを研究しています．
当研究室では，国内外の大学・企業に所属する様々な研究者とも共同で研究を進めており，ソフトウェアの理論分野で国際的に活躍できる環境が整っています．ソフトウェアの「正しさ」「安全性」についてとことん考えたい人を歓迎します．

Course of Communications and Computer Engineering
Application Code: CCE- 3
Computer Software Group, Computer Engineering Division
http://www.fos.kuis.kyoto-u.ac.jp/​Laboratory Members
Teaching Staff

Professor IGARASHI Atsushi, Associate Professor SUENAGA Kohei, AssistantProfessor WAGA Masaki, Assistant Professor IKEBUCHI Mirai

Students

D1(3), M2(9), M1(7), B4(TBD)​Research Topics
We conduct research on theory and practice of programming languages for constructing efficient and dependable software.
In particular, we are interested in the theory and practice of formal program verification based on mathematical logic,
including type theory and model checking, and in the design and implementation of new high-level programming
languages.
1. Program verification
We are investigating formal verification, mathematically correct algorithms for making software reliable, which arebecoming popular not only in academics but also in industry. More concretely, our recent research topics include: (1)fractional ownership and refinement type systems for formal verification of low-level, pointer-manipulating programs;(2) formal verification of machine-learning models, including explainable AI (XAI); (3) fast program verification
algorithms using reinforcement learning; (4) (lightweight) formal methods for cyber-physical systems (CPS); and (5)verification of blockchain implementation and smart contracts.
2. Theory, Design, and Implementation of High-level Programming Abstractions
Programming languages have been evolving as fields to which computers are applied have expanded. For example,
FORTRAN was invented for numeric computation and C was invented for Unix system programming. In order to develop
high-quality software, programming languages have to provide abstraction mechanisms suitable to application areas. We
develop new programming abstractions and study them from various points of view---from theoretical to practical. In
particular, our recent topics include: (1) gradual typing and software contracts to integrate static and dynamic program
verification; (2) programming abstractions and type systems for multi-stage programming, in which programs manipulate
program fragments as data, generate and execute new programs at run-time; (3) type systems for quantum computation;and (4) the theory of typed lambda-calculi to investigate the essence of logic and computation.
Collaborating with domestic and foreign researchers from both universities and industry, we believe we provide an ideal
research environment for those who would like to be actively involved in research on software foundations.

志望区分：通－4

通信システム工学講座 ディジタル通信分野
http://www.dco.cce.i.kyoto-u.ac.jp

研究室構成
教員名
学生人員

原田 博司 教授、水谷 圭一 准教授、香田 優介 助教
D1:2 名、M2：6 名、M1：7 名、B4：5 名

研究テーマ
1. Beyond 5G/6G 移動通信システムに関する研究
携帯電話に代表される無線通信システムにおいては、全世界で利用される第４世代システムから、多種多様なユースケースに対応する第５世代システムに移行しつつある。本研究室では、さらにブロードバ
ンドで超高効率な周波数利用を実現する Beyond 5G または 6G と呼ばれる第６世代システムの実現に向けた要素技術の研究開発を行っている。
(a) マルチバンド・ブロードバンド無線通信システムに関する研究
通常のマイクロ波、UHF 帯携帯電話用周波数だけでなく、VHF、UHF Low バンド、ミリ波、テラヘル
ツ波を用いた高能率ブロードバンド移動通信システムを実現するための、周波数利活用方式、通信方式、伝送方式、アクセスプロトコルに関する研究を行っている。
(b) ダイナミックスペクトラムアクセス（コグニティブ無線、ホワイトスペース）通信に関する研究
既に特定の利用目的のために割り当てられている周波数において、「空間的」、「時間的」に利用可能な周波数帯であるホワイトスペースと呼ばれる周波数帯を利用して、既存利用者に対して干渉させることなく第 6 世代無線通信システム用周波数として利用するための、周波数管理方式、通信方式、通信プロトコルの研究開発を行っている。
(c) 機械学習の通信システムへの応用に関する研究
電波ビッグデータ（様々な電波の特徴量データおよび付随する関連データ）を活用し、受信した電波の特徴量を機械学習でモデル化し、当該電波を送出した端末の位置推定を実施するシステムの研究開発や、機械学習を用いた高能率な次世代通信方式の研究を行っている。
2. ワイヤレス M2M（Machine-to-machine）/IoT(Internet of Things)通信システムに関する研究
第5世代移動通信システム以降においては、人間のみならず、防災、減災、安全、安心を実現す
る固定、移動体に設置された大量のセンサー/メータ/モニター等の各種計測機器を収容する必要性がある。 本研究では、電源供給のみならず電池駆動によるセンサー/メータ/モニターでも利用可能な低消費電力型の無線通信システムWi-SUN（Wireless Smart Ubiquitous Network）の研究開発、特に通信方式、通信プロトコルの研究開発を行っている。研究成果は、実機に実装され、各種フィールドで伝送試験をし、米国電気電子学会（IEEE）およびWi-SUNアライアンス
等、国際標準化団体で標準化を行っている。

Application Code: CCE- 4
Digital Communications Group,
Communications Systems Engineering Division
http://www.dco.cce.i.kyoto-u.ac.jp
Laboratory Members
Teaching Staff

Professor HARADA Hiroshi, Associate Professor MIZUTANI Keiichi, AssistantProfessor KODA Yusuke

Students

D1 (2), M2 (6), M1 (7), B4 (5)Research Topics
1.

Technologies for the beyond 5G and 6G mobile communication systems

Mobile communications continue to evolve from broadband wireless access like the 4G mobile
communications called “LTE-Advanced” to the 5G and the beyond mobile communication systems. In the next
generation mobile communication systems called beyond 5G or 6G, several frequencies such as VHF, UHF,
microwave, millimeter wave, and terahertz band will be combinedly used, and several heterogeneous systems will be
developed. Our laboratory conducts fundamental researches for the beyond 5G and 6G with the following topics:(a) Multi-band and broadband wireless communication systems
New transmission schemes, systems, and access protocols are studied for the beyond 5G and 6G wirelesscommunication systems operating on VHF, UHF, microwave, millimeter wave, and terahertz bands toachieve ultra-broadband communication systems with high frequency-utilization efficiency.
(b) Dynamic spectrum access /cognitive radio /white space communication systems
The continued growth in demand for spectrum for wireless communications focuses attention on thepotential of White Spaces (WS), which are spatially or/and temporally unused spectrum resources
nevertheless the resources are licensed for the systems called primary systems. To utilize the WS for theother wireless communication systems called the secondary systems, our laboratory researches the enabling
technologies on dynamic spectrum access, cognitive radio, and white space communication systems toward
the beyond 5G systems.
(c) Application of machine learning to communication systems
Our laboratory researches the application of machine learning to communication systems by utilizing RadioBig Data which is data featured various radio waves. For example, our laboratory researches systems toestimate the location of terminals using received signal characteristics (e.g., received signal power anddelay profiles) and machine learning, and also researches highly efficient next-generation communication
methods using machine learning.
2.

Wireless M2M (Machine-to-machine) /IoT (Internet of Things) communication systems

To realize an intelligential society with disaster prevention/reducing, safety living, smart agriculture, medical
applications and effective use of energy and resources, the wireless M2M (Machine-to-machine) and IoT (Internet ofThings) systems have been developed as one of the target applications of the beyond 5G system. Our laboratory
researches advanced physical layer (L1), MAC/datalink layer (L2), and upper layer technologies based on thehighly-efficient wireless smart ubiquitous networks (Wi-SUN) system with ultra-low power consumption. The
research results are implemented in various prototypes, evaluated by field experiment on the real environment, andstandardized in international standardization bodies such as IEEE and Wi-SUN alliance.

通信情報システム専攻

志望区分：通－6

通信システム工学講座 知的通信網分野
http://icn.cce.i.kyoto-u.ac.jp/

研究室構成
教員名
学生人員

大木英司 教授，佐藤丈博 准教授
D2（21名），D1（32名），M2（10名），M1（9名），B4（6名）

研究テーマ
IoT（Internet of things）やビッグデータ関連技術の発展により、身の回りのあらゆるデバイスがネットワークに接続され、クラウドやエッジでのデータ処理を介して、多種多様なサービスが提供されています。このようなシステムを社会基盤として確立するためには、大量のトラヒックを送受信するネットワークや、データを収集し分析する計算機資源を高度に設計し、制御する技術が求められます。高速性・信頼性・柔軟性を兼ね備えた情報通信ネットワークについて、理論から実装まで幅広いアプローチで研究に取り組みます。代表的な研究テーマは以下の通りです。
1. 光ネットワーク:
光デバイスからシステムまで、先進的な光ネットワーキングのテーマに幅広く取り組んでいます。特に、波長分割多重や空間分割多重を利用した光ネットワークにおいて、波長あたりのデータ伝送容量を超えるトラヒック要求や変動に対応可能なように、弾力的に波長スペクトル資源を活用する光ネットワーキング技術を、数理的アプロー
チを用いて研究しています。
2. ネットワークのソフトウェア化/仮想化:
SDN（Software-Defined
Networking）技術により、物理ネットワーク上に様々なサービスの提供に適した論理
ネットワークを柔軟に構成し運用することが可能となります。また、NFV（Network Function Virtualization）技術により、ネットワーク装置は汎用のハードウェア上に仮想的な機能として定義されます。このような仮想化技術を導入したネットワークにおいて、トラヒック観測やユーザの要求に基づく制御を行い、数理最適化や機械学習等の手法を用いて、ネットワーク資源の利用効率化を図る技術を研究しています。
3. 高信頼なネットワーク制御:
ネットワーク上に流れるトラヒックの量やデータの処理時間には不確定性が存在します。また、ネットワーク上のノードやリンクには故障が発生する可能性があります。これらの状況下でも継続的にサービスを提供できるように、
ネットワークや計算機の資源割り当てを決めておく必要があります。数理最適化の手法を用いたモデル化、アルゴ
リズム設計、および実証実験等を行っています。

Department of Communications and Computer Engineering

Application Code: CCE-6
Intelligent Communication Networks Group,
Communications Systems Engineering Division
http://icn.cce.i.kyoto-u.ac.jp/​Laboratory Members
Teaching Staff

Professor OKI Eiji, Associate Professor SATO Takehiro

Students

D2 (2), D1 (3), M2 (10), M1 (5), B4 (5)​Research Topics
In the context of recent advancement in Internet-of-things (IoT) and big-data technologies, devices aroundus are connected to networks and receives a wide variety of services through data processing in the cloud andedge. To firmly establish such a system as a social infrastructure, we need to design and control a network thatexchanges a large amount of traffic and computation resources that accumulate and analyze data. Ourlaboratory is working on the research and development of high-speed, reliable, and flexible networking
technologies, with both theoretical and practical approaches. The followings are major research topics in ourlaboratory.
1. Optical networking:We study various aspects of optical networking technologies including network design and control,
systems, and devices. Especially, we research elastic optical networks and space division multiplexing
networks, which flexibly assign network resources including spectrums and fiber cores under the conditionof unpredictable traffic demands, from mathematical approaches.
2. Network softwarization/virtualization:
With software-defined networking (SDN) and network function virtualization (NFV) technologies,
network devices are deployed as virtual functions working on general hardware devices, which enables
network operators to provide customized services for their users flexibly and dynamically. Our laboratory
works on the design and control technologies of virtualized networks based on network traffic observations
and user demands. We focus on improving the efficiency of network resource usage by using methods suchas mathematical optimization and machine learning.
3. Highly reliable network control:
There are uncertainties in the traffic amount and data processing time in real network systems. In
addition, nodes and links on the network can fail. The allocation of network and computation resources
need to be determined so that services can be continuously provided even under these situations. Ourlaboratory works on this topic by exploiting mathematical optimization modeling, algorithm design, anddemonstration experiments.

通信情報システム専攻

志望区分：通－7

集積システム工学講座

情報回路方式分野

http://www.pass.cce.i.kyoto-u.ac.jp/

研究室構成
教員名
学生人員

佐藤高史 教授, 辺松助教D1（２名），M2（４名），M1（５名），B4（5名）

研究テーマ
生活を豊かにするために創出される新しい情報システムを実現する基盤技術として、多様かつ高性能な集積回路（LSI）が今後ますます求められる。本研究室では、LSIの構成（どんな要素回路をどう組み合わせたらよいか）と設計技術（どうしたら効率よく設計できるか）について「実践的・実証的に」をモットーに、主に以下のテーマで研究・開発を進めている。
1． 超高集積・高可用性を保証する回路設計技術
自動車、ロボットや医療等では、高性能と高信頼性の両立が当然のこととして要求される。
数十億もの素子を相互接続して実現する回路を、効率良くしかも特性を保証しながら設計す
るには、物理が支配する素子レベルのミクロな視点から、システム全体を俯瞰するマクロな視点までを的確に抽象化して回路を最適化する技術が必要となる。素子物理を正確に、または大規模回路を適切にモデル化し解析するための数理的手法、回路構成手法、および設計手法について、ハードウェアとソフトウェアの両面から研究する。
2. 高エネルギー効率集積システムの研究
電気エネルギーの効率的な活用は、安心安全でより豊かな社会生活を実現する技術の中核となる。本研究室では、限られた電源のもと長い期間動作する必要のあるセンサネットワークに向けた超低消費電力回路の設計技術に取り組んでいる。また、小型発電デバイス技術から、SiC等の高耐圧デバイスのモデリングと回路設計技術等に関する研究まで、エネルギーの効率的利用に役立つ回路技術の研究を幅広く行っている。
3． 集積回路応用システム（画像処理・センシング）の研究
上記の基盤技術を発展的に適用する応用システムとして、各種画像処理やセンシング向けのLSI、暗号回路とそのプロトコルおよびそれを用いたシステムの方式検討を行っている。特に近年需要が高まっている画像認識ではニューラルネットワークなどの機械学習アルゴリズムが用いられているが、これらの処理は膨大な演算量を必要とする。本研究室では高精度な画像認識処理を高速かつ低電力で実現できる、新しいプロセッサの開発に取り組んでいる。また、圧縮センシングと呼ばれる技術を用いた高効率イメージセンサや、印刷可能な静電容量センサを用いたジェスチャー認識など、回路設計
技術と信号処理手法の双方を融合させた、先進的なセンシングシステムについても研究を行っている。

－ 105 －

Department of Communications and Computer Engineering

Application Code: CCE- 7
Processor Architecture and Systems Synthesis Group
Integrated Systems Engineering Division
http://pass.cce.i.kyoto-u.ac.jp/​Laboratory Members
Teaching Staff

Professor SATO Takashi, Assistant Professor BIAN Song

Students

D1 (2), M2 (4), M1 (5), B4 (5)​Research Topics
Innovative information systems that enrich our daily lives are all based on semiconductor technologies.
Design of diverse and high-performance large scale integrated circuits (LSI) is particularly important toenhance usefulness of those systems. In our group, we study LSI architecture (how circuit modules are
combined) and computer-aided design (how we can improve design efficiency) with practical and empiricalapproach. Many projects are conducted jointly with industry, and some of our results have beencommercialized. One example is an image-processing LSI. Below are our representative research topics.
1. Computer-aided design for ultra-large scale integration and ultra-high availability
Performance and reliability are the mandatory requirements for LSI used in critical applications such as
automobiles, aviation, robots, and medical instruments. Designing modern circuits having several billion
components and interconnections is in itself a difficult task. In order to ensure performance and reliability of
the circuits fabricated in miniaturized process technology, we study computer-aided design methodologies for
LSI. Device modeling to handle different levels of abstraction, at both the micro level of individual devices
dominated by semiconductor physics and at the entire macro level of the system, is developed to efficiently
but accurately represent circuit property. Analysis and optimization techniques are studied from both hardware
and software aspects.
2.

Energy-efficient LSI system

The efficient use of electrical energy is the key enabler for our improved quality of life. We study a design
methodology that realizes extremely low power circuits, such as the devices used in sensor network systems,
which need to operate for a long period under a very limited power supply. Design of energy harvesting
devices and transistor modeling for high voltage devices are also in our interest.
3. Advanced LSI systems (image processing/sensing systems)
We also study advanced applications for LSI systems such as image processing, sensing systems,
and applied cryptography. For such applications, efficient analysis and processing for big data is
indispensable, which require a large amount of computations. We study new processor architectures
for high-performance and low-power computing that are suitable for image recognition and sensing
systems. We are also working on sensor devices such as image sensors and capacitive sensors todevelop advanced sensing systems by combining circuit design and signal processing techniques.

－ 106 －

通信情報システムコース

志望区分：通－8

集積システム工学講座

大規模集積回路分野

https://vlsi.cce.i.kyoto-u.ac.jp, https://id-lab.jp, https://niitsulab.info

研究室構成
教員名 新津葵一 教授、劉昆洋 助教、張瑞琳 特定助教
職員名 篠原尋史 研究員、研究員 4名
学生人員
D1（1名）M1（2名）B4（5名）

研究テーマ
大規模集積回路は、様々な産業を下支えする重要な社会情報基盤となっています。本分野では、大規模集積回路の高エネルギー効率化設計技術の研究開発を通して、社会をよりよくすることを目指します。大
規模集積回路設計技術の基礎を身に着けるとともに、その特性を活かした社会実装までを見据えて、社会
価値創造までつなげることを目指します。
大規模集積回路の研究開発においては、基礎となる基盤技術とその応用が、密接に結びついており、基礎と応用は切っても切り離せない関係にあります。基礎的な基盤技術が応用を生み出すケースもあれば、応用での必要性から基盤技術が発展することがあります。どちらも大変重要ですが、興味に合わせて、基盤技術と応用技術のどちらも研究できる環境を構築しています。
大規模集積回路の研究開発においては、計算機シミュレーションにおける回路設計のみならず、実際の集積回路を試作・評価して性能を実証することが非常に重要となります。本研究室では、12nm
FinFET,
22nm Planer CMOSプロセスといった世界中で使用されているファウンドリ（半導体製造受託企業）を活用
して、年に複数回の試作機会を提供します。在学中に複数回の半導体集積回路試作・評価を経験することを目標としています。
1．
高エネルギー効率・大規模集積回路設計基盤技術の開発
大規模集積回路の高性能化は近年、歴史的な変換点を迎えています。ピーク性能の向上が難しくなり、
高エネルギー効率化への注力化が鮮明となっています。スマートフォン向けのアプリケーションプロセッ
サにおいて、同じバッテリー容量下での演算性能が年々向上しているように、単位演算性能あたりのエネ
ルギー効率は、改善の一途をたどっています。これは、半導体製造プロセスの微細化(28nm, 16nm, 7nm,
5nm…といった最小加工寸法の微細化)によるもので今後も継続が予想されており、0.2nmまでのロードマッ
プが描かれています。
本研究室では、この大規模集積回路の製造プロセスの進化に親和性が高く、半導体産業の発展に伴って拡張的に性能向上が可能（スケーラブル）な、高エネルギー効率・大規模集積回路設計基盤技術に取り組みます。回路技術をイラスト上で定性的に構想するところから、計算機での定量的なシミュレーション、そして実集積回路デバイス上での評価までを一貫して実施します。深い集積回路への知識と共に、応用を見据えて回路性能に落とし込む幅広い視野を育むことを目指します。
2. 高エネルギー効率・大規模集積回路を活かした応用技術の開発
大規模集積回路の高性能化により、これまでには想定しえなかった新たな応用が花開いています。エネ
ルギー効率の向上により、Beyond5G/6Gを担う超低消費電力・超高速無線通信やバイオ・医療応用IoTデバ
イスなど我々の生活を豊かにする技術が大規模集積回路の特長を活かして実現・開発されています。歴史
的に、職人芸とされるアナログ・高周波向け大規模集積回路開発や開発リスクの高いバイオ・医療応用大規模集積回路開発は、大企業のみでなく小規模なスタートアップ・大学研究室からも革新的な成果が生まれています。
本研究室では、最終製品ならびにその製品を活用したサービス、そしてそのサービスを通じて実現される社会を自身で想定し、それを実現するための高エネルギー効率・大規模集積回路を設計・開発することを目指します。社会受容シナリオを描くことから、必要な大規模集積回路仕様の策定・そしてプロトタイ
プ作成までを一貫して取り組みます。将来最終製品として社会実装することを目指して研究開発を行います。アナログ・高周波向け大規模集積回路設計技術を身に着け、それを特定用途へと応用させて、社会実装までをイメージ可能なプロトタイプまでを作成できる力を育むことを目指します。

－ 105 －

Course of Communications and Computer Engineering

Application Code: CCE- 8
Integrated Circuits Design Engineering Group
Integrated Systems Engineering Divisionhttps://vlsi.cce.i.kyoto-u.ac.jp, https://id-lab.jp, https://niitsulab.info​Laboratory Members
Teaching Staff

Professor NIITSU Kiichi, Assistant Professor LIU Kunyang,
Program-Specific Assistant Professor ZHANG Ruilin
Researcher SHINOHARA Hirofumi, Researchers (4)Students

D1 (1), M1 (2), B4 (5)​Research Topics
Integrated circuits become one of the most important social infrastructures. Our laboratory aims at improving oursociety by developing energy-efficient design engineering of integrated circuits. We are focusing on not only
developing energy-efficient circuit design techniques itself but also creating final applications and social scenarios withthem.
Research and development of integrated circuits inherently has aspects of fundamentals and application. Sometimes
fundamental technologies create new applications, and at other times applications drive fundamental technologies.
Since both are important, we are preparing the environment where the students can choose and focus on fundamental
and/or application research according to their interests.
It is quite important to develop the prototype integrated circuits as well as simulation with EDA for becoming an
excellent designer. Our laboratory offers several chances per year to experience design, simulation, and developingwith a widely used CMOS process such as TSMC 22nm ultra low leakage power RF/analog CMOS technology. Our
target is offering students experience of several cycles from design to measurement.
1.

Developing fundamental design technique for energy-efficient integrated circuits

Recently, the trend on performance improvement of integrated circuits has been changing. Traditional peak
performance enhancement becomes difficult and energy-efficient design becomes more and more important. As we canfeel the year-by-year rapid performance improvement of application processors in smartphones with almost constantbattery capacity, energy efficiency per data processing is being improved even now. This is mainly thanks to CMOS
process technology scaling such as 28nm, 16nm, 7nm, 5nm, … This CMOS technology scaling is expected to continue
and one of the technology roadmaps forecasts a future development of 0.2 nm.
Our laboratory focuses on scaling-friendly energy-efficient circuits design technology which can improve its
performance as progress of technology scaling. From qualitative conceptual images to quantitative simulation anddevice prototyping, the student can experience entirely. Our target is encouraging the students to get both deep insightof integrated circuits design and wide knowledge of applications.
2.

Creation of innovative application employing energy-efficient integrated circuits

Recently, energy-efficiency improvement of integrated circuits enables new innovative applications. For example,
ultra-low power yet ultra-high speed wireless communication technology and biomedical IoTs are realized byenergy-efficient integrated circuits. Historically, analog/RF CMOS circuits design and biomedical circuits have been
proposed and developed by not only large companies but also small-scale startup companies and university
laboratories.
Our laboratory focuses on the creation of innovative applications employing energy-efficient integrated circuits and its
lifestyle. From making scenarios of commercialization to research and development of prototype based on thecustom-made integrated circuits, the student can experience entirely. Our target is encouraging the students to get both
deep analog/RF circuit design techniques and the ability of pioneering new innovation with integrated circuits.

－ 106 －

通信情報システムコース

志望区分：通－9

集積システム工学講座 超高速信号処理分野
https://vlsi.cce.i.kyoto-u.ac.jp/

研究室構成
教員名
学生人員

橋本昌宜 教授, 上野嶺 准教授, 白井僚 助教
D3(1 名), D2(1 名), D1(4 名), M2(5 名),M1（7 名），B4（5 名）

研究テーマ
社会は AI や IoT などますます情報システム基盤に依存するようになってきています。人命や財産を取り扱う情報システムには高い信頼性が求められます。トランジスタの微細化によってもたらされた半導体デバイスの極低電力化・極小体積化は、環境に溶け込んだアンビエントコンピューティ
ングを実現しつつあります。一方で、トランジスタの微細化が不透明さを増す中、新しい原理に基づいたコンピューティングの模索が続いています。本分野では「コンピューティング基盤を創る」
を掲げ、信頼できる高性能コンピュータハードウェアをいかに設計するか、安全なコンピューティ
ング基盤をどう実現するか、我々の生活を変えるコンピューティングシステムはなにかを追究しています。
1． 信頼できる高性能コンピュータハードウェアをいかに設計するか
地上には宇宙線に起因する粒子が降り注ぎ、この粒子が運悪くコンピュータのメモリ付近で反応を起こすと、ソフトエラーと呼ばれるビット反転が発生します。ソフトエラーは、システムの誤動作やクラッシュ
を招き、自動運転や介護ロボットでは人命の危機を招きます。本研究室では、実機評価とシミュレーシ
ョンによるソフトエラーメカニズムの解明、小さなオーバーヘッドで実現するシステムエラー耐性向上技術の開発を行っています。
トランジスタの微細化が限界に近付く中で、高性能化に向けて新しい計算パラダイムの開拓が求められています。計算精度を動的に調整することで、機械学習のエネルギー効率の向上や、環境変化による致命的な計算エラーを回避する技術の研究も行っています。常に同じ結果を出すコンピューティ
ングハードウェアのパラダイムからの脱却になります。
2． 安全なコンピューティング基盤をどう実現するか
秘匿通信や認証、電子署名に基づく安全な情報通信システムの実現に暗号技術が使われています。
クラウドでは安全性確保の観点から暗号化を行っていますが、暗号化したデータを利用するには一度復号する必要があり、情報漏えいを防ぐことは難しいという問題があります。本研究室では、暗号化したまま演算が可能な準同型暗号を用いた機械学習推論技術の開発を行っています。機械学習モデルを守りながら、データのプライバシーも保護して推論サービスが提供可能になります。
また、現在使われている暗号アルゴリズムの数学的な安全性は十分に評価されていますが、暗号アル
ゴリズムを実行するデバイスから生じる物理的な漏えい（消費電力や計算時間など）を解析して暗号を破る実装攻撃の脅威が指摘されています。本研究室では、実装攻撃に対して安全なコンピュータや暗号の実現方法を開発しています。さらに、現在開発が進んでいる量子計算機は、実用化すれば現在使用されている公開鍵暗号を効率的に解読可能なことが知られています．量子計算機実用化後の安全な情報通信のために耐量子計算機暗号の研究開発が進んでおり、本研究ではこれらの次世代の耐量子暗号の安全かつ効率的に計算する技術を開発しています。
3． 我々の生活を変えるコンピューティングシステムはなにか
IoT では、取得したものの活用されることなく捨てられる情報が多数存在します。本研究室では、目視が困難なほど小体積な立方 mm 級デバイスを実現し、屋内外を問わず我々の生活環境に大量散布することで、「人間が意識せずともコンピュータと情報をやり取りする」新基盤技術の確立に取り組んでいます。

－ 105 －

Course of Communications and Computer Engineering

Application Code: CCE- 9
Advanced Signal Processing Group
Integrated Systems Engineering Divisionhttps://vlsi.cce.i.kyoto-u.ac.jp/
Laboratory Members
Teaching Staff

Professor HASHIMOTO Masanori, Associate Professor UENO Rei,
Assistant Professor SHIRAI Ryo

Students

D3 (1), D2 (1), D1 (4), M2 (5), M1 (7), B4 (5)Research Topics
Society is becoming more and more dependent on information system infrastructures such as AI and IoT.
High reliability is required for information systems that handle human lives and property. The ultra-low power
and ultra-small volume of semiconductor devices attained by transistor miniaturization are realizing ambient
computing that blends into the environment. On the other hand, as transistor miniaturization becomesincreasingly uncertain, the search for computing based on new principles continues. Under the objective of"Creating a Computing Infrastructure," this laboratory pursues how to design reliable high-performancecomputers, how to realize secure computing platforms, and what computing systems can change our lives.
1. How to design reliable high-performance computers
Particles originating from cosmic rays are falling on the earth, and several of them pass through our bodies
every second. When these particles are unlucky enough to cause a nuclear reaction with silicon atoms near the
memory of a computer, a bit flip called a soft error will occur. Soft errors can cause system malfunctions andcrashes, and in the case of automated driving and nursing care robots, they can endanger human lives. In thislaboratory, we are investigating the soft error mechanism by irradiating and simulating actual devices anddeveloping error tolerance techniques for systems.
As transistor miniaturization approaches its limits, there is a demand for pioneering new computational
paradigms to enhance performance. Research is being conducted on techniques to dynamically adjust
computational accuracy, aiming to improve the energy efficiency of machine learning and avoid fatal
computational errors caused by environmental changes. This represents a departure from the paradigm ofcomputing hardware that always produces the same results.
2.

How to realize secure computing platforms

Cryptography has been essential for security of information systems. Cloud services use encryption toensure security, but encrypted data must be decrypted before it is processed, making it difficult to prevent
information leaks against unauthorized access or fraud by insiders. In this laboratory, we are developing amachine learning inference framework using quasi-homomorphic cryptography, which is capable ofperforming operations while keeping the data encrypted. This makes it possible to provide inference services
while protecting the machine learning model and the privacy of the data.
The mathematical security of modern cryptographic algorithms is sufficiently evaluated. However, a threatof implementation attacks, which extract secret information by analyzing side-channel information (such as
power consumption and execution time) from computers, has attracted much attention. In this laboratory, weare developing computer architectures and cryptographic technologies secure against implementation attacks.
Additionally, we are also developing computing platforms for post-quantum cryptography to counter threat of
cryptanalyses using quantum-computers.
3. What computing systems can change our lives
In the IoT, there is a lot of information that is acquired but discarded without being utilized. In thislaboratory, we are working to establish a new fundamental technology that enables "information exchangewith computers without human awareness" by realizing cubic-mm class devices. The devices are so small involume that they are difficult to see and are massively distributed in our living environment, both indoors andoutdoors.
－ 106 －

通信情報システムコース

志望区分：通－10

地球電波工学講座

リモートセンシング工学分野（生存圏研究所 中核研究部 レーダー大気圏科学分野）
http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/labs/yamamoto-lab/

研究室構成
教員名
学生人員

山本衛 教授、横山 竜宏 准教授
D2(1名), M2（1名）, M1(2名), B4（2名）, 特別研究学生(2名)

研究テーマ
大気中には、温度・水蒸気・電子密度に起因するわずかな屈折率の変動が存在します（身近な現象としては陽炎など）。この屈折率変動により、大気中に送信した電波はごく僅かに散乱され、その散乱電波から大気の状態を知ることが可能です。地球環境の将来予測や、宇宙開発に伴う宇宙環境の理解が不可欠な現在では、いま現在の地球大気・宇宙環境の状態を正しく把握するための観測
手法・観測システムの開発が急がれています。当研究室では、電波を用いた大気の遠隔計測（リモートセンシング）に関するハードウェア・信号処理手法の開発（工学・情報学的な研究）と、大気中における諸現象の探求（理学・環境学的な研究）の両面から研究を進めています。
1．大気リモートセンシング技術の開発
当研究室では、観測対象に応じた様々な周波数帯のレーダーシステムを開発してきました。
滋賀県甲賀市信楽町に建設されたVHF(50MHz)帯の大型レーダー（MUレーダー）は大気中の僅
かな屈折率変動による散乱電波から、高度100km以上の電離大気（電離圏）の電子の状態や、中層・下層大気（対流圏から中間圏）の大気風速の観測が可能です。MUレーダーは、地域社会や産業の発展に多大な貢献をしたと認定される歴史的業績として、2015年に電気電子情報
通信分野におけるIEEEマイルストーンに認定されました。また、インドネシアに建設された
赤道大気レーダーを10倍高性能化する計画があり、直径160mの巨大アンテナを備えるVHF帯大型レーダー「赤道MUレーダー」のシステム設計も行っています。
2．電離圏大気の研究
高度100km以上の地球大気上部は、太陽紫外線の影響により一部が電離した状態（プラズマ）で存在しており、電離圏と呼ばれています。電離圏プラズマ中を伝搬する電波は、反射、屈折、伝搬遅延といった影響を受け、GPS等の測位衛星の誤差の要因となることから、電離圏の状況を正確に把握し、予測することが航空機・船舶等の運用においても重要視されています。当研究室では、レーダー、ロケット、人工衛星による観測を駆使し、電離圏で生じる電磁気現象の解明に取り組んでいます。また、当研究室で開発した衛星ビーコン電波受信機やGPS受信機を用いた電離圏のトモグラフィ解像技術の開発や、数値シミュレーションを用いた
電離圏擾乱現象の複雑な構造の再現と発生予測、電波伝搬に及ぼす影響に関する研究も実施しています。
3．国際共同研究に基づく赤道大気の研究
赤道直下に存在するインドネシアは高い海水面温度に囲まれた多数の島が存在し、また太陽放射が強い地域です。そのため対流活動が活発で、この対流活動に伴う大気中のエネルギー輸送は地球大
気変動の駆動源となっています。当研究室では、インドネシアのスマトラ島に設置されたVHF帯の大型レーダー（赤道大気レーダー)を開発し、インドネシア航空宇宙庁の協力のもと熱帯大気の連続観測を実施しています。近年は、タイ、ベトナム、インド、中国等の周辺諸国とも連携し、東南アジア域の大気観測を包括的に実施することを目指しています。各国での観測は教員・研究者のみならず、多数の学生が現地での観測に参加し、多様な国際経験を積んでいます。

Course of Communications and Computer Engineering

Application Code: CCE-10
Remote Sensing Engineering Group, Radio Atmospheric Sciences Division(Research Institute for Sustainable Humanosphere (RISH))
http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/labs/yamamoto-lab/​Laboratory Members
Teaching Staff

Professor YAMAMOTO Mamoru, Associate Professor YOKOYAMA Tatsuhiro

Students

D2 (1), M2 (1), M1(2), B4 (2), Special Research Student(2)​Research Topics
There are subtle variations in refractive indexes due to atmospheric temperature, humidity, and electron
density. This refractive index fluctuation creates a small dispersion of radio waves transmitted in theatmosphere, and the scattered radio waves enable us to understand the state of the atmosphere. As it isessential today to forecast what will happen to the global environment, it is urgent that we develop systems
and techniques to accurately capture the state of the global atmosphere and space environment. This
laboratory develops the hardware and signal processing technologies for using radio waves in remote sensingof the atmosphere (engineering and informatics research) and also investigates phenomena in the atmosphere(scientific and environmental research).
1. Development of remote sensing technologies for atmospheric observation
This laboratory develops radar systems that employ a wide range of frequencies depending upon the object
to be observed. VHF band radar (MU radar) uses the frequency of 46.5 MHz to capture the scattered radio
waves caused by refractive index fluctuations in the atmosphere, making it possible to observe the state ofelectrons in the ionized atmosphere (ionosphere) at altitudes in excess of 100 km and wind velocities in the
middle and lower atmospheres. The MU radar was dedicated as one of IEEE milestones in 2015. IEEEestablished the Milestones Program in 1983 to recognize the achievements of the Century of Giants which
formed the profession and the technologies represented by IEEE. Moreover, we are designing a new VHF
band radar system "Equatorial MU radar" with a huge antenna array of 160-m diameter.
2. Atmospheric phenomena in the ionosphere
The upper atmosphere above 100 km altitude is partially ionized and called ionosphere. Radiowave
propagation is influenced by plasma in the ionosphere and may cause severe outage of satellite
communication and navigation such as GPS. We are carrying out research to understand the electromagnetic
phenomena in the ionosphere by combining in-situ observations by satellites and rockets with remoteobservations by radars. We are developing the tomographic technique for the ionosphere from total electron
content measured by in-house developed satellite beacon receiver or by GPS receivers. Numerical simulation
is another important way of our research, and we develop models to reproduce and forecast ionosphericdisturbances and to understand radio propagation in the ionosphere.
3. Atmospheric phenomena in the tropical region based on international cooperative study
Indonesia in the tropical region comprises many islands surrounded by warm seas and is blessed with highlevels of solar radiation. Consequently, activity of cumulus convection is strong, and the energy transportationin the atmosphere caused by this convection drives the global circulation of the earth's atmosphere. Our lab
developed a large-sized VHF-band radar (Equatorial Atmosphere Radar, EAR) located at Sumatra island, andin cooperation with the Indonesian National Institute of Aeronautics and Space (LAPAN), we are conducting
continuous monitoring of the tropical atmosphere. By utilizing the EAR and many other equipment installedat the radar site, we are working on understanding atmospheric and ionospheric phenomena in theequatorial/tropical region. We also collaborate with various countries such as Thailand, Vietnam, India, andChina to develop comprehensive observation network in Southeast Asian region. Our research is conductedjointly with researchers from these countries. And thus many students of our Lab. participate in observationsin Indonesia and other countries that help them have unique international experience.

志望区分：通－11

地球電波工学講座

地球大気計測分野（生存圏研究所 中核研究部 大気圏精測診断分野）
http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/labs/hashiguchi_lab/

研究室構成
教員名
学生人員

橋口浩之教授，西村耕司准教授，矢吹正教特任准教授
D3(1 名), D2(1 名), D1(1 名), M2(1 名)，M1(2 名), B4(3 名)

研究テーマ
本研究室では、電波・光工学、通信工学、データ科学を駆使した先進的計測技術、データ解析法の研究開発を行っています。また、国内外の研究拠点における地上観測および衛星観測を用いた地球大気の科学研究も進めています。欧米、アジア諸国との国際連携も特色であり、在学中から国際高度人材ネットワー
クに参画できます。
1．大気レーダー観測・解析技術の研究
高機能・大出力のフェーズドアレイレーダーと、最先端の計測数理理論、多次元信号処理・時空間解析手法を用いて、新たな大気圏計測課題に取り組んでいます。例えばレーダー散乱波からの３次元ベクトル風
速場の推定、４次元乱流スペクトルの直接計測、電離圏擾乱による散乱の可視化など多様なレーダー観測
技術・逆問題解析手法の研究開発を行っています。また、観測において障害となる山や航空機などからの強力な不要エコーを適応的に除去するアダプティブクラッター抑圧技術など、多数の技術実装、実証的研究も行っています。
各種レーダーとその他計測装置を国内外で運用し、極端気象や、物質循環過程の解明に繋がる大気科学研
究を行っています。また、熱帯域における未知の大気現象を解明するための赤道 MU レーダー計画を推進しています。
2．ライダー（レーザーレーダー）観測・解析技術の研究ライダーでは大気中のエアロゾル、水蒸気などの大気微量物質量や、気温など電波では観測が困難な物理量を計測することが可能です。本研究室では、これらを高精度、高時間分解能で計測するための、最先端のレーザー技術、分光技術の開発を行っています。また、各種ライダーを用いて、対流圏〜中層大気、都市大気環境の観測を行い、大気の物理・化学プロセスの研究を実施しています。
3．ドローンや人工衛星を用いた計測技術の開発
・乱流は熱や物質の輸送に寄与する重要な物理現象ですが、その空間スケールが極めて小さいことから観測が難しい対象の一つです。日米仏の国際共同研究により、気象センサーを搭載した小型 UAV と MU レーダ
ーとの同時観測実験(ShUREX(Shigaraki, UAV-Radar Experiment)キャンペーン)を実施し、乱流の実態解明を目指しています。
・グローバル大気循環や太陽地球系物理の理解のためには、中間圏や電離圏における物理現象の観測技
術、解析技術は重要です。人工衛星・地上観測網データを用い、機械学習を駆使した時空間解析アルゴリ
ズムの開発を行っています。
・海洋上の船舶航行状況を監視するため、人工衛星から海上の通信波を傍受・解析するための技術を
JAXA と共同で進めています。これには極めて高度なブラインド信号処理・データ解析技術が必要であり、機械学習を用いたブレークスルーが期待されています。
・レーダー逆問題を解くためにはアンテナの放射・感度特性を環境要因を含め極めて正確に知る必要があ
りますが，大型のアンテナ（アレイ）を測定することは容易ではありません。そこでドローンを用いて近傍電磁界を計測し、遠方界を推定する技術の研究を行っています。

Application Code: CCE-11
Atmospheric Observations Group, Radio Atmospheric Sciences Division

(Research Institute for Sustainable Humanosphere (RISH))
http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/labs/hashiguchi_lab/en/
Laboratory Members
Teaching Staff

Professor HASHIGUCHI Hiroyuki, Associate Professor NISHIMURA Koji,
Associate Professor YABUKI Masanori

Students

D3 (1), D2 (1), D1 (1), M2 (1), M1 (2), B4 (3)Research Topics

Our laboratory is promoting researches and development of advanced measurement and analysis technologies foratmosphere mostly using electromagnetics, communication engineering, and techniques from data science. We also study
on atmospheric science using variety of ground based and satellite observations. Our lab has plenty of cooperative works
with foreign institutes and researchers, which enables students to raise international work experience and connection
network.
1. Atmospheric radar observation and analysis techniques
We work on various radar-related measurement problems for Earth's atmosphere employing mathematical modeling, andhigh-dimensionality data analysis/signal processing techniques. These are, for example, measurement of 3D vector windfield, 4D space-time spectrum of turbulence, spatial imaging of the ionosphere, and so on. In addition, we promotetechnical experiments and implementation works such as adaptive clutter (unwanted echoes) suppression, phasecalibration system, etc.
We operate several radars and other complementary instruments worldwide to promote atmospheric science, in order toreveal the global circulation process, and mechanisms of severe weather. Also, we are promoting the Equatorial MU
Radar Project to unveil the atmospheric phenomena in the equatorial region.
2. Lidar (laser radar) observation and analysis techniques
Lidar is an instrument that observes optical scatters from aerosol and various molecules and ions using a high power
laser and telescopes, thereby capable of measuring temperature and humidity of the atmosphere. We study advanced
laser and spectroscopy technologies to realize accurate and high resolution observations of these quantities. In addition
to the technical research/development, we study atmospheric physics and/or chemistry from the troposphere through themesosphere, and metropolitan area environment.
3. Various measurement techniques using drones and satellites- Atmospheric turbulence is an important phenomenon which contributes to the vertical transport of heat and trace gasesin the atmosphere. Since its spatial scale stretches to many orders of magnitude, it is difficult to remotely measure it
solely with radar. We conduct an international project with the US and France teams, the Shigaraki UAV-Radar
Experiment (ShUREX) campaign, which performs in-situ pressure measurements together with remote observations
using the MU radar.
- Remote measurement/analysis technologies for satellite related observation and analysis are essential to understand theglobal circulation and solar-terrestrial physics. We study various measurement/analysis technologies employing recent
data scientific techniques for satellite and ground-based observations for the troposphere (especially humidity) throughmesosphere and ionosphere.
- Realtime and continuous surveillance of maritime environment is an urgent issue for marine resource control. In
collaboration with JAXA, we are developing the technologies that enables us to observe the sea surface communications
from satellites using machine learning.
- For solving radar inversion problems, it is crucial to know the radiation and reception pattern of the antenna (array)including its environmental factors. We are developing far-field estimation methods employing drone-based near-field
electro-magnetic measurements.

通信情報システムコース

志望区分：通－12

情報通信基盤講座（学術情報メディアセンター

スーパーコンピューティング分野

コンピューティング研究部門 スーパーコンピューティング研究分野）
https://hpc.media.kyoto-u.ac.jp/

研究室構成
教員名
学生人員

岩下 武史 教授，深沢 圭一郎 准教授
D3(1 名)，D2(1 名)，M2(3 名），M1(2 名）研究テーマ
現在コンピュータは理学や工学だけでなく、農学や人文学などあらゆる分野で利用され、社会において不可欠なものとなっています。このような背景の下、当研究室では、コンピュータの性能を社会における様々なアプリケーションで最大限に引き出す「高性能計算」に関する研究を行っています。高性能計算分
野は、PC からスパコン、将来的には量子計算機に至る、様々な計算機をより効率的に利用するためのアル
ゴリズム、実装・プログラミング手法、ソフトウェア、システム構築論を研究する分野です。例えば、スパコンや大規模なデータセンターシステムを対象に、数百～数万のプロセッサコアを効果的に利用する並列アルゴリズムやプロセッサ間の通信時間を最小限に抑える実装方式、あるいはこれらを支援する様々なツールやソフトウェアフレームワークの開発が研究テーマの一例です。また、AI 分野の主要プラットホー
ムとなっている GPU を他の応用分野で効果的に利用するための方法論の研究や量子計算機をどのように応用分野で活用していくかの研究、最小限の消費電力で必要な計算を実行するための技術の開発等に取り組んでいます。
1．最先端のプロセッサ・計算機に適した高性能プログラム開発技術の研究
最先端の多様なプロセッサや計算機システムを対象に、高性能なプログラムを実現するためのアルゴリズ
ム・実装方式について研究開発しています。例えば、プロセッサが有する複数のコアや複数のデータを同時に処理する SIMD 命令を活用するためのアルゴリズムやプログラムの開発を行っています。これらの研究開発のターゲットの一つが、様々な計算科学や工学のプログラムにおいて頻繁に用いられる線形計算です。大規模な連立一次方程式の求解や、行列の固有値・特異値の計算、近年の AI シミュレーションの基礎となっている行列計算がその代表的な例となります。これまでに開発したアルゴリズムやプログラムは、
国内外の大学や研究所における計算科学アプリケーション、民間企業におけるものづくり、商用アプリケーションにおいて活用されています。
2．電力対計算性能を最大化するプログラム・スケジューリングの研究
プロセッサの消費電力増大や多数の計算ノードの接続による高性能計算システムの実現などからスパコン
だけでなくデータセンターにおいても消費電力削減は重要な課題となっています。一方、プログラムレベ
ルで消費電力を見ると、プロセッサやメモリを無駄に利用していることがあります。当研究室では、そのようなプログラムの計算性能を低下させずに、計算機システムの消費電力を削減する手法や、プログラムをうまくスケジューリングすることで計算機システム全体としての消費電力を削減する技術の研究開発をしています。
3．スパコンを活用するアプリケーション開発
コンピュータの最高峰に位置するスパコンを活用したシミュレーションは最先端の計算科学を牽引する原動力です。当研究室では、これまでの研究室の知見を生かした宇宙プラズマシミュレーションやウマの行
動シミュレーションの開発、IoT 機器により観測されたデータの解析や機械学習、スパコン間でのデータ通信などスパコンを活用する様々な研究開発を行っています。これらは、国内の大学・研究機関だけでな
く、海外の大学との共同研究として進められており、様々なバックグラウンドを持つ研究者とふれあう良い機会となっています。

Course of Communications and Computer Engineering

Application Code: CCE-12
Supercomputing Group, Information and Communication Infrastructure Division(Academic Center for Computing and Media Studies)
http://hpc.media.kyoto-u.ac.jp/
Laboratory Members
Teaching Staff

Professor IWASHITA Takeshi, Associate Professor FUKAZAWA Keiichiro

Students

D3(1), D2 (1), M2 (3), M1 (2)Research Topics
Computers are currently used not only in science and engineering, but also in various fields such as agriculture and thehumanities. Our laboratory conducts research on “HPC: High Performance Computing.” The HPC area covers
algorithms, implementation and programming methods, software, system construction methods to fully exploit
performance of various computers, from PCs to supercomputers, and quantum computers in future in a wide range ofapplications for societies. For example, we investigate a parallel algorithm to efficiently use more than thousands ofprocessing cores, an implementation method for reduction of inter-processor communication time, and tools and software
frameworks for HPC. Moreover, we are also interested in GPU computing, how to use quantum computing in practicalengineering areas, and techniques to minimize power consumption and maximize computing performance.
1.
Research on techniques for developing high-performance programs suitable for state-of-the-art processors
and computer systems
Our laboratory develops algorithms and implementation methods for high-performance programs that run on a wide
variety of state-of-the-art processors and computer systems. For example, we develop an algorithm and program toefficiently use many processing cores and/or SIMD instructions. One of main research targets is numerical linear algebra.
It includes a linear solver, eigenvalue/singular value solvers, and various matrix computations that are main kernels for
AI applications. The developed algorithms and programs are used for computational science in universities and national
laboratories, engineering in companies, and commercial software.
2.
Research on program and scheduling technique to maximize calculation performance per power
consumption
Reduction of power consumption has become an important issue not only in supercomputers but also in data centers dueto the increase in processor power consumption and the high-performance computing systems by connecting many
computation nodes. On the other hand, in power consumption at the program level, processors and memory sometimes
consumed unnecessity power. In our laboratory, we research and develop methods to reduce the power consumption ofcomputer systems without degrading the computational performance of such programs, as well as techniques to reduce
the power consumption of computer systems through better scheduling of programs.
3.
Development of applications that utilize supercomputers
A supercomputer is a one of the most powerful driving force for cutting-edge computational science. Our laboratory
conducts various research and development projects that utilize supercomputers, such as the development of spaceplasma simulations and horse behavior simulations, analysis and machine learning of data observed by IoT devices, anddata communication among supercomputers, utilizing the knowledge of our laboratory. These are carried out incollaboration with domestic and oversea universities and research institutes, providing a good opportunity to meet
researchers from various research backgrounds.

通信情報システムコース

志望区分：通－13

情報通信基盤講座 高機能ネットワーク分野（学術情報メディアセンター ネットワーク研究部門 高機能ネットワーク研究分野）
https://www.net.ist.i.kyoto-u.ac.jp/

研究室構成
教員
学生

岡部 寿男 教授, 小谷 大祐 助教
D3 (1 名), D2 (2 名), D1 (1 名)，M2 (5 名)，M1 (5 名), B4 (未定)

研究テーマ
あらゆるものにコンピュータとネットワーク機能が組み込まれ、いつでもどこでもネットワークに接続されることで、サイバー空間とフィジカル空間が高度に融合される未来社会 Society 5.0。その社会を支える基盤技術として、プログラマブルなネットワークやそれを活かしたプロトコルなどの次世代インターネット技術、設定自動化などの運用技術、認証連携など様々なサービスを支えるプラットフォーム技術、セキュリティに関する研究を行なっています。学術情報メディアセンターのネットワーク研究部門として、学内外の運用ネットワークを活用した実証的研究を数多く行っています。
持続的に発展可能なインターネットアーキテクチャ
1.
インターネットが社会の基盤になりつつあり、継続的なトラフィックの増大だけではなく、クラウドの利用の進展や IoT の利活用、セキュリティ等の様々な要求にも迅速に対応できることが求められています。これに対応す
るには、ネットワークのアーキテクチャを継続的に進化させていくとともに、それらが実際のネットワークに迅速に反映できるよう、ネットワークアーキテクチャの変化を柔軟に受け入れられる基盤が必要です。本分野では、基盤となる技術として SDN (Software Defined Networking)や P4 等のネットワークに特化した高い処理性
能を保ちつつプログラマブルなネットワークを実現する技術や、NFV (Network Functions Virtualization)やXDP (eXpress Data Path)等の汎用サーバの性能を最大限に引き出すことでソフトウェアによるスケーラブルな
パケット処理を実現する技術、Edge Computing を用いたサービス提供のための技術等を研究しています。また、これらを活用した次世代のクラウドやキャンパスのネットワークのアーキテクチャの設計や実装に関する研究を行なっています。さらに、インターネット技術をエネルギー管理へ応用し、オンデマンド型電力ネットワー
クを実現する技術も研究しています。
2.
Zero Trust に向けたアクセス制御技術
今日の情報システムは、従来の PC やサーバだけでなくモバイル端末や IoT 機器など多くの機器で構成され、またその上で価値の高いデータが扱われています。扱われるデータや機器（リソースという）には様々なセキュリ
ティ（機密性、完全性、可用性等）上の要求があり、それらに従って適切にリソースに対してアクセス制御を施すことはリソースを適切に管理する上で重要です。アクセス制御は、主に、情報システムにアクセスする主体を判別する「認証」とその主体にアクセスを許可する「認可」、および認証や認可の方針を示す「ポリシー」からなります。本分野では、認証情報の流通を可能にする ID 連携技術やその応用としてのシングルサインオン、複数のサービス提供者が主体や主体が置かれた状況を信頼できる要素から検証しその結果を認証や認可に活用する
Zero Trust をプライバシーに考慮しつつ実現する技術、あらゆる場面でポリシーに基づくアクセス制御を行うポ
リシーの処理技術等を研究しています。また、必要最小限の情報を交換して信頼関係を構築し、相手に不正を働かせないことを保証するための、暗号や電子署名などに基づく安全なプロトコルの開発等も行なっています。
インターネットにおけるセキュリティ
3.
インターネットでは日々膨大な数の攻撃がなされており、多くの組織はそれらの攻撃から情報システムを守るために日々戦っています。攻撃者は攻撃に成功する方法を 1 つでも見つけられれば目的を達成できますが、防御側はあらゆる攻撃に対応する必要があり、攻撃側が優位になりがちです。本分野では、ダークネット (未使用の IP
アドレス空間) やハニーポット (おとりサーバ)、一般的な Web サーバ等で観測された攻撃やサイバー脅威情報などを分析しその結果に基づき動的にセキュリティ対策を行う技術等を研究し、防御側が優位になるような世界を目指しています。

Course of Communications and Computer Engineering

Application Code: CCE- 13
Multimedia and Secure Networking Group, Information and Communication Infrastructure Divisionhttps://www.net.ist.i.kyoto-u.ac.jp /en/Laboratory Members
Teaching Staff

Professor OKABE Yasuo, Assistant Professor KOTANI Daisuke

Students

D3 (1), D2 (2), D1 (1), M2 (5), M1 (5), B4 (TBD)

Research Topics

Society 5.0 is a future society in which computers and network functions are built into everything, and cyberspace and physicalspace are highly integrated through anytime, anywhere connections to the network. As the platform for it, we conduct research
into next-generation Internet technologies such as programmable networks and protocols that utilize them, operational
technologies such as automated configuration, platform technologies that support various services such as authentication
federation, and security. As the network research division of the Academic Center for Computing and Media Studies, we
conduct a number of empirical studies using operational networks inside and outside the university.
1.
Network Architecture for Sustainable Advancement of The Internet and Its Applications
The Internet has been an essential infrastructure for the world, and the Internet must handle various requests in a timely manner,such as significant increase in traffic volume, cloud computing, and security. To meet emerging requests, network architecture
should be continually evolved, and underlay network infrastructures should be flexible enough to smoothly deploy newarchitecture. As the underlay infrastructures, we develop, apply, and deploy technologies to make networks programmable,
such as Software Defined Networking (SDN) and P4 that achieve both flexibility and performance with networking-specificdevices, Network Functions Virtualization (NFV) and eXpress Data Path (XDP) which bring out the original performance ofcommodity servers, and service provisioning in Edge Computing. As the architectures, we design and implement networkarchitectures for next generation cloud data centers and campus. We also work for applying information communication
technology to on-demand power networks for energy management.
2.
Access Control for Zero Trust
Today’s information systems consist of not only PC and servers but also other various devices such as mobile devices and IoT
devices, and handle various and highly valuable data. Such devices and data (called resources) have various security
requirements in terms confidentiality, integrity, and availability, access control is essential to properly process resources.
Access control is mainly divided to: authentication that identifies entities to access the systems, authorization that allows ordenies the entities to access the systems, and policy that describe who can access the systems. We work for Identity federationthat federates entities’ identity and authentication results to multiple parties, its application to single sign on, privacy preserved
Zero Trust that authenticates and authorizes entities based on verified facts about the entities and their contexts with multiple
parties, access policy technologies to apply access control in any situations. We also develop, apply, and deploy secure
protocols using encryption, digital signature, and other technologies to guarantee mutual exchange of the minimum required
information when communicating with unknown counterparties on the Internet so as to prevent the counterparty from using
the information in an illicit manner.
3.
Network Security
On the Internet, every user struggles to defend its systems from a tremendous number of attacks every day. Attackers tend to
be an advantage because users are forced to tackle various types of attacks while attackers only need to find one method to
intrude the system to make attacks success. We aim to change this situation to be a defender’s advantage. We continuously
collect attacks towards darknet (unused IP addresses), honeypots (servers that imitate legitimate services to collect attack
activities), and normal servers, and develop technologies to analyze them with cyber threat information. We seek to use theresults of the analysis for dynamically implementing security measures.