日本経営システム学会
イノベーション指向データ分析 研究部会
2017 年度第 2 回研究会 講演論文集

開催日 ：2018 年 2 月 28 日（金）開催場所：広島工業大学五日市キャンパス〒731-5193 広島市佐伯区三宅 2-1-1 新 4 号館 2 階

211 号室

http://www.it-hiroshima.ac.jp/about/access/itsukaichi/campus.html
参加費 ：無料

プログラム

第1部

10:00-11:00 基調講演(講演 50 分，質疑 10 分)

講師：

高須正和氏（スイッチサイエンス）

題目： ハードウェアのシリコンバレー

深センのエコシステム

概要: ３D プリンター，Arduino などのオープンソースハードウェアの登場，インターネットの進展により，小ロットでの製造，クラウドファンディングによる資金調達など個人や小規模チームでも製品開発が行える時代になっています。そういったなかで，世界中から注目されている都市が，中国の深センです。
「深センでの１週間はシリコンバレーの１カ月に匹敵する」「ハードウェアのシリコンバレー」「人類
史上最速で成長する都市」といわれています。このたび，深セン在住で世界的な DIY イベントの「メイカーフェア深セン」の運営に関わる高須正和氏をお招きし，深センのリアルな情報・ハードウェアスター
トアップの現状，21 世紀のイノベーションなどについて語っていただきます。また，シリコンバレー・
深セン拠点のアクセサレーターHAX などのスタートアップ支援についてもお話しいただけます．

第2部

13:00-13:05 開催挨拶
松本慎平

(研究部会主査，広島工業大学)

13:05-14:00 基調講演(講演 45 分，質疑 10 分)

講師：平岡諒也氏(広島工業大学) pp.1-6
題目: ソフトウェア開発を想定したスケジューリングにおける納期ずれ和最小化に有効な
ディスパッチングルールに関する研究
著者：平岡諒也，加藤浩介，垣内洋介，松本慎平，山岸秀一
概要: 研究では，チームによるソフトウェア開発に焦点を当てる．一つのソフトウェアを関数・クラス単位のモジュールに分割し，一つのモジュールを開発チームの一名が担当する状況を想定する．ここで，ソフトウェアごとのモジュールの作成順序が任意であり，同時に作成することができるソフトウェアのモジュールが一つのとき，このスケジューリング問題はオープンショップスケジューリング問題(OSSP)と等価となる．本研究では，納期ずれ和の最小化を目的とした OSSP に対して有効なディスパッチングル
ールを検討し，更に制約条件を緩和した OSSP に対しても同様に検討する．

研究発表会(発表 10 分，質疑 5 分)

14:10-15:10 セッション 1：バーチャルリアリティ
座長：加藤浩介（広島工業大学）

発表者: 14:10-14:25

樋口幹紘(広島工業大学) pp.7-9

題目: 身体表現による無人航空機操作の研究
著者: 樋口幹紘, 山崎琢洋, 山岸秀一

発表者: 14:25-14:40

遠山祥平(広島工業大学) pp.10-11

題目: 自転車運動のための VR エクササイズシステムの開発
著者: 遠山祥平, 中村武尊，徳安達士

発表者: 14:40-14:55

髙橋朋紀(広島工業大学) pp.12-14

題目: コードレス HMD を用いた没入的観光アプリケーションの開発
著者: 髙橋朋紀, 井ノ本裕之, 山岸秀一

発表者: 14:55-15:10

沖川結人(広島工業大学) pp.15-17

題目: VR 技術を用いた体験型災害避難訓練システムの研究・開発
著者: 沖川結人, 山岸秀一

研究発表会(発表 10 分，質疑 5 分)

15:20-16:20 セッション 2：情報システム
座長：加藤浩介（広島工業大学）

発表者: 15:20-15:35

上松智史(広島工業大学) pp.18-19

題目: 地域の商業の活性化を目的とした Web サイト改善に関する研究
著者: 上松智史, 大杉将輝, 松本慎平, 山岸秀一

発表者: 15:35-15:50

岡本崇寛(広島工業大学) pp.20-22

題目: 360 度パノラマ動画像の複数人での視聴方法の研究
著者: 岡本崇寛, 谷口拓海, 山岸秀一

発表者: 15:50-16:05

関涼佑(広島工業大学) pp.23-24

題目: 対話型 bot を用いた大学生のコーチングに関する研究
著者: 関涼佑, 木野本敦士, 松本慎平, 佐々木宏

発表者: 16:05-16:20

平野拓真(広島工業大学) pp.25-26

題目: ソースコード読解学習のための視線分析に関する研究
著者: 平野拓真, 伊豆田夏帆, 松本慎平, 花房亮, 林雄介, 平嶋宗

16:20-16:25 閉会挨拶
松本慎平(研究部会主査，広島工業大学)

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2017年度第2回研究会 講演論文集

ソフトウェア開発を想定したスケジューリングにおける納期ずれ和最小化に有効なディスパッチングルールに関する研究
広島工業大学情報学部 平岡諒也，加藤浩介，垣内洋介，松本慎平，山岸秀一

Research on Efficient Dispatching Rules for Minimizing the Sum ofDifference from Duedate in Scheduling for Software Development
Faculty of Applied Information Science, Hiroshima Institute of Technology
Ryoya Hiraoka, Kosuke Kato, Yosuke Kakiuchi, Shimpei Matsumoto, Shuichi Yamagishi

成順序は任意（制約条件①）とし，同時に 1 つの１ はじめにソフトウェア開発において，顧客と取り決めたモジュールしか担当できない（制約条件②）．各

納期を守ることができない場合，契約違反となり，メンバは同時に 1 つのモジュールしか作成しない

顧客からの信用を損ねるだけでなく，損害賠償を（制約条件③）．いったんあるモジュールを作成請求される可能性がある．そのため，開発チーム

すると，完了するまでそのモジュールを作成するとそれに所属するメンバ個人のスケジュールを管ものとする（制約条件④）．以上の制約条件を仮理することは重要である．本研究では，チームに定したとき，開始時刻を 0 として，全モジュール

よるソフトウェア開発における開発メンバのスケの作成完了時刻を最早（メイクスパンを最小）とジュールの自動生成・管理に焦点を当てる．現状，するスケジュールを求めることを考える．ここで，多くのスケジューラソフトが存在するが，個人ごソフトウェアを仕事，担当メンバを機械，モジュとのスケジュール管理や，繰り返し習慣のためのールを作業として考えると，この問題はオープン

スケジュール管理といった個人ベースのものが多シ ョ ッ プ ス ケ ジ ュ ー リ ン グ 問 題 (Open Shop

く，実際のスケジュールを手動で入力するなどとScheduling Problem, OSSP)と等価である[1]．

いった機能がほとんどで，開発チームを対象にスソフトウェアが n 個，
開発メンバの人数が m 人

ケジュールを自動で生成し管理する機能を持つものとき，開発メンバ Ri (i = 1, 2, . . . , m) が担当すのは見当たらない．そこで，本研究では開発チーるソフトウェア Jj (j = 1, 2, . . . , n) のモジュールをムのスケジュールを自動で生成し，管理する機能

Mj,i としたとき，モジュール Mj,i の作成に要するを持つスケジューラの開発を目指す．

時間を pj,i，作成に着手した時刻を sj,i とする．表 1に文献[3]に掲載されている n＝4, m＝4 の OSSP

２ ソフトウェア開発におけるスケジューリング

のベンチマーク問題に対する作業時間 pj,i を示す．

ソフトウェア開発現場において次のような状況

表 1を考える．開発チームはソフトウェアにおけるコ
J1
J2
J3
J4

ーディングを行い，複数個のソフトウェア製作に携わる．コーディングは関数またはクラス単位で分割されたモジュールに分割され，各モジュール

R1
34 (＝p1,1)
15 (＝p2,1)
38 (＝p3,1)
95 (＝p4,1)

作業時間{ pj,i }の例
R2
2 (＝p1,2)
89 (＝p2,2)
19 (＝p3,2)
7 (＝p4,2)

R3
54 (＝p1,3)
70 (＝p2,3)
28 (＝p3,3)
34 (＝p4,3)

R4
61 (＝p1,4)
9 (＝p2,4)
87 (＝p3,4)
29 (＝p4,4)について開発チームに所属するメンバ 1 名が固定

スケジューリング問題の解は図 1 のようなガンして行うものとする． この状況から次のような制

トチャート（作業計画表）であり，スケジューリ約を仮定する．各ソフトウェアのモジュールの作

ング問題を解くことは何らかの基準で最適な解-1-

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アに導入するには，Yices のライセンスに関する問（ガントチャート）を得ることである．

題にも対処が必要となる．ところで，実用においては，長い時間をかけて厳密最適解を得るよりも短い時間で近似最適解を得ることが求められる場
合も多い[2]．その場合，実用的な時間内に高品質

図 1 ガントチャート（作業計画表）

な近似最適解を得ることが重要となる．

図 1 のようなガントチャートはソフトウェア Jjの開発メンバ Ri が担当するモジュール Mj,i の作

このような状況の下で，本研究では，近似最適

業の順序配列 A＝(A1, A2, … , Ak, …, Anm), Ak∈{Mj,i解を求解するソフトウェアに実装することができ｜j＝1, 2, … , n, i＝1, 2, … , m} が与えられれば生るアルゴリズムを開発する．アルゴリズムは実装が容易で効率よく最適解を探索することができる

成することができる．OSSP は全ソフトウェアの遺伝的アルゴリズムを中心とする．

製作完了時刻が最早となるガントチャートを生成する組合せ最適化問題であると考えることができ最も一般的なメイクスパン最小化 OSSP では，る．このとき，ソフトウェア Jj の製作完了時刻 Cj

モジュール間の遊休時間をできるだけ少ないスケは次の式で与えられる．

ジューリングを考えれば求めることができる．ところで，納期ずれ和最小化 OSSP では，納期より

Cj =

max

早く終了しても，遅く終了しても，同じ納期ずれ{sj,i + pj,i}i = 1, 2, ... , m

時間と扱うことになる．メイクスパン最小化 OSSP

ところで，ソフトウェア開発においては，完了

では，最適値スケジューリングを考えるにはモジ

時刻の最早化をいつも目指すとは限らず，ソフト

ュール間の遊休時間をできるだけ少ないスケジュ

ウェアごとに設定された納期に対して納期からのーリングを考えれば求めることができる．しかし，遅れや納期とのずれの最小化を目指す場合も多い．

納期は必ずしも早い時刻に設定されているとは限

いま，ソフトウェア Jj に対して設定された納期をらないため，適切な開始時期にモジュールを開始

dj で表すと，ソフトウェア Jj の納期 dj に対するするようなスケジュールを考えなければならない．

納期ずれ Gj は次の式で与えられる．
３ 遺伝的アルゴリズム

Gj = | Cj － dj |遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm)は 1970

また，納期ずれ和 Gsum は次の式で与えられる．

年代に J.H. Holland らにより考案された，生物のnGsum =

G

進化を参考にした発見的解法のうちの進化的計算

jj=1

手法の一つである．最適化問題の解を個体（染色本研究では，Gsum の最小化を目指す納期ずれ和

体，遺伝子配列）と対応づけて，染色体に対して最小化 OSSP について考える．
従来研究として，佐々木[1]は，OSSP に対して交叉(Crossover)・突然変異(Mutation)といった遺伝

現実のソフトウェア開発状況における柔軟性，拡対応する個体を探索する手法である．最大世代数

張性を考慮して Satisfiablity Modulo Theories (SMT)を tMax としたとき，遺伝的アルゴリズムの基本的に基づいた定式化を行い，SMT ソルバーYices をな流れは，図 2 の通りとなる．

的操作を行うことで，個体を進化させて最適解に用いて求解する手法を提案した．しかし，この手

遺伝的アルゴリズムは，広域的な探索が得意で法は厳密最適解を求めるものであり，問題規模がある反面，局所的・集中的な探索が不得意である．

大きくなるにつれて計算時間が急激に増加する問

岩瀬[4]は納期が異なるフローショップスケジュ

題点があった．また，この手法を商用ソフトウェ

ーリング問題に対し，遺伝的アルゴリズムと局所-2-日本経営システム学会 イノベーション指向データ分析研究部会
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探索法を併用した手法を提案し，その有効性を示

解を生成する染色体の数を表す．この操作によりしている．本研究では，岩瀬の手法を参考にして，次世代に生存させる染色体の候補は Nnei +Npop 個

納期ずれ和最小化 OSSP に対して遺伝的アルゴリとなるため，適合度の高い順に Npop 個の染色体をズムと局所探索を併用する解法を提案する．

生き残らせる．
４ ディスパッチングルール
個体（染色体）を評価する際，作業順序配列を表す個体（染色体）からガントチャートを生成し，納期ずれ和を算出することになる．この作業順序
配列からガントチャートを生成する際，各作業をどの時刻に開始するかを決定する必要がある．この作業順序の決定規則をディスパッチングルール(Dispatching Rule) という．先着順ルール (First In

図 2 遺伝的アルゴリズムの流れFirst Out, FIFO)，最早納期ルール (Earliest Due Date,

ここで，提案解法においては，個体（染色体）

EDD)，最小納期余裕ルール (SLACK) などが代表

表現として，作業順序配列 A＝(A1, A2, … , Ak, …,的なディスパッチングルールである．適用するデAnm), Ak∈{Mj,i｜j＝1, 2, … , n, i＝1, 2, … , m} を用ィスパッチングルールにより生成されるガントチいる．また，適合度は，納期ずれ和 Gsum に基づいャートは異なってくる．本研究では，複数のディて算出する．遺伝的操作に関しては，交叉は部分スパッチングルールを比較し，納期ずれ和最小化
OSSP に対する遺伝的アルゴリズムを用いた提案

一致交叉(Partially Matched Crossover)を採用し，突解法における有効性を検討する．

然変異は二点交換(swap)を採用する．

上述した FIFO，EDD，SLACK などは代表的な局所探索においては，個体（染色体）A に対し

ディスパッチングルールであるが，メイクスパンて，ソフトウェア Jj を基準とした近傍解及び担当

最小化問題に対して適用することが想定されておメンバ Ri を基準とした近傍解を生成する．ソフト

り，基本的に時刻 0 から開始してできるだけ早い

ウェア Jj を基準とした近傍解生成においては，乱時刻での完了を目指すことになるため，納期ずれ

数 u ∈ {1 ≦ u ≦ m} を生成し，ソフトウェアの意味で必ずしもよいスケジュールが求められる

Jj に関して u 番目に取り組むモジュールと u－1とは限らない．本研究では，作業順序配列 A にお番目に取り組むモジュールを交換する．ただし，ける作業順序で後方の作業から納期から逆算して

u = 1 のときはソフトウェア Jj の最初に取り組む

決定していき，できるだけ納期に近い時間帯に作モジュールと最後に取り組むモジュールを交換す業を行うことを目指すルールとして後着順ルール

る．一方，担当メンバ Ri を基準とした近傍解生成(Last In First Out, LIFO) と最遅完了優先ルール

においては．乱数 u ∈ {1 ≦ u ≦ n} を生成し，担当メンバ Ri が u 番目に取り組むモジュールと u(Latest Completion, LC) を提案するとともに，FIFO，
EDD，SLACK と比較し，その有用性を検証する．

－1 番目に取り組むモジュールを交換する．ただLIFO は作業順序配列 A の後方のモジュールかし，u = 1 のときは担当メンバ Ri が最初に取り組ら順に納期にできるだけ近い完了時刻となるよう

むモジュールと最後に取り組むモジュールを交換に開始時刻を決定していくルールである．全モジ

する．本研究では，1 つの染色体に対して 2 種類

ュールの開始時刻が決定され，ガントチャートがの近傍解を Nnei / (2Npop) 個ずつ生成する．なお，完成した際に，最早モジュールの作業開始時刻がNpop は遺伝子操作を行う染色体の数，Nnei は近傍-3-

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2017年度第2回研究会 講演論文集

時刻 0 より前になる場合がある．この場合は最早

時刻 Cj と Ti の最小値である．同値のモモジュールの作業開始時刻が時刻 0 になるようにジュールがある場合は，作業順序配列 A

全モジュールの作業開始時刻を遅らせてガントチについて最後方にあるモジュールを優先

ャートを修正する．LIFO の手順を以下に示す．

する．

[Step 1] l ← mn とする．

[Step 4] 最遅モジュール Alatest をスケジュールし，[Step 2] 開発メンバ Ri の全割り当てモジュール

Alatest の担当メンバが i* ，ソフトウェアの完了時刻 Ti をすべて設定した納期のが j* であるとき，Cj* と Ti* をそれぞれ最大値とする．ソフトウェア Jj の全モジモジュール Alatest の完了時刻と作業時間

ュールの作業完了時刻 Cj を納期 dj に設を減算した値とする．
[Step 5] l < mn ならば，l ← l ＋ 1 として Step 3

定する．

へ戻る．l = mn ならば終了する．

[Step 3] モジュール Al の担当メンバが i* ，ソフ
トウェアが j であるとき，モジュール Al*

５ 計算機実験の完了時刻を Cj* と Ti* の小さい方の値

ここでは， 3 節で提案した遺伝的アルゴリズムとする．
[Step 4] モジュール Al をスケジュールし，Cj* とと局所探索に基づく解法，及び，4 節で提案した

Ti* をそれそれモジュール Al の完了時刻

ディスパッチングルール LIFO と LC の有効性をと作業時間を減算した値とする．

検証するための計算機実験を行う．問題としては，[Step 5] l > 1 ならば，l ← l － 1 として Step3 へ

規模が n = 4, m = 4 のベンチマーク問題（作業時間は表 1）を使用する．この問題に対して，納期を戻る．l = 1 ならば終了する．

4 パターン設定し，それぞれに FIFO，SLACK，

LC は作業順序配列 A 中のソフトウェアごとの

EDD，LIFO，LC のディスパッチングルールを用

モジュールの作業順序にしたがってスケジュール

いた提案解法を適用し，それらの結果を比較する．

する際，各モジュールの作業完了時刻が最も遅い

提案解法におけるパラメータの値は，Npop = 100,

モジュールを優先してスケジュールするルールでNnei = 2000, 最大世代数 150, 交叉率 0.8, 突然変異ある．LIFO と同様に最早モジュールの作業開始時

率 0.05 としている． 本研究で設定した納期は表

刻が時刻 0 より前になる場合，最早モジュールの2 の通りである.

作業開始時刻が時刻 0 になるように全モジュール

表 2の作業開始時刻を遅らせてガントチャートを修正する．LC の手順を以下に示す．

d1
d2
d3
d4

[Step 1] l ← 1 とする．
[Step 2] 開発メンバ Ri の全割り当てモジュール

本研究で検証する納期

Case1
151
183
172
165

Case2
210
190
180
200

Case3
170
425
340
255

Case4
500
190
230
210

の完了時刻を Ti をすべて，納期の最大値

表 2 の中の Case1 の dj はソフトウェア Jj の全とする．ソフトウェア Jj の全モジュール

モジュールの作業時間の総和，すなわち，ソフトの作業完了時刻 Cj を納期 dj に設定する．

ウェア Jj の作業完了時刻の下限値に設定される[Step 3] 作業順序配列 A について，ソフトウェア

場合を想定している．Case2 は，本問題の最早完了

Jj の最後の未スケジュールモジュール

時刻（最小メイクスパン）193 に比較的近い時期の中で作業を完了することができる時刻に納期が集中している場合を想定している．Case3

が最遅のモジュールを探索する．モジュは，ソフトウェアの納期が比較的長い間隔で等間ール Mj,i について作業を完了する時刻は，隔に設定される場合を想定している．Case4 は，一つのソフトウェアだけ極端に離れた納期が設定さ-4-

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2017年度第2回研究会 講演論文集れる場合を想定している．これらの 4 ケースの問

表 5

題に対して，ディスパッチングルールが異なる提
FIFO
EDD
SLACK
LIFO
LC

最良
納期
ずれ和
3
25
25
0
0

図 4

Case3 の最良ガントチャート

案解法を適用する．
Case1～4 の問題に対する提案解法の適用結果
を表 3～6 に示すとともに，そのときの最良ガント
チャートを図 3～6 に示す．
表 3

FIFO
EDD
SLACK
LIFO
LC

最大
納期
ずれ
27
112
38
23
23

最小
納期
ずれ
0
0
2
2
8

最小
納期
ずれ
0
0
3
0
0

計算
時間
[sec]
12.57
13.21
16.15
12.52
13.37

計算
時間
[sec]
12.69
13.01
15.75
12.96
15.49

表 6

FIFO
EDD
SLACK
LIFO
LC

図 3 Case1 の最良ガントチャート

FIFO
EDD
SLACK
LIFO
LC

最大
納期
ずれ
2
19
12
0
0

Case1 適用結果

最良
納期
ずれ和
41
251
73
65
73

表 3

Case3 適用結果

Case4 適用結果

最良
納期
ずれ和
120
128
132
0
0

最大
納期
ずれ
109
116
99
0
0

最小
納期
ずれ
0
2
4
0
0

計算
時間
[sec]
12.57
13.33
16.15
12.76
14.53

Case2 適用結果

最良
納期
ずれ和
6
206
44
9
4

最大
納期
ずれ
4
114
24
3
1

最小
納期
ずれ
0
8
1
2
1

計算
時間
[sec]
12.76
13.10
16.19
12.96
15.50

図 5

Case4 の最良値ガントチャート

表 3～6 中の最良納期ずれは提案解法の適用により得られた納期ずれ和の最良値である．また，最大納期ずれと最小納期ずれは最良スケジュール
における納期ずれの最大値と最小値である．
Case1 については，FIFO が納期ずれ和が最小と
図 3 Case2 の最良ガントチャート

いう結果となった．Case1 は状況としてはメイク
スパン最小化とほぼ同じであるため，メイクスパ
ンの最小化に有効なディスパッチングルールが効-5-

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2017年度第2回研究会 講演論文集

果的であったと考えられる．一方，LIFO や LC はOSSP における目的を納期ずれ和の最小化に変更得られたスケジュールの最早モジュールの開始時した問題を考察の対象とした．この納期ずれ和最刻が 0 より前になってしまったため， その修正に

小化 OSSP に対する解法として，計算時間などのより納期ずれ和が大きくなったと考えられる．

実用性の面から遺伝的アルゴリズムに注目した．

Case2 では，納期ずれ和が 0 のスケジュールを得

特に，岩瀬[4]が提案したフローショップスケジュ

ることはできなかったが，Case1 と比較して余裕

ーリング問題に対する局所探索法と遺伝的アルゴのある納期設定であるため，Case1 のような大きリズムを併用した手法を納期ずれ和最小化 OSSPに適用可能なように修正した解法を提案した．まな修正が発生せず，LIFO と LC が最も有効である

た，本手法を適用する際に使用されるディスパッという結果となった．Case3 や Case4 のように最チングルールとして LIFO, LC を提案した．提案し早モジュールの開始時刻が 0 より前になることがたルールの有効性を検証するために，LIFO, LC をない納期設定の場合，LIFO と LC は納期ずれ和が使用した提案解法とともに，従来のディスパッチ

0 のスケジュールを生成することができている．

ングルール FIFO，EDD，SLACK を使用した提案

一方，FIFO，SLACK，EDD はできるだけ早く作業

解法をベンチマーク問題に適用した．その結果，を完了することを目指すため，遅い納期に対して納期にまったく余裕がない場合は FIFO, SLACK

納期ずれが大きくなってしまっている．以上の結が有効であるが，それ以外の場合では提案した果から余裕のある納期が存在する場合は LIFO や
LC のようなルールが有効であることが示された．
また，LIFO と LC による結果の違いも観察された．
Case4 の問題に対して，LC を適用した場合，得ら

LIFO, LC が有効であることが示された．
参考文献[1] 佐々木直人，加藤浩介，松本慎平，垣内洋れた最良スケジュールにおいては最も納期が遅い介，山岸秀一 : ‘‘Satisfiablity Modulo Theories

ソフトウェアのモジュールが近接してスケジュー(SMT) に基づくソフトウェア開発を想定しルされていた．これは，納期から逆算して最も遅たビジネススケジューリング’’，日本経営シい時刻に完了できるようにモジュールをスケジュ

ステム学会イノベーション指向データ分析研

ールしているためであると考えられる．逆に，究部会 2016 年度第 1 回研究会予稿集, pp.15-

LIFO を適用した場合，最も納期が遅いソフトウェ

16 (2017)

アのモジュールが遠く離れてスケジュールされて[2] 山本正明 : ‘‘スケジューリングの展望’’, 日

いた．これは，納期ずれ和が 0 のスケジュールが本オペレーションズ・リサーチ学会邦文機関得られた時点で，その個体（染色体）より適合度

紙, Vol.17, No.6, pp.319-330 (1973)

が大きい個体（染色体）が存在しないため，個体[3] http://mistic.heig-

群の多様性が失われ，それ以上の進化が起きなか

vd.ch/tailard/problems.dir/ordonnancement.dir/orったためと考えられる．

donnancement.html , (2018 年 1 月 26 日)[4] 岩瀬弘和 : ‘‘納期の異なるフローショップ・

６ おわりにスケジューリング問題への遺伝的局所探索法

本研究では，ビジネスの現場におけるスケジュの適用’’, 東京淑徳大学研究紀要, Vol. 21, pp.

ーリング，特に，チームによるソフトウェア開発

147-158 (2014)に焦点をあてた．この問題は，ある想定ではオー
プンショップスケジューリング問題 (OSSP) とみなすことができることが示されている[1]．本研
究では，現実のソフトウェア開発状況を考慮して，-6-

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2017年度第2回研究会 講演論文集

身体表現による無人航空機操作の研究
広島工業大学樋口 幹紘

広島工業大学山崎 琢洋

広島工業大学

山岸 秀一

A study of the operation of Unmanned aerial vehicle by body expression
Hiroshima Institute of Technology

Mikihiro Higuchi

Hiroshima Institute of Technology

Takumi Yamasaki

Hiroshima Institute of Technology Shuichi Yamagishi

１ 研究目的ながら，操作などをリアルタイムに行う技術の体系として，テレイグジスタンスがある[1]．テレイ

近年，無人航空機（UAV）が注目を集めており，

グジスタンスは，物理的な距離を超え，ロボット

空中撮影，農業，防災，貨物輸送，娯楽など，幅とオペレータが一体化したような感覚をオペレー

広い分野で利用されるようになってきた．UAV のタに与えつつ，ロボットの制御を可能とする技術始祖であるケタリング・バグは，第一次世界大戦である．そこで，本研究では，モーションキャプ

中の 1918 年にアメリカ陸軍によって開発された．

チャ装置を利用し，身体表現によって UAV を直これは，ジャイロスコープにより針路を維持しな感的に操作するための手法を提案する．

がら飛行し，エンジンの回転数を計測して，あらかじめ設定された積算回転数に到達するとエンジ

２ 本研究の概要

ンが停止し，目標へと落下して搭載した爆弾を爆発させるというものであり，無線による遠隔操縦

本研究では，オペレータの身体表現によってによって飛行するものではなかった．しかし，現

UAV の操作を行うシステムを提案し開発する．ま在では，電子技術，通信技術，およびコンピュー

た，FPV（一人称視点）ゴーグルを用いることで，タの発達により，地球の裏側にある UAV をリア

臨場感を与えることも可能とする． UAV には，

ルタイムで操縦することができるようになり，まParrot 社が開発・販売している「Parrot Bebop

た，条件が揃えば自動操縦も可能となっている．

2」を用いる[2]．Bebop 2 は，フル HD カメラを更に，人工知能を用いることにより，完全自律飛備えており，撮影した映像を Wi-Fi によって接続行が可能となる UAV の研究開発も進められていされた PC，スマートフォン，タブレット端末なる．民間においても，UAV の低価格化が進み，数どに送信することができる．また，画像認識によ

多くの機能を備えた高性能な UAV を，個人で入る人物の自動追尾や GPS による追尾機能を持つ

手することも可能となってきた．これらの UAVなど，小型軽量ながらも高性能な UAV である．

は，プロポーショナルコントローラーやジョイス

この機器には開発者向けの SDK が公開されておティックなどといった入力機器により操作される

り，PC と無線 LAN で接続してコマンドを送信すことが多い．しかし，これらの機器の使用は熟練ることにより，機体を操作することが可能となるを要するため，機器を使わず直感的に操作できる（図 1 参照）．一方，オペレータの指示を認識す方法があると非常に便利である．例えば，遠隔地るためのモーションキャプチャ装置として，にある物体をあたかも近くにあるかのように感じ

Kinect v1 を用いる[3]． Kinect は，Microsoft 社-7-

日本経営システム学会 イノベーション指向データ分析研究部会
2017年度第2回研究会 講演論文集

によって開発されたモーションキャプチャ・デバ

直感的操縦を実現する．ここで用いる FPV ゴーイスであり，RGB カメラ，深度センサー，マルチ

グルは，専用のアプリケーションをインストール

アレイマイクロフォン，および専用の処理回路をしたスマートフォンを装着し，Wi-Fi で UAV と装備しており，これらによりマーカー無しで動作接続して使用するものである．図 3 に，本研究でを判定することや，高精度で音声を認識すること使用する FPV ゴーグルを示す．

が可能となる（図 2 参照）．

図 3 FPV ゴーグル
図 1 Parrot Bebop 2
また，図 4 に本研究のシステム構成図を示す．

図 2 Kinect v1 と取得できる関節の位置情報

図 4 システム構成図

処理の手順としては，まず，Kinect により人間

３ 実装および検証実験の骨格を認識し，人体 20 ヶ所の関節位置の三次元座標（図 2 参照）を取得する[4]．このうち本研概要で述べた仕様に基づいてシステム構築を行

究では，頭部以外の上半身のデータを利用する．

い，操作性の検証を行った．図 5－7 に本システム

このデータをコンピュータで処理し，それぞれ，の実行例を示す．図 5 は，ジェスチャにより UAV

上昇，下降，前進，後退，右ロール，左ロール，の離陸を行っている場面である．両手を肩より高

右旋回，左旋回などといった動作コマンドに変換

い位置に上げることで，上昇のコマンドが生成さする．例えば，両手の位置が肩より高ければ上昇，

れて UAV へと送信され，UAV が上昇動作を行う．

腰より低ければ下降のコマンドを生成する．これ

また，万が一，Kinect がユーザーを検知できなくらのコマンドを Wi-Fi を通じて UAV へ送信してなるなどのトラブルが発生した場合には，自動的

UAV を動作させる．更に，オペレータの視点の拡に緊急着陸が行われるようになっている．更に，張として，FPV ゴーグルを用いる．これにより，コンピュータから緊急コマンドを送信することでUAV に搭載されたカメラ映像を眺めながら，身体も，緊急停止を可能としている．

表現によって UAV を操縦することを可能とし，-8-

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2017年度第2回研究会 講演論文集

Kinect がオペレータの関節の位置を識別し，その動作の情報をコンピュータに取り込む．取り込
んだ動作データを UAV の操縦プログラムで処理することで，UAV の操縦コマンドが生成され，UAV を動作させる．図 7 は，FPV ゴーグルに表示される映像を示す．UAV で撮影した映像を，Wi-Fi
を通じてリアルタイムで FPV ゴーグルに表示させる．オペレータは，FPV ゴーグルから見える映像により，UAV の動作を確認しながら操縦を行うことができる．
図 5 ジェスチャによる UAV の操縦４ まとめ

図 6 は，コンピュータ側でオペレータのジェスチ

本研究では，オペレータの身体表現によってャを認識している画面である．

UAV の操作を行うシステムの提案を行った．そして，提案に基づいてシステム開発を行い，実際にUAV を飛行させて検証実験を行った．その結果，
FPV ゴーグルを装着して，臨場感の高い状態で，身体表現による UAV の操作を実現できた．今後は，更なる柔軟性を考慮して，音声認識を用いた操作が可能になる機能の実装を検討する予定である．
参考文献[1] 舘暲 : テレイグジスタンス ，日本ロボット学会誌 vol.33, No.4, pp.215-221 (2015).

図 6 身体動作の認識画面[2] Bebop2:

Parrot社

HP(2017.10),

https://www.parrot.com/jp/doron/parrot-b
ebop-2#parrot-bebop-2[3] Kinect: Windows app development (2017.10)，
https://developer.microsoft.com/en-us/windows/Kinect[4] 河上奏太ほか: Kinect センサーと HMD(ヘッドマウントディスプレイ)を用いた簡易モー
ションキャプチャ環境の開発及びバーチャル
リアリティへの応用, 学長研究奨励費研究成
果論文集, 9 巻, pp.36-40 (2013).
図 7 FPV ゴーグルに表示される映像-9-

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2017年度第2回研究会 講演論文集

自転車運動のための VR エクササイズシステムの開発
広島工業大学

遠山祥平, 中村武尊, 松本慎平

福岡工業大学徳安達士

Developing a VR-Based Bicycle Exercise System
Hiroshima Inst. of Tech.

Shohei Tohyama, Takeru Nakamura, Shimpei Matsumoto

Hiroshima University

Tatsushi Tokuyasu

２ 関連研究１ 研究目的Virtual Reality(以後 VR)や Head Mount Display(以VR を用いた運動による健康(医療)機器は，従来

後 HMD)など先端の情報伝達技術を利用することから開発され研究されている．商品としては，で，共有空間の対照性を損なわない超臨場感を実VirZOOM 社が開発・販売する VR とエルゴメー

現できる[1]．情報伝達技術は，スポーツやリハビ

タを合わせた自転車型 コントローラ VZ Bike

リテーションの支援に対しては特に有効であるとController1をあげることができる．VR と運動に考えられている[2][3]．一方で，運動時，それぞれ関する研究として，身体的機能に対する効果[5]の情報伝達技術が身体特性及び体力特性にどのよや，心的効果の客観的評価[2]を行った研究がある．

うな影響を与えるかについては，十分に研究され後者では，単調な反復運動に比べヴァーチャルスていない．運動支援の領域で情報技術をより有効

ポーツは心的ストレスが加わりにくいことを明らに活用するためには，情報伝達技術それぞれを用かにした．文献[3]では，その効果の有効性が評価いた場合の運動に対する効果を明らかにする必要されている．しかし，これらは単一の VR 投影方がある．

法を使用するものであり，複数の VR 投影方法は

我々は従来から自転車運動の効率向上に関する使用されていない．そのため，BPS などのスクリ研究に取り組んでおり[4]，今回，仮想空間を用いーン表示の VR や，HMD による VR との効果のた運動時において運動効率を高めることが可能な

違いは明らかにされていない．

情報伝達技術を明らかにしたいと考えている．具
体的には，主観として疲労感を取り上げ，それに３ 開発システム

対する影響を明らかにしたいと考えている．その本 研 究 で は ， ゲ ー ム エ ン ジ ン Unity

ために必要なこととして，自転車運動と仮想空間

ver5.4.0b15(64bit)，統合開発環境 Visual Studio 2015，とを連動させる仕組みと，仮想空間コンテンツがVisual Studio 2017 を使用し，C#言語により VR シ

必要となる．そこで本研究では，独自に VR エク

ステムを開発した．また，VR 空間を提供するた

ササイズシステムを開発し，疲労感に対する各種

め，
HMD である Oculus Rift DK2 や BPS を使用し，情報伝達技術の差異を調査できるようにする．情運動器具として竹井社製のエルゴメータ

報伝達技術として，一般的な大画面モニタ，HMD，

HEALTH GURAD active10 II を研究室で独自改造

バックプロジェクションスクリーン(以降，BPS)

したものを使用した．エルゴメータのペダルの動に着目し，これらを想定した装置を開発する．コ

きを計測するため加速度センサを使用し，これにンテンツとしては，ゲームエンジン Unity を用いて，VR 空間を構築する．

1- 10 -

https://www.virzoom.com/

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2017年度第2回研究会 講演論文集

ュールとして XBee を使用し，XCTU v.6.3.11 にて設定を行った．XBee の通信のサンプリングレート
設定は最短に設定し，32ms ごとにデータの送受信
を Unity へ行えるようにした．
5 まとめ
本研究は，自転車運動の VR エクササイズシス
テムを開発した．各種情報伝達技術の差異を明らかにするための基礎を構築した．
図 1 開発システムを用いた実験の様子

謝辞
本研究は，独立行政法人日本学術振興会科学研究費助成事業(基盤研究(C)17K01707)の助成を受けて実施した成果の一部である．ここに記して謝意を表
します．

参考文献
[1] 平田圭二, 高田敏弘, 超臨場感を達成するための同室感というアプローチ, 電子情報通信
図 2 独自に開発したセンサ

学会誌, Vol.93, No.5, pp.410-414 (2010).
[2] 岡本みなみ, 田中聡, 和田隆広, 石井明, 仮より得られたデータを VR 空間に反映できるよう

想環境による運動治療法中の生体ストレス反にした．開発システムを用いて実験をしている様

応,電子情報通信学会誌, Vol.108, No.182,

子を図 1 に示す．

pp.67-70 (2008).
[3] 澤田一哉, 野村淳二, VR 技術を応用した健康４ センサ開発

機器の開発, 日本バーチャルリアリティ学会

エクササイズの動きを VR 空間へ反映させるた誌, Vol.8, No.2, pp.87-93 (2003).

め，当初，先行研究で一般的に用いられている小[4] T. Tokuyasu, S. Matsumoto, S. Kushizaki and型無線多機能センサ TSND121 や CC2650STK の使用

T. Kitawaki, Development of Racing Bicycleが検討された．しかし，これらの加速度データを

Position

Unity にリアルタイムで送信することは技術的にControl

DeviceandPedaling

Exercise Analysis Software with Web-Based

困難であった．また，加速度センサはペダル部分

Data Management Function for Improving

へ装着して使用するため、運動の妨げにならない

Cycling Technique, Journal of Artificial

無線かつ小型軽量であるものが求められた．そこLifeで本研究では，今後の拡張性を考慮し，心拍計やandRobotics, Vol.19,

Issue

3,

pp.244-250 (2014).

筋電センサなどの拡張が行える Arduino を用いた

[5] 田中聡,和田隆広,VR テニスシステムの運動センサを独自に製作し使用した(図 2)参照)．セン

治療法効果の検証,リハビリテーションエン

サには KXR94-2050 と Arduino Uno を用いた．

ジニアリング, vol.22, no.3, pp.163-170,

C/C++言語をベースとした Arduino の独自言語を2007.

使用し Arduino IDE 1.8.5 で開発した．無線モジ- 11 -

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2017年度第2回研究会 講演論文集

コードレス HMD を用いた没入的観光アプリケーションの開発
広島工業大学髙橋 朋紀

広島工業大学井ノ本 裕之広島工業大学

山岸 秀一

Development of Immersive application for Sightseeing using Cordless HMD
Hiroshima Institute of Technology

Tomoki Takahashi

Hiroshima Institute of Technology

Hiroyuki Inomoto

Hiroshima Institute of Technology

Shuichi Yamagishi

１ 研究目的の移動を実現させ，よりリアリティの高いアプリ
ケーションの実現を目指す．

スマートフォンなどのタブレット端末の急速な普及に伴い，バーチャルリアリティ（VR）技術や２ 本研究の概要

拡張現実（AR）技術といった IT が一般に認知され始め，幅広い分野で活用されるようになってき

HMD を用いた AR の実現および仮想空間（VR）

た．このような技術は 1990 年代から存在していたの構築のために，次に示す機材と手法を用いる．

が，当時は非常に高価で大がかりな設備が必要で本システムでは，AR を用いて建造物の外観を再あったため，表舞台に出てくることはなく普及す

現し，更に VR を用いて建造物の内装を表現する．

るまでには至らなかった．しかし，2012 年にそして，AR から VR へと切り替える機能を実装すOculus VR 社 の ヘ ッ ド マ ウ ン ト デ ィ ス プ レ イ

ることで，これらの世界を自由に行き来できるよ（HMD）「Oculus Rift」のプロトタイプがリリーうになる．また，VR 空間内での移動機能を実装

スされたことにより，急速に普及が始まりコンテ

し，アプリケーション使用中の自由度を向上させンツの制作も進んできた．更に，比較的安価で移る．このように，AR と VR の二つの技術を用いる

動・設置も容易なコードレスタイプの HMD の登ことで，時代を遡るような近未来的な観光アプリ

場により，VR 技術を扱える分野が益々広がってケーションを実現する．

きている．ところで，東京オリンピックの開催を2020 年に控える我が国では，かつてのような力強

２．１ AR および仮想空間（VR）の構築

い経済を取り戻すために 2008 年に観光庁を設置

AR と VR を実現するにあたり，以下に示す

するなど，国家体制で観光に力を入れている[1]．

HMD と Android 端末を使用する．AR には任意のその動きを受け，全国で多数の観光向けアプリケ

マーカを読み取り 3D オブジェクトを表示させるーションが誕生している．これらの中には AR 技

マーカ型 AR を採用し，VR の構築にはコンピュー術を用いたものも多数開発されており，今後もこタ上で作成した仮想空間を用いることで，リアリの流れが続くと考えられる[2, 3]．このような状況

ティの高い映像空間を実現する．HMD として Gearを踏まえ，我々はコードレスタイプの HMD を利

VR を使用し，端末は Galaxy S6 を使用する．Gear

用して，AR および VR 技術を用いたリアリティのVR は，Android 端末である Galaxy シリーズを装高い近未来的な観光アプリケーションの提案およ

着することで稼働する．またパススルーカメラとび開発を行った[4]．本研究では,これに VR 空間でいう Android 内臓のカメラを使用することができ- 12 -

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2017年度第2回研究会 講演論文集

るため，AR の実現が可能となる．さらに VR 機器としてのタッチセンサやジャイロセンサなどが利用できるため，コードレスの VR 機器としては非常に高い操作性と性能を持ち合わせている．

図 2 AR 表示のためのマーカ
２．２．２ Vuforia の利用
Vuforia とは，Qualcomm 社が提供する AR 製作(b) Gear VR

用のライブラリである．この機能を利用し，AR

図 1 利用する機器の実現を行う．また，AR 空間と VR 空間の両空間(a) Galaxy S6については，Unity を用いて構築する．
２．２ AR の実現
AR の実現方法は，大きく分けると二種類ある．

２．３ AR 表示と仮想空間（VR）への切り替え

一つはマーカを読み取り 3D オブジェクトを表示

まず，任意のマーカを読み取ることで AR 表示

するマーカ型と呼ばれるもので，もう一つは GPSを行い，その 3D オブジェクト上に AR と VR の切などを利用して AR 表示するマーカレス型と呼ばり替えボタンを配置することで，切り替えを可能れるものである．本研究では，正確な位置に 3Dにする．ここでは，ボタンに数秒間視線を合わせ

オブジェクトを表示させる必要があるため，マーることにより，自動的に表示が切り替わる．また，カ型を採用している．Gear VR の機能であるパス

VR から AR へと戻る際も同様の操作を行う.

スルーカメラにより，カメラが起動して周囲の状況が見通せるようになる．この状態で任意のマー

２．４ 仮想空間（VR）の構築

カを内蔵カメラで読み取ることで，マーカ上に 3D仮想空間（VR）内では 360°自在に見渡せるよう

オブジェクトを表示させ建造物などの AR 表示をにする．それを実現するために，仮想空間として実現する．

テクスチャを反転させて内面へ投影する天球を用意する．これにテクスチャを貼り付けることによ２．２．１ マーカの設定って，360°自在に周囲を見渡すことが可能となる．

マーカは任意に設定することが可能なため，自なお，VR 表示中は周囲の状況が見えず危険なた

作したものを使用する．マーカの読み取り易さにめ，必ず椅子に座るなどの静止状態で使用するよ

ついては，コントラスト比が高く特徴点が多けれう注意喚起する．

ば多いほど読み取りやすくなる．そのため，白と黒のみを用いた特徴点の抽出しやすいシンプルな

２．５ 仮想空間（VR）内での移動

マーカを作成した（図 2 参照）．また,マーカのサGear VR にはポジショントラッキング機能がな

イズは任意で変更することができるが，表示されいため，VR 空間内ではある 1 点の視点から動く

る AR の大きさはマーカとは別に指定することがことはできない．そこで本研究では，HMD 右側

できるようにする．

面にあるセンサを使用する．複数のマテリアルを- 13 -

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2017年度第2回研究会 講演論文集

用意し，それらに別々の画像を貼り付ける．そして，VR 空間内で HMD の右側面センサに触れることで，マテリアルを天球内で切り替える．このような操作を繰り返すことによって,移動したような体感を与えることができる (図 3 参照) ．

図 5 視聴の様子
４ まとめ
コードレスタイプの HMD を利用して，AR および VR 技術を用いたリアリティの高い近未来的な観光アプリケーションを提案・開発した．HMDを装着したまま内臓カメラを起動し，マーカを読図 3 仮想空間（VR）内での移動

み取ることで，AR の表示やボタン注視による VR
への切り替を行うことができる．さらに，HMD

３ システムの実装のセンサを利用し，このセンサに触れることで VRを実現する天球内に張り付けた画像を切り替えて，概要で述べた機材と機能を用いて作成した視聴仮想空間内での移動感覚を実現した．今後は，VR

画面の例とシステムの利用の様子を，それぞれ図

空間内に移動ボタンを設け，これを注視すること

4，図 5 に示す．

で仮想空間内を移動できるように開発を進める予
定である．
参考文献
[1] 観光庁：明日の日本を支える観光ビジョン(2016).
[2] 角田哲也他：バーチャル飛鳥京：複合現実感による遺跡の復元と観光案内システムへの展開, 生産研究, vol.59, no.3 (2007).
[3] 天目隆平：拡張現実感を用いたウェアラブル
観光案内システム：平城宮跡ナビ, 信学技報,
vol.103, no.584, pp.1-6 (2004).
[4] 井ノ本裕之他：AR/VR を用いたインタラクテ
ィブな社会科教材の研究・開発, 2016 年度
JSiSE 学 生 研 究 発 表 会 ( 中 国 地 区 ), C02,
図 4 視聴画面

pp.171-172 (2017).
- 14 -

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2017年度第2回研究会 講演論文集

VR 技術を用いた体験型災害避難訓練システムの研究・開発
広島工業大学

沖川 結人

広島工業大学

山岸 秀一

Study and development of an experiential evacuation drill system using VR
Hiroshima Institute of Technology

Yuito Okigawa

Hiroshima Institute of Technology

Shuichi Yamagishi

１ 研究目的できる点や空間内のオブジェクトの操作ができる点において，新規性を有した提案となっている．

バーチャルリアリティ（VR）技術は，近年，エンターテイメント，医療，教育，観光など，幅広

２ 本研究の概要

い分野で利用されるようになってきた．特に，頭部装着ディスプレイ（HMD）の普及が進み，手軽実空間と相互作用する HMD を用いた仮想空間に利用できるようになってきている．ところで，の構築のために，次に示す機材と手法を利用する．

日本は自然災害が多く，避難時のパニックによるそして，この仮想空間上に災害現場を表現するこ

二次的被害も発生している．そこで，適切な避難とで，高い臨場感のあるシステムを実現する．さ対策が必要になってくる．これまで，災害時の人らに映像だけでなく，仮想空間内で実際に行動を間の行動については，主として，過去の災害事例

起こせることで，実空間での非常時に対しても，調査，被験者実験，そして，コンピューターシミ

より適切な行動が取れるような訓練を行うことがュレーションにより研究が行われてきた．しかし，できる．

過去の災害事例については「データ数が少なく基本的に死者の行動は不明」であり，また，被験者

２．１ 仮想空間の構築

実験については「災害時の環境設定には危険が伴VR 機材をコンピュータ上に作成した仮想空間とい大規模な構造物を対象とした実験は実施困難」

リンクさせることで，臨場感のある災害現場を表といった欠点があった[1]．そこで，本研究では，現する．VR 機材には，HMD として HTC VIVE（図HMD を利用した仮想空間での避難訓練を行うこ

1 参照）を利用する．

とで，安全に，しかも実際の現場により近い状況での訓練を可能とするシステムの開発を目的とす
る．VR 技術を利用することで臨場感を与えることができ，より没入感のある避難体験を提供することで，防災や減災への効果を発揮できる．これまでにも，VR 技術を用いた避難行動実験は行われてきたが，迷路実験や広域避難行動を対象としたものであり[1, 2]，家屋内避難行動を対象としたものではない．さらに，これらは映像のみの体験
や，直立または着席状態でのコントローラ操作に

図 1 HTC VIVE

よる体験である．本研究は，実際に空間内を移動- 15 -

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2017年度第2回研究会 講演論文集

HTC VIVE は，コンピュータ上に作成した仮想

２．４ オブジェクトの設定

空間をディスプレイに表示することに加え，ルーシステム内に配置されているオブジェクトには，

ムスケールにより利用者の位置や頭の向き・傾き

可動オブジェクトと非可動オブジェクトを設定すを検知することができる．また，付属のワイヤレる．

スコントローラは，SteamVR(TM)トラッキングを用いており，実空間における利用者の動きを検知

２．４．１ 可動オブジェクトすることができる．これらを用いることで，仮想避難者が持ち上げて動かすことができるオブジ

空間内を自由に探索・操作することが可能となり，

ェクトとして，可動オブジェクトを設定する．こ直感的な制御とリアルな触覚フィードバックを提れは，ワイヤレスコントローラを用いて避難者が供できる．

自由に運ぶことができる．

２．２ 災害時の避難行動

２．４．２ 非可動オブジェクト

仮想空間上での避難行動の模擬的検証を，次に避難者が動かすことができないオブジェクトと示す空間モデル及び災害規模モデルの設定の下でして，非可動オブジェクトを設定する．これは避行う．

難者が自由に運ぶことができず，通路などを塞ぐことがある．

２．２．１ 空間モデルの設定
空間モデルは，一般的な一人暮らしの間取り

２．５ 実空間から仮想空間への相互作用(1K: 27.4m²)[3]を設定し，その中に家具を配置す

被験者は HMD を装着しているため，実空間でる．

の視界が遮られる．また，外部入力を複雑にすると没入感が大幅に損なわれる．そこで，入力装置

２．２．２ 災害規模モデルの設定には HTC VIVE とワイヤレスコントローラのルー

災害規模モデルとして，想定震度は気象庁震度ムスケールを利用する．被験者はこれらの入力装階級のうち，南海トラフ地震[4]から想定される震置を用いて仮想空間と相互作用しながら移動する

度 6 弱を設定する．また，地震発生後は小規模火ことで，避難訓練を体験できる．

災が起こるものとする．
３ システムの実装
２．２．３ 地震の設定
地震は部屋全体を揺らすことで表現する．気象

概要で述べた機材と機能を用いて，システムの庁震度階級より，「立っていることが困難にな実装を行った．実装には，統合開発環境ゲームエ

る」「固定していない家具の大半が移動し倒れる

ンジンの Unity を使用した．

ものもある」といった影響のある震度 6 弱を実装
する[5]．

３．１ 視野の実装
システム内には煙などが充満し，視野の確保に

２．３ 避難者モデルの設定

は，最適行動が必要になる．

避難者モデルは避難口の位置を認知していることを前提として，最適手段を選びながら避難口に

３．２ 火災の実装

向かう．なお，避難者モデルは 1 名とする．本研

地震発生後に起こる火災は，消火活動の影響を究では，この避難者モデルを被験者が実際に体験受けず，システム内において消火またはそれに準できる.

ずる行為は考慮しないものとする．本研究では，- 16 -

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2017年度第2回研究会 講演論文集

火災は煙など（図 2 参照）による避難者の避難行

図 5 に，本システムによる避難訓練の実施の様動の制限のみに作用する．

子を示す．

図 2 火災と煙の様子

図 5 避難訓練実施の様子

３．３ オブジェクトの実装

４ まとめ

可動オブジェクトとして，本，皿，テレビ，花瓶などを実装する．また，非可動オブジェクトと

HMD とルームスケールを利用した避難訓練シ

して，クローゼット，ベッド，流し台，テレビ台

ステムを提案し，現実に近い状況での避難訓練がなどを実装する（図 3 参照）．

体験できるシステムの開発を行った．現在は，震度 6 弱相当の本震後の避難体験ができるが，今後は，他の震度や避難行動中の余震の体験もできるようにして，より現実に近い避難行動が行えるよ
うに改良する予定である．
参考文献[1] 目黒公郎・芳賀保則・山崎文雄・片山恒雄：

図 3 オブジェクトの例

バーチャルリアリティー(VR)を用いた避難行
動の基礎解析，生産研究，47 巻，11 号，pp.44-47

３．４ 地震の実装(1995)．

震度 6 弱の実装により，固定していない家具系[2] 小林大吉・加藤孝明・河原大：VR（仮想現実）

オブジェクトの大半が移動し，その一部が倒れるを用いた地震火災時の市街地延焼からの避難（図 4 参照）．

行動特性の予備的検討，生産研究，68 巻，4号，pp.51−54 (2016)．
[3] 株式会社リクルート住まいカンパニー：20 代
社会人シングル男女の一人暮らしデータ(2009).
[4] 内閣府：南海トラフ地震防災対策推進基本計
画 (2014).
[5] 気 象 庁 ： 震 度 階 級 関 連 解 説 表
http://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/shi

図 4 地震直後の空間

ndo/kaisetsu.html- 17 -

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地域の商業の活性化を目的とした Web サイト改善に関する研究
広島工業大学上松智史, 大杉将輝, 松本慎平, 山岸秀一

A Study on the Improvement of Web Site for Activating Regional Commerce
Hiroshima Inst. of Tech. Satoshi Uematsu, Masaki Osugi, Shimpei Matsumoto, Shuichi Yamagishi

市や宮島に観光などで訪問した地域外の人に対し

１ 研究目的
昨今，ビジネスを目的とした Web サイトを運営て，廿日市市産の牡蠣に関する情報や飲食店を発する中で，より多くの訪問者とページビューを獲信することを目的としている．しかし，現状では得し，クリック率や購買率などのコンバージョン

アクセスした閲覧者は欲しい情報を簡単に得るこ率を高める工夫が不可欠とされている．Web サイとができないと考えられる．その問題点を以下に

ト運営の経営目的を達成するために，検索エンジ

あげる．

ン経由の訪問者数，再訪者数，1 人あたりのペー
ジビュー，1 人あたりのページ滞在時間などとい

全ての店舗情報が一覧で表示されるのみであった情報を常に量的に把握し，時々刻々と変化する．現在位置から店舗までの距離経路，メニる状況を的確に踏まえた上で，外的環境に合った

ューなど，店舗の詳細を調べるためには，各最適な改善策を立案し適用しなければならない．

店舗のリンクをたどる必要がある．

本研究では，「牡蠣くるみ」1を事例とし，地域



利用者が不要とする情報，例えば，閲覧者のの特産物の PR を主目的とした Web サイト運営に状況，閲覧者の嗜好に合わない情報も一覧に関わりながら，Web サイト訪問者に地域の魅力を表示されるため，閲覧者自身の手で情報の絞的確に伝えることができ，集客の向上に繋がる効り込み作業が必要となる．

果的な情報発信手法を構築することを目的とする．
Web サイトは地域資源の認知度向上に有用である

以上の課題解決に向け，閲覧者の属性に近い順

ため，地域の商工業の活性化にとって Web サイトに店舗を上から表示するなどのリコメンデーショの果たす役割は大きい．しかし，地域の Web サイ

ン機能や，情報検索機能，絞り込み機能の実装がトの多くは積極的に情報を発信してはいるものの，有効であると考える．

十分に活用しきれていない．高価なコストを掛けず，地域の人達の手で運用でき，商工業の売り上

３ 本研究の方針

げ向上に効果的に働きかけることが可能な Web

先行研究[1]-[3]では，頻出パターンマイニング

サイト運用事例を示すことは，地域活性化に向けなど機械学習アルゴリズムを用いて，アクセスロて有益な知見になると考えられる．

グからパターンやルールの自動抽出を実現させている．機械学習は，コンテンツの動的制御に有効

２ 牡蠣くるみであると考えられる．よって，機械学習によるコ「牡蠣くるみ」とは，廿日市市で養殖されていンテンツを動的制御可能な仕組みの実装を最終目る牡蠣を紹介する Web サイトである．主に，廿日標として掲げ，このための基盤構築を本研究の課題とする．本研究では，スマートフォン対応のレスポンシブデザイン，検索機能の実装

1

http://www.kakikurumi.com/- 18 -

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2017年度第2回研究会 講演論文集

限時間を 1 分として牡蠣くるみを操作し，実施後，6 段階のリッカート尺度により評価を得た．
実験の結果，答えにたどり着けた被験者は一人もいなかった．15 項目の平均値は 2.91 であったが，2 つの項目「手がかりなど容易に情報を入手することができた」では 2.00，「情報を探すために与えられた時間は適切だった」では 1.81 と有意(t 検
定，両側，p<0.01)に低かった．以上から，手がか
図 1 リバースプロキシによる AB テストの方法

りとした情報を短時間で容易に入手可能なコンテ
ンツ配置と，それを実現するレスポンシブデザイを基盤構築として取り組む．提案法の有効性を明ンの設計・実装が有効であると考えられる．

らかにするため，本研究では，滞在時間を A/B テ
ストで評価し，A/B テストをリバースプロキシで５ 結論実現する(図 1 参照)．A/B テストにより，改善前

本研究では，「牡蠣くるみ」を事例として取りと改善後のサイトを平等の条件で比較できると考上げ，地域の商工業の活性化に効果的に働きかけえている．閲覧者が Web サイトに訪問する際，リることが可能な Web サイト構築に取り組んだ．

バースプロキシを経由するように設計する．リバースプロキシにより，改善前と改善後(提案法を組謝辞み入れたサイト)に無作為に振り分けられる．改善

本研究は，廿日市商工会議所の支援を受けて実施

前と改善後のアクセスログからサイト滞在時間をした．ここに記して謝意を表します．

計測し，実験後アクセスログを分析・比較することで，改善後の有効性を明らかにする．

参考文献[1] 本吉夏樹, 朝日弓未, 山口俊和, アクセスロ

４ 現状分析

グを用いたウェブサイト改善の提案: コンバ

まず，従来の Web サイトを対象として，2017ージョン率向上のためのページ閲覧モデル作

年 10 月に広島県内の学生 21 人を被験者としユー成, 日本オペレーションズ・リサーチ学会秋

ザビリティテストを行った．ユーザビリティテス

季研究発表会アブストラクト集, pp.48-49,

トの項目は，平田の評価方法[4]を参考にした Web

2007.

サイトのユーザビリティを問う 15 問と自由記述[2] 三原宏一朗, 寺邊正大, 橋本和夫, ページ閲を含む全 22 問とした．平等な条件でテストを実施

覧時間を考慮した Web ログマイニング手法のするため，単一端末の iOS シミュレータを用いた．

提 案 , 情 報 処 理 学 会 研 究 報 告 , Vol.2007,

ユーザビリティ評価を得るため，本研究では，牡No.67,pp.39-44, 2007.

蠣くるみを用いて指定の飲食店の情報を探す問題[3] 羽室行信, 中西正雄, 山本昭二, 統合化顕在を被験者に課した．問題は，「あなたは今、宮島

パターン判別モデルによる Web アクセスログ

口駅にいます．ここから直線距離で一番近くのおデータの分析, 日本オペレーションズ・リサ

店の焼き牡蠣で，一番安いものの価格は何でしょーチ学会, Vol.53, No2, pp.75-84, 2008.

うか．また，何が目印で書かれているでしょう[4] 平田一郎, ユーザインタフェースの簡易な評か．」といったものである．これは，土地勘のな価方法に関する研究, 兵庫県立工業技術センい利用者が，宮島口駅でスマートフォンを用いて

ター研究報告書, 第 20 号, pp.57，2011.

飲食店検索を行うことを想定したものである．制- 19 -

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360 度パノラマ動画像の複数人での視聴方法の研究
広島工業大学

岡本 崇寛

広島工業大学

谷口 拓海

広島工業大学

山岸 秀一

A study of viewing method of 360°panoramic video by multiple people
Hiroshima Institute of Technology

Takahiro Okamoto

Hiroshima Institute of Technology

Takumi Taniguchi

Hiroshima Institute of Technology Shuichi Yamagishi

１ 研究目的２ 研究の概要

近年，バーチャルリアリティ（VR）技術が大き

VR 空間を構築するために，次に示す機材と手な注目を集めている．以前は VR 機材が高価であ法を用いる．そして，構築された VR 空間上に実り移動や設置も容易ではなかったため，個人での際の風景を 360 度のパノラマ映像として表示させ，利用は困難であった．しかし，代表的な VR 機材

ネットワークを利用して複数人で映像を共有させである頭部装着ディスプレイ（HMD）の普及が進ることで，高い臨場感を持って映像を視聴できる

み，比較的安価になったことから，個人での入手システムとして実現する．さらに, ライブストリも容易になってきた．それに伴い，HMD を用いーミング機能の実装により，リアルタイム映像をて 360 度パノラマ映像の表示を実現する技術が，複数人で共有することが可能になる．

スポーツ，エンターテイメント，観光など様々な分野で活用されるようになってきた[1－3]．また，

２．１ VR 空間の構築

医療現場や災害現場等の特殊な場面での利用も進

360 度視聴可能な VR 空間を実現するために，んでいる．そこで我々は，VR 技術の中でも HMD

ライブストリーミング機能を持つ 360 度カメラでが持つ全方位（360 度）を見渡せるヘッドトラッ

ある RICOH THETA S と，ヘッドトラッキング機

キング機能を活用し，様々な風景を 360 度カメラ能を有する HMD である Oculus Rift を利用する．

で撮影し，HMD を通して複数人での視聴を可能

これらの機器を利用することで，作成した VR 空にする手法を提案した[4－6]．ここでは，実際の間を表示することが可能になり，360 度の映像を風景を撮影して利用するため，現地を訪れたよう視聴できるようになる．

な臨場感のある映像を表示することができ，二次元映像よりも多くの視覚情報を提供することが期待できる．さらに，ネットワークを通して複数人で視覚情報を共有できる機能を持たせることで，一度に得ることのできる情報量が増大する．本研
究では，このシステムで表示できる映像コンテン
ツを追加すると共に，ライブストリーミング機能を実装することでリアルタイムでの映像表示を可(a) RICOH THETA S

能にしたので報告する.

図 1 利用機材- 20 -(b) Oculus Rift

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２．２ 360 度映像の HMD 対応
360 度カメラで実際の風景の撮影を行った後，その映像を統合開発環境である Unity というソフ
トウェアを用いて，HMD で視聴できるように対応させる．本研究では，VR 空間上に球体の 3D オ
ブジェクトを作成し，その球体の内側に映像を貼り付けることにより，360 度の映像視聴が可能になる，そして，この映像データを HMD に送ることで，臨場感のある映像を視聴することができる

図 2 RICOH THETA S から出力されるライブ映像

ようになる．
２．５ 映像の共有（Apache HTTP Server)
２．３ 映像の共有（Unity Multiplayer)

360 度映像を同時視聴人数の制限なく共有する

360 度映像を複数人で共有するために，Unity

ために，オープンソース・ソフトウェアである

Multiplayer と呼ばれる Unity の仕組を利用する．

Apache HTTP Server（以下「Apache」という）を

これは，ユーザがサーバとの通信を行うことで，利用する．これは， Web サーバソフトウェアでユーザ同士のマッチングを行うというネットワー

あり，PC をサーバとして使用することができ，こク機能である．この機能を用いることにより，360

れにより 360 度映像を，ネットワークを通して複度映像は HMD を通して最大 20 人で同時視聴する

数人で共有することが可能になる．

ことができるようになる．
２．５．１ Apache のネットワーク概念
２．４ ウェブブラウザ上で動作する環境の構築

本研究で利用する Apache は，PC をサーバとしUnity Personal の Unity Multiplayer では，最大接て使用し，その他のクライアントの PC とネット

続人数に制限があるため，より多人数でのライブワークを介して通信を行うことで，サーバ側の PC

ストリーミング映像の視聴を実現するために，さのウェブブラウザ画面を共有できるという機能をらにウェブブラウザ上で動作するように開発を行有している（図 3 参照）．

う．
２．４．１ ライブストリーミング機能の実装
ウェブブラウザ上でライブストリーミング映像を視聴するために，ウェブブラウザ上で動作し，かつ HMD 表示に対応しているフレームワークである A-frame を利用する．
２．４．２ 360 度映像の実現
RICOH THETA S でのライブストリーミングでは，カメラレンズの前方と後方の映像が，それぞれ出力される（図 2 参照）．これを Unity と A-frame
で用意した球体のマテリアルに，それぞれ貼り付

図 3 ネットワークを介した映像共有の概念図けることで 360 度映像を実現する．
この機能を利用して，複数のユーザ間で 360- 21 -

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度映像を共有し，HMD を通して視聴する．本研

二人のユーザが同一の 360 度映像を共有し，各究では，ホストとなったユーザがサーバを兼用す

人が任意の方向の風景を視聴することが可能となることで，これを実現し，ユーザとサーバは常にる．

通信を行うことで同期を取っていく.
４ まとめ
２．５．２ ウェブブラウザ上での 360 度映像表示
A-frame を用いて作成した 360 度映像を，
Apache

HMD を利用して，360 度映像の複数人での視聴で用意したサーバを通してウェブブラウザ上に表が可能な映像共有システムを提案し，そのプロト示する.そして，ウェブブラウザに表示された映像

タイプモデルを作成した. また，ウェブブラウザ(静止画および動画)は，ネットワークを通して複上で動作するライブストリーミング映像を，自身数人で視聴できるようになる．

の PC 画面を通して視聴できるプロトタイプモデ
ルの作成も行った．今後は，ライブストリーミン

３ システムの実装

グ映像のネットワークを利用した複数人でのHMD を用いた視聴を可能にし，リアルタイムに前章の「研究の概要」で述べた機材と機能を用複数人で映像の視聴が共有できるように開発を進いて映像共有システムの構築を行い，HMD を用める予定である.

いたパノラマ映像視聴システムの開発を行った．
さらに，ウェブブラウザ上でのライブストリーミ

参考文献

ング映像視聴の実装を行った．図 4 に，作製した映像共有システムの利用の様子と視聴画面の例を[1] 藤原佑歌子 他：パノラマ画像および動画を用示す.

いた観光システムの提案, 2014 年度情報処理学会関西支部 支部大会 (2014).
[2] 松本直人：災害コミュニケーションと視覚情報の共有, 情報処理学会研究報告 (IPSJ SIG
Technical

Report)Vol.2013-IOT-23

No.12013.9.27 (2013).
[3] 和田和美：360 度全方位動画コンテンツ作成と再生配信及びアプリケーションの模索, 静
岡文化芸術大学研究紀要 VOL.14 (2013).
[4] 中川和也 他：全方位映像を用いた災害現場における視覚情報の共有方法の研究, 第 21 回日
本知能情報ファジィ学会中国・四国支部大会
講演論文集, pp.11-12 (2016).
[5] 谷口拓海 他：全方位映像を用いた視覚情報の共有方法の研究, 2016 年度 JSiSE 学生研究発表会(中国地区), C02, pp.167-168 (2017).
[6] 谷口拓海 他：360 度パノラマ動画像の複数人での視聴方法の研究, 第 22 回日本知能情報フ
ァジィ学会中国・四国支部大会講演論文集,
図 4 システム利用の様子と視聴画面の例

pp.9-10 (2017).
- 22 -

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対話型 bot を用いた大学生のコーチングに関する研究
広島工業大学関涼佑, 木野本敦士, 松本慎平

広島大学

佐々木宏

A Study on Coaching for Colledge Students with Interactive Bot
Hiroshima Inst. of Tech.

Ryosuke Seki, Atsushi Kinomoto, Shimpei Matsumoto

Hiroshima University

Hiroshi Sasaki

たがって，コーチングの専門家の知識を形式化し，１ 研究目的
昨今，労働需要が増大しているにも関わらず失人手に頼らず手軽にコーチングを受けられるシス

業率が低下しないという現象がいくつかの国で見テム構築は，意義のある取り組みであると考えらられ，日本もその例外ではない[1]．このような現れる．とりわけ，それにより自己理解を促す仕組

象が発生する要因として，労働者と企業の間の雇みがあれば，新卒対象者のミスマッチ解消に有効

用ミスマッチ，それによる新規労働者の早期離職であると考えられる．そこで本研究では，学習コがある[2]．日本では初職の重要性は非常に高いこーチングの専門家の問いかけの基本ルール[4]にとから，新卒対象者に対しての支援が特に重要で基づき，キャリア・アンカーの質問を発話可能なあると考えられる．雇用のミスマッチを解決する

Bot エージェントを提案し，それを実装するため

糸口としては，たとえば，新卒対象者に自己理解・の方法について検討することを目的とする．

自己発見の機会を促し，自分の適性を自覚させる
２ 関連技術・先行研究ことが有効ではないかと考えられる．

２．１

個人がキャリアを選択する際，自分にとって最関連技術も大切な価値観や欲求，動機，能力などを明確に本研究のベースとなる技術として，コーチングするためのキャリア理論として，キャリア・アンにより目標・夢の内発的動機付けを促すための教カーと呼ばれるものがある[3]．キャリア・アンカ

育プラットフォーム「Coach For ALL 1 (以降，

ーにより，自己理解や自己発展の有効な手助けに

CFA)」がある．CFA は中学高校生を対象とし，なると考えられる．しかしながら，キャリア・ア

人工知能により自動コーチングと学生の課題発見

ンカーは決められた質問項目に順に回答するだけ能力等の向上を目的とした Web システムである．

であるので，自分自身の真の内面と向き合った上

CFA は，興味関心事から学問への動機付けやキャで導き出された解かどうかの確証は十分ではない．

リア形成を見通して，学習生活を指南する仕組み

一方で，自分自身の内面に徹底的に向き合わせ，である．本研究では，CFA の仕組みを大学生向け

自己一致を促す問いかけの技法としてコーチングに活用し自己理解を促すことで，新卒対象者の支がある[4]．コーチングの技法に基づいて自己理解

援，ひいては，雇用のミスマッチの解決に貢献でを促すことは有効であると考えられるが，現在のきると考えた．なお，本研究のシステムは，コー

ところ，キャリア・アンカーのように学術的に確

チングに基づき対話型 bot を開発し，それにより立されていない．その理由は，コーチングは未だ大学生の自己発見・自己理解を支援することを目

熟練者の経験と勘に強く依存しており，十分にシステム化されていない点にあると考えられる．し1- 23 -

https://coachforall.co.jp/

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2017年度第2回研究会 講演論文集

的としており，CFA の新規性を活用しつつ，CFA

群は，キャリア・アンカーによる適性診断とする．

との差別化を図っている．

実験群に用いる対話型 bot は，NET Framework 4.6，
Microsoft Bot Builder v3.9，Visual Studio 2017，Bot

２．２

コーチング

Framework Emulator，MMDAgent で開発し，開発

コーチングは，現代の加速度的に変化する社会

言語は C#を用いることとする．発話内容は，キャに対応するための新しい教育法であると言われてリア設計支援を目的としたキャリア・アンカーのいる[5]．従来の教育であるティーチングの徒弟制方法を踏襲した上で佐々木の技法[4]に従うもの

度のような人間関係では，学習者の教師からの一とする．MMDAgent は指導者エージェントとして方向的な情報に強く依存してしまうという欠陥を利用し，発話専用の媒体として用いる．利用者か抱えている．コーチングは，対等もしくは支援者

らの入力は，テキスト形式で行われる．利用者は，の立場としての教育法であり，教師と生徒は情報

この画面で bot と対話を行いながら質問に順に答の収集という点で全く同じ出発点に立って行われえていき，質問終了後，利用者の適正を回答する．

る．そのゆえ，生徒は教師に依存することなく，互いに高いレベルの知識を得ることができると言５ 結論われている[5]．

本研究では，CFA のシステムを大学生の自己発本研究では，「非タスク型指向会話システム」

見・自己分析に利用することに着眼し，大学生をを採用し，利用者と bot が会話する際のコーチン対象としたコーチングによるキャリア設計支援をグを実現する．一般的な対話型 bot の場合，学習行う定型文 bot を提案した．

者に質問された際にその質問の答えを返すだけの「タスク型指向会話システム」である．一方で，謝辞「非タスク型指向会話システム」では，質問に答

本研究は，株式会社 Coach For ALL の支援を受えるだけでなく，逆になぜその答えを出したかをけて実施した．ここに記して謝意を表します．

具体的に聞き出し，学習者自身の答えをより深く引き出すことを目指している．このことで，より

参考文献

深く自己理解を促すことができると考える[6]．
[1] 中島弘至, 就職ミスマッチの構造的要因 : 就
３ 提案

活ルールにみる不公平, 関西大学高等教育研

大学生のキャリア設計支援を行う定型文 bot を究, 7, pp.91-103 (2016).

開発し，一般的な学習方法と比較して，その有効[2] 川田恵介, 佐々木勝, 雇用ミスマッチの概念性を明らかにすることが本研究の課題となる．本の整理, 日本労働研究雑誌(2012)

研究では，キャリア・アンカーの質問をベースと[3] エドガーシャイン著, 金井壽宏訳, キャリ

して，非タスク型指向会話システムによる対話型

ア・アンカー 自分のほんとうの価値を発見しbot を開発する．指導者エージェントとして，社会

よう-, 白桃書房 (2003).

活動に対する意欲を刺激しインタラクティブな指[4] 佐々木宏, 「自分らしさ」って何だろう―個導を行う MMDAgent を利用することで，利用者が性を伸ばす, 国土社 (2009).

長期間利用し続けられるよう対話継続欲求を高め[5] 俵尚申, コーチングにおける動機づけについつつ，自己発見の向上を試みる．

ての一考察, 嘉悦大学（2001)

事前試験の結果に基づき被験者を統制群と実験[6] 藤倉将平,小川義人,菊池英明, 非タスク指向

群の 2 群に分け，一般的な方法と比較することで対話システムにおけるユーモア応答生成手法,

提案法の有効性を示す．一般的な方法である統制

早稲田大学人間科学学術院,(2015)- 24 -

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ソースコード読解学習のための視線分析に関する研究
広島工業大学平野拓真，伊豆田夏帆，松本慎平

広島大学花房亮，林雄介, 平嶋宗A Study on Eye Tracking for Source Code Reading-Based Learning
Hiroshima Inst. of Tech.

Takuma Hirano, Kaho Izuta, Shimpei Matsumoto

Hiroshima University

Ryo Hanafusa, Yusuke Hayashi, Tsukasa Hirashima

１ 研究目的２ スライシング

プログラミング学習者の認知資源配分を容易にプログラムスライシングは，プログラム中の文するため，フレーム及び学習活動パターンを制限間の依存関係に注目し，特定の文と依存関係のあした学習課題の設計及び開発が進められている．

る文の集合(プログラムスライス)を抽出する技法

その中のひとつに，ソースコード読解に基づいたであり，バグの存在箇所を絞り込むために利用さプログラミング学習システム(以降，読解学習シスれる[2]．プログラムスライシングの支援は，効率テム)がある[1]．これは，プログラムを書いて実行的なデバッグ作業を実現できると報告されているするという一般的なコーディング演習と併用して[3]．よって，プログラムをうまく読む力は，的確用いるものであり，プログラムに慣れること，効にスライシングする力と等価であると考えられる．

率的にプログラムを読めるようになること(適切「要領良さ」とは，力を入れるべきではない点ににスライシングできるようになること)，命令を確対して極力手を抜く技能と捉えることができるが，実に憶えることを目標とした学習である．読解力

ソースコード読解における「要領の良さ」はスラ

は，最も基本的なスキルであり，かつ，読解は単イシング力であると考えられる．適切にスライシ

純で取り組みやすい学習である．よって，読解学

ングできれば，既存ソースを引用する場合やデバ

習は，プログラミングを苦手とする学習者のひとッグ作業をする場合において作業を効率良く進めつの支援法として有効であると考えられる．

ることができ，結果的に非本質的認知負荷が減り，

本研究では，プログラミングを苦手とする学習

円滑な学習に繋がると考えられる．

者がそのスキルを十分に獲得できていない原因のひとつとして，読解の際うまくスライシングでき

３ 視線分析

ていないことにあると考えている．非本質的な箇

プログラミングを不得意とする学習者はうまく所の読解が余計な認知負荷を生み出し，その結果，スライシングできていないという仮説の妥当性を円滑な学習を阻害していると考えている．よって，明らかにする．本研究では，プログラミング言語

データ依存関係を的確に，かつ効率良く把握する自体が持つ特性として内的構造にのみ注目する．

ことを狙いとした学習は，プログラミングを苦手

そして，読解力はデータ依存関係に沿い読む力ととする学習者にとって効果的であると考えられる．

関係があることを視線運動から明らかにする．実

そこで本研究では，プログラミングを不得意とす験では，プログラミング初学者である大学 1 年生

る学習者がうまくスライシングできていないとい17 人を被験者とした．実験では，まず，被験者にう仮説を視線分析から明らかにすることで，ソー対して求めて欲しい変数を示した後，定数部分をスコード読解学習の意義を明らかにする．

隠 し た ソ ー ス コ ー ド を 10 秒 間 提 示 し た ． こ- 25 -

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2017年度第2回研究会 講演論文集

問：6行目の変数fにはどのような値が入りますか？

得意とする学習者の支援に有用であることを示唆

問：6行目の変数fにはどのような値が入りますか？
問：6行目の変数fには、どんな値が入りますか？

1

5

1

2

6

2

6

3

7

3

7

4

8

したものと考えられる．

5５ 結論
本研究では，プログラミングを不得意とする学4

習者を支援する方法として読解学習に着目し，ス

8

ライシング力の獲得を目的とした学習支援法を検図 1 視線分析実験の課題

討した．具体的には，ソースを正しく読解できていない学習者は適切にスライシングできていないということを視線分析から明らかにした．
本研究の知見を踏まえると，読解学習は，特にスライシング力獲得に有用であると考えられる．
スライシング技能を身に付け「要領よく」ソース
コードを読解できるようになることで，より本質的学習に認知資源を配分でき，結果として，従来よりも効率的な知識獲得に繋がると考えられる．
図 2 実験結果

謝辞
れをソースコード全体と構造を把握させる第 1 段

本研究は，独立行政法人日本学術振興会科学研究

階の課題とした(図 1，左図参照)．次に，第 1 段階費助成事業(基盤研究(C)16K01147，17K01164)の助の定数部分を開示し，求められた変数の値を 15成を受けて実施した成果の一部である．ここに記し秒以内に回答する第 2 段階の課題を与えた(図 1，て謝意を表します．

右図参照)．なお，余計な算術的負荷がかからないようにするため，取り扱う数字は 1 桁の簡単なも

参考文献

のとした．
実験の結果を図 2 に示す．ここで，データ依存[1] K. Okimoto, S. Matsumoto, S. Yamagishi, T.

度とは，データ依存の流れに沿ってソースコード

Kashima, Developing a source code readingを読めていた割合を示している．この値が低い場

tutorial system and analyzing its learning

合，変数を求める上で関係のない行を見ていたこ

log data with multiple classificationとを表し，逆の場合，答えを出す上で必要な行のanalysis, Journal of Artificial Life and

みを集中的に見ていた(効率よくスライシングでRobotics, Vol. 22, Issue 2, pp 227-237

きていた)ということを意味する．図 2 から，正答(2017)

者は誤答者と比べてデータ依存関係に沿い読解し[2] M. Weiser, Programmers Use Slices Whenていたことが明らかとなった．この結果から，プDebugging, Communications of the ACM,

ログラムソースの内的構造を適切に把握し目的に

Vol.25, No.7, pp.446-452 (1982).

応じて効率良く読解すること，すなわちうまくス[3] 西松顯, 西江圭介, 楠本真二, 井上克郎, フ

ライシングすることは，プログラムの内容を正し

ォールト位置特定におけるプログラムスライ

く理解する力と関係していると考えられる．とりスの実験的評価, 電子情報通信学会論文誌 D,

わけこの結果は，スライシング力の獲得を目的と

Vol.82, No.11, pp.1336-1344 (1999).

したソースコード読解学習がプログラミングを不- 26 -