平成 28 年度

修士論文要旨集
高知大学大学院
総合人間自然科学研究科
理学専攻
応用理学コース

情報科学分野口頭説明の視覚的提示に着目したレビュー支援環境の構築と評価
応用理学コース

情報科学分野大川裕也

う°レゼンテーションは，主にスライドと口頭説明を用いることで，を他者へと外化する行為である．

自らが学習した知識

また，大学などの教育機関においては，教育的な効果を期待して，発表練習としてプレゼンテーション・リハーサルが行われることが多い．

リハー

サルは，発表者であるプレゼンタが外化した知識に対し， 同僚や仲間内であるビアが批評・批判を与えることで，プレゼンタがもつ知識の不十分・不適切な点に関する気づきを得ることを目的として行われる．

したがって，

リハーサルにおけるピアレビューは，

タの知識洗練を促進させる重要な機会である．

プレゼン

しかし， テキストエディタに指摘箇所や問題点を記述していくなどの一般的な方法は，発表を聞きながらメモを取るという行為は，

内容の聞き逃しにより説明の流れを見失う可能性も高く，指摘内容を精査しながら発表を聞くことは困難といえる．

この問題を解決しレビュー作業の負荷を軽減するために，著者が所属する研究室においては，

これまでに視覚的なアノテーション手法を指向したレビュー

支援システムの構築と運用を行ってきた．

本支援システムでは， スライド画像をビアの計算機上に提示し， マウスクリックによる直接的なアノテーション作成を可能とするレビュー環境を実現している．
ライドに対しては，内容の妥当性やプレゼンテーションの構成など，

練に関わる質の高いコメント作成支援を実現している．一方で，これにより，

ス

プレゼンタの知識洗

口頭説明については，情報提示における即時性などの技術的な困難さから，発表時の様子を収録した動画をビアに提示するにと留まっていた．

したがって，

スライドのように直接的なアノテーション作成を行うことができないため，各レビュアが発話内容を一部引用したり， スライドの余白に便宜的に行うなど場当たり的な方法にてアノテーション作成行わざるをえ哉作業負荷は高いままとなっていた．

また，

このような方法により口頭説明に対する指摘を行なったとしても，指摘対象との関係性が可視化されておら説当該箇所の把握が困難であるという問題があった．

これらの問題は，口頭説明が音声データのため一覧性をもた説逐次的に参照することしかできないという点に起因している．
詳細に内容を伝達する傾向が強く，しかし，口頭説明は，

スライドよりう。レゼンタの知識が外化されている割合はスライドよ

り高く，積極的なアノテーション作成支援が必要である． そのためには，
テキスト化を行い，計算機上で視覚的な提示を行い，まず口頭説明の口頭説明へもスライド同様に直接的なアノテーション作成を行うインタフェースを提供することにより解決した．

本研究においては，関係を可視化し，

スライドと口頭説明の内容を計算機上に提示した上で，双方の対応

それに対して直接的なアノテーション作成を可能とすることでアノテーション作成負荷を軽減する手法を提案した．

また本手法をもちいた，

レビュー支援環境の開発を行い，従来のスライド主体の支援システムとの比較による評価を行なった．

−24−

Type‑2ファジィライブラリの実装
応用理学コース情報科学分野

片山淳員

現実に存在する問題では，問題を数学的に直接表現できることは少なく，それは様々な暖昧さを含んでいるからである．

ファジィ論理は暖昧さを数学的に扱うために考えられ， この分野の基礎となるファジィ集合が1965年にZadehにより提案されてから2015年には50周年を迎えた．本研究ではそのファジィ論理を既存のプログラミング言語へ導入することを目的としたファジィライブラリの実装を行なった．
ファジィ論理の扱う暖昧さとは主観によって生じる暖昧さである．主観によって生じる暖昧さは， あ
る対象について考えるときに個人によって異なる評価であることに起因する．例えば気温について考えるときに，何｡Cなら暑くて何oCなら暑くないのかというのは主観によって異なる．

上が暑いと決めてしまうと, 29.9oCは暑くないことになる．
否かで決定するのは不自然で，現実に合わない．

また仮に300C以

このように数学的に一定の条件を満たすか

このような主観によって異なるものを自然に表現しようと生まれたのがファジィ集合であり，対象がある集合に属するかを真または偽という2値に落とすことはせず， メンバーシップ関数という集合への所属度を返す関数を通して，集合に属する度合いを0〜1の範囲で決定する． これによって徐々に変化していく対象を扱うことが可能となり，数を個人毎に定義することで主観を反映することもできる．

メンバーシップ関

このメンバーシップ関数により定義される

ファジィ集合がファジィ論理の基礎であり，暖昧さを扱える特徴が制御や意思決定の分野で活用されてきた．

ファジィ分野は今もなお活発に研究およびアプリケーションへ応用されている．現在では従来のファジィ集合をtype‑1fuzzyset(T1FS)と呼び， それよりも高次元で表現されるtype‑2fuzzyset(T2FS)という対象について研究されている．T2FSは従来のT1FSよりも高度で複雑な暖昧さを扱うこ･とが可能となってきており，

より現実的な問題に適用されている．

本研究が目的とするファジィライブラリは学部における研究で実装したものを拡張する形で進めている．学部での研究によって実装言語としてGoogle社が主体となって開発されたGo言語を選択した．既存のファジィライブラリがc/c++やJavaといった言語で実装されているのに対して,Go言語を選ぶことで最新のプログラミング概念を導入することができた．特に関数オブジェクトを用いた実装を行なったことが，実行速度面や数学的な意味での関数との対応の面で成果につながった．

本研究での一番の目的はフアジイライブラリのT2FSへの拡張である． T2FSはより複雑な暖昧さを扱えるようになるが，その反面で計算が困難であり，最も汎用な定義をなされたT2FSを完全に実装することは難しい． その理由として大きいのは, T2FSは入力に対して関数を返すという定義がされるが，連続的な関数に対するあらゆる入力に対して任意の関数を返すように定義することが不可能だからである．

そのため入力に対して返す関数に特定の制限を加えることで実装を可能としている．本研究ではそのような制限を加えたT2FSの中でもintervaltype‑2fuzzyset(IT2FS)と呼ばれるものを拡張の対象としている. IT2FSは現在盛んにアプリケーションへの応用が研究され，実装方法や関連するアルゴリズムについても活発に議論されている．
実装したファジィライブラリはIT2FSに対応し，関連する演算やアルゴリズムを持つ．

また学部で実装したT1FSの範囲においても実装を洗練させている．本研究により近代的なプログラミング言語でファジィプログラミングが可能となり，またこれからのファジィ分野での研究成果をプログラミングに取り込んでいける基礎部分を整理することができた．

−25−

外化力と応対力の向上を目的とした討論訓練システムの構築
じ 上

しLう↓、

徐鐘偉

応用理学コース情報科学分野

多くの学生は質問したいことがあっても，授業中に質問や発言をあまりしないこれは人前での発言が恥ずかしい， もしくは人からつまらない質問だと思われたくないからである． また授業中に限らず，意見があっても積極的に発言するのが苦手な人は多い．本研究では，その原因は外化ﾉJと応対ﾉJの欠乏にあると考える．外化とは心的な表象を外部に表現する活動のことであり，応対とは人の相手をして受け答えをすることである．外化ﾉ｣が欠けている場合は自分の考えを筋通りに言葉にまとめることがうまくできないため，発言することを恐れてしまう． また，応対ﾉﾉが欠けている場合は，他人に意見する時に自分の意見に対する反論を恐れてしまう．そこで本研究は， このような積極的な発言が苦手な人の外化力と応対力を向上させるための環境を提供することを目的とする．

教育システム情報ハンドブックによると，学習者に積極的に外化を行わせることにより教育的な効果が得られるが，外化自身を教えたり，伝えたりすることはできないとされている．つまり，外化ﾉﾉは訂￨￨練などにより経験的に学習するしかないと考えられる．一方，応対ﾉﾉもおそらく同様に， 計￨￨練による習得が効果的であると考えられる．そこで本研究では，外化ﾉﾉと応対ﾉﾉを経験的に学習するための計'￨練の方法として，討論を選ぶことにした．討論では， テーマに対して肯定側と否定側の立場に分かれ，互いに自分の立場の主張を述べたり，相手の主張への反駁（反論）を行ったりすることで，意見を戦わせて勝敗をつける． したがって，討論を計￨￨練することにより，主張を行うことが外化の訓練となり，反駁を行うことが応対の計￨￨練となる． また，討論を行うことの利点として，批判的な思考を取得できることや，自分の弱点やコツなどの心得が得られることが期待できる．

そこで木研究では,討論訓練システムFireDebatingを開発した.実装にはNode.js,AngularJS,Socket.IO,

MongoDB,HTML5Canvasなどの技術を用いており

次の2つの特徴的な機能を有している．①トウール

ミンモデルに基づく討論分析機能：システムが討論を分析するのではなく，学習者に相手の意見の解釈を分析させる機能である．本システムではトウールミンの議論モデルを適用した討論プロセスを活用する．

トウールミンモデルには，議論の基本の3要素として，議論の結論である 「主張(Claim)」 と主張の正当性を支える事実である 「根拠(Evidence)｣ , そして根拠が主張を支えている理由，
拠(Warrant)」が存在する．

あるいは暗黙の前提である「論トウールミンモデルを用いることにより，学習者は相手の意見（立論，反駁）

を主張・根拠・論拠に分析する．そして，異議を唱えたい箇所を指定した上で反駁を行う．②討論ロジック
マップ機能：分析された意見の主張・根拠・論拠のつながりや，異議の指定箇所のつながりを本システムでは討論ロジックマップとして可視化する．討論ロジックマップは，現時点では意見のつながりを可視化したものに過ぎないが，将来的には学習者が反駁を行う際の支援や勝敗判定にも活用できると考えている．
討論分析機能や討論ロジックマップ機能が外化力と応対力の訓練に有効であるかを評価するため，評価実験を実施した．被験者は大学生364'!で，「大学キャンパス内は全面禁煙すべきか？」 と 「中学校の部活動は必要か？」のテーマで2回討論を行ってもらった．

1回目は全員が討論分析機能とロジックマップ機能を使わずに討論を行い， 2回目は3つの群に分かれて， 「1回目と￨司じ条件｣， 「討論分析機能を使用｣， 「討論分析とロジックマップ機能を使用」 と条件を変えて討論を行った．討論で発言した主張の中に根拠や論拠が含まれている割合に着目し，1回目と2向目をt検定で比較したところ，根拠を含む主張については，

時から根拠を含む主張の割合が高かったこともあり， 2回日との差はほとんど見られなかった．

1回目の

しかし，論

拠を含む主張においては，討論分析とロジックマップ機能の両方を使用した群で1回目から2回目で1％水準(p=.007)で有意に増えることが確認できた． 中でも， 立論だけではp=.076と有意差は見られなかったが，反駁と再反駁ではp=.050と有意差が見られた．

このことから，応対ﾉﾉの計￨￨練に有効であると示すことができたと考えている．

−26−

ロジックマップ機能は外化ﾉJ, そしてプレゼンテーション。 リハーサルにおける議論支援環境

一議論進行におけるユーザ操作にもとづく議事録作成支援一
応用理学コース

中林誉登

情報科学分野近年，計算機を利用したプレゼンテーションは，他者に対して自らの知識を外化するためのコミュニ
ケーションの手段として幅広く実施されている．大学の研究室などの教育機関においても，卒業論文・修士論文発表や学会発表などのために，プレゼンテーション・ リハーサルが実施されることは多い．プ

レゼンテーション・ リハーサルは， ピアレビューの一形態であり，プレゼンタは自身が作成したスライドなどの資料を提示して発表を行い，それに対して聴衆であるレビュアが指摘を行う．その後，

レビュ

アの指摘をもとに参加者同士による議論を行うことで，その内容の是非について検討する．これにより，プレゼンタは自身の知識の不十分・不適切さに関する気づきを得ることが可能であり，発表資料や口頭説明の改善のみならず，獲得した知識を洗練することが先行研究により示唆されている． このように，
プレゼンテーション・ リハーサルにおける議論は，プレゼンタにとって，レビュアからの指摘をもとに対話による討議を行うことで,知識状態を共有し， 自身の誤った考えに対する適切な理解を深めながら，
プレゼンテーションの改善に結びつく改訂案を検討する重要な過程である．

一般にプレゼンテーション・ リハーサルにおける議論では， グループワーク形式により進行役や書記役を定めた上で進行し，参加者全員の同意が得られるまでプレゼンテーションの改善に関する検討を繰

り返すことが多い．つまり，議論を終えた時点で，プレゼンタとレビュアは検討した内容に関して相互理解を深め， レビュアからの知識継承により，知識が洗練されることや新たな知識を獲得できることが望ましい．

しかし，実際には，プレゼンタがレビュアからの指摘内容や意図を十分に理解できないまま議論が進行してしまい，検討した内容をプレゼンテーションに上手く反映できないなど，プレゼンテー
ション・ リハーサルの効果を十分に得られない場合も多い．

この問題を解決するために本研究では，計算機援用による議論支援方法を検討した．現在，著者が所属する研究室では，プレゼンテーション・ リハーサルを対象としたピアレビュー支援システムの開発・運用を行っており， 日常的に利用している．本支援システムでは，プレゼンタが作成したスライドと口頭説明を視覚的に提示することにより，プレゼンテーションを計算機上で再現する．

レピュアはその再現されたプレゼンテーションに関連付ける形でテキストベースでのレビューコメントを作成する．その後の議論では，複数のレビュアから収集されたレビューコメントをもとにプレゼンテーションや口頭説明の改善に関する検討を行う． この際，プレゼンタは，議論によって確定した改訂案を議事録として作成し，その後のバックレビューとよばれる改訂作業において利用する． このように， ピアレビュー支援システムを介してレビュアにより作成されるレビューコメントを主軸として，その後の過程が成立する
しかし，

ピアレビュー支援システムの運用により，一度のプレゼンテーション・ リハーサルにおいて，複数のレビュアから膨大なレビューコメントが収集されることが知見として得られているが，その効果的な利用にもとづく議論の進行方式やバックレビューにおける支援方法については，十分に定まっていない．そこで，本研究では， ピアレビュー支援システムから収集されたレビューコメントを議論中に整理しながら改訂案を検討する方法,および,それらのユーザ操作を履歴として計算機に記録することで，議論の過程を再現可能な議事録を作成する方法を提案し，提案する再現方法にもとづくバックレビューを指向した議論支援環境の検討，および，支援ツールの試作を行った．

−27−

推論による情報漏えい経路を予測する手法の研究

応用理学コース

情報科学分野平井仁暉

近年，ビッグデータの活用が期待される一方で，個人情報やプライバシーの保護が求められている。例えば, SNS上の活動記録から自宅を留守にすることが多い時間帯を推測されたり，地震が起きた際に「地震だ」と発言したことで地震観測データと照らしあわされ居場所を推測されたりすることが懸念される．

これらの例のように,複数の既知情報をもとに推論されることによって秘密情報が漏えいしてしまうことを本稿では推論による情報漏えいと呼ぶ．従来のセキュリティ技術は，秘密情報そのものの直接的な漏えいを防ぐことを目的としたものが主であったが，ビッグデータ時代においては推論による情報漏えい対策技術も必要となる．
鈴木ら(2012)は,どの既知情報の組み合わせからどの情報が推論できるのかを有向ハイパーグ

ラフで表現することで,推論による情報漏えいをグラフ理論的に分析できるようにモデル化を行った．その後， 当研究室では，推論による情報漏えいを防ぐための手がかりとして，個々の秘密
情報の漏えいリスクを評価する手法の研究やグラフモデルシミュレータの開発を行ってきた．

一方，宮田ら(2014)は，情報漏えいリスクではなく情報漏えいに至る推論経路すなわち， どの複数情報をもとにどのような推論をたどることで秘密情報へいち早く到達されてしまうかを予測する問題（以降，推論経路予測問題と呼ぶ）を提起した． また，現実においては価値が高い
情報ほど優先的にアクセスや推論がされるだろうという仮説に基づいて,前述のグラフモデルの各辺に情報の価値に応じた値を推論されにくさとして重み付けし，有向ハイパーグラフモデ

ルを有向二部グラフとみなしてダイクストラ法を用いることで秘密情報への最短経路を求め,それを最も警戒しなければならない推論経路とする手法を提案した．
情報漏えいに至る推論経路を予測できれば,実際に漏えいが起きる前にアクセス権限の修正等の対策を講じることが可能となる．

本論文では，まず，宮田らの研究でグラフの各辺に重み付けするために必要であった情報の価

値を，情報量を用いて定義することを提案する．また，推論経路予測問題を有向二部グラフの最短経路問題として解くことの問題点を指摘し,有向ハイパーグラフモデル上での最短経路問題として改めて提起するとともに，これを解くためのアルゴリズムを提案し，当研究室で開発中のグラフモデルシミュレータへの実装結果を示す.提案アルゴリズムと等価と思われるアルゴリズム
がGalloら(1993)によって既に提案されていたことが本論文の執筆中にわかつたため,そちらも紹介する．最後に，本論文で提案する推論経路予測手法の現実的なアクセスに対する妥当性の検証方法を提案する．

−28−

手話トレーニングマシンの実用化に向けて‐学習単語拡充に伴う個人差への対応一応用理学コース

情報科学分野福原明恵

本研究室では，聴覚障害者支援の研究として手話の学習支援システム「手話トレーニン

グマシン」の研究開発を行っており，手話の主な学習方法である本，映像教材，

手話教室の利点を取り込んだ新しい学習方法として位置付けている．現在このシステムの実用化を目標に研究開発を進めている．本論文は筆者が現在までに行った本システムの開発に関する総括も含め纒めたものである．
このシステムは深度センサと本研究室製のデータグローブを用いる事で学習者の手話動

作のデータを取得し，学習者の手話動作の合否判別を行う．合否判別の結果をフィードバックとして学習者に与える事で,学習者に正しい手話動作を習得させる事を主目的とする．

2013年度先行研究の段階で，手話動作における手の「形状」 「位置」 「傾き」 「移動方向」「振り」の5種類を判別項目とした，両手手話を含める231単語の手話単語の学習を可能とする環境の開発を行った．

筆者の学士研究に相当する2014年度先行研究では, 2013年度先行研究の「手話トレー
ニングマシン」で学習できる学習単語の拡充を研究目的とした．学習単語の拡充とは「手話トレーニングマシン」における教師データの作成および登録に相当する．

この研究目的に対し，拡充の容易性と正確性を持った新しい学習単語の拡充方法の確立を目標とし，学習単語拡充用システム「教師データ自動登録作成システム」の研究開発を行った．
ステムは教師の手話動作から教師データを自動的に作成および登録を行う．
教師の手話動作に忠実な教師データを容易に作成する事が出来た．

て，

このシ

この研究では

しかし新たな課題とし「手話トレーニングマシン」 「教師データ自動登録作成システム」における手話動作の判別において，手話動作に含まれる個人差への対応不足が明らかになった．

ここで指す個人差とは，人間の動作に含まれる癖や特徴，教師データと学習者の動作との僅かなズレを指す．

筆者の修士研究に相当する本研究では，学士研究から継続して研究目的を学習単語の拡充とし， これに対する研究目標として「手話トレーニングマシン」 「教師データ自動登録作成システム」における手話動作の定義および手話動作判別処理に個人差への対応を行わせる事を定めた．

手話動作に含まれる個人差への対応として，手話動作の定義および手話動作判別処理にファジィ理論の導入を行った新しい手話動作の判別方法の提案を行い，この提案手法を導入した｢手話トレーニングマシン｣ 「教師データ自動登録作成システム｣の再構築を行った．

この提案手法に対し，実際に教師データの作成およびその教師データを使用した評価実験を行った．結果，

ファジィ理論を導入した提案手法は，柔軟に個人差への対応および学

習単語の拡充を実現できる事が明らかとなった．

−29−

重み付きバイナリ計算機合成ホログラムを用いた階調表現法に関する研究
応用理学コース情報科学分野

藤原将人

コンピュータで計算したホログラムを計算機合成ホログラム(CGH:Complltcr‑generatcd
hologram)と呼び, CGHによる3次元物体の再生技術（電子ホログラフィ）は 究極の3次元テ
レビ になるものと考えられている． しかし，計算量が膨大であること, 1画素が1"m以下の高精細な電子表示デバイスが必要となることを始め，再生像の表現性など， 多くの課題が存在する．
そのため，未だ実用化には至っておらず基礎研究段階にある．
再生像の表現性に関する課題の1つに再生像の階調表現性の向上がある．特に,CGHを2値で表したバイナリCGHにおいては重要な課題となっている. Directbinaryscarch(DBS)法や誤差拡散法を用いた階調表現に関する研究も行われている.DBS法は反復計算が必要なため実時間再生には向かない．誤差拡散法においても十分な階調表現を実現できていない．

これに対し，時間分割多重表示方式を用いた方法が提案されている．点光源で構成された3次元物体を扱い，点光源の輝度を8ビットで表す． 2の階調の輝度を持つ物体点を再生するビツト

プレーンB"に，輝度値にあわせて点光源を割り当てる．例えば, 5の輝度値を持つ点光源は2つのビットプレーン(BO, B2)に割り当てられる． ビットプーンB"とは，割り当てられた全ての点光源の位置座標から求めたバイナリCGHである．
の輝度値が2になるように，

ビツトプレーンB

ビットプレーンBTzから再生される点光源へ入射する光源の輝度を調整する． 256階調の場合， 8枚のビツトレーン(Bo〜B7)を用いてそれらを時分割表示することで再生像の階調表現を実現する．

しかしながら，

ビットプレーンへ入射する光源の輝度調整と，さらにビットプレー

ンの切り替えの同期処理が必要であり，実現するには専用のデバイスが必要となる．
本研究では，

ビットプレーンに重み付きバイナリCGHを用いる方法を提案する．提案手法により，光源の輝度調整が不要となり取り扱いも格段に容易となる．バイナリCGHは白と黒で描かれている．一方，重み付きバイナリCGHでは，バイナリCGHの白色の階調値を下げた灰色を用い，黒と灰色で描かれる．重み付きCGHをLCDで表示すると， 白から階調値を下げた灰色になることで光の透過率が低下する.DMDを用いた場合でも, PWM方式により像が再生され，灰色の部分は白に比べて光の表示時間が短縮される．つまり，バイナリCGHの白色の部分の階調が下がるにつれ，再生像の明るさは低下する．

このように重み付きバイナリCGHでは再生像の明るさを調整することが可能となる．重み付きバイナリCGHをビットプレーンに用いた時分割表示方式電子ホログラフイをLCD及びDMDへ適用し，再生像の階調表現性について評価した． その結果，本手法は両者において有効であることが確認された．

さらに, DMDによるピットプレーンの高速再生を実現し,時分割表示のちらつきを低減させることに成功した． また，本手法はカラー再生にも有効であることが確認された．重み付きCGHの灰色部分の階調値はソフトウェアで変更できるためキヤリブレーションにも使用することができるものと考えている．

−30−

時空間分割多重電子ホログラフィによる再生像の高精細化
前田祐貴

応用理学コース情報科学分野

ホログラフイは3次元物体から出た光を忠実に記録・再生できる技術である．視覚的疲労がな
く ，立体像を様々な角度から見ることが可能である．

コンピュータ上で作成された3次元物体のホログラムを計算機合成ホログラム(CGH)と呼ぶ． このCGHを用いた3次元動画再生技術(電子ホログラフイ）は「究極の3次元テレビ」になるものと期待されている．

しかし, CGHは計算量が膨大であること，高精細な電子デバイスが存在しないことなど多くの問題が存在し，未だ実用化には至っておらず基礎研究段階にある．

本研究では， 3次元物体を点群で表すポイントクラウドを用いた．複雑な形状の3次元物体を表現しようとすると数万点の物体点が必要となる．
の画質が劣化することが報告されている．

しかし，物体点数が多くなるとCGH再生時

これは，電子ホログラフイを3次元映像技術として利用するにあたって解決すべき問題である. CGHは物体点の位置嘩標データ（物体点データ）を用

いて計算される．本研究では，数万点からなる3次元物体の物体点データを複数に分割し，分割された物体点群についてCGHを計算する．次にCGHを1台の空間光変調器(SLM)に順番に表示する. CGHを高速に表示することで残像効果により，物体点が補完され元の3次元物体と等しい像を表示することが可能となる．人間の目の時間分解能は約50‑100msであり，残像効果を得るにはこれより短い時間でCGH計算および表示の処理を行う必要がある．

しかし，物体点数が膨大であるとCGHのリアルタイム計算は困難である. CGH計算をあらかじめ行っておくこと
で計算時間を省略し高速再生を行った．本手法は，位置調整が不要であり再生像の重ね合せが容易である，小規模の光学システムで再生が行えるなどの利点がある．時空間分割法により，約9(）万点からなる3次元物体の高精細な静止画像の再生に成功した．
また，本手法を応用し3次元物体の高精細な動画像の再生を試みた．

しかし，分割することで再生するフレーム数が増えると，読み込み速度が低下する問題が発生した． CGHをRAMディスクに置くことで読み出す速度を上げることができたが，容量を増やすことは現実的ではない．

フレーム数の増加に伴いRAMディスクのそこで， 2値より構成されるバイナリホログラムを使用する. 32bitのデータとして保存していたCGHをo(白)か1(黒)のlbitのデータとして保存することでCGHのデータ量の低減を行う．本手法により, CGHデータを1/32に低減させ， フレー
ムレートを向上させることに成功した．圧縮手法により，時空間分割多重電子ホログラフイによる高精細な動画像の再生に成功した．
な短縮に有効である．

しかし，また， マルチGPUクラスタシステムはCGH計算の大幅

クライアントからサーバへのCGH転送時間がボトルネックとなり高速なネットワークを使用しなければリアルタイム再生が困難であった. CGHのデータ量を低減する提案手法を用いればボトルネックを解消することが期待できる． そこでGigabitEthernetで構成されたマルチGPUクラスタシステムに本手法を実装した．

その結果, InfiniBandを用いたシステムによるCGH計算速度と同等の再生時間を実現することに成功した．

−31−

VLSIレイアウト設計の配線長調整可能な配線法とその応用の研究
応用理学コース

情報科学分野松下充

近年，高度情報化社会が進展し，スマートフォンやウェアラブルコンピュータといった高性能機
器，多機能機器の需要が高まっている．

これらの機器を実現するには, VLSI(Very Large Scale

Integration)回路の高性能化，動作の高速化が求められる
VLSI回路の高性能化，動作の高速化は，製造微細化技術によるところが大きいが，これに伴い，

信号配線が細くなり抵抗が増加する．信号の抵抗が増すと，信号伝播の遅延に大きく影響し，作動増幅回路などの複数信号の遅延均等化を前提とする回路では，誤動作の原因となる．

従来の遅延均等化は大きく分けて二つある．配線途上に素子を挿入し素子の遅延を利用する方法と，配線長を制御して伝播遅延を調整する方法である．第一の方法である素子を挿入する方法は，配線形状を予想して，あらかじめ配置の段階で素子を挿入する方法であるが,そもそも信号遅延が，配線設計後に判明するため,配置への後戻りを伴う．そのため,修正期間が長期化する難点がある．

第二の方法である配線長を制御して遅延均等化する方法は，例えば，配線経路の分岐点を中央に置き，二分岐配線を繰り返し行う方法（クロックツリー）や，ペアの信号の配線を同時に行うこと
で，均等長となる経路を見出す方法（厳密マッチング）がある．

しかし， どちらも配線リソースが見出せない場合は，実現できないという問題を持つ．そのため，少ない領域で，特定信号の配線長の調整，

あるいはペア信号の配線長の均等化ができる配線法が必要になる．

そこで本研究は，配線リソースが少ない配線領域においても， より有効に配線長を調整する新配線法WRIGGLEとそれを利用した均等長配線法を提案するものである．

WRIGGLEは，迷路配線法で最短経路を求め，同配線経路の周辺を幅Wで配線リソースを探索し， 同配線リソース内で配線を冗長化して配線長を制御する．実験によれば，障害物のない配線
領域で，探索幅Wを3から7グリッドとした時，最短配線長より3．0倍から4．0倍までの範囲で配線長調整ができることが判明した．

次にWRIGGLEに基づく均等長配線法へ展開した．同手法は，ペア信号をそれぞれ迷路配線
法で最短配線し， より短い配線長について探索幅Wを自動推定したWRIGGLEによりもう片一方の信号の配線長との均等化を行う．ペア端子の実験によれば，障害物を含む配線領域(5, 10, 15,20%の障害領域）に設定したペア端子において, 5, 10%の障害領域で配線均等化できることが判明した．

以上の研究から,WRIGGLEとその均等遅延化手法は，高性能化の進むVLSIにおいて，信号伝播遅延問題の解決を通して，電子機器の高性能化に貢献することが期待できる．

−32−

時空間データにおけるイベントクラスタの抽出とその再起・共起パターンの検出

応用理学コース情報科学分野

森啓太

近年、様々な情報がビッグデータとして蓄積されている。 このような大量かつ多様なデータから有用な知識やパターンを発見するためにデータマイニングや機械学習の手法の活用が期待されている。従来、対象データはテキストや表形式であることが一般的であったが、最近では地球観測衛星のセンサやセキュリティカメラの画像などのように、時間・空間とともに変化するセンサデータ
ヘの応用も期待されるようになっている。こうしたデータから時空間変動パターンを抽出することができれば、自然現象や社会現象の理解や予測など様々な分野での活用が期待できる。本研究では、ある変動が発生したにその時間・空間近傍で別の（あるいは同じ）パターンの変動がおこる再起、共起現象を時空間相関ルールとして半自動的かつ高速に取り出す手法を検討し、これを気象画像に適用した。

まず、時空間データを空間座標ごとの時系列データの集合体として扱い、固定長の部分時系列に分割してクラスタリングを行った。 クラスタリングには自己組織化マップを用い、学習後の競合層を用いて部分時系列にラベルを付与した。 ここで、クラスタの代表ベクトルの標準偏差が大きい部
分時系列をイベント、それ以外の部分時系列を非イベントとした。抽出したイベントのうち、時空間の近傍に塊状に存在する同一のイベントをイベントクラスタとし、さらにイベントクラスタ毎の再起性、共起性を時空間の部分領域毎に評価した。

ここで共起性は、パターンAのイベントクラ

スタが発生するとパターンBの変動が時空間近傍でおこる"、 という時空間相関ルール(A→B)として表現し、これを抽出するものとした。一方、再起性はA',A"をAがそれぞれ1度以上、 2度以上おこるという事象として、 (A'→A")の相関ルールで表すことでその計算を簡単化した。具体的には評価を行う部分領域内にトランザクションとして走査窓をおき、 この領域をスライドさせながら、中に含まれるイベントクラスタ数をカウントすることで、支持度、確信度を計算し、それらの値がしきい値以上となったパターンを再起、共起パターンとして抽出した。共起を評価するイベントク

ラスタの組み合わせには相関ルール分析におけるアプリオリアルゴリズムを用いて得られる多頻度アイテムを用いることで処理の高速化をはかった。

この手法の実データへの適用例として気象衛星MTSAT‑1,2(ひまわり6,7号)が撮影した画像で再起、共起パターンの抽出を行った。 ターゲットは、周期的に雲塊が発生・消滅する"熱帯収束帯とよばれる赤道付近の領域とした。この手法によって共起、再起ルールを抽出後、部分時空間ごとに抽出されたルールの総数をカラーマップで視化した。その結果、再起と共起が多数発生するホットスポットがたしかに赤道付近に抽出され、その位置が季節とともに移動するというこの現象の特徴を容易に理解出来ることがわかった。また実際にどのような時間変化プロファイルが再起・共起するのか確認することも容易であり、様々な分野での活用が期待出来ることが確認できた。

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句共起関係コーパスを利用した第二言語作文支援のための用例文検索システムの構築
応用理学コース情報科学分野

陸峰

近年，グローバル化により第二言語で文章を書く機会が増加している．しかし,第二言語で文章を書くことは,母国語での作文と比較して困難である．そこで本研究では第二言語学習の中でも作文を対象とした学習支援を目的とし,経験的に第二言語を習得する場としての作文支援環境の提供を目指す．また,対象言語を1つの言語に限定するのではなく，複数の言語に対しても支援できるよう考えており，本研究の最終目標は,多言語に対応した第二言語学習者のための作文支援を実現することである.本修士論文では，1つの文を書くための支援,つまり文単位での作文支援を想定し,英語･日本語･中国語の作文を対象として設計･開発した作文支援システムについて述べる．
第二言語作文を行う上で問題となるのは，母国語でないため，書いた文の妥当性を検証しづらいところである.例えば,翻訳サイトや翻訳ソフトなどを用いれば簡単に第二言語の文を生成することは可能である
が,それが正しく意味の通じる文になっているかを判断するにはそれなりの語学力を必要とする．また,初学者が第二言語作文を行う上でまず問題になるのは語彙不足の問題である．語彙の不足は基本的に辞書で補うものであるが,適切な語句を選択できたかどうかの妥当性の検証は困難である.適切な語句選択を行うために辞書を参照しても，和英辞書， 日中辞書，中英辞書のような言語間の辞書では限られた用例しか掲載されていない.第二言語学習者が語句選択の適切性を判断するには多くの用例を参照するのが望ましいと考えられ,語学教育や作文支援にテキストや発話を大規模に集めてデータベース化したコーパスを活用している例は多く見られる．しかし,大量の検索結果の中から,学習者が語句選択の参考になる用例を選び出すことは容易ではない．

本研究は，先行研究の句構造情報を利用した用例検索ツールの開発で得られた知見を基に実施した．
この先行研究は,検索で得られた大量の用例の中から必要な用例を見つけやすくするために，句構造情報を利用して分類表示を行う用例検索手法を提案したものである．先行研究で開発された用例検索ツー
ルは，構文解析コーパスの句構造情報を利用したことで,指定した語を含む句の検索や,語や句の共起関係の提示が可能である.本研究では，句構造情報に加えて係り受け解析した情報も利用して句共起関係コーパスを構築し，書きたい文の伝えたい意図と一致する例文を見つけやすくするための用例文検索システムの開発を行った．

開発した用例文検索システムの評価を行うため，英語の句共起関係コーパスを利用して評価実験を行った.今回の評価実験では, 14人の被験者にパソコン上で3回の英作文を行ってもらい，画面キャプチャソ
フトを用いてその様子を録画してもらった.今回は翻訳サイトや翻訳ソフトを使ってはいけないという制約を設けたが，それ以外はネット検索なども自由に行って良いという環境で，本研究の用例文検索システムを使用しなかった時とシステムを併用した時との比較検証を行った.被験者の書いた文を2名のネイティブス
ピーカに採点してもらったところ,用例文検索システムの利用の有無による採点結果への影響は見られなかった.原因は，システムの利用なしで高い点を得ていた被験者しか用例文検索システムを使いこなせなかったためと推察される．システムを使いこなせなかった被験者の様子を詳しく動画分析したところ,スペ
ルミスで検索結果を得られない，対訳情報がないため自分の書きたい文と意図や状況が近いのか判断できない様子などが伺え，語句選択を行う以前に，語句の候補を持たないまま使用しようとしていることが原因であることが確認できた．以上より，初学者を対象とした学習環境を提供するには,想定していたよりも，
語句の候補を提供するための辞書との連携や対訳情報の提供などが重要であることがわかった．

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