情報通信

災害時ネットワーキング、IoT

情報鮮度を考慮した粗密度モバイル
アドホック網の設計法
工学研究科

電気電子情報通信工学専攻

助教 井上 文彰https://researchmap.jp/q_yoshiaki/

情報通信

研究の概要
大きな自然災害の発生直後には、無線基地局を始めとする通信インフラが利用不可能となることが懸念されます。このような状況下に お い て も Internet of Things（IoT）に 基づくモニタリングシステムの動作を継続させることで、迅速な情報収集や安全性の確保に寄与することが期待されます。通信インフラに依存せずに遠隔通信を実現する手法として、
従 来 か ら Delay/Disruption/Disconnection Tolerant Networking（DTN）技術が研究されてきましたが、これらの研究はモニタリングシステムへの利用を想定したものではなく、特に、センシングデー
タの送信頻度などの肝心な設計項目に関する検討はこれまでなされていませんでした。今回の研究では、DTN 技術をモニタリングシステムに応用する際に重要となる「情報鮮度」の観点からシステムを数理的に解析する手法を確立しました。

ました。今回の研究を足がかりにして、非常時における IoT システムの継続性に関する研究が今後一層進められることが期待されます。

DTN モニタリングシステム▍ 研究の意義と将来展望
現在、世界的にも IoT を活用した都市機能の拡充に関する研究が多様な観点からなされていますが、自然災害の発生直後などの非常時における継続性については十分に注目されていませんでした。また、非常時における通信手法として DTN 技術が古くから研究されてきましたが、IoT の主要なアプリケーションであるモニタリングへの利用は検討されておらず、ほとんど手つかずの領域になってい特論

許Inoue, Yoshiaki; Kimura, Tomotaka. Age-Effective Information Updating over Intermittently Connected MANETs,
文 IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 2021, 39(5), p. 1293-1308. doi: 10.1109/JSAC.2021.3065031

参考URL

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情報取得（サンプリング）方式

災害時ネットワーキング、IoT、Delay/Disruption/Disconnection
キーワード Tolerant Networking (DTN)、情報鮮度

情報通信ソーシャルネットワーク分析、物質探索、都市計画

高速かつ正確に関係性を理解するためのグラフ分析技術
情報科学研究科

マルチメディア工学専攻

助教 佐々木 勇和

https://researchmap.jp/sasakiyuya

グラフはモノの状態とそれらの関係性を表現するデータ構造です（棒グラフや円グラフのような図ではありません）。人間関係や、購買履歴、分子、道路網、知識（図1）などがグラフで表現可能であり、様々な分野で活用されています。例えば、新たな触媒探索のような物質開発やウェブショッピングにおける商品推薦などが実用的に使われています。
私は大規模かつ多様なグラフデータに対して、（1）効率的な管理と高速な検索を可能にするデータベース技術、（2）新たな知見を発見するデータマイニング技術、（3）正確な予測を行う深層学習技術を研究しています（図2）。

▍ 研究の意義と将来展望
ビッグデータ時代と呼ばれるように大規模かつ多様なデータを効率的に取り扱う技術の重要性が益々増しています。人間関係や、人と 職、人 が 所 有 す る 物、Web の ア ク セ ス、国家間の協定など、我々の生活には様々な関係性が密接しており、関係性のグラフデータ化が進んでいます。これらのデータ化された関係性からモノの状態を予測すること、モノ同士の状態から関係性を予測すること、およびそれらを管理し、そこから新たな知見を発見することは世の中の理解と発展に必要です。

特論

大規模グラフの分析と管理を簡単に使えるプ
ラットフォームを開発し、過去 / 現在 / 未来
における大規模かつ多種多様な関係性を高速かつ高精度に分析できる技術の開発を進め、より快適かつ幸せな世界の実現に貢献していきます。

情報通信研究の概要

図1 グラフデータの応用例

図2 グラフ分析の例

許Maekawa, Seiji; Noda, Koki; Sasaki, Yuya et al. Beyond Real-world Benchmark Datasets:
An Empirical Study of Node Classification with GNNs. Conference on Neural Information
Processing Systems (NeurIPS), Nov. 2022. doi: 10.48550/arXiv.2206.09144
Sasaki Yuya. Cost-constrained Minimal Steiner Tree Enumeration. Proceedings of文 International Conference on Information and Knowledge Management (CIKM), pp. 44394443, Oct. 2022. doi: 10.1145/3511808.3557570
Sasaki Yuya, George Fletcher, and Onizuka Makoto. Language-aware Indexing
for Conjunctive Path Queries. Proceedings of International Conference on DataEngineering (ICDE), pp. 661-673, May 2022. doi: 10.1109/ICDE53745.2022.00054

参考URL

キーワード グラフニューラルネットワーク、ビッグデータ、データマイニング、データベース

47情報通信

デジタルアーカイブ、バーチャルリアリティ、メタバース

深層照度差ステレオによる
高精細な3次元形状復元
情報科学研究科

マルチメディア工学専攻

助教 山藤 浩明
教授 松下 康之https://researchmap.jp/h_santohttps://researchmap.jp/yasumat

情報通信

研究の概要
画像から物体の3次元形状を推定する技術
はコンピュータビジョンの分野において古くから研究されてきました。とくに高精細な3次元形状推定技術は、文化財を電子データとして保存するデジタルアーカイブや、実世界を仮想空間に再現することを目指すバーチャルリアリティなどのアプリケーションに有用であり、近年とくに注目されています。本研究が注目する照度差ステレオ法は、同一視点から光源環境を変化させながら撮影した複数枚の画像を入力として、物体表面で観測される陰影情報を用いて形状を推定する技術であり、とくに高精細な形状を推定することを得意とします。
本研究では、複雑な反射特性を持つ材質の物体を扱うことができない、という既存手法の弱点を、深層学習に基づくデータ駆動型のアプローチによって解決する手法を世界で初めて提案しました。結果として、金属や陶器など様々な材質の物体に対して、高精細な形状を高精度に推定可能な技術を実現しました。

元復元手法を実現し、様々な実アプリケーションへの応用を可能としました。将来的に、誰でも手軽に実世界の物体を3次元データ化し活用できる社会を実現するために、撮影システ
ムの簡素化と推定アルゴリズムのさらなる高精度化に取り組んでまいりたいと思います。

図1: 照度差ステレオ法の概要▍ 研究の意義と将来展望
本研究では、深層学習に基づくデータ駆動型の新たなアプローチによって、実世界の様々な材質の物体に対して高精度に推定可能な3次特論

図2: データ駆動型の深層照度差ステレオ法（提案）の概要

許Santo, Hiroaki; Samejima, Masaki; Sugano, Yusuke et al. Deep Photometric Stereo Network, IEEE International Conference on Computer Vision
Workshop, 2017, doi: 10.1109/ICCVW.2017.66
Santo, Hiroaki; Samejima, Masaki; Sugano, Yusuke et al. Deep Photometric Stereo Networks for Determining Surface Normal and Reflectances,
IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (TPAMI), 2020, Vol. 44, No. 1, pp. 114-128, doi: 10.1109/TPAMI.2020.3005219
文 Santo, Hiroaki; Michael, Waechter; Matsushita, Yasuyuki. Deep near-light photometric stereo for spatially varying reflectances, European
Conference on Computer Vision (ECCV), 2020, doi: 10.1007/978-3-030-58598-3_9
Minami, Kazuma; Santo, Hiroaki; Okura, Fumio et al. Symmetric-light Photometric Stereo, IEEE/CVF Winter Conference on Applications ofComputer Vision (WACV), 2022, doi: 10.1109/WACV51458.2022.00039

http://cvl.ist.osaka-u.ac.jp
参 考 U R L https://github.com/hiroaki-santo/deep-photometric-stereo-networkhttps://github.com/hiroaki-santo/deep-near-light-photometric-stereo

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キーワード コンピュータビジョン、物理ベースビジョン、コンピュテーショナルフォトグラフィ、3次元復元、照度差ステレオ

情報通信

情報通信技術、スマートデバイス、センシング

6G の未来を切り拓く
テラヘルツシリコンフォトニクス
基礎工学研究科

電子光科学領域

准教授 冨士田 誠之

https://researchmap.jp/fujitamasayuki

電子デバイスの動作極限領域である100ギガヘルツを超えるテラヘルツ帯の周波数を有する電磁波、テラヘルツ波の利活用が次世代情報通信システム6G とその未来に向けて、国内外で大いに注目を集めています。しかしながら、金属配線を用いた電子回路の損失は周波数が高いほど増大し、動作が困難になります。本研究では半導体材料シリコンを誘電体として着目し、金属を用いないテラヘルツ回路の実現を目指すテラヘルツシリコンフォ
トニクスを提案し、これまでに300ギガヘルツ帯送受信器の集積化と1テラヘルツ帯伝送路の開発などに成功しています。

な情報通信技術が、携帯端末やドローン、自動運転、ロボット、遠隔医療、航空宇宙応用など、様々なシーンにおいて実装されることが期待されます。

情報通信研究の概要▍ 研究の意義と将来展望
今後、送受信デバイスの動作周波数の向上、集積デバイス数の増加、ビームステアリング機能の開発、CMOS トランジスタや光電変換機能の融合などを進め、高度なテラヘルツ集積回路を実現することで、100ギガビット毎秒を超える超大容量無線通信とミリメートル以下の高分解能センシング機能とが高度に融合するような6G とその未来の情報通信システムにつながります。その結果、経済発展と社会課題の解決の両立を目指す仮想空間と現実空間とを高度に融合させたサイバーフィ
ジカルシステムの実現において鍵となる高度特論

テラヘルツシリコンフォトニクス技術を用いたテラヘルツ回路の例。シリコン合分波回路に300ギガヘルツ帯送受信器が集積化される。

許 特願2020-128220
Yu, Xiongbin; Headland, Daniel; Nishida, Yosuke et al. Hybrid integration between
resonant tunneling diodes and unclad microphotonic diplexer for dual-channel
coherent terahertz receiver. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics.
文 2022, 28 (3), 8500210, doi: 10.1109/JSTQE.2021.3130813
Koala, Ratmalgre; Maru, Ryoma; Iyoda, Kei et al. Ultra-low-loss and broadband allsilicon dielectric waveguides for WR-1 Band (0.75–1.1 THz) modules. Photonics.
2022, 9 (8), 515, doi: 10.3390/photonics9080515

参 考 U R L https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2021/20210429_2
キーワード 6G、通信、テラヘルツ、シリコン、フォトニクス

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