中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

計算知能研究室 (CS24)
研究室紹介
神戸大学大学院システム情報学研究科
中村 匡秀
初年次セミナー
2020年6月

1中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

CS24研究室メンバー

CS24 データ班

 准教授
中村 匡秀
 特命講師 佐伯 幸郎
 秘書雪上春美
 学生
 博士後期
 博士前期2年生
 博士前期1年生
 学部4年生
 研究生

24名
1名
11名
6名
5名
1名

CS24 サービス班

2中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

CS24の研究・教育ポリシー
 実世界の現象を観測・取得・理解し，社会に役立つサービス・ソフトウェアを実現する
 データ班：計算知能・AIを探求し，より優れた理論・手法を追及する
 サービス班：計算知能・AIを使って，課題を解決するものづくりを行う

DataKnowledge

データ班

Serviceサービス班

 ビッグデータ，AI，クラウド等の技術を用いて，社会の課題を解決できる人材を育成する
3

2020年度初年次セミナー

中村 匡秀

各班の研究トピックと関連科目
 データ班： 機械学習，深層学習，データマイニング，テキストマイニング
 ビッグデータからの知識の発見
 データ駆動型の人工知能の実現
 学部関連科目
 数学，確率・統計，アルゴリズム・データ構造，知識工学，情報管理，メディア情報処理，ディジタル信号処理など

 サービス班： IoT，スマートシステム，クラウド，Web-API, ソフトウェア工学
 アプリ・実システムを考えた研究 システム開発系テーマが中心
 学部関連科目
 プログラミング演習，コンピュータシステム，ソフトウェア工学，ソフトウェア開発, 高度ICT実践PBL (enPiT)など

4

2020年度初年次セミナー

中村 匡秀

IoT とは モノのインターネット（Internet of Things）
 実社会の様々なモノ同士がインターネットを通して連携し，付加価値サービスを実現する
 センサ，家電，設備，家，建物，都市インフラ，ロボット，自動車，鉄道，工場，etc...

 ユビキタスコンピューティングの進化形
 技術進歩によるハードウェアの微細化，高性能化，低コスト化
 インターネット，Web技術，無線技術の進歩，普及 クラウドによる大規模データ蓄積・処理
 電池の小型化，高性能化
5中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

IoTのアーキテクチャ
アプリケーション

スマート
ホーム

スマート
ファクトリ

スマートシティプラットフォーム

ビッグデータクラウドサービス・ＡＰＩ

スマート交通

コア・ネットワーク

エッジ

アクセス・ネットワーク

ゲートウェイ
エリア・ネットワーク

デバイス
6

中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

Hello IoT World! “センサボックス”
 サービス班で開発した環境センシングのためのIoTデバイス
 センサ： Phidgets (照度，温度，湿度，モーション，音量，気圧，振動 ) ゲートウェイ： Raspberry Pi 3
 アクセスプロトコル： HTTP / REST プラットフォーム： Apache Axis2, fluentd, MongoDB, HBase

アプリケーション
HTTP/REST

プラットフォーム
ネットワークHTTP/REST

ゲートウェイUSB

デバイス
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2020年度初年次セミナー

中村 匡秀

IoTで可能になること
 実世界の情報収集，オペレーションが可能になる プラットフォーム独立なアクセス，大規模ストレージへのデータ蓄積

 実世界の過去～現在の状況を理解できる ビッグデータ処理，可視化，分析 状況に応じたオペレーションが可能になる
 ルールベース，自動化，最適化

 データを蓄積・学習することで未来の状況を予測できる 機械学習，予測，自動計画

すべてインターネットのサービス，リソースを活用して実施できる
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2020年度初年次セミナー

中村 匡秀

第4次産業革命:Society 5.0:超スマート社会
 中長期的な成長を実現していくカギは，近年急激に起きている第4次産業革命(IoT,ビッグデータ，人工知能，ロボット，シェアリングエコノミー等)のイノベーションを，あらゆる産業や社会生活に取り入れることにより様々な社会課題を解決するSociety
5.0を実現することにある (未来投資戦略2017.6)

総務省・平成29年版情報通信白書より
9中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

スマートシステム 実世界のモノやデバイス，情報システムをネットワークで連携させ，全体として新たな価値機能を生み出すシステム
 Cyber-Physical System (CPS)とも呼ばれる
 IoTとクラウドの連携

 代表的なスマートシステム
 スマートグリッド
 スマートホーム スマートシティ
 スマートアグリ
 スマートヘルスケア
・・・

出典： ClouT プロジェクト

温度センサ人感センサ

換気扇 給湯器

エアコン

照明

テレビ
ホームサーバ

ホームネットワーク

電力網へ

DVD

電力計
照度センサ

空気清浄機
ドア

窓 カーテン 洗濯機

冷蔵庫

省エネ
見守り
ｴﾝﾀｰﾃｲﾒﾝﾄ
防犯

インターネットへ

付加価値
サービス

 スマートシステムは大規模異種分散システム
 異なるモノをいかに上手に「つなぐ」かがカギ
10中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

CS24・サービス班の研究・開発スタイル
 サービス指向で異種分散システムをつなぐ センサに限らず，あらゆるモノ，コトをサービス化
 ロボット，企業システム，アルゴリズム，ＡＩ，データベース，etc.

 Web-APIを通してサービスを呼び出し，利用する
 自分でやらずにやってもらう（所有から利用へ） サービスは大規模異種分散システムをつなぐ糊（のり）となる 直接つないではダメ！必ずサービスを通して，ゆるくつなぐ (疎結合)

API
API
API

API

Web as aService Bus
APIAPIAPI

11

中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

サービス指向アーキテクチャ (SOA) (Vinoski, 2002)
 システムの機能をサービスという単位で公開しそれらを連携させる
 自己完結：他のサービスに依存せず単独で利用できる
 オープンで定義されたインタフェース(API)：内部実装を知らなくても利用できる
 粗粒度：利用者にとって価値を形成しうる粒度の処理
 標準的な呼出し手段：Webの仕組み(Webサービス)を使って呼び出す
レストラン
サービス

提供者 (実装)

ビーフステーキを1つ下さい．
ミディアムレアで提供者(インタフェース)利用者承知しました

ソフトウェアサービス(SaaS)

道案内
アプリ

http://mapservice/getAddress? Web-API
lat=34.726441&lng=135.235363

地図サービス

住所検索(緯度,経度){“address”:”神戸市灘区六甲台町”}

地図情報システム2020年度初年次セミナー

中村 匡秀

これまで研究開発したシステム （一部） スマートホーム：家電や設備を連携してスマートな暮らしを
 IoTとVAを統合したサービス指向型スマートホーム
 機械学習による宅内行動自動認識システム
 IoTによるコグニティブセンシング スマートシティ：街・自治体の課題をスマートに解決 PRISM: 個人適応型防犯情報サービス
 Ambulance Simulator: 救急車出動動態の可視化 FD-CAST/FigMap4SC: 消防車の駆けつけシミュレーション・可視化 スマートヘルスケア：高齢化社会の課題に挑戦する
 IoTとVAを活用した在宅介護支援システム
 「こころ」センシング，「こころ」の見守りサービス
 個人に寄り添ったエージェント対話 困りごと対処法共有・推薦サービス
13中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

IoTとVAを統合したスマートホーム
 ヴァーチャルエージェント(VA)が，システムとユーザを仲介
 音声対話による家電操作 （初音ミク as an Interface）
 環境センサを用いたコンテキストアウェアネス
 個人向けバーチャルエージェントの生成

デモ動画 (YouTube)

デモ動画 (YouTube)
デモ動画 (YouTube)
14中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

機械学習による宅内行動の自動認識
 時系列データに行動ラベルをつけ教師あり学習にかける センサボックス（環境データ）とBLEビーコン（位置データ）
実際の日常行動

睡眠

風呂

料理

食事

温度
音量…
照度：時間窓特徴量

予測された行動15

中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

PRISM: 個人適応型防犯情報サービス
 兵庫県警が配信する事件情報にもとづき，自分の生活圏の近くの事件を地図上に可視化する
 最新の犯罪情報を深刻度で重みづけて可視化する 自分の生活圏から近いほど深刻，最近ほど深刻 2017年神戸・バルセロナ国際ワークショップ (WDVC)で優勝

デモ動画 (YouTube)16中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

IoTによるコグニティブセンシング
 室内画像や表情からより高度なコンテキストを推定する
 室内画像から細粒度の宅内コンテキストを推定
 表情による感情分析から，高齢者ケアの効果を測定
 骨格センシングによる行動・姿勢センシング

骨格センシングによる宅内活動量評価

画像による研究室の状況推定
口角下がり具合
1.5
1.3
1.1
0.9
0:00

4:00

8:00

12:00 16:00 20:00

17中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

Ambulance Simulator 神戸市の救急車の出動動態を可視化・シミュレーションし，最適な指令戦略をサポートするシステム
 各救急隊が，いつ，どこに，どんな状態でいたかを可視化
 どのような指令を出すとどうなるかをシミュレートする 2018年神戸・バルセロナ国際ワークショップ (WDVC)で発表
Ambulance Simulator
クライアントサイド

Ambulance Simulator
サーバサイド
Step2

Step1
救急隊
出動ビッグデータ

ETL
process

MySQL
DBWeb
API

Step3
Web
API

18

2020年度初年次セミナー

中村 匡秀

FD-CAST / FigMap4SC
 様々な設定で構成消防車の駆けつけ時間をシミュレーション，地図上に可視化するシステム
 火災時，どの地域へどの消防車が何分で駆けつけられるか 消防車の編成を変えたらどうなるか
 消防局の場所を変えたらどうなるか

19中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

IoTとVAを活用した在宅介護支援システム
 在宅高齢者の自助・互助をシステムにより支援
 健常者～軽中度の認知症を対象にIoTやVAがアシスト
 機械で出来ることは機械に任せ，人によるケアの質を上げる
 IoTによるデータ収集，状況の推定，個人に寄り添ったケアの検索・立案
 バーチャルエージェントやWebコンテンツを活用

Virtual Care Giver
全体アーキテクチャ

デモ動画 (YouTube)20中村 匡秀

2020年度初年次セミナー「こころ」センシング (Mind Sensing) ロボットやエージェントとの対話による内的状態の外化
1. [データ収集]: 各高齢者の生活に合わせた様々なモーダル(PC, スマホ, スマートウォッチ)によるインタラクション
2. [分析]: 蓄積データの分析による状態の把握
3. [介入]: 状態に応じた適切な支援
今日の体調はいかがですか？

胃が痛いなあ…

外化

今何をしていますか？
どこか痛みはありませんか？

胃が痛いですデータ
user

datetimestates

Maeda

2020-02-12T15:30:00

胃が痛いです

対処法の提案
支援者との連携21

中村 匡秀

2020年度初年次セミナー「こころ」の見守りサービス
 LINEを活用し高齢者の「こころ」を継続的に見守る （A1）「こころ」センシングサービスを活用したインタラクション
 （A2）心理状態の取得に特化した問いかけ手法
 （A3）心理状態の見守りとフィードバックによる自助支援

Physicality

Mentality

Sociality

2
スコア

10

1日 2日 3日 4日 5日 6日 7日 8日 9日 10日 11日 12日 13日 14日

-1
-2

22

中村 匡秀

2020年度初年次セミナー

エージェント対話から個人関心事の抽出 エージェントとの対話から，個人にまつわる知識(個人オントロジー)をLinked Data形式で蓄積し，その中から特に関心をもっている概念「個人関心事」を発見する
 A1：個人関心事の抽出
 先行システム[1]を利用して特定ジャンルにおける関心事を取り出す
 関心事に関するエピソードを語ってもらい個人オントロジーを抽出

最近はYouTube

rdfs:comment

徳田さん、好きな食べ物はなんですか？

cs27:最近
rdf:_1
rdf:_2

cs27:YouTube

cs27:匂いcs27-prop:好きなテレビ番組

rdf:_2

rdfs:comment

ラベンダーの匂い

rdf:type
cs27:ラベンダー
rdf:_1

cs27:ハマチ
rdf:_1cs27-prop:好きな匂い

rdf:_2

cs27:刺身

rdf:type
ハマチの刺身rdfs:comment

cs27:日本酒
cs27-prop:好きな食べ物

rdf:_1cs27-prop:好きな飲み物

rdfs:comment

rdf:_2

cs27:焼酎

rdf:type
cs27:泡盛
rdf:_4
日本酒焼酎沖縄の泡盛

rdf:_3

質
うどんが好きです問

cs27:沖縄

cs27-prop:好きな場所
rdf:_2

cs27:サッカー

rdf:type
漫画を読んだりサッカーとかしたりゲームをしたりしたこ ...
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rdf:_1

cs27:漫画

rdf:_3
rdf:type

cs27:ゲーム

cs27-prop:学校生活の思い出
rdf:Bag
rdf:type
cs27:兵庫県神戸市
rdf:_1
rdf:type
生まれたのは兵庫県神戸市
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cs27-prop:生まれた場所
育ったのは兵庫県明石市
rdfs:comment

うどんのエピソードを教えてください

返答

rdf:type
cs27:兵庫県明石市
rdf:_1

rdfs:comment

母方のおばさんとか姪っ子の優香ちゃん

cs27-prop:育った場所
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cs27:母方
rdf:_1
rdf:_2

cs27:おばさん

rdf:_3
rdf:_4cs27-prop:親しい親族

cs27:姪っ子

cs27:優香
rdf:_1cs27-prop:親しかった友人
cs27:uid001

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cs27:中学校

cs27-prop:仕事内容
cs27-prop:元々の性格

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cs27:基本的cs27-prop:好きな音楽

cs27:一緒

rdf:_3
cs27:二宮

cs27:ハードロック

rdf:_4cs27-prop:好きな音楽
cs27:藤原cs27:ジャーマンメタル

rdfs:comment

cs27-prop:好きな音楽

中学校から一緒だった二宮君藤原くん
cs27:ガンマレイ

rdf:_2cs27-prop:小学校

cs27:ソフトウェア工学
cs27:明石市立二見北小学校

rdf:_3cs27-prop:幼い頃の思い出

cs27:研究cs27:2年生

rdf:_4
cs27:大学

cs27-prop:愛称
cs27:まさやん

rdf:_5

cs27:教育cs27-prop:職業
rdfs:comment
cs27:大学教員

情報工学特にソフトウェア工学の研究および大学での教育 ...

cs27-prop:趣味
rdf:_1 A2：個人関心事の評価

cs27:レトロゲーム
cs27:情報工学

 個人オントロジーに登場する概念を3つの基準によって評価
 関心の度合いを数値として算出する
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2020年度初年次セミナー中村 匡秀

日常生活の困りごとの対処法推薦・共有
 目的：在宅生活における困りごとに対する自助・互助を支援
 在宅高齢者が困り事に対して、自分の状態にあった対処法を自分で解決できるようにする → 自助
 手軽に困り事に対する対処法のアイディアを共有・評価することで高齢者同士で助け合う → 互助

 Compass4SL (Community-based
Problem and Solution Sharing
Service for Senior Living) コミュニティによる困りごと共有・解決サービス
 コンセプトビデオをYouTubeで公開
 介護現場の人にアンケートをとった
 https://youtu.be/GEwH3BABpWI
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2020年度初年次セミナー

中村 匡秀

まとめ
 CS24・中村グループ（サービス班）の研究紹介を行った
 CS24の研究・教育ポリシー
 実世界の現象を観測・取得・理解し，社会に役立つサービス・ソフトウェアを実現する
 データ班：計算知能・AIを探求し，より優れた理論・手法を追及する
 サービス班：計算知能・AIを使って，課題を解決するものづくりを行う ビッグデータ，AI，クラウド等の技術を用いて，社会の課題を解決できる人材を育成する

 研究テーマ サービス指向アーキテクチャ，マイクロサービス，ソフトウェア工学
 IoT, スマートシステム

 Webサイト https://cs27.org/
 質問があれば，masa-n@cs.kobe-u.ac.jp まで連絡ください25