会津大学シーズ集

２０２３～ To Advance Knowledge for Humanity ～【目次】
研究グループの紹介 ・・・ P 1
E. 画像処理 ・・・ P 73

A. 計算機設計 ・・・ P 21
A- 1,2,3 Ben A. Abderazek
A- 4 Ben A. Abderazek、Dang Nam Khanh
A- 5 Dang Nam Khanh
A- 6 小平 行秀
A- 7 奥山 祐市
A- 8 大井 仁
A- 9 齋藤 寛
A-10 鈴木 大輔
A-11,12 富岡 洋一

P 22～24
P 25
P 26
P 27
P 28
P 29
P 30
P 31
P 32,33

B. 通信・ネットワーク ・・・ P 35

E- 1 出村 裕英
E- 2 Pierre-Alain FayolleE- 3 平田 成
E- 4 本田 親寿
E- 5 北里 宏平
E- 6,7 西村 憲
E- 8 小川 佳子
E- 9,10,11 Jung-pil Shin
E-12 高橋 成雄
E-13 Ian Wilson
E-14 矢口 勇一
E-15 朱 欣

P 74
P 75
P 76
P 77
P 78
P 79,80
P 81
P 82～84
P 85
P 86
P 87
P 88

B- 1 Ben A. Abderazek
P 36
B- 2 Micheal Cohen
P 37
B- 3 李 鵬
P 38
B- 4,5,6 宮崎 敏明
P 39～41
B- 7 宮崎 敏明、李 鵬
P 42
B- 8 白 寅天
P 43
B- 9 Anh T. Pham
P 44
B-10 齋藤寛、小平行秀、富岡洋一 P 45
B-11 程 子学
P 46
B-12 程 子学、荊 雷P 47
B-13 Cong-Thang Truong
P 48
B-14 朱 欣
P 49

F. ソフトウェア ・・・ P 89

C. シミュレーション ・・・ P 51

G. セキュリティ ・・・ P 105

C- 1 Saji Hameed
C- 2 Maxim Mozgovoy
C- 3 中里 直人
C- 4 西舘 陽平
C- 5,6 Maxim Ryzhii
C- 7 三瓶 岳昭
C- 8 山上 雅之
C- 9 朱 欣

P 52
P 53
P 54
P 55
P 56,57
P 58
P 59
P 60

D. 信号処理 ・・・ P 61
D- 1,2,3 陳 文西D- 4 久田 泰広
D- 5 黄 捷
D- 6 Konstantin Markov
D- 7,8 Julián Villegas
D- 9 朱 欣
D-10 趙 強福

P 62～64
P 65
P 66
P 67
P 68,69
P 70
P 71

F- 1 Michael Cohen
F- 2 Mohamed Hamada
F- 3 成瀬 継太郎
F- 4,5,6 白 寅天
F- 7 鈴木 大郎
F- 8,9 渡部 有隆
F-10 裴 岩
F-11 Neil Y. Yen
F-12 吉岡 廉太郎
F-13,14 趙 強福

G- 1,2 渡邊 曜大G- 3,4,5 趙 強福G- 6 中村 章人

P 90
P 91
P 92
P 93～95
P 96
P 97,98
P 99
P 100
P 101
P 102,103

P 106,107
P 108～110
P 111

H. その他 ・・・ P 113
H- 1 浅井 和人
H- 2 本間 道雄
H- 3 荊 雷
H- 4 荊 雷、程 子学
H- 5 森 和好
H- 6,7 成瀬 継太郎
H- 8 大藤 建太
H- 9 呂 国偉
H-10 Ben A. Abderazek
H-11,12 Rage Uday Kiran
H-13 山田 竜平

付録 ・・・ P 127

P 114
P 115
P 116
P 117
P 118
P 119,120
P 121
P 122
P 123
P 124,125
P 126

研究グループの紹介
設立の趣旨
ICTを活用した課題解決等に関して、社会ならびに産業界からの要請に応えると共に、本学における研究力強化を促進し、国際競争力
や国内外からの認知度を高め、以て優秀な研究者・学生を引き付ける魅力ある大学とするため、2020年10月1日に全学的なバーチャル組織「リサーチクラスターモデル」が構築された。

会津大学の研究モデル

語学研究センター
CLR

Research model in UoA

研究実証事業Research project

研究クラスター
Research cluster
自動 AI システムデザイン
Automatic AI System Design

文化研究センター
CCR

先端ＩＣＴの社会実装化

宇宙情報科学研究センター ARC-Space

生体医用情報工学
ARC-BME
データサイエンス活用
Data Science and Engineering

コンピュータサイエンス
CS-div.

はやぶさプロジェクト
HAYABUSA project

医療産業集積事業
Medical industry

HPC・量子・シミュレーション
High-Performance
Computing/Simulation
ｻｲﾊﾞｰｾｷｭﾘﾃｨ人材育成
Cyber security

情報セキュリティ
Information Security
イノベーティブ教育
Innovative Education
コンピュータ工学
CE-div.

先端情報科学研究センター（CAIST）

インテリジェント
ネットワーキングIntelligent Networking
スマートサービス
Intelligent Service Computing
衛星観測データ利用
Satellite Data Utilization

情報
システム学
IS-div.

スマートデザイン
Smart Design
ビジョンコンピューティング
プラットフォーム
Vision Computing Platform

1

IoT
クラスター
ARC-IoT

各種センサ融合事業
Sensor fusion project

ロボット
情報工学
ARC-Robot

ｲﾉﾍﾞｰｼｮﾝｺｰｽﾄ構想
Robotics industry

研究グループ名№１

宇宙情報科学研究センター（ARC-Space）

Ｐ
３

会津大学先端情報科学研究センター（CAIST）
2

IoTクラスター（ARC-IoT）

４3

ロボット情報工学クラスター（ARC-Robot）

５

会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
4

自動AIシステムデザインクラスター（ARC-AutoAI）
Automatic AI System Design

75

生体医用情報工学クラスター（ARC-BME）

８6

データサイエンス活用クラスター（ARC-DSE）
Data Science and Engineering

１０7

HPC・量子・シミュレーションクラスター（ARC-HPC）
High-Performance Computing/Simulation

１１

8

情報セキュリティクラスター（ARC-Security）
Information Security

１２

9

イノベーティブ教育クラスター（ARC-Education）
Innovative Education

１４

10

インテリジェントネットワーキングクラスター（ARC-Networking）
Intelligent Networking

１５11

スマートサービスクラスター（ARC-ISC）Intelligent Service Computing

１６

12

衛星観測データ利用クラスター（ARC-SDU）
Satellite Data Utilization

１７13

スマートデザインクラスター
Smart Design

１８

14

ビジョンコンピューティングプラットフォームクラスター（ARC-VCP）
Vision Computing Platform

１９

2

宇宙情報科学研究センター（ARC-Space）
https://u-aizu.ac.jp/research/arc-space/メンバー
・出村裕英 教授
・石橋史朗 教授・高橋成雄 教授・大竹真紀子 教授・成瀬継太郎 教授

・平田成
・小川佳子
・富岡洋一
・矢口勇一
・山田竜平

上級准教授
上級准教授
上級准教授
上級准教授
准教授

・本田親寿
・北里宏平
・奥平恭子
・久田泰広

3

准教授
准教授
准教授
准教授

会津大学先端情報科学研究センター
IoTクラスター（ARC-IoT）
https://u-aizu.ac.jp/research/introduction/caist/arc-iot/

概要

メンバー

○背景
Internet-of-Things (IoT)では、インター
ネットに様々なデバイスが接続され、人手を介すことなく、必要に応じて処理を行う。
人工知能 (AI)を搭載したIoTデバイスにて高機能化が図られる。
実際の運用に際し、IoTデバイスに対して様々な制約がある。特に屋外で利用する場合、デバイスのサイズや消費電力が課題となる。
ローエンドなマイコンを利用した場合、サイズや消費電力の制約を解決する可能性があるが、性能が低いため、処理に時間を要す。
〇目的
ARC-IoTでは、AIを含んだスマートなIoTシステムを支える、小型で低消費エネルギー
な IoT デ バ イ ス を 、 AI モ デ ル の 軽 量 化 、センサーとの融合、回路設計などを通じて実現することを目指す。

齋藤 寛（リーダー）
教授
hiroshis@u-aizu.ac.jp
役割
研究全般

富岡 洋一（サブリーダー）
上級准教授
ytomioka@u-aizu.ac.jp
役割
深層学習、回路設計

荊 雷（サブリーダー）
上級准教授
leijing@u-aizu.ac.jp
役割
システム構築、応用

小平 行秀
上級准教授
kohira@u-aizu.ac.jp
役割
回路設計、システム
構築

鈴木 大輔
准教授
daisuke@u-aizu.ac.jp
役割
回路設計

研究概要図
1． 画像やCNNの最適化
目的： 精度を維持しつつ畳み込みニューラル
ネットワークモデル（CNN）を軽量化
1-1．複数のカメラと軽量CNNモデルによる
画像処理

2． 回路設計による高速化と電力削減
目的: 低レイテンシ、低消費電力なデバイスの実現
軽量CNNモデル

小型の
FPGA

量子化、
近似など

カメラと軽量CNNモデル

3．システム構築と最適化
目的: 低レイテンシ、低消費電力なシステムの実現

結果の調和
1-2．センサー融合
センサーを用いた画像縮小の例
軽量CNNモデル

プロセッサ

小型の
FPGA

4．アプリケーションに対するプロトタイピング
目的: 実アプリケーション上でのフィージビリティ
スタディ
桃収穫
野生動物
フィールドを監視す トレーニング
警報装置
る自動走行ロボット システム

着目すべきところをセンサーで決める4

会津大学先端情報科学研究センター
ロボット情報工学クラスター（ARC-Robot）
https://sites.google.com/view/caist-arc-robot/top-page
目標: Cyber-Physical System上でのロボットの開発・運用を目指して
CYBER SPACE
収集
/蓄積

モデル
/学習

Society 5.0 = データ主導型「超スマート社会」

判断
/制御

分析
/推測

●
●

既存のロボット = 現場でプログラムによって動くだけ ス
マートなロボット = 環境を知覚し、現場で多くの人 やロボットと協調しながら、タスクを自律的に選択し て動作す
る

ROBOTS
観測●

モノづくりとコトづくりを同時に行う手法の確立が必要●

情報の適切な取り回し手法の確立が必要

行動

結果
/影響

福島県 産学連携ロボット研究開発支援事業
Stage III (AY2021-2023) で実施

PHYSICAL SPACE

課題2: Cyber-Physical Systemとクラウドによるデータ管理基盤の開発

課題1: 参照アーキテクチャによる抽象モデルの開発
Cyber Workspace / Cloud Data Integration

Architecture

Integration Example

課題1のクラウドによる実装に向けて- 通信技術及びプロトコルの開発と性能評価 (MQTT, Pub-Sub)- Robotics Data Repository: 疎な結合を行う多段DBシステムの 構
築- 自律移動ロボットシステム等を用いた実証実験

課題4: Cyber-Physical System上での多体ロボットの運用に対する研究開発

課題3: CyberとPhysicalを繋ぐ環境計測及び空間知形成のための手法の開発
Velodyne
VLPZEDステレ
32C
オ カメラ

IMU
(3DM-GX25)

Velody
ne
VLP16

バッテリー

LIDAR点群データによる 不整地での3次元地図

External Sensor Integration (LiDAR & Camera)

AI based recognition
Layer based cost map

ロボットに 通知推定位置を算出
外部センサーから算出したテーブルの位置

地図上のテーブル位置統合

ズ レが発生2次元格子地図

Distributed UTM System Design

ロボットシステムの『疎結合』による多体同時制御・運用- 中央集権・中央指示型のロボットシステムの研究（小型サービスロボット向け）- マップのレイヤー化による変化検知と多体への対応- 分散DB・ネゴシエーション型のロボットシステムの研究→ UAV用管制システム (UTM)の疎結合化

カメラキャプチャー
図5 地図統合概要

Robot and Environmental Sensor Integration on Cloud

ターゲット: サービスロボット (運搬、スマートビル、災害対応), 移動ロボット (UGV, UAV)
災害対応
ローバー

屋外計測
群ドローン
ロボット
セキュリティ

屋内サービスロボット
屋外サービスロボット
災害対応
アームロボット
屋内サービスロボット

環境計測ドローン

5

プラント用
ロボット

ドローン
隊列フライト会津大学先端情報科学研究センター
ロボット情報工学クラスター（ARC-Robot）
https://sites.google.com/view/caist-arc-robot/top-page
メンバーと研究内容: 会津大学と会津大学ﾛﾎﾞｯﾄﾃｽﾄﾌｨｰﾙﾄﾞ研究ｾﾝﾀｰ(南相馬RTF)で活動
矢口 勇一 – サブリーダー

成瀬 継太郎 – リーダー
ロボット工学講座 教授
Keitaro Naruse, Professor
興味分野:CPS, デジタルツイン, 開発標準化(1) デジタルツインによるロボットシステム構築 手法の研究と標準化(2) ロボットデータレイク

ロボット工学講座 上級准教授
Yuichi Yaguchi, Senior Associate Professor
興味分野: 無人航空機の多体運用(1) 自律分散型UTMシステムの研究開発(2) UAVによる多体を用いた観測システムの研究(3) UAVの耐空性セキュリティ手法の研究

Robot Data Repository and Digital Twin Architecture

Autonomous Distributed UTM System Design

An Example for Digital Twin Cloud Robot System

渡部 有隆

ジャイヤラトナ イスル

データベースシステム学講座 上級准教授

プロジェクト研究員
H. M. Isuru N. Jayarathne, Project Researcher

Yutaka Watanobe, Senior Associate Professor

興味分野: 自動コード生成、自動システム化(1) オントロジーを利用したロボットデータの 自動
マッシュアップ(2) タスクに対する自動コード生成
Sc e nari os /R e q ui re m ents

興味分野: レイヤー分け3D空間地図の研究(1) 静的/準静的/動的物体のクラスタリング(2) シミュレーション上で行う強化学習による
UGVの動作獲得

Robot Modeling Language /Ontology

Gathe rer/Crawl
er

DBBRRT
DD
BRT
TC
C
C

Dividing of Area Coverage Flight Path

Schem
e

Transforme r/ I nte grator

U nstructured
Data
KV
S

R DB

Schem
e

Processing

2 nd DB

Learning / AI
Dynamics

MongoD
B

Middleware

Structure d
Data

Image

1 st DBRT-

PostgreSQ
L

Data
Lake

Fluentd
HadoopA nalyzer /Se arc her

DDBBRRT
DBR
TCC
TC
RT-Middleware
Image
Processing

A PI / Doc ume nt

Learning / AI

Spring Framework / Play Framework

Query Language
Visualization
reuse

W WW

send raw data
Envi ronme nt

Robot System / Sensor / Human / Simulator
develop

MiddlewareopenComponents

Data

HardwareDocument

Fusion DB System for Robot Data Repository

2D Line of Sight Graph

AI Based Object Detection Architecture for IoRT

Robot Simulation

3D Layered Point Cloud

シリウィーラ アキラ

山田 竜平 - 南相馬RTF

プロジェクト研究員
T. H. Akila S. Siriweera , Project Researcher

復興支援センター 准教授
Ryuhei Yamada, Associate Professor

興味分野: ロボットシステムの自動生成・制御

興味分野: LiDAR-CameraフュージョンとSLAM(1) データフュージョンによる不整地環境での3次元地図生成の研究(2) ロボットクラウドと連携した遠隔地での ロボット自律移動の研究(1)参照アーキテクチャの自動生成(2)不確定性を持つタスクの実行順序・物理配置
計画の自動化
Velodyne
VLP32CZEDステレ
Velody
オ カメラ
ne
VLP16
Reference Architecture for Unified Architectural
Framework (UAF) for Heterogeneous Cloud-Robotics

System Architecture : Framework for Industrial ECB

Engineering Field
Acquisition

Multi-stage

Distribution

IMU(3DM-GX25)

•

バッテリー

LIDAR点群データによる
不整地での3次元地図

LiDAR SLAM for less texture•

C a lib ration
Pa r a meter For
F us i o n Ma p
Calibrati o nfor
GPS/O d o met er••

Ima ge/Movie
Meta Sea r ch
Local
Origin/Glo ba l
Origin•Algorithms(L O AM, O R B
SL AM)

Research Fie ld•

Algorithms(Ma p pinga nd Indexing )••Us e case a nd
scenari o
Sys t em design
feedb ack from“ s ing le units ys t em”

Cloud based 3D measurement system

関連プロジェクト・委員会等
•
•
•
•
•
•

復興知プロジェクト (2018-2025, 全教員) - 南相馬における若手人材育成と研究機関及び産学連携
Robot Research Initiative (2015-現在, 成瀬, 屋代, 矢口) – ロボットにおける開発や通信の標準化の検討
NEDO DRESS PROJECT (2019-2022, 矢口) - 無人航空機の性能評価基準の検討/セキュリティ
NEDO ReAMo PROJECT (2022-2025, 矢口) - 空飛ぶクルマ、無人航空機の性能評価基準の検討/キュリティ, 無人
航空管制
JUTM 国際標準・エコシステムWG (2020-, 矢口) – ISO TC20/SC16 WG4 (航空管制), WG8 (カウンターUAS)を含めた国際標準化及び運航管理基準の検討
共同研究• JAEA, 3次元復元技術 (成瀬)
• クフウシヤ, 3次元認識と移動ロボット (山田)• 福島三技協, 東日本計算センター, 風力発電所アース点検システム (2021-2023, 矢口)• 福島災害対応訓練機構, 東日本計算センター, 災害対応ロボットシステム（地上・空中）の開発 (2020-2022, 矢口)

6

会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
自動AIシステムデザインクラスター（ARC-AutoAI）［メンバー］・マルコフ コンスタンティン 教授（リーダー）
・モズゴボイ マキシム 准教授（サブリーダー）・趙 強福 教授・白 寅天 教授
・リュウ ヨン 教授
・荊 雷 上級准教授
・渡部 有隆 上級准教授
・ヴィジェガス オロズゴ ジュリアン アルベルト 上級准教授

7会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
生体医用情報工学クラスター（ARC-BME）メンバー
・陳 文西 教授・朱 欣 上級准教授（リーダー）
・呂 国偉 上級准教授（サブリーダー）

生体医用情報工学クラスターは、医学・医療と情報科学の接点における研究活動
を第一の目的に、両分野の専門家をつなぐ存在となることを目指しています。
会津大学には情報科学の研究者が集結し、これまでにも多くの学術的成果をあげてきましたが、これを直接社会に還元する研究（出口研究）、また、その実践的活動に関しては優先度が高くなかったこともあり、情報技術を臨床・基礎医学へ応用する活動においては、この点を強く意識しながら、出口に近い研究を中心に展開していきます。

8会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
生体医用情報工学クラスター（ARC-BME）
医療画像のセグメンテーション

大腸内視鏡検査診断支援システム

心房細動のメカニズムに関するイオンチャンネル・心電図シミュレーション

9会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
データサイエンス活用クラスター（ARC-DSE）
2022年5月に設立した、データサイエンスを軸とした産学官協業と、
データサイエンス活用のための大学教育の充実を推進するクラスターです。
メンバー
橋本 康弘（リーダー）

大藤 建太（サブリーダー）

畠 圭佑

上級准教授
全体統括、研究全般

准教授
研究全般

准教授
産学窓口、研究全般

体制・専門領域
会津大学産学イノベーションセンター（UBIC）と連携し、プロジェクトの実現可能性の検討も含め、産学官協業の取り組みの窓口として活動しています。統計モデルや確率過程、ネットワークモデルなどの数理モデルや、自然言語処理、機械学習、情報可視化など、データサイエンスを構成する幅広い手法を用いて、ソーシャルメディアや位置情報データ、消費者行動データなどの分析に取り組んでいます。実世界サービスが抱える明示的・非明示的な課題に対して、協業パートナーと大学がWin-Winの関係を得られるゴールと体制を模索しながら、大学知を社会に還元していくことが大きな挑戦です。

過去の取り組みの事例••••

会津若松市の食育・健康促進のためのデータ分析と可視化（Fig. 1）
コロナ禍前後の会津若松市内の人流変化の分析（Fig. 2）
会津大学内対象カーシェアリングサービスを用いた利用分析・運転動作分析（Fig. 3）
食品量販店におけるPOSデータを用いた消費者の来店パターン分析
企画・データ収集
仮説検証

数理モデリング・分析
データ

分析
会津若松市

会津大

知識

知識

市民
Fig. 1: 会津若松市の健康促進広報用ビラへの掲載（左）とプロジェクトの体制（右）Fig. 2: 人流増（赤）と人流減（青）のエリア

Fig. 3: 会津若松市内におけるシェアカーの利用軌跡の可視化（左）と道路環境ごとの運転操作（アクセル＋ブレーキ）の分析

10会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
HPC・量子・シミュレーションクラスター(ARC-HPC)
メンバー
・中里 直人教授 (リーダー) ・浅井 信吉 上級准教授(サブリーダー) ・藤本 裕輔

我 々 の 研 究 ク ラ ス タ ー は 、 High Performance
Computing(HPC) と Quantum Computing(QC)の研究基盤を確立し、その応用として並列アルゴリズムの研究及び大規模数値シミュレーションをおこなっています。

ハイパフォーマンスコンピューティング

研究テーマに関わるキーワード
High Performance Computing

⚫

⚫

•

GPUによる応用計算•

FPGAによる応用計算

量子計算(Quantum Computing)• 量子アルゴリズム
現在、様々な大規模問題を解くためには、HPCシス
テムが必須です。中でも機械学習モデルの研究には、 ⚫ 大規模数値シミュレーション
GPUを代表としたアクセラレータが必須です。我々はマルチコアやGPUによる並列アルゴリズムの高速化をするだけでなく、将来のHPCシステムのための計算機アーキテクチャやプログラミングモデルを検討、研究しています。

量子アルゴリズム
量子コンピュータのための高速計算アルゴリズムに関して取り組んでいます。量子コンピュータに期待されることは高速計算です。現在の量子コンピュー
タは、量子数はまだ少なく、ノイズの影響も大きく無視できない、あるいは修正できません。アルゴリ
ズムも難解で、一部の問題に対する、それも基本的なアルゴリズムが開発されているにすぎません。それでも、これまでのコンピュータでは、現実的な時間では計算できなかったような計算問題も解くことができるようになることも期待、着目されています。
この研究では、将来のより成熟した量子コンピュー
タでの高速計算を念頭に置いたアルゴリズムと、そのフレームワーク開発に取り組んでいます。

HPCによる天体シミュレーション
スーパーコンピュータを用いた大規模な数値計算（シミュレーション）によって、宇宙物理学や銀河
天文学、地球惑星科学など、広範な分野に関係する
様々な課題に取り組んでいます。星間ガスの流体力学(右図参照)や恒星の重力多体系などを計算する銀河シミュレーションとそのコード開発に主軸を置きつつ、天文学における銀河や分子雲などの多波長天体観測や、地球惑星科学における隕石や海底堆積物などの物質分析などとの比較や検証によって、我々の銀河系や太陽系の成り立ちの解明を目指します。
11准教授会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
情報セキュリティクラスター（ARC-Security）（教授）

サブリーダー蘇 春華

可知 靖之（上級准教授）（上級准教授）クラスターの概要

ミッション

本クラスターは、当初クラウドコンピュー
ティングを主な研究領域としていましたが、
2017年からは情報セキュリティを中心とした研究に取り組んでいます。

研究

従来型ICTシステムのセキュリティ対策に加えて、最近は、新しい応用領域である
IoT/IIoT 、 サ イ バ ー フ ィ ジ カ ル シ ス テ ム（CPS）、人工知能（AI）などに関するセキュリティの研究に取り組んでいます。また、利用者（人）を騙すタイプのサイバー攻撃を防止する技術も対象にしています。

⚫ 情報セキュリティ、オンラインプライ
バシ、クラウドコンピューティング、
IoT/CPS、AIにまたがる最先端の研究

教育⚫ 学内外でのICTプロフェッショナル人材の育成（特にセキュリティ人材）

社会貢献⚫ 産学官連携による社会ニーズへの対応、産業の振興

さらに、ソフトウェア開発者やシステムエンジニアが高品質で信頼性の高いプロダクトを構築できるように、セキュリティテ
ストを支援する研究も推進しています。

Core research
security, privacy,
management;
in many fields
of endeavor

Demonstration

Service layer

キーワード : サイバー攻撃対策、脆弱性管

Research
environment

理、フィッシング対策、セイフWebブラウ
ジング、侵入検知、システムテスト、アクセス制御、認証、軽量暗号、ポスト量子暗号、ブロックチェ ーン、非代替性トーク

LICTiA DC, AWS,
Fujitsu K5, Google
Colaboratory,
Ethereum

ン、プライバシー保護

SaaS
PaaS
IaaS
Resource
abstraction &control layer

Privacy

Application layer

Security

IoT/robot,
cryptocurrency,
cybercrime

System management

メンバー

リーダー
中村 章人

Physical resource
layer

Cloud computing architecture

メンバ・関係者

教育・人材育成の活動⚫ 岩瀬 次郎（理事）⚫ サイバー攻撃対策演習講座【プロ向け】⚫ 屋代 眞（特任教授）⚫ リーダー養成講座【企業向け】⚫ 阿部 泰裕（上級准教授）⚫ リテラシー・モラル講義【一般向け、
小中高教員向け】⚫ 畠 圭佑（准教授）⚫ 九州大学、デンマーク工科大学、
國立東華大学、福島県警察本部、他⚫ サイバー防犯ボランティア【本学学生】

12

会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
情報セキュリティクラスター（ARC-Security）

最近の研究テーマ
Automatic vulnerability testing tool - vultest

Metadata
creators

Metadata- vultest-db(vulnerability,
env., attack）<register>

NVD, etc.
(external data)

ソフトウェア脆弱性の再現・テストの自動化⚫ コマンド一発でテストの全プロセスを自動実行⚫ 指定した脆弱性を再現する標的ホストを仮想環境に自動構築、OSや関連ソフトのインストールや設定はツールにおまかせ、攻撃を実行してレポート

Virtualization& config tools<build, config, boot>⚫ オープンソースで公開中：GitHub uoanlab/vultest<command>
TesterTestreportCVE ID<output>⚫ ユースケース : ソフトウェア開発者のデバッグ支援、システム管理者の攻撃影響評価、トレーニングにおける攻撃の原因や影響の学習支援<attack>

Attacker host(exploit)

Victim host(vulnerable product)

プライバシーを保護した連合学習⚫ パーソナルデータを一か所に集めない分散型の機械学習方式⚫ データをクラウドにアップロード
せずエッジ側で学習、複数のローカルモデルをクラウドで統合（連合学習）、データやモデルを暗号化したまま計算（準同型暗号）⚫ ユースケース : スマートシティ

IoTのための暗号鍵管理
Bob

Alice

Channel Probing
Exchange ICMP packets

01010110001

01010110001

11000101010

Adaptive Quantization
Transform RSS to bits
Information Reconciliation

Inconsistency removal

01000110101

01010110001

Privacy Amplification
11000101010
Randomness enhancement
Share Key

⚫ IoTデバイス同士の通信に用いる暗号鍵を自動生
成⚫ 無線チャネルの信号特性をそれぞれ0/1の列に量子化し、調整を経て、ランダム性を加えて共通鍵を生成⚫ ユースケース : スマート
ホーム、自動運転、遠隔医療

It still remains challenges to solve the objective function,
due to the high dynamic of the vehicular network andvarious demands of services for RSUs.
In addition, it is difficult to construct a suitable model
ブロックチェーンによるIoT認証
which not only stimulates the urban traffic but alsocollects
various⚫ つながるクル
マ のdata
計of
算this
資traffic
源 のsystem.
割当問題を定式化、Hence, we exploit to employ deep reinforcement
機械学習とブロックチェーンの組合せで解決
learning to solve these challenges, by defining a DRL

model in which the urban traffic is the environment, the⚫ ブロックチェーンの性能を維持しつつ
cloud server is the learning agent, and an action、資源割当を
policy最適化 is to allocate computation resource smartly.

Method1113

会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
イノベーティブ教育クラスター (ARC-Education)
クラスターメンバと連携機関

Ebina
蛯名
正司
上級准教授

Hamada
ハマダ
モハメド
上級准教授
（リーダー）

Karimazawa
苅間澤
勇人 教授

Roy
ロイ デボプリオ教授

Watanobe
渡部
有隆
上級准教授
（サブリーダー）NTT
ギブリー
フォーカスシステムズ
リバネス
会津若松市教育委員会（交渉中）
株式会社トッパン（交渉中）
日本テクニカルコミュニケーター協会

カールスルーエ応用科学大学 （ドイツ）西マケドニア共和国大学（ギリシャ ）モンテレイ大学（メキシコ ）クライスト大学（インド ）イスタンブール大学（トルコ ）アフリカ科学技術大学（ナイジェリア ）カイロ大学（エジプト ）

東北大学
筑波大学
九州大学
福島県立医科大学

背景
SDGs-4 「質の高い教育」のグローバル目標を達成するためには、AIが教育技術において極めて重要な役割を果たすと言われています。我々は会津大学のビジョンに従って、AIとデータサイエンスの進歩を応用し、個別最適化学習の実現とSDGs-4 「質の高い教育」の目標達成を支援する革新的な教育研究クラスターを設立しました。

研究ビジョン
研究基盤とエコシステム

パーソナライズド・ラーニング

ターゲットを絞った指導

教材が、経路、ペース、パフォーマンスタスクの差別化を可能にする

生徒のニーズや学習目標に合わせた指導を行う

フレームワーク
・手法

エコシステム柔軟なコンテンツとツール

データ駆動型の意思決定

生徒の継続的な反省は、学習の主体性を促進する

頻繁なデータ収集は、教育上の決定やグループ分
けに反映される◼ 英語

 IT: ML / ロボット / データマイニング
 etc.

 テクニカルコミュニケーション
 etc.

一般教育
 数学
 物理
 etc.

適応型学習フレームワーク

適応型ユーザインタフェース

臨床教育学

知的チューターシステム

レビューフレームワーク

学習状況解析

…
理論・技術

生徒の反省
と主体性

言語教育

テクニカルスキルトレーニング◼ プログラミング

ML

DL

データマイニング

CMS

オントロジ

UML

可視化

UI/UX

研究成果とコミュニティへの貢献

実装・実践

人工知能 / データサイエンス / ソフトウェア工学
データ
学習資料

Learning Style Index

活動ログ

学業成績

…

研究テーマ
適応型学習フレームワーク

学習スタイルインデックス
このシステムにより、教員は生徒の学習
傾向を俯瞰することができます。

予測モデル
学習者の成績を
評価・予測
学生データ

学生情報システム

教員 / 管理者

ダッシュボード

コンテンツ / UI

インターベンションエンジン

生徒の学習状況を閲覧

教師または管理者が学習者と対話し、学習内容を調整

学習者は、個人の学習体
験を高める方法として、自分の好みの学習スタイルを知る必要がある

適応エンジンテーラードコンテンツを作成

さらに、生徒の学習
傾向を性別や年齢で分類することも可能です。

学習者

臨床教育心理学とラーニングアナリティクス

仮想ティーチングアシスタント
アプローチ

実技教育の難しさ

教育
読解
反復演習

設計

修正

実装

講師
インストラクター
アシスタント

地域の学校に対する教育支援

教員の能力開発

特にプログラミング教育を推進
Innovative
Education
研究クラスタハイブリッド

改善

自動化
テスト

日本の小中学校でプログラミングが必修科目になったのは、ここ数年のこと
です。

仮想
講師
インストラクター
アシスタント

仮想TAを創造

これは、日本の約35,000校の小中学校に在籍する約1,300万人の生徒の教育のデジタル化を目指す政府の大きな取り組みの一環であり、2022年には高等学校でも必修化されました。

演習の多様なフェーズと試行錯誤のプロセス

タスク

レベル、経験、目標の多様性

教師は、生徒の好みの学習スタイルを知ることで、教育ス
タイルを強化し、個人に合った
教材を準備する必要がある

課題

プログラミング

マネジメント教育◼ コードレビュー◼ テスト◼ コーディング
◼ デバッグ◼ リファクタリング◼ 準備◼ フィードバック◼ ガイダンス◼ 動機づけ

◼ 仮説
◼ 実施
◼ テスト
◼ 評価

14

会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
インテリジェントネットワーキングクラスター（ARC-Networking）
メンバー
・李 鵬 上級准教授（リーダー）
・宮崎 敏明 教授
・ファン トゥアン アン 教授

・呂 国偉 上級准教授（サブリーダー）
・ベン アブダラ アブデラゼク 教授・蘇 春華 上級准教授

グラフは、人やものをノードとし、それら関係をエッジとして表現できるデータ構造である。グラフで表現できるデータは非常に多く、機器間の通信を行うIoTや 、 化学物質の組成のデータベースを活用する創薬、交通・物流の分析といった幅広い分野で活用できる。提案研究は、グラフデータに隠された多くの価値を活用するために、高精度な解析を可能とする新たなグラフ学習技術[gTensor]を開発する。既存技術に比べ、高精度かつ高速な学習を行うことができだけでなく、優れたプライバ
シー保護機能と拡張性を備える。
また、[gTensor]技術に基づいて、あるシステムで処理しているデータ自身を外部に出すことなく、複数システムで共同してグラフ学習を可能とする[Federated gTensor]技術の開発を行う。従来の機械学習では、各システムに分散するグラフデータを１箇所に集めて学習を行う必要がある。よって、複数の企業が個別に保有するデータを用いて機械学習を行おうとすると、ある企業が自社で保有するデータを他社に公開するために、プライバシーやセキュリティ、データアクセス権、異種デー
タへのアクセスなど、様々な問題を解決しなければならない。
[Federated gTensor]では、各企業が保有するデータは共有
・転送せず、分散した状態でグラフ学習を行うことができる。
本特徴を生かして、自社の機密情報を外部に出すことなく、複数企業と共同して、新たな価値の創造やビジネス領域の開拓を行うことができる。以下に、幾つかの応用例を示す。
【医療AI開発】
多くの症例データはグラフとして表現することができる。医療分野では、様々な症例データを医療用AIに機械学習させ、相互連携を図ることにより、医療技術を向上させる取り組みが盛んである。
しかし、そこで問題になるのが患者のプライバシー漏洩や膨大なデータの送信負荷である。提案研
究成果を用いれば、各医療機関の膨大な患者データを匿名のまま活用しつつ、医療用AIを安全でス
ムーズに機械学習させるシステムの構築が可能となる。
【金融】
口座間 取 引 の関係をグラフとして表現でき、提案する[gTensor]技術を用いて、不正取引や詐欺行為を検知することが可能となる。不正取引に繋がる取引のパターンに偏りや関連性があるか特徴点を抽出し、ルールベースではなく、今後起こりうる手口を網羅的に検知するができる。さらに、[Federated gTensor]技術によりデータそのものを共有せず、異常・不正な取引の特徴量のみを銀行間で共有し、AIモデルへ反映させることで、各金融機関単独ではカバーできなった想定外の不正取引パターンを検知できるようになる。
【ネット通販】
利用者や商品をノードとし、購買履歴や閲覧履歴、それらの商品の類似度をエッジとして表すこと
で、提案技術を用いて、ユーザの好みを学習し、適切な商品を提案することができる。さらに、複数のネット通販ショップや会社は、データを共有せずに、ユーザの動線を把握・分析し、ユーザの体験と会社の業務効率を向上させることができる。
【交通・物流予測】
交通網もグラフデータとみなすことができる。提案技術を用いて物流状況を予測することが可能となる。例えば、物流センターや工場をノードとし、それらを結ぶ経路をエッジとする物流グラフを考える。物流には方向性があるので、物流グラフはエッジが向きを持つ有向グラフとなる。ノード
である物流センターや工場は、配送する物品の貯蔵量や生産量などの情報を持つ。また、各経路には所要時間や通行料等の情報を持たせる。
連絡先： pengli@u-aizu.ac.jp
15会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
スマートサービスクラスター(ARC-ISC)
メンバー
・チョオン コンタン 上級准教授（リーダー）
・渡部 有隆 上級准教授

・白 寅天 教授（サブリーダー）
・ラゲ ウダイ キラン 准教授

主な研究

Society５．０に向ける究極的ゴール
Society５．０(スマート社会)の支援する共通フレームワークとAPI

ビックデータとクラウドコンピューティングによるスマート社会16

会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
衛星観測データ利用クラスター(ARC-SDU)
メンバー～Satellite data utilization cluster～

大竹 真紀子教授（リーダー）

ラゲ ウダイ キラン
准教授（サブリーダー）

17

小川 佳子
上級准教授

会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
スマートデザインクラスター
メンバー

インタラクション•吉岡 廉太郎 教授（リーダー）✓ 知識体験デザイン✓ 知識モデリング✓ アプリ開発

センシング

可視化アルゴリズム

ユーザ分析•小平 行秀 上級准教授（サブリーダー）•渡部 有隆 上級准教授•西舘 陽平 准教授•高橋 成雄 教授•川口 立喜 上級准教授✓ センサー開発✓ センシングの知識化✓ 行動マイニング✓ 知識の可視化✓ ユーザ体験✓ 評価テスト

人による制御とコンピュータによる自動化のバランスを適切化するための知識創造と再利用手法の開発

目的・知識創造を生み出す技術/システムの研究開発
・価値や目的の変化にも対応するシステムの研究開発
アプローチ
・物事の意図や意味を記録/伝える仕組みの開発→将来の変更･拡張が容易で変化に迅速に対応可能
・人による知識創造を誘起する仕組みの開発→システムの設計で人の知的行動を支援
・活性知識工学的システム開発→ナレッジマネジメント、行動心理学、認知科学と知識工学の融合的アプローチ
関連分野
・知識工学、ソフトウェア工学、センシング、可視化、ユーザインタラクション、アルゴリズム
取組例：「Smart Museum」- 福島県立博物館との共同プロジェクト
博物館での鑑賞体験向上を目指して、4つのエージェントが知識を介して協働して新たな知識体験を生み出すプラットホームを構築し、知識創造に必要なデータモデル、ソフトウェア設計手法、センサーやアルゴリズムの活用方法を試行しています。

■環境と人流を体験として測定するセンサーの開発 ■鑑賞を促し知識体験を記録する
アプリケーションの開発
・高機能化と省電力化・データの知識化と活用

・分析アルゴリズム開発

18

会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
ビジョンコンピューティング
プラットフォームクラスター (ARC-VCP)
メンバー
・愼 重弼 教授 (Leader) ・奥山 祐市

准教授 (Sub-Leader) ・富岡 洋一 上級准教授

・西村 憲 上級准教授 ・浅井 信吉 上級准教授 ・鈴木 大郎 上級准教授 ・藤本 裕輔 准教授

クラスターの目的

キーワード

このクラスターの目的は、パターン認識、ヒューマン・コ
ンピュータ・インタラクション、コンピュータビジョンと画像処理、コンピュータグラフィックス、組み込みシステ
ムなどの研究テーマについて、垣根を超えたコラボレー
ションとインタラクションを強化するための戦略を立案・実行し、視覚情報処理に関する研究を促進することです。

⚫ ヒューマンコンピュータ
インタラクション

このクラスタでは、画像や映像を入力し、DNNの機能を利用した制御や意思決定のためのアルゴリズムの研究開発を行っています。 高速・省メモリ・低消費電力を実現した
最適なDNNの実現を目指し、アルゴリズム、アプリケー
ション、評価を行います。

⚫ 手書き動作

アルゴリズムの開発では、人間ベースの制御機能、判断機
能を自動的に学習・更新することに主眼を置いています。
HCIと自律走行の研究を推進するために、斬新なインタラク
ション、複合現実感、ビジュアライゼーション、協調技術の開発にも取り組んでいきます。

⚫ 認識

クラスターの全体像

19⚫ ハンドジェスチャー
⚫ ノンタッチインターフェース⚫ ビデオベースセンサ⚫ 自動制御⚫ 医療診断⚫ ディープラーニング⚫ 天体画像解析

会津大学大学院コンピュータ理工学研究科
ビジョンコンピューティング
プラットフォームクラスター (ARC-VCP)
ヒューマン・コンピュータ・インタラクションのための応用パターン処理
ハンドジェスチャの認識
医療への応用愼 重弼

奥山 祐市 脳機能を模倣した自動走行技術
小型高性能な視覚AI
処理
DNN
model

実世界コースの３次元
モデリング

TVM
compiler

CPU

非接触
文字入力

指文字
認識

モーション
ジェスチャセンサ

パーキンソン病の判定

Input
imagesLeap motionを用いた文字入力EMG Sensorを用いた文字入力VTA
hardware

1/10スケール自動運転
試験車両

FPGA accelerator SoC

自動運転を習得する
人工知能

富岡 洋一 画像認識システムの電力効率、信頼性の向上
エッジAIアクセラレータ

Controlsignals

FPGA

Camera, EMG, ３D Motion Sensorによる認識・認証

３次元空中文字TVM
runtime

自動走行シミュレーション

Simulator/ real racetrack+ driving score
Reward (score)

World model

エッジ画像認識AI応用
Observation

Encoder

LSTM

z

h

Mixturedensity networkz

Controller

ActionDistributions of z(t+1) Expected reward

電力負荷の低い処理方法とそのアクセラレータの実現

路上物体認識、距離推定などのドライバー支援

撮影カメラ特定
撮影カメラ特定ディープフェイク検出
ディープフェイク検出

カメラ固有のノイズパターンを利用した撮影カメラの特定

パターンノイズを応用した改竄
の検出

浅井 信吉

量子機械学習アルゴリズムの開発と応用

教師データ
0, 1, 2, ..., 9

モデルのパラメータ更新

学習データ

推論 データ

測
定
結
果

0

1

測
定

一部の物体のみが動くシーンにおいて効果を発揮

交点探索エンジン

交差判定
パイプライン

ボクセル追跡パイプライン

交差判定
パイプライン

鈴木 大郎

確率0.2で1
確率0.8で7

量子コンピュータを用いて機械学習を実現し、高速な推論を行うことができるアルゴリズムを開発する

藤本 裕輔

光線追跡による動画像生成のための高速化データ
構造

シェーディングユニット

交差判定
パイプライン

Quantum

学習モデル

画像生成の高速化

FPGAによる光線追跡の高速化

量子コンピュータを用いた機械学習の実現
学習

西村 憲

フレーム
バッファ

ディープニューラルネットワークの等式
推論

ニューラルネットの変形を行うための数学的手法の開発

銀河シミュレーションとその画像解析

銀河シミュレーションと画像解析

1
6

スーパーコンピュータを利用した銀河シミュレーションと、パターン認識技術などを利用した銀河画像解析。銀河構造進化の理解を目指す。

20

？

＋

＝

ニューラルネットワークを数学的に変形し、等価な能力を持つ効率の良いニューラルネットワークを生成する

Ａ．計算機設計
№

テーマ名

氏名

A-1 誤り耐性ルータとそのＩＣへの適用

Ｐ

Ben A. Abderazek

A-2 AI-Chip:低消費電力ニューロチップの研究及び開発

22

Ben A. Abderazek

23

関連
特許

有

A-3

オンライン学習によるイベント駆動型低消費電力
3次元デジタルスパイキングニューロモーフィックシステム

Ben A. Abderazek

24

有

A-4

マルチコアアプリケーションのための高信頼性オンチップ通信ネットワーク

Ben A. Abderazek
Dang Nam Khanh

25

有

A-5

ニューロモーフィック・コンピューティング・システムに基づいた
3D-ICの研究開発

Dang Nam Khanh

26

A-6

集積回路の自動設計技術～設計規則・設計仕様を満たす回路を自動で設計する技術の開発～

小平

行秀

27

A-7

計算中にLSIチップ内配線を変更～やわらかいスーパーコンピュータの実現～

奥山

祐市

28

A-8

仮想化でグリーンコンピューティング～仮想化技術によるサーバーの統合～

大井

仁

29

A-9

非同期式回路の設計支援技術～低消費電力・低電磁放射な回路を自動で生成～

齋藤

寛

30

鈴木

大輔

31

A-10 不揮発FPGAとそのエッジコンピューティング応用

通
信
・
ネ
ッ
ト
ワ
ー
ク
シ
ミ
ュ
レ
ー
シ
ョ
ン

信
号
処
理

画
像
処
理

ソ
フ
ト
ウ
ェ
ア
セ
キ
ュ
リ
テ
ィ

そ
の
他

A-11

３次元アレイ内データ循環による畳み込みニューラルネットワークの高効率ニアデータ処理

富岡

洋一

32

A-12

マルチチャネル畳み込み演算の高電力効率・
高計算効率アクセラレータ

富岡

洋一

33

21

計
算
機
設
計

有

No.A-1

誤り耐性ルータとそのＩＣへの適用
教授 Ben A. Abderazek
概要

実用化の可能性○発明の背景ICチップの集積化が進み、近年では１つのチップ上に複数コアを搭載して、コア間をデータネットワークで結ぶマルチコア構成が主流になってきました。その一方で、コア間のデータ伝送における誤り発生に対する対策も大きな課題となってきています。
本発明は、それぞれ複数のコアを備える複数のウエハーで構成される３次元ＩＣにおける、誤り耐性ルータ型ICアーキテクチャに関するものです。

○本発明の技術を使うことにより、より高性能かつ信頼性の高いICチップの製造が可能となります。そのため、科学技術計算を始めとする計算集中型アプリケー
ションや、画像処理に代表されるマルチメディアなど、きわめて高い計算性能を要求されるコンピュータの実現には、必須の技術となってきます。ネットワーク
搭載型のチップ（NoC）の性能ならびに信頼性が上がるにつれ、今後の計算機性能のさらなる向上が期待されます。

○本発明の概要
従来の技術では、過渡的な誤りや、入力
バッファ及びクロスバーにおける誤りに対応できないという問題がありましたが、こういった問題に対して、バイパスオンデマンド、
ランダムアクセスバッファ技術といった新たな制御モジュールを設計・実装し、誤り耐性の向上を可能としました。
さらに、予測テーブルを有する制御モジュールを導入することにより、入力ポート
部のトラフィック情報を収集でき、それぞれの入力ポート部への情報伝達や依頼処理を最適に分散させることができます。

UBICからのメッセージ
高度に集積化されたICチップでは、チッ
プ上を流れるデータのネットワーク制御が、性能上重要になってきます。本技術は、通常のコンピュータネットワークで使われているような制御技術を活用して、チップ上でのデータ誤りの確率を低減させる技術です。今後さらなる高速化を要求される計算機の世界において、このような新しいアー
キテクチャをもつICチップは、ますます需要を高めていくものと思われます。

研究概要図

誤動作を防ぐICチップの製造が可能に
関連発明：誤り耐性ルータ、これを使用するIC、及び誤り耐性ルータの制御方法（特願2013-262523【特許第6284177号】）
ネットワークオンチップ用の欠陥耐性ルータ（特願2016-100732【特許第6846027号】）
22

No.A-2

AI-Chip：低消費電力
ニューロチップの研究及び開発
教授 Ben A. Abderazek
概要

実用化の可能性○ ディープ人工ニューラルネットワーク(ANN)はコンピュータビジョン、音声認識、
自律車両、生物医学、ゲーム、ロボットなどを含む多くの最新のアプリケーションに展開されています。
○ ANNベースのシステムは、静的な入力コー
ディングで情報をエンコードします。スパイキ
ングニューラルネットワーク（SNN）システ
ムでは、パターンコードの他に、時間関連の要因を用いて情報を提示することができます。これにより、ニューラルネットワークの情報処理能力が大幅に向上します。SNNはスパイクが発生したときにのみ情報を処理します。
○ SNNシステムのハードウェア実装は、チッ
プ上に認識機能を提供する効率的かつ効果的な方法です。
〇このような膨大な数のシナプスを伴うニュー
ロチップ/SoCを構築するために解決しなければならない課題は、低消費電力、効率的なニューロコーディング方式、および軽量のオンチップ学習アルゴリズムを備えた小型の大規模
並列アーキテクチャの構築です。

○ このプロジェクトの目標は、新しい深層
ニューロアルゴリズムと拡張性のある再構成可計
能な相互配線に基づいて、超低電力のニュー 算
ロ・スパイキング・マルチコアチップ/SoCを 機
設研究し開発することです。(fig.1および fig.2 計参照)
通信○ 適応対象として、自律車両と陸上/飛行ド ・ネ
ローンの画像処理、学習のためのFPGA実装、 ット
ASICのチップ、SoCを開発しています。 また、 ーワ
オンチップで学ぶための革新的なハードウェア ク
シ（Memristor）ベースの低電力回路も検討して ミュいます。
レURL:https://web-ext.u-aizu.ac.jp/misc/benablab/

UBICからのメッセージ
人間の脳は極めて低消費電力で高性能な処理をこなします。本研究はまさにこの人間の脳を模したアルゴリズムをチップ上で実現するものです。このようなチップの実現により、複雑な処理がリアリタイムかつ現場で処理することが可能となります。

研究概要図

ー
シ
ョ
ン

信
号
処
理

画
像
処
理

ソ
フ
ト
ウ
ェ
ア
セ
キ
ュ
リ
テ
ィ

そ
の
他

ハードウェアプロトタイプでの様々な応用例

Spiking Neuro-inspired Chipの全体像

人間の脳を模した低消費電力かつ高性能なチップを開発する
23

No.A-3

オンライン学習によるイベント駆動型
低消費電力3次元デジタルスパイキング
ニューロモーフィックシステム
教授 Ben A. Abderazek

概要

実用化の可能性○スパイク・ニューロモーフィック・システムは、
エネルギー効率の高いスパイク・ニューラル・
ネットワーク（SNN）実行のための有望なプラッ
トフォームとして紹介されています。SNNでは、変量時間スケールに加えて、神経細胞やシナプスの状態を計算モデルに取り込みます。また、SNN
ではスパイク時間を用いて情報を符号化するため、正確な通信遅延も必要となるが、SNNは全体として見ればスパイク遅延のばらつきに対してある程度の耐性があります。
○本研究は、スパイクタイミングの疎なパターン
でネットワーク内の情報を表現し、局所的なスパ
イクタイミング依存可塑性規則に基づいて学習する、3D-IC生体脳の3次元構造を明示的に指向した、信頼性の高い3次元デジタルニューロモー
フィックシステムに関するものです。私たちのプ
ラットフォームは、スパイクネットワークの高集積密度とスパイク遅延の低減を可能にし、スケー
ラブルな設計を特徴としています。R-NASHはThrough-Silicon-Via技術に基づく設計で、ネットワークオンチップをベースにしたクラスター型
ニューロンへのスパイク神経ネットワークの実装を容易にします。ホストCPUとのメモリインタ
フェースを提供し、スパイクニューラルネット
ワークのオンライントレーニングと推論を可能にしています。さらに、R-NASHは性能の劣化を緩やかにするフォールトリカバリーをサポートしています。

○本プロジェクトの成果は、以下のような実用化に向けた取り組みに応用可能です。
(１)エッジ/IoTデバイス。
( ２ ) 低 消費電力ニュ ーロモーフィック AIチップ(３)義肢装具

UBICからのメッセージ
生物学的な脳の構造を模倣したニューロ
モーフィックコンピューティングは近年におけるAIチップのトレンドになっています。
本技術は、低消費電力な適応型スパイキン
グニューラルネットワークの処理をハード
ウェアによって実装することを目指しており、今後のエッジAIシステムやIoT分野において高い需要が期待されます。

研究概要図

ニューロインスパイアード3Dシリコンブレイン システム/プロセッサー

ハードウェアによる低消費電力なAIシステムの構築
関連発明：３次元ネットワークオンチップによるスパイキングニューラルネットワーク（特願2019-124541）
24

No.A-4

マルチコアアプリケーションのための高信頼性オンチップ
通信ネットワーク

教授 Ben A. Abderazek／准教授 Dang Nam Khanh
概要

Ben A. Abderazek

Dang Nam Khanh

実用化の可能性○マルチ／メニーコアシステムは、近未来のコンピューティングモデルです。マルチ／メ
ニーコアシステムは、大規模システム、エッジ、あるいはモバイルデバイスのためのコン
ピューティングアーキテクチャとして、広く普及しつつあります。しかし、計算の超並列化に伴い、通信がシステム性能のボトルネッ
クになっています。高密度実装されたシステ
ムは故障しやすいため、オンチップ通信ネッ
トワーク設計の課題のひとつは信頼性です。

○このプロジェクトの成果は、以下のような実用化に向けた取り組みに応用できます。
(１)エッジ/IoTデバイス(２)モバイルコンピューティング(３)大規模計算機システム(４)スーパーコンピューター○オンチップ通信ネットワークにおける故障の理解と対処は、コンピュータアーキテク
チャーの分野での課題の1つです。 このプロジェクトでは、故障の検出、診断、回復を行う先進的な通信ファブリックを研究しています。エレクトロニクスオンチップネットワー
クから光オンチップネットワークまでのソ
リューションを開発することを目指します。
また、2次元ネットワークオンチップと3次元ネットワークオンチップ（Through-Silicon-Viasを使用）の両方を開発します。

UBICからのメッセージ
コンピュータにおけて演算機能を担うチップは年々半導体の集積度が高密度に進歩し、近年においては本技術のような３次元的な構造を持ちつつあります。ここで課題となってくるオンチップ通信ネットワークにおいて、本技術では３次元NoCでのルータ装置によってシステムとしての冗長性を高めています。
エッジデバイスから大規模システムに至るまで、高い需要が見込める技術と期待されます。

計
算
機
設
計
通
信
・
ネ
ッ
ト
ワ
ー
ク
シ
ミ
ュ
レ
ー
シ
ョ
ン

信
号
処
理

画
像
処
理

ソ
フ
ト
ウ
ェ
ア

研究概要図

セ
キ
ュ
リ
テ
ィ

そ
の
他

マルチコアアプリケーションのためのオンチップ通信ネットワーク
左：ルーターレイアウトを含むシステム全体の構成、右上：ルーターアーキテクチャ、右下：異なる故障率での性能評価

システムの耐性を高めるオンチップネットワーク通信
関連発明：それぞれコントロールユニットを有する非ブロック光スイッチを⽤いる光ネットワーク・オン・チップシステムのセットアップ⽅法（特願2015-196698【特許第6747660号】） 、3DネットワークオンチップのためのTSV誤り耐容ルータ装置（特願2017-218953）、
複数のＴＳＶを含むＴＳＶグループが層間を接続するオンチップの３次元システム（特願2020-094220）

25

No.A-5

ニューロモーフィック・
コンピューティング・システムに基づいた3D-ICの研究開発
准教授 Dang Nam Khanh

概要

アーキテクチャとアルゴリズムの開発を目的としています。このプロジェクトでは、
低電力適応、動的量子化、および故障予測/
耐性に関するさらなる研究も対象として行なっています。

○ニューロモーフィックコンピューティン
グ/スパイキングニューラルネットワークは
低 消 費 電 力を 提 案する 次 世 代 のイ ン テ リ
ジェンスシステムであり生物学的着想を得たコンピューティングモデルです。
従来の 2D 集積回路から 3D 集積回路 (3D-IC) に移行すると、使用・参照中のメインメモリの合計が小さくなり、相互接続が低電力で低遅延となり、ニアメモリコン
ピューティング*の特徴をもたらします。
しかしながら、アーキテクチャは、単に新しい次元に拡張するのではなく、3D-IC に適応するように進化する必要があります。

実用化の可能性○本成果は、以下の実用化に向けた取り組みに応用できます:•
分類/予測タスクのための大規模ニューロモーフィックコンピューティング推論システム.
•
ニューラルネットワークが組み込まれた低電力エッジコンピューティングデ
バイス*メモリチップの周辺に演算機能を埋め込んだタイプの半導体で実現できる計算方式

UBICからのメッセージ○ 3D-IC構造への移行に伴う課題と利点を理 解 す る こと は 、現代 の コ ン ピュ ー タ ・アーキテクチャにおける課題の一つです。
このプロジェクトでは、3D-IC 上のニュー
ロモーフィック コンピューティングの高度なアーキテクチャの調査を行なっており、
ニューロモーフィックコンピューティング
アーキテクチャを展開するための

近年、イン/ニアメモリコンピューティン
グと言われる方式のチップにより、エッジAIデバイスにおける低消費電力化が注目されています。本技術はニアメモリコ
ンピューティングのような特徴をもたらすアーキテクチャを持っており、AIを利用したエッジ計算を行う際の低消費電力化が期待でき、このような技術への需要は年々高まってくるものと思われます。

研究概要図

左：ソフトウェアモデル

3D-ICを用いたニューロモーフィック・コンピューティング・システム
中央：ソフトウェアからハードウェアへのマッピングプロセス 右：ニューロモルフィック・ハードウェア

エネルギー効率の高いAIチップの開発
26

No.A-6集積回路の自動設計技術～設計規則・設計仕様を満たす回路を自動で設計する技術の開発～
上級准教授 小平 行秀

概要

実用化の可能性○現在の集積回路の規模は非常に大きく、人
手のみによる設計は不可能である。多くの設計過程において、自動設計技術が用いられており、自動設計技術の性能が製造される回路の性能に大きく影響します。我々は、集積回路の自動設計技術、特に記憶素子の配置・記憶素子間の配線に関する研究を行っています。
○一般同期式回路の自動設計技術
現在の集積回路では、クロック信号を各記憶素子に同じタイミングで供給している
ため、消費電力、電磁放射など様々な問題を抱えている。各記憶素子にクロック信号を供給するタイミングを分散させることが可能な一般同期式回路は、これらの問題を解決すると期待されている。現在、与えられた動作速度、消費電力などの設計仕様を満たす一般同期式回路の自動設計技術の開発に取り組んでいます。
○プリント基板の自動配線技術
複数の集積回路を接続するプリント基板
は、基板の設計規則だけでなく、各集積回路から決められる設計仕様を満たさなくてはならないです。最近の集積回路設計では、微細化、高速化により、特にタイミング制
約が厳しくなってきています。現在、複雑化する設計規則・仕様・制約を満たすプリ
ント基板配線を自動設計する技術の開発に取り組んでいます。

○一般同期式回路
既存のクロック同期方式のクロック回路部分を修正することで、一般同期式回路を実現できるため、既存のクロック同期方式と同じ設計工程、設計環境で設計でき、低い導入コストで集積回路の性能向上が見込めます。
○プリント基板配線
複雑な設計規則・設計仕様をモデル化し、そのモデル上で自動で大まかな配線を決定
し、そこからプリント基板上での詳細な配線を決定することで、短時間で実用的な配線を得ることを目指しています。

UBICからのメッセージ○同期式回路は、「いっせーのせ」という掛け声（クロック信号）で各記憶素子が動いていますが、現在の集積回路のように規模が大きくなってくると、「いっせーのせ」という掛け声を合わせることが難しくなってきており、これ以上性能を向上させることが難しくなってきています。
○そこで、現在期待されているのが一般同期式回路です 。一般同期式回路は、「いっせーのせ」という掛け声を各記憶素子に対して分散させることができ、性能を向上させることができます。

研究概要図

計
算
機
設
計
通
信
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ッ
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ク
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ミ
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レ
ー
シ
ョ
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リ
テ
ィ

そ
の
他

複雑化する制約・仕様を満たす回路を自動設計する技術の開発
27

No.A-7

計算中にLSIチップ内配線を変更～やわらかいスーパーコンピュータの実現～
准教授 奥山 祐市
概要

実用化の可能性○やわらかい？
「やわらかい」とは「フレキシブル（柔軟）」の意であり、具体的には、LSIチップ
内の配線すなわちチップの機能を変化させることである。この種のLSIチップはFPGA(Field-Programmable Gate Array) と 呼ばれている。

○スーパーコンピュータを安価に多数のFPGAを利用したスーパーコン
ピューティング環境に柔軟性が加わること
により、大規模な計算をFPGAにて効率的に管理、実行することができるようになる。
このことはやわらかいハードウェアによるスーパーコンピュータを安価に設計、製造できることになり、社会に向けたインパク
トは大きい。

○研究の目的
やわらかいハードウェアを用いた研究として、多数のFPGAで構成された計算シス
テムを動作中に変更できるよう管理する機構を開発する。FPGAを用いて応用計算を計算するシステムは多数あるが、汎用的な問題に対して従来手法よりも高速に計算を行うことができるのが本システムの特徴である。本研究では、高速に計算することができるシ ステム に柔 軟性をも たせ 、 コン
ピュータの内部の指令で回路構成が切り替
えられるよう変更する。また、このシステ
ムがどの程度利用効率が増し、性能が劣化するかを実験で確認する。

UBICからのメッセージ○FPGAを用いた従来の高速計算機では、
プログラムの動作前にFPGAの機能を設定する必要があり、プログラムの動作中には機能を変更することが出来ないため、柔軟性に欠けていました。
○本研究は既存のFPGAを用いてプログラ
ムの動作中に機能変更が可能な高速計算機の開発を狙ったものです。

研究概要図

コンピュータを自由自在に構成
28

No.A-8

仮想化でグリーンコンピューティング～仮想化技術によるサーバーの統合～
准教授 大井 仁
概要

実用化の可能性○一つの企業、団体、もしくは事業所単位
で複数のサーバーを運用していることは珍しいことではなくなってきました。一台のマシンに統合できればよいのですが、セキュリティやソフトウェアのバージョンの関係で不可能な場合が多々見られます。また各マシンの処理能力からすれば負荷は決して高いものではない、というケースがほとんどです。

○現在行っているテーマの一つに仮想化環
境におけるネットワークの最適化があります。研究の成果、特に用いている手法がいわゆるオープンソースコミュニティに認められることにより広く浸透する可能性はあります。
○仮想化環境における性能ボトルネックの一つは仮想マシン間のデータのやりとりです。このやりとりを効率よく行える専用
ハードウェアを提案し、実装する、というのがもう一つの可能性です。

○パソコンと違い、サーバーは24時間稼動が基本であるため、たとえ負荷が低く処理能力をもてあましている状態でも電源をオンにし、電力を消費しています。仮想化によりこれらのサーバーを一台のマシンに統合することで、ハードウェアへの投資のみ
ならず、電力消費の削減も可能になります。
マシン本体の消費電力に加え、動作環境維持のための空調のコストをも抑える効果があります。

UBICからのメッセージ○セキュリティやソフトウェアのバージョンの問題は仮想化の技術により解決できますが、仮想化により複数のサーバーを一台のマシンに統合すると、反応速度が遅くなったり、一度に処理できるリクエ
ストの数が限られてしまう等の問題が生じます。大井准教授はこれらの問題を解決するために仮想化環境におけるネット
ワークの最適化をはじめとする研究を行っています。

計
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研究概要図

そ
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他

統廃合はお役所だけの話じゃないみたいです29

No.A-9非同期式回路の設計支援技術～低消費電力・低電磁放射な回路を自動で生成～教授 齋藤 寛概要

実用化の可能性○非同期式回路の実用化促進
近年、欧州の企業がARM互換の非同期式プロセッサを開発し、約１/３の低消費電力化、約１/３の低電磁放射化を実証した。このため、組み込みシステムを中心に徐々に非同期式回路の実用化が進んでいる。本研究で実現されたＣＡＤシステムを利用することによって、非同期式回路の設計が容易となり、実用化を支援することが期待できる。

○背景
現在の組み込みシステムのほとんどは、ク
ロック信号と呼ばれるグローバルな信号を用いて回路全体を制御する同期式回路として実現されている。しかしながら、集積回路の微細化技術が向上するにつれ、クロック信号自身の消費電力の増加、回路全体が一斉に動作することによる電磁放射の増加などが深刻な問題となる。
○非同期式回路とは？
非同期式回路は、同期式回路とは異なり、ローカルな要求応答信号を用いて回路を制御する。クロック信号を用いないため、クロッ
ク信号にまつわる問題がない。また、ローカ
ルな要求応答信号によって必要な時に必要な部分が動作するので、潜在的に低消費電力、
低電磁放射である。しかしながら、同期式回路と比べ非同期式回路の設計は困難である。
用途に応じて適切な回路モデルを選ぶ必要がある。また、選ばれた回路モデルによって、設計手法が異なる。
○目的
本研究では、Ｃ言語によって記載されたア
プリケーションの仕様記述より、面積や性能などの設計制約を満たす最適な非同期式回路を自動で設計する設計支援ＣＡＤシステムを開発する。

UBICからのメッセージ○地球温暖化の減速を
非同期式回路はクロック信号を無くすこと
により低消費電力化を狙った回路で、同時に低電磁波放射化も実現されています。この回路は欧米ではすでに実用化されており、韓国、
台湾でも実用化が始まりつつあります。日本では同期式回路万能という考え方があり、非同期式回路の研究・実用化が遅れているのが現状です。プロセッサの低消費電力化はそれ自体の効果は小さいかも知れませんが、ユビ
キタス社会ではプロセッサの数量が膨大となるので、大きな効果が期待できます。地球温暖化を減速させるためにも日本における非同期式回路の研究・実用化を促進したいもので
す。

研究概要図

非同期式回路による低消費電力・低電磁放射な組み込みシステムの実現
30

No.A-10

不揮発FPGAとそのエッジコンピューティング応用准教授 鈴木 大輔

概要

実用化の可能性○ FPGA (Field-Programmable Gate Array)はユーザーが自由に機能を変更できる
万能ハードウェアプラットフォームとして幅広い分野で活用されています。一方、これまでのFPGAでは情報が揮発であり、演算処理の内容 (回路情報)を保持するには常時電源供給が必要となります。この時消費される待機電力が年々深刻となり、IoTデバイスなど電力供給の限られた機器への応用の妨げとなっています。

○不揮発化による応用範囲の拡大
情報の不揮発化により使いたい時だけ瞬時に起動することが可能となり、待機電力が大幅に削減可能となります。その
結果、IoTデバイスのバッテリーの小型化
や太陽光などのエナジーハーベスティン
グのみでの駆動など、応用範囲の拡大が期待されます。また、不揮発FPGAの柔
軟性と低消費電力性を活かすことで，より高度なAI処理の実現が期待されます。

UBICからのメッセージ○このような背景から近年、情報を不揮発のメモリ素子に記憶する不揮発FPGAの研究が活発となっています。本研究では単なる記憶の不揮発化のみならず、不揮発メモ
リ素子の特長を活かした回路設計ならびに人工知能(AI: Artificial Intelligence)ハード
ウェアの研究に取り組んでいます。また、実際に不揮発FPGA上に任意のハードウェ
アを実装するためのCAD (Computer Aided Design)ツールについてや、機能検証のための「不揮発FPGAエミュレータ」の研究にも取り組んでいます。

近年、より高度なAI処理を実現するプ
ラットフォームとしても注目されているF
PGAですが、従来のものは待機電力を必要とし、これが省電力化を阻んでいました。本研究で紹介している不揮発FPGA
はこの問題を解決する技術です。FPGA
実装に使用するCADツールのや不揮発性FPGAエミュレータの研究と合わせて、柔軟で高性能かつ低消費電力なハード
ウェアプラットフォームの実現とエッジ
コンピューティングへの応用が期待され
ます。

研究概要図
I/O

実装したい回路

不揮発
FPGA

不揮発FPGAを活かした
AIハードウェア
への応用

I/O

I/O

回路情報
不揮発
FPGA
CADツール

I/O
A

I

A

動的電力
静的電力

I

I

(A: Active I: Idle)

A

I

A

I

消費電力

消費電力

I

時間
従来FPGA (揮発)不揮発FPGA 記憶保持のため常に電源オン→ 待機電力大☺

電源のオン/オフの切り換えが容易→ 待機電力微小

超低消費電力な万能ハードウェアプラットフォームの実現
31

時間

計
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他

No.A-11

３次元アレイ内データ循環による
畳み込みニューラルネットワークの高効率ニアデータ処理上級准教授 富岡 洋一 / 名誉教授 Stanislav Sedukhin

概要

実用化の可能性○近年，Convolutional Neural Network(CNN)等の深層学習技術の発展により画像認識の品質が急速に向上しています。このような最先端の画像認識技術を監視、見守り、自動運転システム等多くのシステムで活用していくことが期待されており、デー
タ処理速度、エネルギー効率に対する要求も、日々厳しくなっています。
○今日のコンピューティングでは、計算よりも、メモリアクセスやデータ伝送に要する電力の方が支配的となっており、データの近くにProcessing Element (PE)を配置
し、メモリアクセスや長距離のデータ転送を避けることでエネルギー効率を向上する
ニアデータ処理方式のアーキテクチャが注目されています。
○我々はニアデータ処理方式でCNNのマル
チチャネルの畳込み計算を実行する3次元ア
レイプロセッサとアルゴリズムを提案しました。本アレイプロセッサは、アレイプロ
セッサ内部でデータを循環してデータを最大限再利用しつつ最小ステップ数で畳込み演算を実行します。メモリアクセスも削減
し、大規模並列計算を実現できることから、
電力効率と性能効率の良い計算を実現します。

○監視カメラや自動運転、ディープラー
ニングサーバ等、幅広い画像認識アプリ
ケーションを応用先として想定しています。
〇提案方式では、テンソルデータの要素数と同じ並列度で計算を行いますが、大規模なCNNを少ない回路資源で実現する
ブロッキング方式についても検討しています。

UBICからのメッセージ
ここ数年の深層学習の進展と普及により、さまざまな分野において実用面での適用が加速しています。人間の脳を模擬したニューラルネットワークですが、現状の計算機アーキテクチャでは、データ伝送部分が消費電力と処理性能の向上を妨げる一因となっています。本技術は、3次元アレイプロセッサ内でデータを循環させることにより、上記課題を解決し、省エネと高性能化を目指します。深層学
習は、ソフトウェア・ハードウェアの両面から、ますますの発展が期待されてい
ます。

研究概要図

省エネかつ高性能なニューラルネットワーク用プロセッサの開発
関連発明：データ処理装置、及びこれにおけるデータ処理方法（特願2017-117686【特許第7014393号】）、
データ処理装置及びデータ処理方法（特願2020-043230）、テンソルメモリ及びテンソルプロセッサ（特願2022-056069）
32

No.A-12

マルチチャネル畳み込み演算の高電力効率・高計算効率アクセラレータ
上級准教授 富岡 洋一

概要

実用化の可能性○画像中の特定の物体を検出したり、画像を各カテゴリの領域に分割するといった画像認識を高精度に実現する最先端技術のひと つ と し て 、 畳 み込み ニ ュ ー ラル ネ ッ ト
ワーク（CNN）が活用されています。

○本技術は最先端のCNNを用いた画像認
識を高電力効率かつ高速に実行するための技術であり、エッジ環境で画像認識を必要とする多様なアプリケーションへの応用が考えられます。例えば、応用先として、人工知能を搭載した自動運転車両
やスマート監視カメラ等のシステムオン
チップ(SoC) を検討しています。

○CNNの推論処理は大量の積和演算を実行する必要があるため、発熱量や消費電力に厳しい制約のあるエッジデバイスでリアル
タイム推論処理を実現するために、電力効率の良い専用アクセラレータが必要です。

UBICからのメッセージ
第3次AIブームの火付け役となったCNNですが、その処理の重たさから従来はクラウドサーバ等での処理が主流でした。
昨今ではセンサ技術の向上とともにエッジ側での処理が注目を浴びるようになり、処理の軽量化や省電力化が重要な鍵を握っています。本技術はCNNの中で最も計算負荷の高い部分を高度に並列化するとともに、デバイス内でのデータ転送を局所化することにより、処理の高速化と省電力化を図っています。ハード・ソフ
ト両面からのこのような技術により、高度なAI処理もエッジ側で実現できるようになりつつあります。

○本研究では、CNNの推論計算のほとんどの割合を占めるマルチチャネル畳み込み計
算を、高並列かつ高電力効率で実現する新しいアルゴリズムとその高速化のための回路を提案しました。

研究概要図
Broadcast-Compute-Shift畳み込み演算方式

特徴
出力特徴マップの画素、チャネ
ル、入力特徴マップのチャネルに関するマルチチャネル畳み込
み演算の潜在的な並列性を引き出し、高並列度の計算を実現
低エネルギーコストの近傍デー
タ転送を活用し、レジスタ上でデータを再利用することで高エネルギーコストのメモリアクセ
スを削減し、低消費電力化

この成果は、国⽴研究開発法⼈新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）「⾼効率・⾼速処理を可能とするAIチップ・次世代コンピューティングの技術開発／
⾰新的AIエッジコンピューティング技術の開発／ソフトテンソルプロセッサによる超広範囲センシングAIエッジ技術の研究開発」の委託業務の結果得られたものです。

高度なAI処理をエッジにおいて高効率かつ省電力で実現する
33

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Ｂ．通信・ネットワーク
№

テーマ名

氏名

Ｐ

関連
特許
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運動モニタリングのための身体領域ネットワークシステム

B-1 ～BANSMOM: Smart Body Area Network System for

Ben A. Abderazek

36

Michael Cohen

37

Mobility Monitoring～B-2

ナローキャスティング～多地点会議の参加者・メディア・方向制御～

B-3 災害管理のためのオンライン地理・人間情報サービス

B-4

ダイハード・センサネットワーク～初期設定・メンテが不要で生き続ける～

李

鵬

通
信
・
ネ
ッ
ト
ワ
ー
ク

38

宮崎

敏明

39

有

B-5 カスタマイズ可能なセンサネットワーク

宮崎

敏明

40

有

B-6 赤外線センサを用いた複数人の動線推定

宮崎

敏明

41

災害時の情報一元管理システム
B-7(RIM: Resilient Information Management System)

宮崎
李

敏明
鵬

42

B-8 悪意を持った攻撃からウェブサイトを守るセキュリティ新技術

白

寅天

43

B-9

光C D M を用いた次世代ブロードバンド
アクセスネットワークの開発とその性能評価

Anh T. Pham

B-10 機械学習による野生動物検出システム

齋藤 寛
小平 行秀
富岡 洋一

45

ユーザ状況に適したユビキタス駐車場～初心者、年輩者、障害者のため～

程

子学

46

B-12

ワンダーリング～指コマンドインターフェース～

程 子学
荊 雷

47

Cong-Thang
Truong48

B-14 センサーネットワークを用いた携帯型イベント心電計

35

朱

欣

信
号
処
理

画
像
処
理

ソ
フ
ト
ウ
ェ
ア

44

B-11

B-13 多様なネットワーク経由のマルチメディア通信

有

シ
ミ
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ー
シ
ョ
ン

49

有

セ
キ
ュ
リ
テ
ィ

そ
の
他

有

No.B-1

運動モニタリングのための身体領域ネットワークシステム～BANSMOM: Smart Body Area Network System for
Mobility Monitoring～

教授 Ben A. Abderazek
概要

実用化の可能性○本研究の目的は、お年寄りや身体の不自
由な人の自立を支援するための新しいシステムを開発することです。
そのシステムは体内にセンサーを埋め込
み、そのセンサーにより家庭に居るお年
寄りや身体の不自由な人を医師や看護師が病院から援助できるようにし、彼等が快適な生活を送れるようにするものです。

○この研究によりシステム全体を(１) 使い易い(２) いつでも、どこでも動作可能(３) 低価格とすることが狙いです。
○この研究ではディジタルヘルス（ヘルス＝健康）分野におけるマイクロエレクトロニク
ス、通信を含む最先端技術を駆使します。
この研究は日本と日本の健康システムの競争力を高く維持することでしょう。

○運動モニタリングのための小型センサー
がネットワークのノードに対応する、身体領域無線ネットワーク化システムを構成します。
本研究では、ネットワークの開発、試験、動作確認を行います。

UBICからのメッセージ○体内に埋め込まれた運動センサーにより、お年寄りや身体の不自由な人の動きを遠隔地から監視するシステムで、ワイヤレスセ
ンサーネットワークの一形態です。

○現時点は、人間の姿勢、バイオフィード
バックシステムの検討、およびシステム
全体の開発・評価に必要とされる項目の抽出を行うなど、研究の第一段階を終えたところです。

○「センサーの着け忘れ」によるトラブルを防止できる点がこのシステムの特徴の一つです。センサーの機能を拡張すれば体温、脈拍等々の監視も可能となります。

研究概要図

高齢化社会を支えるシステム
36

No.B-2

ナローキャスティング～多地点会議の参加者・メディア・方向制御～

教授 Michael Cohen
概要

実用化の可能性○高度なグループウェアが実現可能
グラフィカル かつ仮 想現実的インターフェイスで制御可能な高度なグループウェ
ア（例：コールセンター）がナローキャス
ティング機能（mute, select, deafen, att
end）によって実現できる。
○モバイルのマルチプレゼンス
モバイルでのインターフェイスも、特にマルチプレゼンスや立体音響を含めて同様に実現されることを目指す。

○メディア種類とその方向性の制御
ユーザに会議の間、柔軟な制御(例えばメディアやその方向性の制御)を可能とする。
○遠隔多地点会議への応用
簡単な例：従来の遠隔会議システムでは、参加している個々のユーザの声は多地点にいるすべてのユーザに共有される。
しかし、プライバシーを求める参加者には一部の地点だけを選択しメディアを送受信したいという要求がある。
ナローキャスティングはこの要求を実現するもので、マルチメディア会議で情報のやり取りを利用者の意思に応じて制御するものである。

UBICからのメッセージ○ブロードキャスティング（放送）が全ての人に同じ情報を伝えるのに対し、ナローキャス
ティングは特定の人にだけ情報を伝えられるものです。
○すなわち、多地点テレビ会議の際、たとえばC地点にはA、B間の情報交換の内容を知られたくない、という状態を既存のプロトコルで実現しようとするものです。
○現在、ナローキャスティングに関してはコン
ピュータ上でデモが出来る状態で、本研究はこれをネットワーク上で実現するものです。
○これは2つの企業が実用化に向けて共同開発に乗り出している技術でもあり、実用化、事業化の可能性は十分に高いと考えられます。

○標準プロトコルでの対応
本研究では、SIP(Session Initiation Pro
tocol)やSDP(Session Description Protocol)といった既存の標準プロトコルを使ってナローキャスティングを実現する。

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研究概要図

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ナローキャスティング： グループ通信の柔軟な制御
37

No.B-3

災害管理のためのオンライン地理・人間情報サービス
上級准教授 李 鵬
概要

実用化の可能性○研究背景
被災後は、人々の位置の特定及び経路・場所の検索が必要とされることから、オンライン地
理情報サービスへの高い需要が発生します。例
として、職場から自宅までの道が安全かどうかを知りたい場合などがあります。また、連絡のつかない家族や友人の位置情報を知りたい場合など、人の位置情報は被災後に非常に求められる情報です。

○実用化の可能性
本研究は、低コストかつ容易に実装・適用が可能です。我々は、商用カメラや無線LAN
アクセスポイントを用いた移動検出器を開発しており、それはドローンなどの無人航空機
や自転車に搭載することができます。また、
時空間データ処理エンジンは、被災後に迅速に設置可能なサーバ上へインストールされます。

○現在の技術の問題点
ウェブベースの地図サービス（例えばGoogle
マップ）では、被災後にリアルタイムで地理情報（建物・道路の損害等）及び人の位置情報を提供できないことから、需要が満たされず、使用されないことにもなります。

UBICからのメッセージ
Googleマップなどの地図情報が発達した今
日でも、時々刻々の位置情報をリアルタイム
で取得・管理する要望に応えるのは難しいのが現状です。本システムは、ドローンや自転車などの可動性の高い機器にセンサや無線機器を搭載し、人の位置情報をリアルタイムに管理可能な仕組みを構築します。災害発生時には、初動フェーズにおける対応が極めて大切だと言われますが、本技術を適用すること
で地理情報と人の動きの情報を統一的に管理できれば、救援計画立案にも非常に役立つものと期待されます。

○提案する技術
本研究の目的は、災害管理のためのオンライ
ン地理・人間情報サービス（GHIS）を開発することです。我々は、被害地域の調査を行う移動探知機（ドローン、自転車などで実現される）を開発します。移動探知機は、災害により損傷を受けた建物や道路の写真を撮り、また、
スマートフォンにより発信される無線信号を捕
らえます。

研究概要図

被災後の人の位置情報を地図上でリアルタイムに管理する
38

No.B-4

ダイハード・センサネットワーク～初期設定・メンテが不要で生き続ける～理事長兼学長 宮崎 敏明
概要

実用化の可能性○ピンチヒッターのセンサノードが自動的に活躍
観測者が欲するセンシング情報を取得するた
めに、センサネットワークを構成する各センサ
ノードが周囲の状況を勘案して自律的に自らの機能を変更すると共に、複数のセンサノード群が協調動作し、センサノードの一部が故障しても，他のセンサノードがその故障した機能を代替し、全体の機能が停止することなく与えられたミッションを達成する機構を実現する。
そのためには、従来のセンサネットワークに関する研究に加え、ダメージを受けたセンサ
ノードの機能を近傍のセンサノードが肩代わりし、センサネットワーク全体として当初の目的を達成するように自律的に機能保全を行う必要がある。
これが実現できれば，初期設定や設置後のメンテナンスが一切不要になり、現場に複数のセンサノードを投げ込むだけで、いつまでも当初の機能を失わないセンサネットワークが現実のものとなる。

○土砂崩れなど２次災害が予想される災害現場のモニタリング○農地や河川の継続的な監視

UBICからのメッセージ○センサネットワーク技術は、昨今ユビキタ
スコンピューティングを実現する重要技術としても注目され、研究開発が盛んに行われています。
○特に無線センサネットワーク技術は、設置の容易さから屋外や移動物体を対象とした
環境センシングに適し、災害・防犯・環境保護などへの幅広い応用が期待できます。
○従来技術では、センサの初期設定や設置後の定期保守にかかるコストが問題でしたが、本技術が完成すれば、上記コストを低減することが可能となり、専門家でなくても容易に取り扱えるセンサネットワークができ、応用が広がります。

研究概要図

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自己組織化・自己修復するセンサネットワーク
関連特許：センサ装置、センシング情報収集システム、センシング機能代替方法およびセンシング機能代替プログラム（特願2008-230593 【特許第5099777号】）
39

No.B-5

カスタマイズ可能な
センサネットワーク
理事長兼学長 宮崎 敏明
概要

実用化の可能性○利用者が与えたシナリオに従って振る舞いを
カスタマイズ可能なセンサネットワーク構築技
術
本センサネットワークは、動作をカスタマイ
ズ可能なセンサノードと機能カスタマイズ技術
からなります。ユーザが振る舞いをシナリオ記
述言語で記載すると、サーバ上のシナリオ・コ
ンパイラがそれを解釈し、各センサノードの動作プログラム（ロール）を自動生成します。そのロールを無線を用いて各センサノードにダウ
ンロードすることで、動的に振る舞いを変更することができます。
○複数のセンサネットワークを統合可能
設置後でも振舞いが変更可能なため、目的毎に個別設置されている複数のセンサネットワー
クに替えて、本センサネットワークを導入し、時間毎に振る舞いをカスタマイズすることで統合することが可能となります。

○共通インフラとして設置したセンサネッ
トワークを、複数人で時間毎にシェアするという使い方もできます。そのため、低コストで複数のセンシング要求を叶えることが可能となります。

UBICからのメッセージ○本技術を使うと、センサノード設置後に動的にその振る舞いをカスタマイズできる
ことから、街中や公共施設などに設置し、複数の環境センシング要求を一つのセン
サーネットワークインフラで実現することが可能です。また本技術を核として、セン
サネットワーク・サービス・プロバイダなど、複数要素を組合わせたビジネスモデルも考えられます。

*本研究は、平成2 4～26年度に総務省のSCOPE事業に採択された「デマンド・アドレッサブル・センサネットワーク (Demand Addres
sable Sensor Network) の研究開発」の成果に基づくものです。

研究概要図
サーバ
機能カスタマイズ技術

シナリ
オ記述

シナリオ・
コンパイラ

シナリオ例

ロール１
ロール１
ロール２
ロール２

機能
ライブラリ

ユーザ端末

ロールｎ
ロールｎ

基地局
無線モジュール
論理可変ハード

ＣＰＵ

メモリ
センサ
センサ
センサ

センサネットワーク
ＡＤＣ

シナリオ１
各センサノードは、温度，湿度，
光度センサの内、一つのみを起動し、領域内に存在するセン
サノード全体で、当該領域の上記情報を万遍なく観測すること（効用：各センサノードの電力消費を抑制）
シナリオ２
１分に一回温度を報告のこと。
ただし、あるセンサノードが４０℃以上の温度を検知したら、全てのセンサノードは、１秒に一回温度と光度を報告すること（効用：火災検知に有効）

センサノード多様な用途を実現するセンサネットワーク
関連発明：センサネットワークシステム及びセンサネットワークシステムにおけるデータ取得方法（特願2012-204403【特許第5943476号】）
40

No.B-6

赤外線センサを用いた
複数人の動線推定
理事長兼学長 宮崎 敏明
概要

実用化の可能性○天井等に配置した複数の赤外線（人感）センサの情報のみから、室内の人数と、各人の移動軌跡を同時に推定します。

○博物館・商業施設等において、人の動線を考慮した展示物の最適配置のための情報提供が可能となる。

○類似技術では、上記の同時推定は困難でした。

○独居老人の見守り。

UBICからのメッセージ○プライバシー保護や心理的な嫌悪感から、カメラなどを用いたシステムの導入が躊躇される場所でも、気軽に設置可能です。

○「監視されている」という心理的な嫌悪感をいだかれることなく、人の動線を把握でき、上記の応用を始め、様々なアプ
リケーションに適用できる技術です。

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研究概要図
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プライバシーに配慮した人の動線把握が可能に
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No.B-7

災害時の情報一元管理システム(RIM: Resilient Information
Management System)

理事長兼学長 宮崎 敏明／上級准教授 李 鵬
概要

宮崎 敏明

李 鵬

実用化の可能性○ 災害発生時、インターネットや携帯電話が使えない状況でも、MDRU ( Movable and
Deployable ICT Resource Unit )* を設置した後、手持ちのスマホ・タブレットを用いて、利用者同士で情報交換が可能な環境を提供するシステムです。
○ 具体的には・被災者のトリアージ・救助活動の支援情報、・避難者情報、・物資供給情報、
・被害現場情報、を地図上に表示し共有できます。また、・状況に合わせた経路誘導、・周辺の人とのチャットによる情報共有機能も提供します。

○ 現状
・スマホ２０台程度での動作は確認済○ 今後の課題・大規模実証実験による動作限界の確認○ 想定される用途・避難所での被災者間情報共有
・災害現場の被災状況把握
・救助・救援活動支援

UBICからのメッセージ○ ネットワークによる情報網が発達した今
日、災害時に最も困るのがネットワークが使えなくなることです。本技術はMDRUを利用して、災害時に必要な諸情報を利用者間で交換できる環境を実現します。利用者の位置情報を活用することにより、災害現場全体の状況把握とともに、個別の需要と供給に関する情報も一元管理することが可能です。平時においては、ローカルなコ
ミュニティ内での情報交換にも役立ちます。

* MDRU: NTT未来ねっと研究所で開発された有線・無線通信装置およびサーバ計算機を持つ可搬装置（コンテナ型、バン型、アタッシェケース型がある）ＭＤＲＵを設置するだけで、広範
囲なWiFi網が構築できる。RIMサーバは、MDRU上に実装される。
*本研究は、総合科学技術・イノベーション会議のSIP（戦略的イノベーションプログラム）「レジリエントな防災・減災機能の強化」（管理法人：JST）によって実施されました。

研究概要図
救助チーム編成、要救助者の位置・
状態配信

水をくれ！
毛布あり！
トリアージ
要救助者情報RIM Extenderwith Human

誘導経路

今可能な
避難経路
を教えて

倒れてい
る人がい
る！

RIMサーバ近くの橋は壊
れて渡れな
いぞ！写真
はこれ
救助者（プロ・ボラ
ンティア）と被災者・避難者で使用
メニュ切替可物資供給
情報
RIMサーバ
RIMサーバ間のデータ同期

RIM Extenderwith Drone（孤立状態）RIM Extender with Bicycle(Message Ferry)

RIM Extender＝可搬型小型中継器

独自の通信網による利用者の情報交換環境の実現
関連発明：災害時情報管理システム、これに用いるサーバ装置及び端末装置 （特願2015-207660 【特許第6811947号】）
42

No.B-8

悪意を持った攻撃からウェブサイトを守るセキュリティ新技術教授 白 寅天
概要

実用化の可能性○ 技術の概要
正規のＩＤ、パスワードなしでも悪性ウェブ
コードを入力することでウェブサイトに侵入し、個人情報の盗難などの攻撃が可能です。このような攻撃に対し、悪性ウェブコードを自動判別して、アクセスの遮断などの対策を可能にする技術です。
○ 従来技術・競合技術との比較
既存の手法ではウェブ管理者の予測範囲を超えた攻撃を防ぐことはできませんが、本技術では機械学習を採用することで未知の攻撃を防ぐことが可能になりました。さらに、学習データを用意することにより、瞬時に悪意のある攻撃
を動的に識別できます。
○ 技術の特徴
・ウェブ管理者の予測範囲を超えた、未知の攻撃を防げます。
・教師データを用意するだけで、各々のウェブサイトに適した分類器を作成できます。
・単に攻撃を防ぐだけではなく、悪性ウェブ
コードとそれ以外のコードを判別できます。

○ 想定される用途
・ウェブ入力フォームを監視して、悪性
ウェブコードを遮断するシステム
・ウェブブラウザに組み込むことで、ウェブページに埋め込まれた悪性コードを監視し、被害を未然に防ぐシステム
・ウェブアプリケーションサーバーに流れるパケットを監視して、悪性ウェブコー
ドが含まれるデータを遮断するシステム

UBICからのメッセージ○ インターネットの世界では、さまざまな
セキュリティの脅威にさらされています。
本技術が対象とする悪性ウェブコードによる攻撃もその１つです。本技術は、機械学
習という手法を用いることにより、従来判別が困難だった想定範囲外の攻撃パターンにも対応できます。ウェブシステムにおけるセキュリティ強化の1手段として利用が期待されます。

研究概要図

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機械学習による悪性ウェブコードの自動判別
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No.B-9

光CDMを用いた次世代ブロードバンド
アクセスネットワークの開発とその性能評価
教授 Anh T. Pham概要

実用化の可能性○私たちの研究の主要な目標は、次世代ブ
ロードバンド光アクセスネットワークのための新しい多重化通信技術の開発と機能解析です。時分割多重(TDM)や波長分割多重(WDM)などの従来の多重技術より多くの利点を持っていると立証されていて、多くのユーザのための完全に非同期なアクセスとの超高速接続や、より少ないネットワーク
コーディネートや、強いセキュリティなどの特長を持つ符号分割多重光通信(光CDM)の技術に、私たちは特に焦点を合わせて研究を進めています。

○インターネットはWeb2.0アプリケーションの採用に伴い、二世代へと前進しています。
またWebTV、VOD(見たいビデオをすぐに見るサービス)、テレビ会議、オンラインゲー
ムなどの新しい広域サービスの舞台にもなっています。そのため、ラストマイルアクセス
ネットワークにおけるユーザ当たり Gb/sの超高速アクセスが、近い将来実現を期待されています。
○ 光CDMの主要な狙いは広帯域光ア クセ ス
ネットワークのための多元アクセスを提供する こ と で す 。 こ の 他 、 光 CDM 技 術 は 、 光ファイバーの通信速度を最大限利用するため、
LAN (ローカルエリアネットワーク) に適用出来ます。

この研究で解決すべき問題は以下の通りです。
① 様々な条件のもとでシステム性能を分析することによって、アクセスネットワーク
において、光CDMを採用する要件を特定すること。
② システム性能を改良するテクニックとデザインを提案すること。
③ アクセスネットワークにおいて、最適な性能を達成する光CDMのためのアーキテク
チャの設計。
④ 光CDMアクセスネットワークのデータ・リンク層のためのアルゴリズムとプロト
コルを開発すること。

UBICからのメッセージ○アクセスネットワークでは低価格であることが第一に要求されます。バックボーンネット
ワークで現在実用化されている時分割多重は高速信号を取り扱う電気回路の技術的問題、
波長分割多重では高価な部品の使用と厳密な温度安定化という問題のため、システム価格の上昇は避けられません。符号分割多重はこれらの問題を回避出来る技術で、より低価格で実現できるため光アクセスネットワークで期待されています。

研究概要図

光CDMを用いた次世代ブロードバンドアクセスネットワーク
44

No.B-10

機械学習による
野生動物検出システム
齋藤 寛

小平 行秀

富岡 洋一

教授 齋藤 寛／上級准教授 小平 行秀／上級准教授 富岡 洋一
概要

実用化の可能性○目的
山に近い地域では、野生動物による人や農作物などへの被害が後を絶たない。近年は、都市部でも相次いで目撃情報が得られており、急な遭遇による事故を如何に減らすかが求められる。
この課題を解決するために、本研究では、機械学習による野生動物警報システムを研究開発する。
このシステムは、野生動物を人の代わりに自動で検出し、音や光で周囲にいる人に警報すると共に、メール登録者に検出情報を周知する。
現在の警報システムは、以下の特徴を有する。
(1) 畳み込みニューラルネットワークと収集した画像にて生成した野生動物の学習モデ
ルによる検出(2) 警報装置に含まれるマイコン基板にて野生動物を検出するため（エッジAIの一種）
センシングから音や光の発報まで約3秒、センシングからメール周知まで約1分で完了(3) ソーラーパネルとバッテリーで駆動するため、商用電源は不要○令和2年度に、福島県会津地方振興局からの委託事業として、福島県会津地方の３町村で実証実験を行った。
モーションセンサーによるセンシングから、機械学習による野生動物の検出、音や光の発報、メール送信までの基本動作を確認し、現在は実用化に向けて、機械学習による認識精度の改善、小型化、検出範囲の拡大といった方向で研究を行っている。

UBICからのメッセージ
近年、人の居住地域における野生動物の目
撃や被害の報告が増えています。本プロ
ジェクトは、先端的な機械学習やネット
ワーク技術を利用して、このような突発的な事象を人手を介さずに自動検知し、対策を施すシステムです。ここで使われるＩＴ
技術は、極めて汎用性と応用性が高い技術ですので、今後、野生動物の検出以外の分
野にも展開が可能です。早期の実用化が期待される技術です。

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研究概要図

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最先端のＩＴ技術を使い、野生動物の被害を未然に防ぐ
関連発明：野生動物検出装置 （特願2019-059707）、野生動物警報システム及び野生動物警報方法（特願2020-045595）
学習モデル生成プログラム、学習モデル生成装置及び学習モデル生成方法（特願2021-213059）

45

No.B-11

ユーザ状況に適したユビキタス駐車場～初心者、年輩者、障害者のため～
教授 程 子学概要

実用化の可能性○気の利く駐車場
製品像として利用者（特に障害者・初心者・年配者）の状況に応じて、気の利く配車システ
ムと駐車場内の案内システムを目指す。
○ユーザプライバシーへの配慮
処理の遅延、ユーザプライバシーへの配慮と利用者への案内が実用化のボトルネックになっており、解決すれば実用化が可能となる。

○初心者・年配者・障害者への配慮
本研究では、初心者・年輩者の状況を考慮した配車、障害者駐車区画の不正利用の防止、混雑時の空き区画への案内のためのユビキタス駐車管理システムの構築を試みる。
○利用者の状況に応じる誘導
RF-ID技術とセンサ等の自動認識技術を活用
し、利用者と駐車場の状況を把握し、利用者の車と駐車区画の間とのマッチングを行う。
駐車区画は利用者の利用や要望の履歴に基づき選出される。

UBICからのメッセージ○本研究はユビキタス駐車場の実現を目的とするもので、利用者の状況と駐車区画の状況とをコンピュータが把握し、利用者が最も駐車し易い場所に車を誘導しようとするものです。
○初心者、年配者等の運転弱者とも言える
ドライバーおよび、身障者が乗車している車にとって福音となることは明らかです。
○また、実用化するときに、本実験の結果を活用し、身障者の駐車区画に健常者による不正利用が発生したことを検出・警告することにより、身障者の駐車区画の確保にも役に立ちます。

○模型による動作の確認
すでに実際の駐車場の1/1000の縮尺で駐車場の模型を作成し、様々な駐車場の状況と利用者の状況を想定し、設計された機能が基本的に作動することが確認できた。

研究概要図

障害者・初心者・年配者への気配りの配車・案内を目指す
46

No.B-12

ワンダーリング～指コマンドインターフェース～
教授 程 子学／上級准教授 荊 雷
概要

荊 雷

程 子学

実用化の可能性○研究の動機（解決したい課題）
高齢者及び障害者は行動能力や認知力が低下します。また、視聴能力が低下したり、発声が困難になることがあります。その結果、家電等の操作が負担となったり、家族やヘルパーへの連絡が伝えづらくなったりします。本研究は、このようなハンディキャップを持つ人たちの日
常生活を支援するためのもので、加速度セン
サーと無線装置が組み込まれた指輪を指にはめ、指の動きによりテレビや照明を操作したり、指の動きで自分の意図をヘルパーに伝えたりすることが出来る装置です。指輪は小型軽量で、柔
らかい材料で出来ているので指にはめても違和
感はありません。
○ハードウェア構成（試作版）
指輪には９軸加速度モーションセンサーが実装されており、これが指の動きを検出し、微弱
無線やBLEで送信する仕組みになっています。

この技術は幅広い用途が考えられます。
人がモノを制御する用途としては、テレビ、ラジオ、冷暖房、照明、カーテン等家電や家具の制御、ロボット、車椅子、介護器具、電動ベッド等の器具や機械類の制御、さらに、
ソフトウェアやコンテンツの制御として、ポインタ、マウス、キャラクターの制御などが考えられます。
人と人との通信分野の応用としては、困った時や緊急時の家族やヘルパーへのコール、災害時の安否確認、あるいは平常時の気軽な通信手段としての用途も考えられます。
現在、プロトタイプを作成して検証実験を行っていますが、指の動きの認識精度とリア
ルタイム性の向上が解決すべき課題として浮かび上がってきました。

UBICからのメッセージ
指を動かすだけでモノを制御できるシステ
ムです。
プロトタイプでは、扇風機、ラジオ、リモ
コン自動車を対象にデータを蓄積しています。
ベッドに寝たままの状態でモノを制御できたら何と素晴らしいことでしょう。用途は無限です。早く実用化されることを期待しています。

○ソフトウェア処理
指の上下、左右、回転等の動作を高精度で認識するアルゴリズムを開発しました。これは、加速度センサーのデータを取得し、９つの特徴
値で、分類・認識するもので、指の１２種類の動きを検出することができます。

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研究概要図

微弱
無線

赤外線等
家電制御や
ヘルプコールWondeBox（GateWay）

リングの概要高齢・障害者の要望を指一本で実現
関連特許：ジェスチャ認識装置及びジェスチャ認識方法（特願2010-262195 【特許第5733656号】）
47

そ
の
他

No.B-13

多様なネットワーク経由のマルチメディア通信上級准教授 Cong-Thang Truong
概要

実用化の可能性

テレビを中心とするビデオ信号は地上波、衛星放送、CATV経由からインターネット経由に急速に移行しつつあります。コンピュータネット
ワーク機器大手のCisco社はビデオ信号がイン
ターネット通信の90％を占有するだろうと予測しています。
マルチメディアコンテンツは異なる画質、異なる信号形態で作られています。信号を送るネッ
トワークにはLANもあれば携帯ネットワークもあります。ビデオ端末にはHDTVもあればス
マートフォンもあります。これらの多様性により、マルチメディア信号の円滑な送受が困難になっており、映像を見られない、文字化けするなどの事態が生じることがあります。
今までのシステムはこれらの多様性を受け入れることが困難でした。私たちは、フレキシブ
ルなシステムを構成し、サービスの質を向上させたマルチメディア通信を実現することを目指しています。

この研究が実用化されれば現在の通信の質が飛躍的に向上します。娯楽面では、通常のテレビ、モバイルテレビ、インターネットテ
レビ、ビデオオンデマンド、通信面では、テレビ電話、テレビ会議、セキュリティ面ではビデオ監視システム等々幅広い応用範囲があります。

UBICからのメッセージ
ディジタル信号は“０”、“１”のビット列から構成されています。信号の伝送中にビット列から１ビットでも欠落すると映像に乱れが生じるため、影響を受けないアルゴリ
ズムの実現が望まれています。
また、ネットワークはいくつかの階層により構成されているため、この研究が実用化されればこれらの階層ごとでネットワークのパ
ラメータを調整することにより、現状よりも映像を大幅に改善したネットワークを実現することが出来ると思われます。

研究概要図

万能なマルチメディアアクセス: いつでも、どこでも、だれにでも48

No.B-14センサーネットワークを用いた携帯型イベント心電計
上級准教授 朱 欣
概要

実用化の可能性○背景
イベント心電計は、心臓が痛い等の自覚症状がある時に心電図を測定するための装置である。頻度の低い不整脈を発見したり、心疾患などの緊急時に用いることができる。従来のイベント心電計は、記録時間が短く、電話での伝送のため不便であった。例えば、心疾患の発作が起きた患者が自ら電話で心電図を送信できないという問題があった。

○センサーネットワークを用いたイベント心電計
我々の研究室は、以前に携帯電話を用いたイベント心電計を開発した実績があり、この経験を活かしてセンサーネットワークを用いたイベント心電計を開発できる。

UBICからのメッセージ○これまでのイベント心電計は、電話網を用いて心電図を送信するので長時間記録することができない、緊急時の使用はできないという問題がありました。今回のセンサーネットワークを用いたイベント心電計
は、これらの問題を解決することができる
ようになります。

○本技術の特徴（1）従来の電話転送ではなく、センサーネッ
トワークを用いて記録した心電図情報を瞬時に医療機関サーバへ送信するため、心疾患の緊急診断及び遠隔診断ができる。
（2）記録時間は無制限でGPSデータの測定もできる。
（3）低コスト、低消耗電力で無線端末にも接続できる。

○センサーネットワークについては、宮崎教授も研究をしています。詳しくはシーズ集の「ダイハード・センサネットワー
ク」をご参考下さい。

研究概要図

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どこでも、自由に心電図を測る！
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Ｃ．シミュレーション№

テーマ名

C-1 環境情報の管理と予測のための計算

人間のような意思決定をするコンピュータ

C-2 Human-Like Decision Making in Realtime Systems and Video Games

C-3

粒子シミュレーションの応用～コップの中から宇宙まで～

C-4 原子スケール有限要素法による破壊力学

C-5 グラフェンを用いたナノエレクトロニック装置のコンピュータモデリングC-6 心臓電気現象コンピュータモデル

C-8

氏名

Ｐ

Saji Hameed

52

Maxim Mozgovoy

直人

54

西舘

陽平

55

Maxim Ryzhii

放射性原子核のシミュレーション技術～星の進化から原子力エネルギーまで～

C-9 植込み型除細動器除細動効果の推定システム

58

山上

雅之

59

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欣

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岳昭

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56

三瓶

朱

関連
特許

53

中里

Maxim Ryzhii

C-7 気象の高解像度シミュレーション

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No.C-1

環境情報の管理と予測のための計算
教授 Saji Hameed
概要

実用化の可能性○この研究の目的は、コンピュータサイエン
スと情報技術とを駆使して、自然環境との共存を意識しながら、快適な、そして便利な、かつ持続可能な社会を実現することです。その一環として私たちは最先端の計算技術を用いて福島県、特に会津地方の天候と気候を正確にシミュレーションし、予報することを試みます。

○人間の生活は気候と天候に大きく影響されます。私たちの研究は、地域社会に情報と予報を与えることにより、天候に影響されやす
い活動を、その影響を低減させたり利用したりするのに役立つでしょう。センサーとセン
サーネットワークは環境からの挑戦に立ち向かう重要な役割を果たします。のみならず、我々の貴重な自然資源を効果的に利用するのに役立ちます。

○これにより、悪天候により受ける被害を低く抑え、また、有利な気象条件を最大限に利用することが可能となるでしょう。情報技術を革新的に利用する方法を検討し、環境情報をより良く理解し、かつ最大限に利用出来る社会の実現を目指します。環境のモニタリングと管理のための安価でスマー
トな多機能なセンサーを開発することも私たちの計画に含まれています。

UBICからのメッセージ○ピンポイント天気予報、すなわち、会津地方の天気を50メートル間隔で予報する、これが本研究の目的の一つです。この畑のこの部分は遅霜の可能性がある、このような予報が可能となれば天候による農作物の被害は激減することでしょう。

研究概要図

農作物の成長のための計算
52

No.C-2

人間のような意思決定をするコンピュータ
Human-Like Decision Making
in Realtime Systems and Video Games准教授 Maxim Mozgovoy

概要

実用化の可能性○エージェントと呼ばれるコンピュータプロ
グラムで制御するプレイヤーが存在するゲー
ムやシミュレーションがあります。例えば、ゲームの持ち主は対戦相手が身近にいなくても、エージェント（コンピュータ）と対戦することができます。

○ゲームへの応用
例 え ば 、 自 分 がゲ ーム で 成 長さ せ た仮 想チームと友人がゲームで成長させた仮想チームと対戦させることができます。
○シミュレータへの応用
例えば、災害時の人間の行動パターンを解析し、災害現場を体験できる避難シミュレーションを作ることができます。

○現在のエージェントの問題点は、人間に比べて柔軟性が低く、意思決定のレベルが低いことです。我々の研究は、自由に振舞い、個性的なスタイルを持つエージェントを開発することです。例えば、ファイティングゲーム
では独自の戦い方を持ち、人間に匹敵する
エージェントの実現が望まれています。

UBICからのメッセージ○チェス、将棋、囲碁ソフトなどで、皆さんがコンピュータ対戦しているのが、エージェントです。

○我々は、人間の専門家の意思決定や行動から、優れたスタイルや経験則を明らかにし、それをエージェントに覚えさせる方法を用いて、このようなエージェントを作りだそうとしています。

○チェスでは、エージェントの方が人間のプロより強いというのは有名な話です。
将棋では、エージェントはアマチュア３段、４段レベル、囲碁ではアマチュア３段レベ
ルと、少しずつエージェントが強くなってきているようです。

研究概要図

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人間に匹敵するエージェントを目指す
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No.C-3粒子シミュレーションの応用～コップの中から宇宙まで～
教授 中里 直人
概要

実用化の可能性○粒子シミュレーションでは、様々な流体を粒子（ボール）の集まりとして考えます。たくさんのボールがバネでつながっているところを想像してみてください。このボールの集団を引っ張ると、バネの力で元に戻ろう（復元しよう）とします。この「バネの法則」を変化させることで、様々な流体をシミュレートする（模擬する, まねる）ことができます。この手法により、水や油などの身近な液体から、宇宙に存在する
高温プラズマまで様々な物質をシミュレーショ
ンすることができます。
・ 実例１：流れのシミュレーション「法則」を変えることで、水のような流体を粒子の集まりとしてシミュレーションできます。
これにより、海や川の様子や、ダムの設計等への応用が可能です。
・ 実例２：宇宙の構造
広い宇宙に存在する物質の多くは非常に高温なため、原子から電子がはがれて、プラズマになっています。プラズマも粒子の集まりとしてシミュレーションできます。その動きや様子をシミュレーションすることで、宇宙の進化を調べることができます。プラズマが互いに引き合
い太陽などの恒星が誕生し、その周りには、温度の低下によりプラズマが気体、液体、固体と変化し、それらから地球や月が生まれました。
このように、粒子シミュレーションは、宇宙の謎を解明するためにも使われています。

○Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)法という計算手法は、様々な流体やプラズ
マを粒子の集まりと考えることで、より簡単に、より高速にシミュレーションを可能としました。それに基づき様々な現象の解明や予測が可能となります。なかでも、実際に見ることのできない宇宙で起きている色々な現象を明らかにしたり、その様子を予測したりできるようになります。
我々は、SPH法を高速に実現するために、
並列計算手法や、FPGA、ASICを使った専用高速計算機とそのアルゴリズムの研究を行なっています。

UBICからのメッセージ○SPH法は流体シミュレーションのために開発されたツールで、「バネ」の強さを変えることにより気体、液体、さらには鉄と鉄との衝突のような固体の運動をも解析することが出来ます。高速化に関しては２並列で約２倍、FPGA、ASICを使うと最大で５倍程度の高速化が可能となります。中里教授はこれらの高速計算手法の研究開発と、それを駆使した天体現象の解明を行っています。たとえば、星と星とが合体した場合にどんな現象が観測されるかを予測しています。また、宇宙に存在する銀河などの天体が、どのように進化してきたのかを調べています。

研究概要図

狙いは計算の高速化
54

No.C-4

原子スケール有限要素法による破壊力学
准教授 西舘 陽平
概要

実用化の可能性○有限要素解析の原子構造力学での疑問点
有 限 要素 法 (FEM) は既 に 様々 な 構造 の破壊条件の解析に応用され 、 大きな成功を収めている。FEMは連続体に対して適用される巨視的なモデル手法である一方 、ナノスケールの半導体や金属材料では 、 原子が離散的である
た め、適用できない。原子の挙動を計算し応力などの構造力学パラメータを求める方法として、現在は分子動力学法(MD)が主流であるが 、系の解を求める計算には時間がかかり効率的ではない。
○原子構造のための有限要素解析
そこで本研究では、原子スケール有限要素法(Atomic-FEM)と、Moving-Least-SquaresやKriging などの補間法を組み合わせて、原子スケールの有限要素解析を破壊力学に適用する。
現在までにGaAsなどの半導体複層構造に対して原子スケールで歪分布を求めると 、厚さが数十ナノメートル以下になると急激に連続体と異なる結果が出ることがわかっている。

○原子スケール解析から歪を求めれば、エネル
ギー解放率などの破壊力学的パラメータを求めることが出来る。原子スケール特有の効果は材 計
算料によって違うことが予想されるため、開発す 機
設るデバイスの材料と構造をモデリングして、致 計
命的な条件を予測することが可能になる。
通○例として100万原子からなる構造の数ミリ秒 信・の挙動を調べるのに、MDでは時刻ごとの解を ネッ
逐次計算するため、一般的なPCでは現実的でな ワト
い程時間がかかるが、AFEMは一気に系の解を ーク
シ
計算するため、 1日で終わる。
ミ

UBICからのメッセージ○破壊力学は破壊現象を定量的に取り扱う工学的手法の一つです。今までは原子レベルの破壊現象を解析する有効な構造解析手法に欠けていました。
西 舘 准 教授 は 原子ス ケ ー ル有 限 要素 法をベースとした方法でこれに挑戦しています。

研究概要図

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他

原子スケール構造解析の新たな道
55

No.C-5

グラフェンを用いたナノエレクトロニック
装置のコンピュータモデリング上級准教授 Maxim Ryzhii
概要

実用化の可能性○グラフェントランジスタ
過去数十年におけるコンピュータのスピードの増加は注目すべきことであるが、それも終わりを迎えようとしている。一つの要因として、シリコン自体が物理的な限界に達していることが挙げられる。

○グラフェンを用いたナノエレクトロニッ
ク装置の動作解析
グラフェン装置を総合的に解析し、その結果を活用することにより、グラフェン装
置の構造上の最適化やパラメーターの改善に繋げることが可能となり、最高の動作を実現することになる。

しかし、最近になって、シリコンよりも高速に電子を流せる新しい素材、グラフェン(graphene)が発見された。グラフェンは単原子シートの中に配置されている炭素原子から成り立っている。これは、一般的な鉛筆の素材である黒鉛の構成要素でもある。

UBICからのメッセージ
所望の特性を実現するために、どの様な半導体材料で、どの様な構造のデバイスを作れば良いかを、デバイス製造側に提示するためのシミュレーション技術です。
このシミュレーションにより半導体デバ
イスの究極の特性を引き出すことができるのです。
Ryzhii上級准教授は、グラフェンを用いることにより、現在使われているシリコ
ンよりも100～1,000倍高速なデバイスを実現できると期待しています。

グラフェントランジスタは、今日のシリコ
ントランジスタよりも100～1,000倍の速度で電子を走らせることが可能である。
この研究により開発されたコンピュータモ
デルとオリジナルのシミュレーションソフ
トは、FET、検知器、レーザーのような異なるグラフェンをベースとしたナノエレク
トロニック装置の動作を調べるために利用
される。

研究概要図

薄いリボン状のグラフィンとその構造

グラフェン
ナノリボンPhotodetector

電子デバイスの究極性能の追求
56

No.C-6

心臓電気現象コンピュータモデル
上級准教授 Maxim Ryzhii
概要

実用化の可能性○私達は心臓の単振動モデルを使って心臓の電気的な活動を研究しています（SA二重経路をもつモデルを含む）。
私達は心臓の不整脈とカオスのメカニズムを研究しています。
私達の心臓の非線形力学的なモデルは、正常及び異常な状態の心臓伝達系の動作を再現することができます。
このように、コンピューターシミュレー
ションを使って心臓の電気的な活動を研究することによって、数多くの興味深い発見が期待されます。

○私達は、このモデルを使用して、ペースメーカーや除細動器（ICD）のソフトウェアとハードウェアのテスト、ならびに閉ループ系における検証を目指します。そのために、速くかつ比較的簡単であり、効率的に計算できるF
PGA実装（ハート・オン・チップ）を含むシステムを開発しています。

UBICからのメッセージ
本技術は心臓の複雑な電気信号の動きをモデル化し、シミュレーションにより解明するものです。このような心臓のモデルに、ペースメーカーや除細動器を組み合わせることにより、医療機器の現実的なテストや実証を行うことも可能となります。さらにこのモデル
をFPGA実装することにより、簡易的かつ高速なシミュレーションが可能となり、より実践的な医療機器開発への適用が期待されます。

○私達のモデルは、振動しているペース
メーカー細胞や興奮性筋を含む、互いに連結された振動子としての刺激伝導系の働きに関するシミュレーションを可能にします。
私達は次のようなテーマを研究しています。
・異なる種類のペースメーカー細胞や心筋・心臓病・人工的な心臓ペースメーカー
・心拍への外的な刺激の影響

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研究概要図

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心臓の電気シミュレーションを用いて医療機器開発に役立てる
57

No.C-7

気象の高解像度シミュレーション
准教授 三瓶 岳昭
概要

実用化の可能性○ 背景
コ ン ピ ュ ータ を 用 いた 数 値 予 報の 発 達 によって、天気予報の精度は近年かなり高く
なってきました。しかし、会津のように周囲を山で囲まれた地域では、地形の影響を強く受けるため、場所による天候の違いも大きくなります。また、最近は晴れ・曇りといった天気だけでなく、日射量や風速など、より多様な気象情報に対するニーズが増えてきています。

○きめ細かい気象予測情報
本技術はまだ研究段階ですが、高解像度気象モデルによって従来よりかなりきめ細かい気象予測データが作成されます。地域
による細かい天候の違いや地形の影響の理解が進むことで、農業や交通機関等に有益な情報が得られるかもしれません。また、
日射量など従来あまり一般的でなかった情報も作成できるため、太陽光・風力発電な
どにも役立つかもしれません。

○ 気象モデルによるシミュレーション
地形などの詳細な情報を反映した気象予測を行うため、1～5km程度の高解像度の気象モデルを使ったシミュレーションの研究を行っています。気象庁などが地球全体を中～低解像度で予測したデータを基に、福島県周辺を高解像度で計算し直すことで、きめ細か
く多様な情報を作成することができます。また、このようなデータを観測値と比較・検証することで、より良い気象予測のためにどのような改善が必要なのかを探っていきます。

UBICからのメッセージ
近年では気象予測に対する要望も多様化し、局所的な気象変化をタイムリーに提供できるサービスの需要も高まっています。本技
術はこのような要望に対応するため、局所地形の考慮、高い空間分解能、多様な気象関連情報に配慮した気象予測を実現します。
農業や太陽光発電はもとより、気象情報を必要とするビジネスには、交通インフラ、
イベント開催時の判断など、様々な状況が考えられます。本技術はこれらの要望に応える１つの基盤技術として期待されます。

研究概要図

気象庁の大気・海洋データ

会津大における高解像度数値
気象モデルによるシミュレーション

降水量・気温などのきめ細かい
気象予測データ

地域の特性を反映したオーダーメイドのきめ細かい気象予測
58

No.C-8放射性原子核のシミュレーション技術～星の進化から原子力エネルギーまで～
上級准教授 山上 雅之
概要

実用化の可能性○核廃棄物の処理
原子炉は地上における元素の“るつぼ”です。炉内の多種多様な放射性物質の処理技術の開発には、安全・低コストなシミュレー
ション技術の活用が期待されます。
○植物の品種改良
放射性原子核の研究が、植物の品種改良に新機軸をもたらすと期待されます。
塩害に強い稲やカラフルな桜などの実用化にむけた研究が進められています。

○宇宙の“素材”
鉄や炭素などの元素は、宇宙のあらゆる物
質の基本的な構成要素です。生物も元素の複雑な組合せにすぎません。
我々の研究は、「なぜ宇宙に約１００種類
もの元素があるのか？」、「工業的に元素の変換は可能か？」など、物質科学の根源的な謎の解明をめざしています。
○放射性原子核を理解する
我々は星の輝きに着目しています。星は水素を燃料として輝き、燃料の“灰”にあたるのが我々の身の回りの元素です。
本研究では、星の燃焼でつくられる放射性
原子核の情報を手掛りに、その数理モデル化を進めています。計算機シミュレーションを
通 し て、 実験の難し い放射性原子核の “ 生態”を解明しています。

UBICからのメッセージ○遺伝子組み換え技術に依らず、放射性物質の研究が植物の品種改良に役立つとは考えても見なかったことです。放射性物
質の処理技術が早く実用化されることを期待します。

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放射性物質を安全に活用するためのシミュレーション技術
59

No.C-9

植込み型除細動器除細動効果の推定システム上級准教授 朱 欣
概要

実用化の可能性○本技術は３年間に渡り、東邦大学大橋病院
循環器内科の臨床医師とともに共同開発したシステムである。動物及び臨床実験の結果を用いて、システムの有効性についても確認済みであり、以下のような分野に適用が可能である。
（１）除細動効率及び患者の予後の改善を目的とした ICD植込み術の支援システムとして（２）若い医師向けの ICD植込み術のトレー
ニングシステムとして（３）ICDシステムのデザイン支援システムとして○日本に於ける心臓性突然死は年間6-8万人に及び、その多くに心室性頻拍（心室細動・心室頻脈）が関与している。植込み型除細動器（Implantable Cardioverter-De
fibrillator：ICD）は心臓性突然死を予防し生命予後を改善する最も有効な治療法である。 ただ、ICD作動によって引き起こされる心筋障害が生命予後を悪化させる可能性も示唆されている。解決策としては、各症
例毎に ICDの種類、植込み場所、リードの設置方法に対応することで、除細動効果の向上と、心筋障害の低下が図れる。しかし実験手段や倫理的問題などにより、臨床テ
ストでの症例毎の対応には限界がある。
○本システムは、除細動出力の確認テストをせずに、コンピュータシミュレーションを用いて ICDの除細動閾値及び心筋障害を推定し、 ICDの種類、作動エネルギー、及び本体の植込み場所の最適化をバーチャルで行う。これにより、 ICDの植込み後の除細動効率、及び患者の予後を改善することが可能となる。

UBICからのメッセージ
コンピュータシミュレーション技術の発達により、人体モデルの作成や可視化が可能となり、本技術のように手術前にその効果を的確に評価する手法が開発されています。今後臨床の現場において、IT技術が貢献する場面はさらに広がっていくものと期待されます。

研究概要図

植込み型除細動器の効果をシミュレーションで探る
関連発明：植え込み型除細動器の植え込み部位における体内電気伝導様式をシミュレーションするコンピュータ装置
及び シミュレーション方法（特願2015-217618 【特許第6618771号】 ）60

Ｄ．信号処理
№

テーマ名

D-1

「夢護」睡眠中の呼吸・心拍・体動の全自動計測と健康状態変化モニタリング

計
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計

氏名

陳

文西

P

関連
特許

62

有

D-2

「快風」入浴中多チャンネル心電信号の全自動計測とウエルネス管理システム

陳

文西

63

有

D-3

「おんたま」睡眠中体温の全自動連続計測と女性生理周期推定（排卵期と月経
期）

陳

文西

64

有

D-4

心電図の時間周波数解析支援システム

久田

泰広

65

D-5

アクティブ音源定位によるロボット位置同定～音のみでロボットが自位置認識～

捷66

ナビゲーションシステムにおける立体音響の利活用

Julián Villegas

68

有

近超音波を用いた屋内定位システム

Julián Villegas

69

有

D-7

D-8

心電図を用いた呼吸検出方法

D-10 受動型センサーアレイに基づくプライバシー配慮型見守り技術

61

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音声言語技術

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Konstantin
Markov

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有

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No.D-1「夢護 ® 」睡眠中の呼吸・心拍・体動の全自動計測と健康状態変化モニタリング
教授 陳 文西概要

実用化の可能性○ 高感度圧力センサを内蔵したセンサボード
を用いて、呼吸運動と心臓拍動に由来する微弱な圧力変化信号を計測し、呼吸数、心拍数と体動を検出する。
○センサボードは枕又はマットの下に置いて、従来の睡眠習慣に全く影響することなく、無拘束な状態で、全自動連続モニタリングする。
（下図左）○ 睡眠中に計測された信号は、ベッドサイド
ボックスを通じて、インターネット経由でデータベースサーバに蓄積される。
○ 長期にわたって収集したデータを解析し、バイオリズムの微小な変化や異常を素早く把握し、日頃の「体の語り」を聞き取り、健康状態や体調変化をいち早く検知し、各種心身疾患、特にサイレントキラーと呼ばれている
生活習慣病の早期予知と日常健康管理に役立てる。
○ 下図右には健常者（20代）と心臓病患者（５0代）の約2年間のデータを解析し、健康状態の変動軌跡を示した。前者は限定的な
季節変動なのに対し、後者は体調変化がSu
m1に起きた事を明確に示している。（赤字はデータ解析の開始季節）○３年間の産学官連携プロジェクトを通じて、
すでに実用に近いユーザ端末試作品（ベッドサイドボックスとセンサボード）とサー
バシステムを完成した。
○体動、呼吸数と心拍数の検出を高精度に実現した信号処理API、データディープマイニ
ングAPI、および大規模データウェアハウス
の開発を終えた。
○現在、連携企業によりマーケティングと老人ホーム向けの様々なサービスが企画され、商品化開発が進んでいる。

UBICからのメッセージ
本技術は、着床時の微弱な圧力変化から、
呼吸・心拍・体動を抽出し、そのデータを分析することにより様々な健康状態の把握を行う総合的なシステムです。既に何年間にもわたる実証データの蓄積を踏まえて、新たなAPI（Application Program Interface）
による機能追加も進められています。高齢者介護施設などはもとより、一般家庭での健康状態モニタにも使えるため、今後さらなる利用ケースの拡大が期待されます。

研究概要図

高精度、小型・安価、全自動、メンテ不要、日常生活を全く妨げない
関連特許：呼吸心拍監視装置（特願2005-291717 【特許第4863047号】 ）62

No.D-2「快風 ® 」入浴中多チャンネル心電信号の全自動計測とウエルネス管理システム
教授 陳 文西概要

実用化の可能性○特殊な電極を浴槽壁に貼り付け（埋め込み）、計測装置をバスユニットに組
み込み、日頃入浴するだけで、入浴中の心電信号を全自動的に計測することができる。
○入浴中に心電信号を計測し、リアルタ
イム処理とビッグデータ解析を行うと同時に、データベースに蓄積する。
○心電信号をリアルタイムに処理することにより、熱負荷下の不整脈やストレスなど各種心身状態の異変を素早く検知し、緊急時には迅速に適切な対策を行い、突然死を防止する。
○長期に亘って収集した心電信号にビッグデータ解析を施し、異なる時間ス
ケール（日毎、月毎、季節等）の健康状態変動を推定し、日常在宅健康管理や発病の早期予知薬効追跡などに役立つ。
○入浴の水圧と温熱負荷によるストレス
変化や疲労解消効果は人によって異なるため、入浴の快適さを定量化する根拠として快適度の指標を提案し、個人別の最適な入浴環境の構築（入浴時間、姿勢、入浴剤、水位、水温、室温、照度、背景音など）を可能にする。

○入浴者の自動識別、環境パラメータの計測、安全性と防水性の対策、入浴環
境の個人別自動最適設定と浴槽の自動給排水機構の一体化設計を行う。
○長期に亘って収集したデータを用い、アルゴリズムのパフォーマンス向上と現場（自宅・施設）への適用性を高めていく。
○多チャンネル心電信号とほか生体情報（脈波、血圧）の同時計測・解析により、解析精度と適用性をより一層向上させる。

UBICからのメッセージ
近年の人口高齢化に伴い、入浴時の事
故が増えてきていると言われています。
本技術は、入浴時に自動的に心電信号を取得することにより、快適な入浴環
境の構築を可能にするとともに、毎日の定期的な健康基礎データの収集にも役立ちます。住宅メーカでの採用や、高齢者施設での設置など、利用者の健康管理に新たな付加価値を加える装置
として、今後の展開が期待されます。

研究概要図

心電自動
計測浴槽

リアルタイム処理

不整脈等自動検出

最適入浴条件個人別自動設定

39℃bath water
Mental stress

入浴中の
心電信号

ビッグデータ解析

42℃bath water

日毎の健康状態変動

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PVC

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月毎の健康状態変動

より安全・快適・健康な入浴を楽しむ生活環境の構築を目指して
関連発明：浴槽式心電モニタリングシステム、これを用いる入浴中心電モニタ方法、最適入浴条件設定方法及び、
入浴中心電モニタ方法を実行する制御プログラム（特願2016-227628 【特許第6785500号】 ）
63

そ
の
他

No.D-3「おんたま」睡眠中体温の全自動連続計測と女性生理周期推定（排卵期と月経期）
教授 陳 文西概要

実用化の可能性○ 着床前、腹部皮膚に直接又は下着を介してウェアラブル体温計（体表体温計、深部体温計）を密着する。（下図左）○ 睡眠中、定期的に体温データを自動的に計測する。起床後、(a)体温データをエンコードしたQRコードを、(b)携帯電話カメラで撮影し 、(c)デコードして、 データベース
サーバに送信する。（下図中）○ 長期に渡って収集したデータを解析し、隠れマルコフモデルで学習させ、個人別の最適条件で、生理周期の高低温2相性を推定し、排卵期と月経期を推定する。
○ 下図右は、６ヵ月に渡って、基礎体温計（BBT）、体表体温計（SBT）と深部体温計（CBT）によるそれぞれの計測データ、および生理周期の高低温2相性の自動推定結果を示す。実際に記録した月経期(＊)、排卵期(●)と比較して、自動推定結果を評価する。
○ 14～46歳の30人のボランティアから収集した190回の生理周期データ（月経期のみ）を用いて検証した結果、感度91.8%、
正確度96.6%、また誤差範囲0、±1、±2日に収まる確率はそれぞれ、71.6%、82.
2%、95.3%である。

○ 環境パラメータの同時計測、充電回数の低減、生活防水の対策などを行う。
○ 長期に亘って収集したデータを用い、推定モデルの個人別最適化アルゴリズムを開発し、解析精度の更なる向上を目指す。
○ 個人別の生理周期に基づいて、生活環境や生育計画など健康管理応用への実証実験を展開し、適用性の一層の拡大を図る。
○ 夜間だけでなく昼間の体温計測も行い、女性だけでなく、男性のバイオリズムも視野にいれて開発を進める。

UBICからのメッセージ
本技術は着床時の体表体温と深部体温のデー
タを自動測定・収集し、そこから生理周期を検出するアルゴリズムに特徴があります。またウェアラブルセンサを用いるため、ほとん
ど負担なくデータ収集を継続することが可能です。収集した長期のデータからは、単に生理周期だけではなく、個人毎の特徴も抽出できるため、まさにパーソナル健康管理の基礎
データとなります。家庭内において簡易的に
生体リズムを検知できる技術として普及が期待されます。

研究概要図

体表体温計

深部体温計

気楽に楽しく生体リズムに合わせて最適なライフスタイルと生活環境づくり
関連特許：月経周期推定装置および月経周期推定方法（特願2007-114211【特許第5099751号】 ）64

No.D-4

心電図の時間周波数解析支援システム
准教授 久田 泰広

概要

実用化の可能性○心臓疾患において、心電図は重要な診断手段の１つに挙げられている。しかしながら、心電図には危機的な所見がないにもかかわらず突然死を起こす例があり、そのような場合
潜在的な不整脈を持つと考えられている。この潜在的な不整脈は伝道障害によるものと考えられ、心臓拍動中のＱＲＳ波付近に埋もれていることが指摘されている。このようにＱ
ＲＳ波付近に埋もれている微小電位の解析を可能にする方法として、時間-周波数解析法の１つとしてウェーブレット変換があげられる。
○本システムでは、多チャネル心電波形から、
加算平均心電図の電位分布、またウェーブ
レット変換による微小高周波電位分布や電位の発生・消滅の過程をアニメーションで表現できる。これにより、電位変化を空間的・時間的に捉えることが可能となっている。また、
１拍毎のウェーブレット変換後の特徴パラメータの変動情報から、異常部位の絞込みの可能性について検討している。

○異常があるのか。そして、それはどの辺か？ということを調べるための医療診断研究のためのツールです。
○実現には、まだまだ多くの事例から解析、評価が必要です。

UBICからのメッセージ○ウェーブレット変換とは複数の信号が混ざった中から希望する信号を抽出する技術です。ここでは心電図波形のＱＲＳと呼ばれる部分に埋もれている不整脈に起因する波形をウェーブレット変換技術により抽出しようとしています。実用化のためにはデータの蓄積が必要ですが、実用化されれば従来見逃されていた心臓の異常を見つけ出すことが出来るようにな
ります。

研究概要図

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心電図から埋もれた情報を拾い出す
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No.D-5

アクティブ音源定位によるロボット位置同定～音のみでロボットが自位置認識～
上級准教授 黄 捷

概要

実用化の可能性○音認識の必要性
これまでのロボットは主に明るい所での作業がほとんどであり、暗闇等の状況では音を頼りに行動するしかなかった。しかし、このロボットは暗闇でも行動できる。

○ホームセキュリティ
音に反応するので、ホームセキュリティとしての利用が考えられる。経費も安価で抑えることができる。

○自主性
位置を正確に認識できるので、より自主性を持つロボットとして、さまざまな分野での利用が考えられる。

○認識までの流れ
4つのスピーカー（音源）を部屋の4隅に配置し、中央にマイク2つを装着したロボットを配置する。音源が音を出したら、2つのス
ピーカーの方位角の差からマイクと結んだ円を計算する。2回目の測定でロボットの頭の向きを変える（もう1つの円の形成）。これらの2つの円の交点がロボットの位置であると認識させる。

UBICからのメッセージ○従来の位置認識ではGPS、画像認識、ネッ
トワークセンサによる方式が使用されていま
すが、開発、実用化に向けたコストは高くなります。しかし、音響による本方式はかなりコストが安く抑えられます。

○3回の計測でより正確な位置認識
このシステムでは１つの音源に対して最低2回の計測で方位角を認識できるが、3回計測することにより誤差を最小限に抑えることができる（角度：1.8度、距離7ｃｍ）。

○画像認識できない暗闇や、電波障害が生ずる場所で音響による位置認識は従来の方法を高度化する新しい領域です。

研究概要図

暗闇でも活躍！音があればどこでも位置認識！！
66

No.D-6

音声言語技術教授 Konstantin Markov

概要

実用化の可能性○音声言語技術の発展により、我々はマウスやキーボードなどの入力装置を使わずに、コンピュータを操作できるようになりました。
例えば、カーナビゲーションシステムは、ドライバーが発声した目的地を認識し、ドライバーを目的地まで案内します。

○音声言語技術の用途のいくつかはすでに実現できています。例えば、電話案内システム、
自動コールセンター、チケット予約システム、 計
算
インフォメーションセンター、口述筆記ソフ 機設計
トウェア等はすでに実用化されています。
しかしながら、音声言語技術を用いたデバ 通
イスやサービスなどの用途はまだまだありま 信・ネす。例えば、医療システムやヘルスケアシス ット
テムへの応用は、まだ実用化できていません。 ワー
音声言語技術には、未知の可能性を秘めてい ク
シ
ると思います。
ミ○音声言語技術として昔から音声認識と音声合成技術が研究されています。音声認識は、
人間の音声の発声内容を機械に認識させ、それをテキストに変換する技術です。音声合成
は、機械がテキストから音声を出力する技術です。機械は、ユーザの音声を音声認識でテキストを作成し、作成されたテキストを他の言語に翻訳やインターネットで検索などのテキスト処理を行い、その結果を音声合成し、ユーザに伝えます。

UBICからのメッセージ○音声言語技術は、未知の可能性を秘めており、今後の実用化が期待されます。近い将来、我々の生活を便利にしてくれる音声技術を用いた新しいデバイスやサービスが生まれるかもしれません。

○我々の研究は、現在の音声技術の質を高めるアルゴリズム開発及び評価を行い、人間と機械が自然に会話できるアプリケーションを開発するものです。

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人間と機械との会話を目指す！
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No.D-7

ナビゲーションシステムにおける立体音響の利活用
上級准教授 Julián Villegas

概要

実用化の可能性○ 技術の背景
人間の知覚のうち、視覚が占める割合は非常に高いと言われています。これに対して、視覚の果たす役割を聴覚によって代替する研究が行われています。
○ 技術の概要
モバイルコンピュータの普及が進み続けている中で、利用者は小さな画面（例えばスマホ）を見続けることが多くなり、自分の周囲に気を配ることが一層難しくなってきています。そのため、“歩きスマホ”のような事故も頻繁に起きています。
このような視覚に頼る状況を軽減するために、視覚と同様の情報を立体音響によって同時に与える方法があります。さらに可能であ
れば、視覚情報を全く切り離し、聴覚情報のみを使う方法も考えられます。
上記の目的を達成するため、多くの研究が行われていますが、課題もあります。例えば、
仮想音像は通常、聞き手の頭の中に表現されるもので、距離感を伝えることが困難と言われています。
このような仮想音像をリアルタイムで表現するための改善策について、現在研究を進めています。

このような仮想音像のリアルタイムシステム
は、カーナビゲーション、地理情報システム（GIS）、ニュースフィードリーダ、ゲームなどに実装可能です。
この技術は主にヘッドホン再生システムでの利用を想定していますが、ある場合には、ス
ピーカー再生システムへの適用にも幅を広げる
ことができます。
またリアルタイムの制約が緩和されれば、同じ技術を音楽やビデオの音声などの、静的コン
テンツにも適用することができます。

UBICからのメッセージ
本技術は、視覚優位の人間の知覚認識に対して、聴覚情報の有効活用を図る試みです。
未だ研究段階の要素もありますが、聴覚情報によって視覚情報を補う技術には、さまざまな応用が考えられます。例えば最新発展が著しいウェアラブルデバイスへの適用などもその１つです。“歩きスマホ”による事故防止などへの応用に留まらず、聴覚による新しい
知覚認識の世界の開拓につながる可能性も秘めています。

研究概要図

音によって空間や視覚情報を把握する！
関連発明：スピーカから再生される音の定位化方法、及びこれに用いる音像定位化装置（特願2016-063390 【特許第6770698号】）
68

No.D-8

近超音波を用いた屋内定位システム
上級准教授 Julián Villegas

概要

実用化の可能性○屋内ナビゲーションシステムの対象として以下のようなものが考えられます。
計・施設への訪問者
算機・救急や消防活動などの緊急時
設
計・アシスタントロボット
・ドローンデリバリーシステム
通信・屋内ジオタギングマーケティング
・
ネ
とりわけ病院など、電磁波の送信が推奨されて ット
ワ
いない場所で役に立ちます。
ー○一般的なPA（パブリックアドレス）スピー
カーは周波数19kHz以上で再生することかできます。また一般的なマイク（携帯端末に搭載されているもの）は22kHz以下の周波数を取得することができます。一方で人間は18kHzを超える周波数は感じづらいです。本
技術では、人間とスピーカー/マイクの間にある周波数感度のずれを利用して、PAシステムの動作を妨げず、スピーカーの聞き取りづら
い周波数範囲でIDを暗号化して発信します。
これを用いて、ナビゲーションシステムの構築を行います。

ク

UBICからのメッセージ○このシステムは一般的なPAスピーカーとマイクを使用します。超音波は壁を貫通することができないため、特定の場所だけで伝搬され、外に漏れる心配もありません。方式としては、ユーザーと参照ビーコンとの間でのTOF（Time of Flight：距離計測技法）は用いず、スピーカーの IDと受信能力（この場合は音量）の差を利用します。そのため本シス
テムはユーザーの特定を行うこともなく、携帯端末を使って直接ナビゲーションを行うことができます。

本技術は、人間の可聴範囲を超えた近超音
波帯に IDを暗号化して埋め込むことにより、携帯端末等で受信した位置の特定を行うものです。一般的なPAスピーカーシステムが装備されている屋内で簡単に実装できること、また電波を使わないために、電子機器との干渉も起きないなどのメリットがあります。携帯端末上でのナビゲーションソフトと組み合わせることにより、様々な応用事例が考えられる技術です。

研究概要図

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の
他

人が聴くことができない超音波信号で位置を特定する
関連発明：屋内位置特定システム、携帯端末及びコンピュータプログラム（特願2017-162242 【特許第6971467号】）
69

No.D-9

心電図を用いた呼吸検出方法
上級准教授 朱 欣

概要

実用化の可能性○ 呼吸器系疾患（呼吸器系ガンを含む）は日本人の死因の21.7%を占め、ガン、循環器疾患に次ぎ第3位です。そして呼吸計測
は、手術、呼吸器系疾患の診断、治療、監視に不可欠です。また麻酔及び呼吸関連医
療機器の市場規模は 122億ドル（ 2013年）を超えています。一方で、専用センサは設置しにくいため、日常生活において呼吸計測を行うことは困難です。さらに心電図電極や脈波の光電センサに比べ、呼吸計
測専用センサはコストが高く、消毒も必要です。しかし、睡眠時無呼吸症候群などの呼吸器系疾患は、不整脈や心不全に深く関連するため、多くの臨床現場において、呼吸・心拍を同時に計測することが必要となっています。
○ 本技術は、単一誘導心電図に隠れた呼吸筋の筋電図を新たな手法で抽出し、呼吸数を計測できます。さらに、努力呼吸における、胸鎖乳突筋・内肋間筋・腹筋などの補
助呼吸筋の電気活動の強度、胸郭や肩の大きな動きも計測でき、睡眠時無呼吸症候群の検出に有効です。この方法を使うと、心電図が計測できるウェアラブル健康監視装
置でも呼吸が計測でき、呼吸疾患を常に監視できます。

○ 本手法を備えた処理モジュールを従来の心電計に追加するだけで、呼吸を推定すること が で きま す 。心 電図 計 測 プロ トコ ル 、
リード位置、電極の変更は不要で、使い捨て心電電極を使用するため、センサの消毒や保守も不要です。本技術は以下のような分野に適用が可能です。
1. 手術中・手術前後など在院中における患者の呼吸計測及び監視
2. 感染症患者の長時間呼吸監視
3. 日常生活における慢性閉塞性肺疾患、喘息
等の呼吸障害患者の呼吸数・心拍数監視
4. ベッドサイドモニタ、長時間心電計測装置、
簡易睡眠監視装置の呼吸計測付加機能

UBICからのメッセージ
本技術は心電図から呼吸を計測することができる非常に有用な手法です。今までの呼吸計測装置の不便さを解消し、より簡易的に呼吸情報を取得することが可能となります。従来の心電計に本機能を追加することで、心電図と呼吸情報が同時に収集できるため、より幅広い視点からの診断や健康状態のモニタが実現可能です。

研究概要図〇心電図からの呼吸計測により・・・

従来装置の問題点
いずれも日常生活での呼吸計測は不可能）（〇フローセンサ：
使用不便。患者に不快感。使用後消毒の手間。

・ 存の計測装置がそのまま使える。
既患者の不快感が少ない。
・
使用後の装置消毒不要
・〇サーミスタセンサ：
顔に固定困難。使用後消毒の手間。

何より、日常生活での計測が可能に。

〇呼吸バンドセンサ（努力呼吸センサ）：身体を縛ることが必要。患者に不快感。

→多くの課題を解決できる。

心電図に隠れた呼吸情報を検出する
関連発明：呼吸検出装置、呼吸検出方法および呼吸検出用プログラム（特願2016-126337 【特許第6709116号】 ）70

No.D-10受動型センサーアレイに基づく
プライバシー配慮型見守り技術
教授 趙 強福概要

実用化の可能性○日本のような超高齢化社会においては、
高齢者をやさしく見守ることが重要である。
見守りシステムを利用する際に最も問題になるのが、プライバシーの保護である。プライバシーに配慮しながら見守りサービスを提供するためには、カメラなどを使わずに、さまざまな簡易センサー（人感、圧力、ビーコン等）を室内に設置する方法がある。
提案技術は単一種類のセンサーだけで作られるアレイを使用する。実験結果によると、
少数のセンサーで構成されたアレイを使っても、居住者の位置、活動強度などを推測することができる。
○実験に使用するセンサーアレイ（下の写
真と図）は、5x3個の赤外線センサーで構成され、天井に設置されている。各センサーの出力はベルヌーイ分布に従い、１/0が出る確率は居住者の位置と活動強度などに依存する。短時間で測ったセンサー出力の移動平均で１が出る確率を計算し、それに基づき、居住者の位置と活動強度を推定することができる。一つのセンサーだけ
では、存在の有無しかわからないが、アレ
イ全体の情報を利用すれば、機械学習によって位置・活動強度などの情報を引き出すことができる。

○現在、実験室の中でプロトタイプを構築
し、実証実験を行っている。位置・活動（強度）の認識については良好な結果が得られているが、人の追跡や複数ユーザ対応などに関しては、今後さらなる実証を進めていく。
○センサーアレイの実装や実環境での設置などに関しては、アレイの小型化とセンサー性能の安定化などの課題が残っている。関連企業と共同開発し、商品化していきたい。

UBICからのメッセージ
本技術は、赤外線センサーのオンオフ信号のパターンから部屋にいる人の位置と活動の様子を推測するもので、プライバシーに配慮した見守りを実現します。使用するセンサーも安価であること、また部屋の広さや環境に応じたカスタマイズも容易である
ことから、さまざまな状況での活用が可能です。高齢者に対する優しい見守りだけでなく、人の動きをプライバシーを保護しながらモニタする場面において、多様な利用方法が考えられる技術です。

研究概要図
実験結果

センサーアレイの写真（左）と配置図（右）センサーモジュールは、USBでホストに繋ぐ。データの損失がなく、電池不要。

活動強動は、「拍手」の速さで決める。実験では、８種類の強度について確認した。

移動平均に
使用する窓
サイズ(1秒=60データ
ポイント）
1
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600

場所と強度を同時に認識する精度（認識率=正解数/
データ数）
0.434039
0.896758
0.965434
0.988105
0.994030
0.9971000.997673
0.999401
0.998850
0.999337
0.999905

おじいちゃん・おばあちゃんをやさしく見守りましょう
関連発明：モーションセンサを搭載したセンサ装置及び位置推定方法（特願2019-060649 【特許第7014439号】）
71

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Ｅ．画像処理№

テーマ名

E-1 超広角多眼カメラによる立体視技術の開発～視野の広い光学系立体視カメラ～

E-2 形状モデリング

E-3 不規則形状物体と関連属性のインタラクティブなC G 表現

氏名

P

出村 裕英

74

Pierre-Alain
Fayolle

75

平田 成

76

E-4 次期月惑星探査ミッションへの搭載を目指したカメラシステムの開発

本田 親寿

77

E-5 リモートセンシングによる定量的な鉱物資源探査

北里 宏平

78

E-6 レイトレーシングのための専用ハードウェア

西村 憲

79

E-7 光線追跡による動画像生成のための高速化データ構造

西村 憲

80

宇宙探査データ解析〜対象は遠い月・惑星、手法は身近な波形分析〜

小川 佳子

81

E-8

関連
特許
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有

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E-9 ハンドタッピングジェスチャに基づく非接触文字入力システム

Jung-pil Shin82

E-10 統計的手法を用いて個人の筆跡を模擬した文字を生成する手法

Jung-pil Shin83

有E-11 書字データの定量的分析に基づく運動障害性疾患の評価

Jung-pil Shin84

有E-12 視認性の高い地図画像の生成

E-13

超音波エコーによる発音の研究～話す時の舌の動きを映像で捉える～

高橋 成雄

85

Ian Wilson

86

矢口 勇一

87

Similar Information Maps

E-15 深層学習を用いた大腸ポリープ検出・解析支援システム

73

朱

欣

88

セ
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リ
テ
ィ

そ
の
他

連想情報儀―類似情報地図の作成―

E-14 Associated Information Sphere, A Composition Technique for

画
像
処
理

有

No.E-1

超広角多眼カメラによる立体視技術の開発～視野の広い光学系立体視カメラ～
教授 出村 裕英
概要

実用化の可能性○立体視カメラに広角レンズを採用
ロボット用の立体視カメラは対の望遠レンズを採用しており、視野が狭く、スキャン機能が必要であった。従来、望遠カメラが採用されていた理由は画像のひずみが少なく画像処理が容易かつ高速であったからである。しかし、広角ないし魚眼レンズで実装することができれば、可動部がなくメンテナンスフ
リーのシステムが作れる。

○望遠レンズを採用した立体視カメラはスキャ
ン機能や増設のためコスト高でもあった。本
方式ではメンテナンスフリーであることからコストをおさえ、かつ頑強な動画／静止画を問わないモニタリングを実現できる。
○これは、宇宙空間から水中の養殖場など立体的、定量的に把握したい場所には最適である。
○また、航法誘導が不可能な環境での移動体に搭載し、自己位置同定にも使うことができる。

UBICからのメッセージ○広角レンズで視野を確保
ひずみの大きい画像での立体視では、特徴点の対応を計算する際、画素の重み付けなどに工夫が要る。ひずみの小さい光学系を求めるのではなく、逆に広視野を重視し、それでも使える技術の開発、ノウハウの習得に挑戦している。

○ひずみの大きい光学系を前提とした立体視シ
ステムというものは、普通は考えないものです。しかし、出村教授は、「小惑星探査機はやぶさプロジェクト」の一員として、メンテ
ナンスフリーで作れる可能性を重視して検討を続けてきました。
○実用化されれば、宇宙用だけでなく、人が直接近づけない原子炉施設モニタリング、火山
近傍の防災・減災活動、レスキュー活動の探索支援といった幅広い用途が考えられます。

研究概要図

宇宙開発から原子炉等、極限環境でのモニタリング
74

No.E-2

形状モデリング
准教授 Pierre-Alain Fayolle
概要

実用化の可能性○本研究によって、画像強調（モザイク除去、曇り除去、低照度画像の改善、エッジ検出）平滑距離近似（自律航法、メッシュ生成、数値シミュレーション、
不均一オブジェクト）プロトタイピング、
３Dプリントなどへの適用が考えられます。

○ 形状モデリングに関して、以下のような技術を用いて研究しています。
距離関数近似、最適変換、微細構造モデ
リング、空間領域構成法（CSG）による復元処理、点群（point-cloud）処理。
○変分や偏微分方程式に基づく手法、ならびにその応用による幾何学的画像データ処理に関連して、以下のような手法を利用した研究も進めています。
モザイク除去、曇り除去、画像強調、最適変換、距離近似。

UBICからのメッセージ
変分や偏微分方程式に基づく画像処理によって、さまざまな画像の復元処理や改良処理を行うことができます。また3次元構造物の再現や、微細構造の構築など、いろいろな分野での応用も期待されます。

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研究概要図

低照度画像の改善

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モザイク除去

セ
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曇り除去

距離関数評価その他

微細構造モデリング

空間領域構成法による自動復元

幾何学的モデルによって真の画像の姿を再現する
75

No.E-3不規則形状物体と関連属性のインタラクティブなCG表現
上級准教授 平田 成
概要

実用化の可能性○背景
三次元コンピュータグラフィックスは映画やゲームなどの各種エンターテインメントメ
ディアや工業的な分野で広く活用されている。
また、博物館や展示会などにおいて実物を展示できない場合の代替手段としても使われている。このような目的においては、再現度の向上だけではなく、展示物の様々な属性を同時に表示し、閲覧者がより深く展示物を理解できるような工夫が必要とされている。
○形状プラス表面属性の可視化表現
三次元形状モデルをCG化する際に、モデルの表面を構成するポリゴンに割り付けられた様々な属性を同時にCGとして可視化するソフ
トウェアを開発した。可視化できるのは物体
表面の彩色などのもともと視覚的である情報
だけではなく、表面の荒さやパーツ分けの状
態など、単なる実態の再現では扱えない情報も含む。可視化時の視点などはユーザがイン
タラクティブに変更することができるほか、それほど性能の高くないPCでも巨大なデータを取り扱えるよう設計されている。

○本ソフトウェアは既に小惑星探査機「はやぶさ」が取得した小惑星「イトカワ」の観測データの可視化に活用され、研究者による科学的な解析のためのソフトウェア環境として使用されている。また、解析結果の一般向けへの解説展示の手段としても用いられている。
○博物館や展示会での応用
観覧者がインタラクティブに表示を操作しながら、楽しむことのできる展示コンテンツのコアとして活用できる。例えば壊れや
すい土器や、実物が微細な化石などの貴重な資料を広く展示する場合などに有効な展示形態となり得る。

UBICからのメッセージ
CGを用いて照明の状態に囚われない映像
や目に見えない情報を「表示」するために開発されたソフトウェアです。モノをいろ
いろな視点から見ることが出来るので、見る人の理解を深め、興味を満足させることが出来ます。もちろん、対象は選びません。

研究概要図

モノをいろいろな切り口から見る
76

No.E-4

次期月惑星探査ミッションへの搭載を目指したカメラシステムの開発
准教授 本田 親寿
概要

実用化の可能性○研削研磨ツール
地球上では比較的簡便に岩石表面を研削研磨することが可能であるが、他天体環境下（特に真空）では非常に難しいため、現在様々な検討を続けている。

○日本の宇宙観測機器開発
現在、欧米や日本のみならず新興国も含めて新たな宇宙開発競争のまっただ中にある。
日本は、限られた予算体系の中で最大限科学的成果を上げるために、大学に所属する研究者が観測機器開発に大きく携わり、機器開発
から科学的成果をあげる場面まで責任を持つことが要求されている。
○月惑星探査機向けカメラシステム
我々のグループでは、その一翼を担えるよう、各種深宇宙探査ミッションに参画し、機器開発にできる範囲で貢献してきている。私は、月惑星着陸ローバのアームにツールを搭載し、惑星表面の岩石試料を研削研磨し、岩石表面を観察するというシステムの開発に携わっている。さらに観察した岩石表面の鉱物分布を画像処理にて科学的意味のある統計量に変換するためのシステムの開発を行っている。これらの検討は、JAXAと共同で行って
いる。

計
算
機
設
計

○カメラ
ローバのアーム先端に取付けるため、非常に重量制限が厳しい上に、月面上では高温に晒されるため、それらの環境に耐えうるカメラの開発を行っている。現在具体的に開発しているカメラの観測波長域は700 – 1500
nmと通常一つのセンサでは難しいが、我々は軽量化のため一つのセンサで済むよう特別なセンサを検討している。

通
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UBICからのメッセージ

信
号
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○宇宙という極限かつ制約の多い環境下で動作するカメラシステムの製作にはさまざまな工夫が必要となります。耐熱性・耐振性・軽量化など、これらの技術は宇宙開発
以外の分野でも幅広い活用が考えられます。
物作りの現場や、画像処理技術関連のご相談をお待ちしております。

研究概要図

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極限環境下で動くカメラシステムを作る
77

No.E-5

リモートセンシングによる定量的な鉱物資源探査
准教授 北里 宏平
概要

実用化の可能性○月惑星探査への応用
近年、地球表面のみならず、日本の「はやぶさ」や「かぐや」などの惑星探査機の打ち上げにより、小惑星や月、他の惑星を対象としたリモートセンシングも行われています。
われわれは、現在プロジェクト進行中の「はやぶさ２」や将来の探査機に搭載する観測機器の開発も行っています。

○リモートセンシング技術
人工衛星のデータを利用した資源探査のリ
モートセンシングでは、可視〜赤外波長域のスペクトルデータを使って地表面の構成鉱物を推定します。鉱物は固有のスペクトル特徴からその種類を識別することが可能ですが、鉱物の構成比を定量化するには同時に地表面の物理状態（ラフネスや粒子サイズ）も求める必要があります。

UBICからのメッセージ○鉱物資源探査この研究では、スペクトルライブラリと輻
射輸送計算を組み合わせて地表面の物理状態に応じたスペクトルを再現させることによって、鉱物の構成比を定量化する手法を開発します。

○スペクトルデータから物質の成分や状態を探る技術は、リモートセンシング技術として、地球の資源探査において必要不可欠なものです。月惑星探査でも利用され、科学上の大きな発見にもつながっています。スペクトルデータ解析は、このような探査分野以外にも幅広い応用が可能なため、今後の技術転用が期待されま
す。

研究概要図

宇宙の資源を探査する
78

No.E-6

レイトレーシングのための専用ハードウェア
上級准教授 西村 憲
概要

実用化の可能性○高品位CGを楽しむ、作る
大学では計算を実行する回路を設計し、回路製作は企業に行っていただきます。その回路は次世代のPCビデオカードやゲームコン
ソールに組み込まれ、高品位CGが手軽に楽しめるようになります。
また、回路を組み込んだ専用のPCカードとレンダリングソフトウェアのプラグインとを組み合わせることにより、ムービー制作作業
効率の大幅な向上が可能となります。

○高品位コンピュータグラフィックス
レイトレーシングは、鏡面への写り込みや光の屈折などを正確に表現することによって、写実性の極めて高い３次元コンピュータグラ
フィックス（CG)を生成する技術です。現在、映画制作や工業製品のデザインシミュレーショ
ンなどで利用されていますが、計算時間がかかるのが難点です。
○専用ハードウェアによって計算時間を短縮
その原因は交点探索の計算にあります。交点
探索とは図１のスクリーン全体を細かい点に分解しその各点に物体のどの部分が対応するかを計算します。このスクリーンがCG画像になります。本研究では、従来汎用のCPU上でソフト
ウェアで行っていた交点探索の計算を専用のハードウェアを開発して行うことにより高速化を実現しました。
○汎用プロセッサの300倍以上の性能を達成
シミュレーションによれば数年前のパソコン
最新鋭機に比べ300倍以上のスピードが達成できることが示されています。

UBICからのメッセージ○ソフトウェアによる処理は、汎用性を持たせてあるため無駄が多く、結果として時間がかかります。専用のハードウェアによる処理は無駄なく行えるので高速処理が可能です。
ハリウッドでは高品位CGの動画をスー
パーコンピュータを駆使して数ヶ月かけて制作しているようです。
この技術を使えば、パソコンで同じ映画を同じくらいの時間で製作可能となります。

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研究概要図

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高品位コンピュータグラフィックスをリアルタイムで生成79

No.E-7

光線追跡による動画像生成のための高速化データ構造
上級准教授 西村 憲
概要
光線追跡法（レイトレーシング）による画像生成において、光線と物体群との交差判定を効率化する一般的な手法に階層バウンディングボ
リューム木(BVH木)がある。本技術は、特に動画像の作成において、BVH木の作成・更新を効率化するものである。
従来技術では、動的なシーン（物体の移動、追加、削除を含むシーン）を描画するために、フレームごとにBVH木を作り直すか、或いは劣化を伴う木の更新を行う必要があった。本技術を用いれば、木を劣化させることなく高速に更新を行うことができ、総描画コストの削減が可能である。

光線追跡による生成画像

UBICからのメッセージ
リアルな動画像の作成において、光と影の精
密な描画は重要な要素です。これを行うための手法であるレイトレーシングは、コン
ピュータによる動画作成において極めて計算時間がかかる処理の１つです。本技術は、動画中の物体を記述するデータ構造に工夫を行うことにより、この計算処理を高速化することができます。ゲームをはじめとしたリアルな３D動画の作成に威力を発揮する技術です。

実用化の可能性① レンダリングソフトウェア◆オフラインレンダリングの高速化◆光線追跡を使ったインタラクティブ表示②レイトレーシング向け専用ハードウェア◆インタラクティブ用途向けアクセラ
レータの開発研究概要図

BVH木とそれを生成するための補助的なデータ構造（グリッド木）を使用

BVH木の部分更新を無劣化で行うことが可能一部の物体のみが動くようなシーンにおいて特に効力を発揮
関連発明： 階層バウンディングボリューム生成方法、コンピュータプログラム及びコンピュータ装置（特願2018-240066 【特許第7161154号】）
80

No.E-8

宇宙探査データ解析〜対象は遠い月・惑星、手法は身近な波形分析〜

上級准教授 小川 佳子
概要

実用化の可能性○月惑星の成り立ちを調べるための探査-周回衛星による観測データ月・惑星の探査ミッションで蓄積されるデータは膨大です。広汎で多様な探査データを効率良く、余す所なく解析し、科学的に有用な情報を読み取ることを目指しています。月や惑星の表面や内部さらに進化過程について、新しい知見を得ることが目的です。
○探査データの解析手法 -スペクトルデータ主に波形解析を用います。
○反射分光データから、鉱物固有の吸収帯を検出します。地球で既知、つまり、室内実験で確認済のデータと似た特徴を探索することにより、
月・惑星の表面の鉱物を同定し、その分布を詳しく調べることができます。処理の自動化が鍵となります。

○月探査機「かぐや」への適用
具体的に、日本の月探査機「かぐや」デー
タを用いてを解析を進めています。可視-近赤外波長域反射スペクトルの特徴量を自動抽出したデータセット(月全球対象、108測点分)を現在作成中です。また、データ解析における中間生成物も“利用しやすいデータ”としてコミュニティに提供すべく、データのアーカ
イブ・配信システムの構築を進めています。
○将来の火星探査への応用
なお、日本の将来的火星探査MELOS(Mars Mars Exploration with LanderOrbiter Synergy: 現在ワーキンググループとして活動中) においても、かぐやデータの解析基盤を応用できると考えています。

UBICからのメッセージ○近年の月惑星探査によって得られるデータ量は膨大なものになっています。その大量のデータから科学的に意味のある情報をいかに抽出するかが、情報工学の腕の見せ所です。今まで開拓されたデータ解析やデー
タ管理などの手法は、月惑星探査以外の分野でも応用可能と考えられます。

○重力と高度データを用いて、その空間分布を表す波形の凸凹ペアの様子（波数と振幅）を明
らかにします。モデル計算との比較により、月惑星の内部の層構造について貴重な情報を得ることができます。パラメータスタディとノイズ評価が不可欠です。

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研究概要図

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理学(目的)と情報工学 (手法)の融合！
81No.E-9

ハンドタッピングジェスチャに基づく
非接触文字入力システム
教授
概要

Jung-pil Shin

実用化の可能性○ヒューマンコンピュータインタラク
ションを容易にするため、またコミュニ
ケーション方法を増やすための技術です。

○日本語のかなと英語のアルファベットのための、ハンドタップジェスチャに基づく新しい文字入力システムを開発しました。

○キーボードやマウスなどの従来の入力デバイスが使用できない、または適切でない環境下でも、文字を簡単に入力できます。

○このハンドタップジェスチャは、空中
仮想キーパッドのキーを手でタップする
ための動作です。

○このシステムは、聴覚障害者を含む
様々な人とのコミュニケーション手段として容易に使用できる手法です。

○日本語と英語のフリックキーボードのポップアップキーパッドと似たもので、
空中仮想キーパッドのキーをタップする
ための簡単な手のジェスチャに基づいているので、容易に練習や習得が可能です。

UBICからのメッセージ
ヒューマンコンピュータインタフェース
として、今まで様々な入力システムが考案されていますが、本技術は手のジェス
チャによって文字入力を可能とします。
手話による会話のイメージで、コンピュータに対する入力を可能とした点に新規性があります。従来の入力装置が使えない環境下において、有効な入力手法となることが期待されます。

○このシステムは誰でも使用することができ、Kinectなどカメラのデータからどのキーが入力されたかを認識することで、各文字を効率的に入力できます。
○入力する文字は、希望する母音に対応する仮想キーパッドのキーをタップして決定します。

研究概要図

Usage instruction
ハンドタップ検出

空中仮想キーパッド

Alphabet

3 word by number of finger

指の形状パターンによる文字の表現

文字入力の全体システム

ジェスチャによる簡易的文字入力システム
82

No.E-10

統計的手法を用いて個人の筆跡を模擬した文字を生成する手法
教授
概要

Jung-pil Shin

実用化の可能性○本発明は、サンプルとして人が書いた複数の文字からその特徴を統計的に抽出することにより、筆跡の個性を備えつつ、個々の文字を手で書く際の多様性まで加味した文字を、多数生成することが可能な文字生成プログラムを提供します。
○ 今までの研究では以下のような共通の問題点（限界点）がありました。
A. 個々の文字を手で書く際の多様性を、１つのモデルで表現できない
B. 原本の筆跡の個性を維持しながら、多様な手書き文字を生成する技術については前例がな
い○ 本発明により下記の点が可能となります。
・個々の文字を手で書く際の多様性を１つのモデルで表現することができる
・少数の原本文字データから、手書きの多様性を備えた文字を生成することができる
・原本筆跡の個性を維持しながら、多数の手書
き文字を生成することができる○ 手書きフォント・手紙や私的な文書などを作成する際に、コンピュータフォントの代わりに手書きのフォン
トを使うアプリケーションが可能となり、人間味を帯びた文書が作成できる。
○ 署名検証／筆者認証
・文字認識アプリケーションや署名検証／筆者認証のための試験パターンとしての利用も可能である。

UBICからのメッセージ
ワープロ技術の発達に伴い、コンピュータの堅苦しい文字の代わりに、手書き文字も出力できるようになりましたが、今までの技術はあくまで固定の文字パターンを使う仕組みです。本技術は、個人の筆跡の特徴を踏まえつつ、手書きの際の変動性までも考慮した文字を作ることができます。そのため、より人間の手書きに近い文字を生成することが可能となり、個性豊かな文章の出力も可能となり
ます。

研究概要図

計
算
機
設
計
通
信
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ッ
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ク
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信
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画
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セ
キ
ュ
リ
テ
ィ

そ
の
他

これぞ真の手書きフォント！特徴をとらえた複数パターンの文字生成
関連特許：ストローク生成装置、ストローク生成方法、ストローク生成プログラム、文字生成装置、
文字生成方法および文字生成プログラム （特願2011-018668【特許第5713707号】）
83

No.E-11

書字データの定量的分析に基づく
運動障害性疾患の評価
教授

Jung-pil Shin

概要

実用化の可能性○パーキンソン病は運動障害を主症状とする
神経変性疾患です。神経系に影響を与え、手の震え・動作や歩行に症状が表れ、時間とともに悪化していきます。しかし、早期診断・早期治療によってより効果的に症状の進行を抑え、運動症状を改善する可能性が高まります。本研究では、パーキンソン病患者および健常者を対象に書字動態によるパーキンソン病の鑑別診断に焦点を当てました。

○高齢化が進む現代では、パーキンソン病患者も増加傾向にあります。パーキン
ソン病を診断できる病院や専門医の数には限りがありますが、本研究ではペンタ
ブレットによる書字から判断できる為、専門医の代わりを担うことが可能であり、また、書字データを定量的に分析・評価しているため、どの特徴がパーキンソン病患者の特徴と類似しているか専門医は本システムから情報を得られることができ、パーキンソン病と診断された患者の治療の役に立つことが可能です。

○書字動態課題として、画数に応じた連続・
非連続文字課題、カタカナ文字課題、アルキ
メデスの螺旋と記号曲線のトレース、3つの円の模倣、３本線の模倣などが含まれています。これらの書字動態課題より得られた書字データから、運動学的特徴量・統計的特徴量を抽出し、さらに、ペンの角度、ストロークの角度、およびDPマッチングの1次および２次導関数によって得られる特性に基づいて、
新しい特徴量を模索しました。t検定によって重要な特徴量を特定し、機械学習を用いてパーキンソン病の鑑別診断を行ったところ、高い診断精度を達成しました。

UBICからのメッセージ
本技術は、DPマッチングと言われる系列データの類似度によってマッチングする手法によって、ペンタブレッ
トによる書字課題からパーキンソン病
を鑑別診断可能なものです。医療現場における客観的な判断を示すことが可能であり、医療分野のDXの一つとして活用が期待されます。

研究概要図

連続的書字課題（一画課題）

断続的課題（多画課題）

カタカナ文字1mm, 3mm,
5mm

Angle

液晶ペンタブレットを用いた書字の様子

書字軌跡から角度情報を取得

書字軌跡から計算された各時点での角度

ITによるパーキンソン病の鑑別診断
関連発明：分類プログラム、分類装置及び分類方法（特願2020-028085）
84No.E-12

視認性の高い地図画像の生成
教授
概要

高橋 成雄

実用化の可能性〇 研究背景地図は、我々の生活において欠かせない地
理情報の表現媒体であり、近年のインターネットの発達によりその重要度は日増しに高まっています。そのような正確な地理情報を提供する地図とともに、人の手で描かれるイラスト調の地図も、その表現のわかりやすさ
や視認性の高さから、旅行などの用途で広く使われるようになっています。
〇 現在の技術的問題点
しかしそのような視認性の高い地図表現は、
地理オブジェクトのレイアウトにある程度の変形を加える必要があります。そのため、地図の作成はイラストレータなどの人の手によるものがほとんどで、その計算機による自動化は困難でした。
〇 提案技術
我々は、視認性の高い地図に内在する美的設計基準を、地理オブジェクト間の位置制約として定式化し、これを制約付き最適化手法
を用いて解くことで、視認性の高い地図を自動的に生成することに成功しました。

○ 実用化に向けての取り組み
既に現在、都市地図データを用いて、鳥瞰図
計のような視認性の高い地図を生成するシステ
算ムを構築しています。そこでは、重要な経路 機設
計が周辺の建物に遮蔽されるのを最大限回避したり、また重要な建物は誇張したり、さらに 通は道路名などの注釈を付すなどの機能を実装 信・
ネ
しています。
ット
今後、実際の地図に求められる要件を編集でワーきるインタフェースを現行のシステムに組み ク込むことにより、使い易く、かつ十分に実用 シミ上利用できるシステムになると考えています。 ュレ

UBICからのメッセージ
従来の鳥瞰図的な地図は感覚的に分かり易い反面、手前の建物や風景に隠される部分が発生するのが難点でした。本技術
は、手前の建物を適切に変形して見たい
道路が隠れるのを防いだりして、見た目に分かり易い地図を自動作成しま す 。
カーナビの立体地図表示の作成などに適用できる技術です。

ー
シ
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ン

信
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研究概要図

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他

可視化技術で見た目に分かり易い地図を作る
85

No.E-13

超音波エコーによる発音の研究～話す時の舌の動きを映像で捉える～
教授
概要

Ian Wilson

実用化の可能性○舌の動きを超音波エコーで映像化○以下の応用領域が考えられる。

話す時の舌の動きを超音波エコーで映像化することにより、以下の研究を行っている。

１．発音の教育、学習のための教材の開発。
２．発音の要素からの音声合成。信号処理とは別のアプローチで音声通信の周波数帯域を低減出来るかも知れない。

１．母国語しか話せない人、あるいはバイリン
ガルが、英語、フランス語、日本語を話す時の口腔内での舌の動きや位置、唇の動きなどの調音設定の計測。

３．音声病理学者との共同研究により、耳の不自由な人が話すことを練習する際に、超音波エコーを役立てる。

２．日本語、英語でいろいろな発音をする時の舌の形のデータベース化。

UBICからのメッセージ

３．超音波エコーによる視覚フィードバックが発音を学ぶ時にどの程度有効かの評価。

○発音の研究で、超音波エコーを用いる例は少ない。本研究は日本人が苦手とする
英語のＲとＬの発音練習に役立つばかり
でなく、耳の不自由な人が発音を練習す
るのにも役立つ可能性がある。後者のテーマで共同研究に興味ある方はお知らせください。

４．外国語を学ぶ人の発音の間違いの解析。たとえば、発音の間違いが、母国語の発音を外国語の発音に単に当てはめているからなのかの解
析。

研究概要図

舌がどのように動くかを見る
86

No.E-14

連想情報儀 - 類似情報地図の作成 Associated Information Sphere,
A Composition Technique for
Similar Information Maps
上級准教授

概要

矢口 勇一

実用化の可能性情報の分類・検索・可視化を行おうとすると、『関係のあるもの』を近くに、そうでないもの
を遠くに置いた地図を作ると便利に使えます。
球面上に配置すれば、Web等を通しても見やす
く、また地球儀を回す感覚で情報の探索が可能となります。
連想情報儀は、Webページのリンクや文章・単語の共起、文章に貼りつけられた画像や映像などの『関係グラフ』の情報を球面化し、この球面上でキーワード、音声、画像、映像、Web
ページ等の各種メディアの情報を一覧できるよ
うに再配置して見やすく提供する技術です。

文字や文章のみならず、画像や映像、音声等を一覧できるようにするこの技術は、情報の一
覧・可視化ツールとして、一度検索した語やデータから、類推される情報を一度に取得する事が出来るため、膨大なデータの中からの探索等に役立ちます。

UBICからのメッセージ
整理整頓することにより欲しいものがす
ぐに見つかります。これをソフトウェアで実現するのが狙いです。

研究概要図

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の
他

意味の似たデータを集めれば、すぐに欲しいモノが見つかる
87

No.E-15

深層学習を用いた大腸ポリープ検出・解析支援システム
上級准教授 朱 欣

概要

実用化の可能性○背景：がんは日本人死因の第一位（373,334人/2017年）を占め、大腸がんは罹患数が一番多い(2014年)、死亡数が二番目多い(2017年)がんである。便潜血検査が大腸がんの見逃し率が高いため、大腸のスクリーニ
ング検査法としては、大腸内視鏡検査が第一選
択の検査法である。大腸内視鏡検査により大腸ポリープを早期発見し、切除すれば76-90%の大腸がんの発症を予防できる。しかし、大腸
内視鏡検査において、6-27%の大腸ポリープが見逃されることが報告されている。

深層学習を用いた大腸ポリープ検出・診断
支援システムのスペシフィケーション：
a. リアルタイム解析(40 fpsまで対応)
b. 医師と同じ感度で、仮陽性率 < 2%
c. ソフトウェアの開発、解析用のPCを追加のみ、使用中の内視鏡装置の入れ替えがいらない。
d. 多施設臨床試験の実施済（結果未公開）
共同研究先の大学病院医師の研究開発、薬事許可申請支援は可能。

○目的：深層学習による大腸ポリープ自動検出・診断支援システムを開発し、以下の課題を解決する。
a. 大腸ポリープの見逃し率を改善する
b. 検査医師の疲労を低減し、体力的、精神的なストレスを解消する
c. 内視鏡検査を用いた大腸がんのスクリーニ
ングを実現させる
d. 大腸専門医のコンピュータ支援教育を実現
させる

UBICからのメッセージ
本技術は、大腸内視鏡検査において、コン
ピュータの診断支援によって見逃し率を軽減することが期待される技術です。特に、AIを利用することによって既存の画像処理では重いコンピュータでの処理量を軽減することで最大40FPSでのリルタイムな診断支援が可能となります。検査時の診断支
援や医師の肉体的負担の軽減の他、医学生や研修医の教育への活用もでき、医療分野へのDX化の一つとして期待できます。

○AI・医 師判 読コ ン テスト ：< 5mm微小ポ
リープ検出
a. AIは熟練医師と同じ感度(88%)を持つ。
b. AIは仮陽性率が1.9%.

研究概要図

医療分野での高度な診断支援システム
関連発明：大腸内視鏡検査補助装置、大腸内視鏡検査補助方法及び大腸内視鏡検査補助プログラム（特願2019-185284）
88

Ｆ．ソフトウェア
№

テーマ名

氏名

The Helical Keyboard： 螺旋型鍵盤
F-1～ＶＲ、コンピュータミュージック、立体音響の融合～

P

Michael Cohen

90

F-2 スマートマルチメディア学習フレームワークとクラウドベースの実装

MohamedHamada91

F-3 初心者や子供でも使いやすいロボット・CGキャラクタの動作生成

成瀬

92

自動ウェブサービスコンポジションエンジンの開発～ウェブサーフィンを変える～

継太郎

白

寅天

93

F-5 ビジネス向け汎用AI自動生成技術

白

寅天

94

F-6 一般ビジネス向けのエンドツーエンド 自動AI構築システム

白

寅天

95

F-4

関連
特許
計
算
機
設
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有
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仕様の異なるＸＭＬ文書間の変換言語
F-7～変換の「正しさ」の理論による保証～

鈴木

大郎

96

F-8 スマートなプログラミング学習支援環境

渡部

有隆

97

有

F-9 モデル・コード・ドキュメントを記述するプログラミング言語*AIDA

渡部

有隆

98

有

F-10

人間の評価とコンピュータの最適化技術：
対象システム最適化の応用へ

裴F-11 iREF-Search: より快適で使い易い情報探索を目指して

F-12

自己説明型ソフトウェアコンポーネント～ソフトウェアの開発効率と安全性の向上～

F-13

理解可能な多変数決定木によるデータ分類と解析～全体像を見れば隠されている規則がよくわかる～

F-14 深層ニューラルネットワークの応答時間の短縮

89

岩

セ
キ
ュ
リ
テ
ィ

99

Neil Y. Yen

100

吉岡

廉太郎

101

趙

強福

102

趙

強福

103

ソ
フ
ト
ウ
ェ
ア

そ
の
他

有

No.F-1

The Helical Keyboard： 螺旋型鍵盤～ＶＲ、コンピュータミュージック、
立体音響の融合～教授

概要

Michael Cohen

実用化の可能性

Javaアプリケーション「螺旋型鍵盤」の研究成果を3Dシアターで展示しています。このアプ
リケーションは、コンピュータミュージック、
バーチャルリアリティ（ＶＲ）、立体音響の技術を融合したものです。

この研究では、バーチャルリアリティ、コン
ピュータミュージック、立体音響という最先端技術を駆使し、融合することによって、どのよ
うなアプリケーションを実現することができるのか可能性を探ったものです。
将来、このような融合したアプリケーション
はエンターテインメントのショー、教育システ
ム等に実用化することができます。

○アプリケーションの説明「螺旋型鍵盤」のスクリーンには、文字がた
くさん並んでいます。この一つ一つが鍵盤で、文字は音の名前です。「C」は「ド」で、順番に「D」、「E」…と音階が上がって、「B」が「シ」、そして再び「C」で「ド」になり、１オクターブ上がります。
これらの鍵盤をクリックすると、その音階の音が鳴ります。その際に、どこから音が出てくるのか確認してください。スクリーンの中の音の位置と同じ方向から音が鳴ります。
また、シンセサイザの鍵盤で演奏することができます。そのとき、スクリーン中の鍵盤が光り、押している鍵盤同士が結ばれて、現在弾いている和音を視覚的に見ることができるでしょう。立体眼鏡を使えば、鍵盤がさらに立体感を帯びて見えます。

UBICからのメッセージ
ピアノは、音階は１オクターブ毎に循環します。その性質を基に、螺旋型のピアノのような鍵盤を持つキーボードを作れないかというユニークな発想が生まれ、このアプリケー
ションが開発されました。
３Ｄシアター内でこのデモンストレーショ
ンを楽しんでください。キーボード演奏に合わせて音と映像がクルクル回ります。

研究概要図“Music in the Round”
90

No.F-2

スマートマルチメディア
学習フレームワークとクラウドベースの実装
上級准教授
概要

Mohamed Hamada
実用化の可能性

本研究で開発したマルチメディア学習シス
テム基盤のアーキテクチャと、そのクラウド環境での実装形態を以下の図に示す。
本研究ではクラウドコンピューティング、ならびにスマートフォンやタブレット等のスマートメディアを利用した、柔軟で拡張性があり、かつ安全なソフトウェアソリュ
ーションの研究開発を進めている。
また本技術の応用として、各機関や行政、企業などの顧客サポートに関わるマルチメ
ディアトレーニング教材を提供するなど、類似の技術開発も可能と考えられる。

〇学生や教育内容、また提供サービスや利用可能なリソースの多様化に伴い、eラーニン
グやモバイルラーニングシステムが急増している。これに伴い（１）計算資源やスト
レージ、またコミュニケーション要求の最適化（２）動的な同時要求に対する対処、などの新たな課題も発生してきている。このような課題を解決するためには、需要に対 す る 拡 張 性 とコスト管理に適合したプ
ラットフォームの活用が必須である。これを実現する最適なプラットフォームがクラウドコンピューティング環境である。
〇本研究では最新の先端技術を利用して、クラウド環境での eラーニングおよびモバイ
ルラーニングシステムのフレームワーク開発を目的としている。具体的にはスマート
フォンやタブレットなどのスマートデバイ
ス技術、顔認証アルゴリズムなどの人工知
能技術、マルチメディア技術などを用いて、先進的なラーニングシステムの開発を進めている。

UBICからのメッセージ
計算機技術とその利用環境の進歩により、教育分野でさまざまなeラーニング
システムが導入されています。マルチメ
ディア化をはじめ、受講者に最適な教材を自動的に提供する仕組みなど、ユーザの利便性に配慮したシステムが今後ます
ます開発されていくものと期待されてい
ます。

計
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研究概要図

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スマートラーニングフレームワークとクラウドベースの実装

スマートマルチメディア学習フレームワークのアーキテクチャ

クラウド環境を用いた学習システム基盤の構築
91

No.F-3

初心者や子供でも使いやすい
ロボット・CGキャラクタの動作生成
教授
概要

成瀬 継太郎実用化の可能性○背景
・ 家庭用ロボットは普及し始めているが、まだまだ動かすためのプログラミングが難しい
・ PCやCG環境は発達しているが、自分でアニメーションを作るのは大変だ・ もっと簡単に、手軽にロボットを動かしたい、
アニメを作りたい！
○目的: Connect-and-Play・ ロボットを買ってきてPCにつなぐだけで(Connect)、 すぐに使える(Play)・ インターネットを使うような簡単な操作で・ 専門知識を必要とせずに・ シミュレーションも実環境もロボットもCGも同じ操作感で○３つの特徴・仮想筋肉振動法による動作の表現
もっと直感的で、もっと生物らしい自然な動作の表現を可能に・ＰＣとの対話による半自動のプログラム生成「リアルな」「それらしい」動作を簡単に実現可能に・Webサービスとミドルウェア
既存のPCやインターネット環境を利用して安価に、手軽に導入可能に○応用例(1) 家庭用ロボットの操作インターフェース
・出先から携帯電話でホームロボットを操作
ホームセキュリティに応用(2)小中学生向けロボット教材「プログラムできて」「動く」ブロック
・バネやモータを組み込んだブロックで・恐竜や怪獣のような形を作りながら面白い
動きを作る！
本格的なロボット・計算機教育の前段階や知育玩具にUBICからのメッセージ○ＰＣが示すロボットの動きの中から、自分の気に入ったものを選択することによりロボットを動かすプログラムが出来てしまう対話型プログラミングシステムです。
○インターネットを使える技量があればプロ
グラミングの知識は必要ありません。
○現在、人型ロボットの一部の動作が実現出来ています。
○ホームセキュリティ、ＣＧ作成応用など研究の進展が期待されます。

研究概要図“Connect-and-Play” ―コンピュータにつなげばすぐに遊べる！―
92

No.F-4

自動ウェブサービス
コンポジションエンジンの開発～ウェブサーフィンを変える～
教授

概要

白 寅天

実用化の可能性○ サー ビ ス コ ン ポ ジションとは 、ウェブ上の種々のサービスを組み合わせてより有用な新しいサービスを生成することである。
○この研究では、利用者の複雑な要求に自動的に回答するサービスコンポジションエンジンを開発する。
○現状では、ウェブにアクセスして必要な情報を得て、その情報を基に人間が判断し、別のウェブにアクセスする・・・これを繰り返し行
うことにより要求を満たす結果を得ているが、本エンジンはこれを自動的に行う。
○自動サービスコンポジションの要点は、・ 論理的コンポジション(Logical Composition : LC)、・ 物理的コンポジション(Physical Composition : PC)、
およびLCからPCへの移行である。
○この移行部分が上に述べた「人間が判断し、別のウェブにアクセスする」部分で、現在は自動化の方法が開発されてない状態である。LC、PCは単独に研究されているのが現状で、LC、PCの結合、すなわち完全なコンポジションの自動化が出来ていない。本研究では LCとPCとを結合するアルゴリズムと全体的コンポーネン
トのフレームワークを開発しコンポジションの自動化を実現する。

○LCとPCとを自動的に結合するアーキテク
チャを提案し、旅行計画および病院予約のた計
めのサービスコンポジションシステムプロト
算タイプを試作した。その結果、LCとPCとの結 機
設
合が半自動的に行えることを確認した。
計○実用化のためにはLCの段階でPCの段階に必 通信要な情報を自動的に抽出できることが必要で・ある。このためにはこの問題のドメイン（LC ネッとPC）の明確な定義、知識データベース、推 トワ
ー論システムが鍵となる。
ク

UBICからのメッセージ○このシーズから連想されるのはYAHOOの「路線」あるいは「駅すぱあと」である。
○本研究は、これらにウェブ上で公開されているバス、船、航空機、ホテル情報を加え、更に予約までも可能にしようとするものである。パソコンがウェブサーフィンして要求に応えてくれる。旅行だけでなく、他分野への応用も可能なことは言うまでもない。
○実用化されたらウェブサーフィンの楽しみ方が今の楽しみ方とは変わるであろう。

研究概要図

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ウェブに公開されている情報をコンピュータが探し歩く
93

No.F-5

ビジネス向け汎用AI自動生成技術
教授
概要

白 寅天

実用化の可能性○ AI技術はソサイエティ5.0時代に各ビジネス
ドメインで重要な役割を果たす。多くの人々がビジネスでのAI利用を考えているが、専門家不足で難しい状態である。もし、非専門家であってもAIを自分のビジネスに簡単に利用出来れば、AIによるソサイエティ5.0の時代はより早く来る。本技術は、AIの専門家ではない一般の人が、
パワーポイントやエクセルを利用するのと同じくらい容易にビジネスのためのAIを構築することが出来る、AI(ディープィープラーニング)自動生成システムに関するものである。
○ 本研究では、Deep Learning(DL)に関する知識(コンポネントと構築)をオントロジーとルールによって記述し、それをDL生成エンジンと分離する。これによってDL技術の発達と共に、適応出来るようにする。
○ DLのためのデータ、生成器、最適化がオント
ロジーとルールによって表現され、ルールの推論によって、利用者の要求が満たされるDL構
造とデータが生成される。
○ 全体の生成の流れは、CRISP-DMのデータ分
析のフローに沿って、自動サービスコンポジ
ション技術によって作成され、人間による作業のような構成が可能となる。

○このシステムのコアはDLのコンポネントとDLシステムの構築のための知識をルールで表現することである。利用者に合ったターゲッ
トDLを生成するために、より良いオントロ
ジーとルールが重要である。このDLに関する(オントロジーとルールによって表現された)知識はクラウド上に構築され、全世界の開発者からクラウドのリポジトリに登録するビジネ
スもでき、より上級の様々なビジネスモデル
を作ることが可能となる。

UBICからのメッセージ
昨今、様々な場面での活用が期待されるAIですが、その構築には専門化のノウハウが必要となる点が普及上の課題となっています。
本技術は、AI構築に関する知識をオントロ
ジーとルールによって記述することで、利用者の要望に合ったAIシステムの自動生成を実現するものです。
このようなAI構築に必要な知識がクラウド上に蓄積されていくことにより、AI活用がよ
り身近になり、適用範囲も拡がっていくことが期待されます。

研究概要図

DL生成システム概要

本システムを利用する新ビジネスの例

汎用AI自動生成技術により、ソサイエティ５．０を実現する
94

No.F-6

一般ビジネス向けのエンドツーエンド
自動AI構築システム
教授
概要

白 寅天

実用化の可能性○AIシステムは速い速度で発達し、いま、各ビ
ジネスドメインに深く浸透している。多くのビジネスのためAIを利用したいが、そのシステムを構築するための専門家は不足している。現況
で、各ドメインでAIに関わる非専門家たちが専門家の力を利用せず、 別のAIシステムによって構築が出来るなら、それは、コストと時間要因で効果的である。本システムは利用者が求める
AIシステムを知的に理解して、より要求に会う
AIシステムの構築をして提供するサービスシス
テムを紹介する。
○本システムは図のように、AI(ここではディー
プラーニング)システムの知識を保存、管理する
セマンティックリポジトリがコアであり、AIの開発者はこのリポジトリで自分のシステムを保存し、利用者は自分の要求をこのリポジトリへ送る。リポジトリは利用者のクエリを貰って、それに意味的に合うAIシステムを生成して、利用者に帰す。いろいろなAIシステムを保存、管理、推論の機能を提供するために、オントロ
ジーとルールで様々なAI開発者のAIシステムを記録し、保存して、後に利用者の要求に合うAIシステムを推論して提供する。

○本システムの基礎はオントロジーとルールである。そのオントロジとルールは、OWLとSWR
Lの形式で開発される。具体的にシステムの実装はより簡単に動くシステムによって開発する。
開発者が登録したAIシステムが多くなると、オ
ントロジのインスタンスの数が増えて推論時間がかかるので、それを考えて構築するべきである。これをクラウドで展開する。開発者と利用者の間での知的財産と料金に関する問題も事前準備が必要である。

UBICからのメッセージ
現在、AIは様々なモノを便利にするツールとして認識される一方で、AIの手法や用途などは細分化しており、どんな場面でどんなAIシステム
を使えば良いかなどは専門家でなければ判断が難しいところがあります。本技術は、専門家でなくてもAIシステムを利用者の用途に応じて推論してリコメンドし、提供するものです。今後のデータドリブンな社会において活用が期待される技術です。

計
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研究概要図

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AIの利用を促進するドメイン対応リポジトリ
関連発明：モデル推論プログラム、情報処理装置及びモデル推論方法（特願2021-042444）
95

No.F-7

仕様の異なるＸＭＬ文書間の変換言語～変換の「正しさ」の理論による保証～
上級准教授
概要

鈴木 大郎

実用化の可能性○XML文書変換の正しさの検証
インターネットの世界では、ある仕様に従う
XML文書から別の仕様に従うXML文書への変換が頻繁に行われます。そのような変換を記述する言語としてXSLTが有名です。しかし、X
SLTで記述された変換プログラムは、仕様に関係なく変換を行うので、仕様を満たさないX
ML文書を生成してしまう場合があります。また、仕様は満たしていても望ましくない文書を生成したり、変換そのものが停止しないこともあります。
変換プログラムがこのようなことを起こさない、つまりプログラムが行う変換が「正しい」ことを、変換を行う前に検証できるようなXM
L文書変換言語を設計しています。

○高階項書き換え系と型理論に基づくXML文書
変換言語の最初の版の設計が終了し、それに基づく言語処理系のプロトタイプが構築されています。
○いまのところ、変換プログラムが生成する
XML文書が仕様を満たすことの検証が可能です(研究概要図を参照)。今後、変換が停止する
ことの検証などを行っていきます。
○高階項書き換え系を利用することで、現在の版でも従来の変換言語よりも強力な変換が可能になっています（文脈の抽出を用いた変換）。現在、より強力な変換を可能にするよう、理論に改良を加えています。

UBICからのメッセージ○理論に基づいた言語設計
変換プログラムの正しさを保証するためには、変換の振る舞いを解析するための理論が必要になります。
ここでは、「型理論」と「項書き換え系」と呼ばれる理論をベースとして、その理論を構築し、それに基づいて言語を設計しています。また、理論に基づいて言語を設計することで、変換の正しさを保証しつつ、従来の変換言語では記述しづらいような強力な変換方法を提案することができるようになります。

○ここで言う「変換」は一般のWEBユーザには見えない所で行われています。WEB
ページはその内容を記述するのに便利なX
ML言語で書かれています。この種の文書は普通のパソコンにとって、多くの場合、非常に扱いにくいものです。その文書を「変換」することにより初めてコンピュー
タが扱いやすい文書になります。その変換言語が鈴木上級准教授の研究テーマの一つです。この研究成果はWEBサービスを提供している企業が必要としています。

研究概要図

正しく強力なＸＭＬ文書の変換を実現
96

No.F-8

スマートなプログラミング学習支援環境
上級准教授

渡部 有隆

概要

実用化の可能性

プログラミングはあらゆるシステム・計算を実現するための手段であり、社会と科学の発展には欠かせないスキルです。昨今
は、初等教育や大学入試共通テストへ導入されるなど、プログラミング教育やそのビジネスが注目されています。

AOJ は 国内 外 から 約 10 万 人 以 上 のユーザ登録を頂いており、そのサービス
や教育データは、既に世界中の教育者・研究者に広く活用されています。そのコ
ア技術は様々な目的に応用可能です：•
初等教育・高等教育におけるICT教育•
企業における研修や人材育成•
ICT教材や関連サービスの開発•
その他、WEBサービス等の開発, etc.

プログラミングに必要な資質・能力は、主体的かつ能動的に養われます。一方で、論理的思考やバグ（間違い）の修正など、学習や指導には様々な困難が伴います。

https://onlinejudge.u-aizu.ac.jp/

通
信
・
ネ
ッ
ト
ワ
ー
ク
シ
ミ
ュ
レ
ー
シ
ョ
ン

Aizu Online Judge (AOJ)は、スマートプ
ログラミング教育支援システムです。自主的な反復演習や教育現場での効率的な演習を支援します：•問題セット・教材の提供•
プログラムコードの自動採点•
演習・コンテストの開催•
オンラインの学習支援と教育支援•
適応型ユーザインタフェース・環境•
自律型学習支援AIモデル•
API・データ活用•
etc.

UBICからのメッセージ
IT人材は多くの業界で不足していると言われる一方で、プログラミング技術は独学では難しい分野です。AOJでは、学習者がブラウザ上でプログラミング可能でAIによるフィードバックも行われるため、教育研修のため幅広い業界での活用が期待されます。

研究概要図
アーキテクチャ

計
算機
設
計

プログラムの自動評価システム

ロードバランサ・キューイング

信
号
処
理

画
像
処
理

ソ
フ
ト
ウ
ェ
ア
セ
キ
ュ
リ
テ
ィ

そ
の
他

ユーザインタフェース・学習環境

教育データマイニング

スマート学習支援

https://onlinejudge.u-aizu.ac.jp/
関連発明：プログラミング学習支援プログラム、情報処理装置及びプログラミング学習支援方法（特願2021-121263）
情報処理システム、情報処理方法、振分装置、通知装置、振分プログラム及び通知プログラム（特願2021-121259）

97

No.F-9

モデル・コード・ドキュメントを記述する
プログラミング言語*AIDA
上級准教授
概要

渡部 有隆

実用化の可能性
モデル・コード・ドキュメントを一体化して記述する次世代のプロ
グラミング言語です。空間と時間を概念とした言語構造で、モデルとアルゴリズムをより直観的・直接的に表現・記述することができます。

〇

想定される用途⚫

プログラミングに関する教育資料開発
プレゼンテーションツールや書籍作成
計算科学やシミュレーションのソフトウェア開発
技術継承を目的とした知識表現や教材開発

⚫
⚫
⚫

〇

実績

https://yutaka-watanobe.github.io/star-aida/books/
モデリング

〇

コーディングドキュメンティング

新しいタイプの教材開発

特徴

モデルやアルゴリズムを透過的に可視化するコーディングが可能です。
より安全で信頼性の高いソフト
ウェアの開発が可能になります。

UBICからのメッセージ
言語要素の暗記が必要なく学習コストが低い言語です。
オープンな言語要素とライブラリで、知識を蓄積・共有します。

*AIDAは、ユーザー指向で学習コストが低く、技術移転・継承についてもカバーをしている
言語です。教育からソフトウェア開発に至るまでの幅広い分野での活用が期待でき、幅広い業界で需要が高まると考えられます。

研究概要図
共有

評価

理解

エクスプローラ

解析

モデリング

ドキュメントブラウザ

コーディングクライアントプログラミング言語*AIDA

エディタ

実行

コード生成

データ管理

ライブラリ

シンボル
ギャラリー

情報可視化

データ解析

データベースAPI
教育資料

データ構造
アルゴリズム科学
シミュレーション...

クラウドプラットフォーム

サービスAPI

モデル・コード・ドキュメントを一体化した知識・情報資源の蓄積と共有
関連特許：編集支援プログラムおよびプログラム編集の支援方法 （特願2005-056804 【特許第5164032号】 ）98

No.F-10

人間の評価とコンピュータの最適化技術:
対象システム最適化の応用へ
准教授
概要

裴 岩

実用化の可能性〇従来の最適化技術
通常のシステム最適化は仕様・ゴールとの数値的誤差を手がかりに最適化を行うため、内部で評価関数(コスト関数)を扱う。対象システムの仕様（設計ゴール）が数値で与えられている
場合は、通常の最適化設計が可能である。
○従来最適化技術の問題点
しかし、システムによっては数値的ゴールが与えられない場合もある。あるデザインコンセ
プトに合うような絵や音を生成したい、聴こえやすくなるよう補聴器をフィッティングしたい、
人工現実感を向上させたい、などはどの程度目的に近づいたかを計測できない。ユーザの主観的な反応が最適化のための唯一の手がかりである。従来の最適化手法では、心理的(非数値的)
ゴールを与えられても対処が困難である。
〇提案技術
このような課題には、人間の評価とコン
ピュータの最適化技術を協調的に組み合わせる
枠組みが必要である。対話型進化計算はこの技
術的枠組みを実現する１つの技術である。対話型進化計算は、人間の主観評価に基づいて進化計算が対象システムを最適化する技術・手法である。 しかし、性能が計測できず人間が性能を判断せざるを得ないようなシステムを設計する必要がある場合も多々ある。

実用化の応用には、人間の主観や専門知識による評価に基づいて, 最適化手法が対象シ
ステムを最適化する枠組みが必要である。
対話型進化計算はこの枠組みの中で、最適化手法に進化計算を用いた手法である。わ
かりやすくイメージするためには、進化計
算のフィットネス関数(評価関数)を人間に置き換えたシステムである、と考えていた
だければよい。
例えば、補聴器を良く聞こえるようにした
い、リビングに適したグラフィクスを生成
したい、ジャズらしい音楽を生成したい、などである。 主観評価は、好みのような感性的なものさしに基づく場合もある，専門知識に基づく判断の場合もある。

UBICからのメッセージ
会津大学の技術による人間の主観や専門知識による評価に基づいて、提案技術を用いて、対象システムを最適化することができ
る。

研究概要図

計
算
機
設
計
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信
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ト
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ク
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ミ
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ー
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ン

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画
像
処
理

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セ
キ
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テ
ィ

そ
の
他

人間とコンピュータが協力してシステムを最適化
99

No.F-11

iREF-Search:
より快適で使い易い情報探索を目指して
准教授
概要

Neil Y. Yen

実用化の可能性

本研究の目標指針は以下の２点になります。
一般的にデータは、オンラインショッピング、ヘル
スケア、情報システムなど、それぞれの用途や状況 （１）タスク指向のサポートにタイムリーな情報を提供するに応じて形を変えます。そしてデータの価値は、見イノベーションを起こすために、単純かつ優通しや適用手法を含め、ユーザの取り扱い方によっれた情報に注力します。これは意味があり、有て決まります。
用であるとともに、エンドユーザのタスク処理
本研究の目的は単純で、データから意味を見出し、をより容易にします。
ユーザにとって価値あるものにすること、そして（２）ユーザエクスペリエンスの再利用
データの中の情報から得られる恩恵を最大化するこ本アプローチでは、具体的なユーザエクスペとにあります。この理念を具体化させたものが、リエンスとデータエクスペリエンスの両者を通「iREF (Intelligent REnewable Framework)」とじて、継続的な自己成長を続けることができまいうフレームワークです。これを利用することによす。
り、大規模かつ異質な容量・速度・種類を有する情情報検索におけるアプローチと比較して、本ア報を扱いながら、ユーザーに対して実用的な知見やプローチは既存データの再利用率を大幅に向上さ
情報、タイムリな支援を提供することが可能となりせるとともに、多くの場面（例えば、インデックます。
iREFには「I can refer something」という意味も ス処理、ランク付け、クエリ処理など）で効果的であることが実験で示されています。
あります。ここでの「何か(something)」とは、iREFで計算されるものを指します。また
UBICからのメッセージ「Intelligent」とはフレームワークを強化するための計算上の手法の集合体を指します。「Renewable」
近年、身の回りのデータ量や情報量の増加にとはデータやその関連から導かれるもの（例えばは、目を見張るものがあります。そして、これ
データの前後関係や、ユーザエクスペリエンス）のらの大量かつ多様なデータから、ユーザが求め処理を通じて、フレームワームが連続的に成長してる情報を得るために、さまざまな検索技術が考いくことを意味します。
案されています。本研究は、このような情報検技術的観点から見ると iREFはユーザに堅牢なエコ
索を、より快適で使い易いものにするための１システムの構築を可能にさせます。開発当初においつの手法を提供するものです。情報の関連性にてiREFは、情報検索支援がその活用例の１つでした。
着目するとともに、タスク指向の考え方を取りそのため、このような検索エンジン（iREF入れることで、より人間の思考パターンに近い
Search）は、既存のものよりもさらに快適で使い易検索が可能となるところが、本技術の特長といい情報探索手法をいかに設計するかを実証するためえます。
に活用されています。

研究概要図

快適な情報検索で、データの利用価値を高める！
100

No.F-12

自己説明型ソフトウェアコンポーネント～ソフトウェアの開発効率と安全性の向上～
教授概要吉岡 廉太郎実用化の可能性○自己説明型コンポーネント<次世代プログラミング言語と開発環境>
信頼性（安全性）の高いシステムを効率良く計算の流れなどのアルゴリズム的要素の記述と開発するには、理解しやすく、扱いやすいコン
具体的な処理内容の記述を高度にバランスした 計
算機
ポーネントの利用が不可欠です。開発者が必要
全く新しいプログラミングツール
設とするコンポーネントの情報を効果的かつリア<再利用を促進するコンポーネント・ライブラリ> 計
ルタイムに提供するため、高度の自己説明性をさまざまな機能を自己説明型コンポーネントの 通信備えたのが自己説明型コンポーネントです。
ライブラリとして提供
・
ネ○本技術の独自性<コミュニケーションツール>
ット・処理の意図やアルゴリズムなど、プログラム
ソフトウェアの仕様や動きを顧客と確認したり、ワーの「意味」を記録できる言語群
ク
開発者同士で共有するための記述言語
シ・情報量を制御して理解を助ける、適応型インミュ
タフェース技術
UBICからのメッセージ
レ
ー
○効果
シ
自己説明型コンポーネントを用いた開発では、 ○現状のプログラミングでは、コンピュータに ョン
やってもらいたい事（人の考え）をプログラ作成したいプログラムのアルゴリズム的性質をマーがプログラミング言語に翻訳して命令文 信
指定することで開発を行います。既存のプログの形でコンピュータに指示します。この一連 号
ラミング言語では記録できない、プログラムの処の命令文がプログラムです。翻訳に人が介在 理
内部動作に関する意味的情報が記録されるので、するので「誤り」を皆無にするのは困難です。
後のレビュー、デバッグ、再利用時の効率向上○この技術は「人の考え」をコンピュータがプにつながります。また、この意味的情報を用いログラミング言語に翻訳しプログラムを作り 画てコンポーネントの安全性評価をより高い次元像ます。ですから、翻訳に起因した「誤り」は 処で行うことも可能となります。
理
皆無で「人の考え」を正確に記述できればバ
グの無いプログラムを作ることが出来、さらソに、プログラムに関して 「人の考え」上で議 フト論できるので現状の「プログラム」上での議 ウ
ェ
論よりもずっと効率的です 。
ア
セ
キ
ュ
リ
テ
ィ

研究概要図

そ
の
他

人にやさしいプログラミング技術
101

No.F-13

理解可能な多変数決定木による
データ分類と解析～全体像を見れば隠されている規則がよくわかる～

教授
概要

趙 強福

実用化の可能性○機械学習のモデルには、ニューラルネットのような非記号的モデルと決定木のような記号的モデルがある。前者は、データに含まれる情報を効率よく取り入れることができるが、学習結
果はブラックボックスであり、人間も機械も理解できない。後者は理解しやすいモデルとされている。しかし、記号的モデルの学習結果は、
機械的に形式的には解釈できるが、人間が理解できないものが多い。

○情報化社会において、データはモノであり、資産である。データの価値を高めるために、様々なデータマイニング技術が開発されている。
その中で最も重要視されているのが機械学習に基づく技術である。
○本技術は、我々によって確立された新しい機
械学習技術である。その有効性は様々な公開
データベースで実証されている。本講座では、この技術を基に、文書解析システム、画像認識
システムなどを開発している。商品化を視野に企業との共同研究も進めている。

○様々な応用において、コンピュータは補助的に使用され、人間が最終決断を行う。故に、学習結果を「人間に理解しやすく」する必要がある。多変数決定木技術は前記二つのモデルを融合したもので、一つのソリューションを提供する。本技術には以下の特徴がある。
・類似度を基にした多変数決定木を利用しているので、人間にも理解可能なルールを学習結果として提供することができる。
・忘却学習、注意学習、次元圧縮などいくつかの技術を採用しているので、コンパクトな多変数決定木を効率よく構築することができる。
・データ間の位相関係を階層的に可視化し、学習結果が直感的に理解できる。

UBICからのメッセージ○多変数決定木とは、中間ノードに多変数判別関数を利用した決定木の一種である。複雑なデータを効率よく分類できるのがこのモデルの特徴である。
○本技術に採用している多変数決定木はデータ間の類似度を基にしたものであり、学習結果を可視化して見ることもできれば、ルールに直して読むこともできる。
○本技術は、データを分類し、その結果を人間にわかる形で提供できるので、情報検索、セキュリティシステムなどの分野への応用が期待
できる。

研究概要図

生のデータを見えるように、読めるようにしましょう
102

No.F-14

深層ニューラルネットワークの応答時間の短縮
教授

趙 強福

概要

実用化の可能性○深層ニューラルネットワーク(DMLP)は、
左下の図のように、たくさんの「層」から構成される機械学習モデルである。従来、出力層は一つだけしかないので、任意の入力に対して、同じ計算量で出力を求める必要があり、平均応答時間が長い。
○本技術で提案するDMLPは、複数の出力層を有する。任意の入力に対して、出力の「信頼度」が十分高くなった段階で計算を終了し、結果を出力することによって、平均応答時間を短縮することができる。デー
タの「難易度」だけではなく、クラスの難易度を考慮に入れることもできる。
〇また、DMLPを訓練する際に、すべての層を一斉に求めるのではなく、層ごとに成長させていき、精度、信頼度などをもとに、ネットワークの成長を早期に終了し、層の数を最小限に抑えることもできる。
〇更に、各出力層は「理解可能な」学習モ
デルを使用することができる。例えば、決定木を利用することで、その層で抽出した「特徴」の中で、重要なものを自動的に選定できる。また、そのような特徴をもとに応答結果を「解釈」することもできる。

○本技術は、DMLPの威力を発揮しつつ、応答に要する「平均時間」を短縮するために利用できる。例えば、NG製品の検出に応用する際、異常率が低い場合、正常品を早く、高い確率で判断できるようにモデルを設計すれば、検査時間を短縮することができる。また、自動運転の際には、危険があるかどうかを先に判断すれば、不必要な計算を省くことができる。要は、「大分類」、「細分類」、「細々分類」などを段階的に行うことによって、システムの実時間性を向上させることができる。

UBICからのメッセージ〇昨今の深層ニューラルネットワークは、多層化により様々な問題を解決しています
が、応答時間の増大や、内部処理のブラッ
クボックス化が課題となっています。本技術は、これらに対する１つの解決策を与えるものです。今まで一律の処理時間を要していた問題を、難易度に応じて順次応答を返したり、各層で行われている処理の内容を外部から解釈できるようにすることも可能となります。
Furukawa and Zhao, “On Extraction ofRules from Deep Learner: The Deeper, theBetter?”, CyberSciTech 2017.

研究概要図

計
算
機
設
計
通
信
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ッ
ト
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ク
シ
ミ
ュ
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ー
シ
ョ
ン

信
号
処
理

画
像
処
理

ソ
フ
ト
ウ
ェ
ア
セ
キ
ュ
リ
テ
ィ

そ
の
他

深層ニューラルネット
ワークの基本構成

よく現れるデータに、より速く反応する ＡＩ を作りましょう
関連発明：ニューラルネットワークの学習方法、コンピュータプログラム及びコンピュータ装置（特願2018-230323）
103

Ｇ．セキュリティ
№

テーマ名

氏名

G-1 現実の環境において安全な量子鍵配送方式

渡邊

曜大

計
算
機
設
計

P

106

G-2 複数画像を暗号化できる視覚復号型秘密分散法

渡邊

曜大

107

モーフィングに基づく顔画像の隠蔽技術～秘密情報を隠しても画像は自然～

趙

強福

108

趙

強福

109

G-3

G-4 データ共有に基づく再現可能なステガノグラフィー技術

関連
特許

有

通
信
・
ネ
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ト
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ー
ク
シ
ミ
ュ
レ
ー
シ
ョ
ン

信
号
処
理

有
画
像
処
理

G-5 クラウドと携帯端末の分散処理に基づく察知エージェントの実装技術

G-6 IT/IoTシステムのセキュリティテスト

趙

中村

強福

章人

110

111

有
ソ
フ
ト
ウ
ェ
ア
セ
キ
ュ
リ
テ
ィ

そ
の
他

105

No.G-1

現実の環境において安全な量子鍵配送方式
上級准教授
概要

渡邊 曜大

実用化の可能性○現在標準的に用いられているほとんどの暗号技術の安全性は、桁数の大きい素因数分解問題や離散対数問題を解くのが難しいといういわゆる計算量的な仮定にもとづいています。
このような計算量的な仮定にもとづく暗号は、計算機能力の向上やアルゴリズムの発展に伴い、長い期間にわたってその安全性を確保することが難しくなってきています。一方、量子鍵配送の目的は、無限の計算資源をもつ攻撃者に対しても安全に鍵を共有することです。
したがって、その安全性は計算機能力の向上
やアルゴリズムの発展とは完全に独立であり、「無条件の安全性」とも呼ばれています。

○量子鍵配送装置の開発
任意の誤差を許した送信機および受信機に対して安全性が保証できる量子鍵配送方式を提案しました。本方式を用いることによって、現実の実装において安全な量子鍵配送の実用化が期待できます。

○量子鍵配送では、量子力学の原理を利用することによって、盗聴行為を検出できるようにプロトコルを設計します。これまでに提案されている方式では、送受信機の誤差が無視できると仮定されていますが、現実の実装では、通常無視できません。我々の研究では、送受信機に任意の誤差があっても、その誤差を適切に反映した秘匿性増強を行うことによって、安全に鍵を配送する方式を提案しました。

UBICからのメッセージ○送信者が光子に載せた鍵情報を受信者に送ります。送信者が送った鍵情報と受信者が受け取った鍵情報が一致しないときは、盗聴されていると仮定します。
○従来の技術では、量子鍵送受信機の誤差があると送信者と受信者の鍵が一致しないので盗聴があると判断してしまい、鍵配送の効率が悪かったのです。
○本技術は、量子鍵送受信機に誤差があっても鍵を安全に配送することができ、鍵配送の効率を向上することができます。

研究概要図

無限の計算資源をもつ攻撃者に対しても安全な暗号
106

No.G-2

複数画像を暗号化できる
視覚復号型秘密分散法
上級准教授
概要

渡邊 曜大

実用化の可能性

秘密分散法とは、「秘密情報」から複数の「分散情報」を生成し、あらかじめ定まった分散情報の集合のみから元の秘密情報が復元できるようにするための暗号技術のことです。例えば、(𝑘,𝑛)閾
値型秘密分散法では、秘密情報から𝑛個の分散情報が生成され、𝑘−1個以下の分散情報からは秘密情報に関するいかなる部分情報も漏れない一方、分散情報を𝑘個以上集めると秘密情報が復元できることが保証されています。
秘密分散法には、秘密情報を復元するのに計算機を必要とせず、これを人間自身が行うことができるものが存在します。視覚復号型秘密分散法は
このような秘密分散法の例です。視覚復号型秘密分散法では、秘密情報および分散情報はどちらも画像であり、分散情報は透明なシートに印刷されます。そして、あらかじめ定まったいくつかの分
散情報を重ね合わせることによって、人間が自身の目を用いて秘密情報を復元することができます。
従来の複数画像を暗号化できる視覚復号型秘密分散法では、秘密情報を復元できる分散情報の集合（アクセス構造）に制限がありました。本技術
ではこの制限を排除し、あらゆるアクセス構造に対応した視覚復号型秘密分散法の構成法を与えます。

秘密分散法は、秘密情報に対する安全なア
クセス制御を実現するための要となる重要な暗号技術です。本技術は、情報量的に安全な秘密分散法であるという本来の特性に基づいて、個人認証における実用化を期待しています。また、利用者の興味を喚起しやすいという特徴に基づいて、娯楽や教育の分野での実用化も期待しています。

UBICからのメッセージ
近年、情報処理分野における暗号化に対する要求レベルが高まり、暗号化された情報の解読にも計算機処理が必須となっています。視覚復号型秘密分散法では、情報を物理的に分散させると同時に、人間の目さえあれば解読できる点に特徴があります。
そのため、ネットワークやデータベースシ
ステムの脆弱性に起因した情報漏えいなどとは、無縁の世界であるとも言えます。また視覚的にも興味深い振る舞いを見せることから、ゲームやデザインなど 、情報セキュリティとは全く異なる世界での利用にも、今後広がっていく可能性があると考え
られます。

研究概要図

計
算
機
設
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像
処
理

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フ
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ウ
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ア
セ
キ
ュ
リ
テ
ィ

そ
の
他

人の目で解読できる暗号技術の新手法
関連発明：視覚復号型秘密画像分散法、及びこれを実行するプログラム（特願2014-087842 【特許第6391109号】 ）107

No.G-3

モーフィングに基づく顔画像の隠蔽技術～秘密情報を隠しても画像は自然～
教授
概要

趙 強福

実用化の可能性○データ隠蔽技術として昔からステガノグラフが知られている。ステガノグラフでは秘密情報はカ
バーデータの中に隠すことによって保護される。
カバーデータとして、通常、画像、音楽などを利用する。秘密情報を隠すときに、カバーデータの「外観」をあまり変えないようにしておけば、第三者は秘密情報の存在すら知り得ないので、ステガノグラフは暗号化技術よりも「攻撃」される可能性は低いと言われている。
○問題点としては、「カバー率」が低いことが挙げられる。即ち、顔画像などのような情報量の大
きい情報を隠そうとする場合、従来の方法ではカバーデータの情報量も大きくなり、効率的でない。
○本技術では以上の問題点を克服し、顔画像などを効率よく隠蔽することができる。

○本技術は、
１）一枚の画像を隠すために、同サイズの２枚の画像といくつかのパラメータで十分であり、従来の方法よりカバー率が高い。
２）一部の情報(顔の属性など）を隠しつつ、他の情報(顔色、表情など）が公開できる。
などの特徴がある。
○本技術は、さまざまな顔画像データベースに含まれる大事な個人情報を守ることができる。
データベースの例として、顔認証による入退室管理システム、顔画像によるセキュリティ
システムなどを構築する際に使う訓練データ
ベースが挙げられる。

UBICからのメッセージ○モーフィングとは画像を連続的に変形する、という意味です。この技術によれば、顔画像を隠蔽する際、従来技術に比べカバー画像の情報量が少なくて良い、という利点があります。
○高いセキュリティを保証する方法として顔認証があり、この場合顔画像は重要な個人情報ですが、顔認証のための顔画像が流出した
ら影響は測り知れません。
○銀行、クレジットカード会社等高いセキュ
リティが要求される所での本技術の応用が期待されます。

※左から順に、隠したい画像、カバー画像、モーフィング画像である。モーフィング画像が公開されても「あるヒト」の顔として認識され、元の人の個人情報が保護される。鍵を持っている者だけが元の画像を復元することができる。

研究概要図

データを集める前に、まずプライバシーを考えましょう
108

No.G-4

データ共有に基づく再現可能なステガノグラフィー技術

Photo

教授 趙 強福概要

実用化の可能性○ 遠隔医療などの応用において、対象画像に
秘密データを埋め込み、受信者が画像とデー
タを同時に再現できると便利である。このニーズに応える技術は再現可能なステガノグ
ラフィーである。良く知られている方法として、Pixel-value ordering (PVO)がある。PVO で は 、 カ バ ー 画 像 を 複 数 の 等 サ イ ズ ブ
ロックに分割し、各ブロックにおいて１単位の情報を埋め込む。情報の埋め込み方は、まずブロック内の画素値を昇順で整列し、最初の2画素の差、或いは最後の2画素の差によって決める。PVOは、カバー画像の画質を保証しながら情報の埋め込みができる一方、埋め込みできる情報の量が小さい。この問題を解決する方法として、Pixel based PVO(PPVO)という方法があるが、本質的な改善はできていない。
○ 提案技術は、埋め込みや情報抽出の過程ではPPVOをそのまま利用するが、秘密情報を埋め込む前に、その冗長度をできる限り小さくする。本技術の適用により、capacityを5倍程度増やすことができる。或いは、capaci
tyは同じままで、ステゴ画像の画質を大幅に向上することができる（即ち、より精確に再現することができる）。

○ 本技術は、秘密情報とカバー画像を同時に再現できるので、遠隔医療に利用できる。
例えば、脳のCT画像に、患者のカルテを埋め込み、山奥のクリニックから都市部の専門家に送り、そこで両方を再現し、治療方針を決めることができる。
○ カバー画像と秘密情報を同時に再現する必要性がある他の用途にも応用できる。
例えば、製品の部分画像に、関連情報を埋め込んで信頼できる専門家（AIなど）に送れば、品質の診断、真偽の鑑定、問題点の発見などを行うことができる。

UBICからのメッセージ
本技術は、「Vocabulary Table」を利用することによりデータ圧縮率を上げ、秘密情報を精確に画像に隠す方法を提供します。
画像と隠したいテキスト情報などを合わせて送信する場合に、元の画像の品質低下を防ぐため、有効な手段となります。上記のように、医療画像とカルテ、製品画像とその設計情報など、画像と組合せた秘密情報を安全に管理したり、送受信する場面での活用が考えられます。
実験に使用されたカバー画像

研究概要図

計
算
機
設
計
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信
・
ネ
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画
像
処
理

ソ
フ
ト
ウ
ェ
ア
セ
キ
ュ
リ
テ
ィ

再現されたカバー画像の画質(PSNR in dB)

基礎情報の共有によって秘密データを効率よく画像に隠す
関連発明：秘密データの隠蔽方法、これを実施するプログラム、及び秘密データ通信システム（特願2017-156805【特許第7143973号】）
109

そ
の
他

No.G-5

クラウドと携帯端末の分散処理に基づく
察知エージェントの実装技術
教授

趙 強福

概要

実用化の可能性○携帯端末の中に、さまざまな知的アプリを組み込むことによって、ユーザを様々な面でサポートすることができる。これらの知的アプリのことを「察知エージェント」という。察知
エージェントは、例えば、健康に関連するデー
タをもとに健康状態を把握したり、検索内容をもとにユーザの意図を推測したりすることができる。察知エージェントは携帯端末の「こころ」である。

○現在、実験室レベルでプロトタイプを開発、検証済み。今後、学内のクラウドセンターを利用して、サービス環境をテストし、不特定多数のユーザにもサービスを提供できるように し た い 。 ま た 、 で き る だ け 早 い 段 階 に、
ユーザ登録、アカウント管理、ユーザ基本情報の管理などの関連技術を取り込み、実用的システムを構築し、携帯端末ユーザ向けの「決定支援サービス」を提供したい。

○複数の察知エージェントを携帯端末に常駐させると、計算が重くなり、バッテリーの消費も速くなる。一方で、察知エージェントをクラウ
ドサーバに実装すると、ユーザの個人情報、秘密情報が傍受され、エージェントモデルも解析されるリスクがある。これらの問題を解決する
ためには、察知エージェントを小型化し、端末だけで実装する方法も考えられるが、限界がある。

UBICからのメッセージ○近年では、商品のレコメンデーションをはじめ、ユーザ向けのさまざまなカスタマイズ
サービスが提供されています。その一方で、これらに伴う情報セキュリティや個人情報の問題も顕著になりつつあります。本手法は、サーバとクライアントの役割分担を工夫する
ことにより、計算処理の効率化と、セキュリ
ティ上の課題解決をともに実現します。今後さらに発展する個人向け情報サービスの提供
システムにおいて、非常に有用な技術と考えられます。

○本提案技術では、クラウドと携帯端末を上手く使い分けることによって、クラウドのパワーを生かしながら、ユーザの計算モデルやプライ
バシーを守ることができる。

研究概要図

サーバ側の処理は、暗号化されたベクトルと乱数行列の計算のみであるため、サーバからはユーザの計算モデル、ユーザの個人情報・秘密情報を察することができない。

セキュアでプライバシー保護ができる決定支援サービスの実現
関連発明：携帯端末を用いた察知エージェントシステム、察知エージェントシステムにおける機械学習方法、及びこれを実施するためのプログラム （特願2017-120278 【特許第6746139号】 ）110

No.G-6

IT/IoTシステムのセキュリティテスト
教授

中村 章人

概要

実用化の可能性

従来のIT機器に加えて、様々なIoTデバイス
をネットワークに接続したシステムのセキュリティが重要な問題となっている。

1) IoTデバイス開発時のデバッグ
2) IoTシステムの統合テスト
3) ソフトウェア開発者を対象とした、ソフトウェアの動作確認やバグ修正の効率化○ IoTテスト用ネットワークシミュレータ
開発者やSIは、ネットワーク障害やサイバー攻撃に対するIoTシステムの振る舞いをテストしたい。しかし、IoTデバイスのソフ
トウェアや設定の変更は避けたい、またはできないこともある。ネットワークレベルのパケット操作で障害や攻撃の状況を再現できるようにし、透過的かつ柔軟なテスト環境を構築できるようにする。

4) システム管理者を対象とした、レプリ
カ環境による、運用システムのセキュリ
ティテストの自動化
5)教育や技術競技等のIT環境の構築

UBICからのメッセージ
IoT環境の増大により、IoTデバイスを含むシステムのセキュリティが注目されています。またサイバー攻撃のターゲッ
トとなるソフトウェア脆弱性の確実な検出も重要な課題です。本技術はこれらの課題に対して、シミュレーションや自動テスト環境を提供することで、効率的なセキュリティ確保を実現するものです。
日常生活の隅々まで浸透しているITシス
テムの世界において、非常に強力な武器となることが期待されます。

○ ソフトウェア脆弱性の自動テスト
ソフトウェアの脆弱性はサイバー攻撃の要因であり、これを適切に把握して解消する必要がある。脆弱なソフトウェアの振る舞いや実行結果を確認しようとしたときに、テスト環境の構築、テストの実施、レポートの作成までを自動で行えるようにする。

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研究概要図
ソフトウェア脆弱性の自動テスト

IoTテスト用ネットワークシミュレータ

https://github.com/uoanlab/vultest

シミュレーションDB

テストシナリオ

静的・動的
パケット操作
• 廃棄
• 遅延
• 改変
• 挿入

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通信ログ

デバッグと解析• ロギング• 可視化

ネットワークシミュレータ制御

脆弱性自動テストツール Vultest

メタデータ
作成者

NVD等
（外部データ）

トレース
中継・操作

仮想化・
構成管理ツール<構築・設定・起動>

テスト
実行者

本来の通信

メタデータ
（脆弱性、
環境、攻撃）<登録・更新>テスト
レポート<実行指示>

脆弱性
識別子<結果出力><攻撃>

攻撃用ホスト
攻撃対象ホスト（攻撃コード） （脆弱なソフトウェア）

システムのセキュリティテストやデバッグを効率化する
111

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Ｈ．その他
№

テーマ名

氏名

多変数関数の解析的重ね合わせ
H-1～ヒルベルトの第１３問題の変種～

H-2

大規模行列の固有値問題～厳密対角比からモンテカルロ計算まで～

H-3 手書き動作を即時にデジタル化する新自由手書き方式

H-4 人間の自然動作でロボットを制御

H-5

ものを制御する
～高度情報化社会の下での高度線形制御～

H-6 SNSのコメントの付き方で人気がわかる

P

浅井

和人

114

本間

道雄

115

荊

雷

116

荊 雷
程 子学

117

森

和好

118

成瀬

継太郎

119

関連
特許
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H-7 軟弱地盤用移動ロボット

成瀬

継太郎

120

H-8 経営に役立つ統計モデル

大藤

建太

121

H-9 データセンターおよびLiDARアプリケーション向けの光周波数コム

呂

国偉

122

H-10 AIzuHand: 適応型リアルタイム非侵襲的ニューロモルフィック義手

Ben A. Abderazek

123

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他

H-11 スーパーにおける売上データからの購買パターンの抽出

Rage Uday Kiran

124

有H-12 自動運転車の安全性改善のための交通渋滞パターンの検出

Rage Uday Kiran

125

有H-13 極限環境域に適用可能な小型高性能広帯域地震計

113

山田

竜平

126

No.H-1

多変数関数の解析的重ね合わせ～ヒルベルトの第１３問題の変種～
上級准教授
概要

浅井 和人

実用化の可能性○本研究により、ヒルベルトの第13問題の解析的類似へのアプローチが期待される。

○多変数関数の解析的重ね合わせについて興味を持って研究を行っている。この問題の起源は古く、また素朴であり、多変数の関数を
２変数や少ない変数の関数のみを用いて表示できないかというものである。

○また、実用的には、ある量 F が幾らかの要因で決まるとき、幾らかの変数をまとめて中間的な変数をつくり、その関数で F を表すというような、効果的な関数表現に応用することができると考えられる。

○この種の問題の有名な定式化としてはヒルベルトの第１３問題があるが、そこでは、２変数連続関数を用いた重ね合わせが問題となっていて、それはKolmogorov、Arnol’dによって解決されている。これによれば、任意の多変数関数は、２変数連続関数の特定の型の重ね合わせで表示できるということである。

UBICからのメッセージ○しかし、解析関数や代数関数、滑らかな関数等を用いた重ね合わせについては、そのような単純な結論は得られず、あまり研究が進んでいない。本研究では、解析的あるいはある程度滑らかな重ね合わせについて調べている。そしてある特定の型の重ね合わせについては、そのように表せるための必要十分条件
が具体的な偏微分方程式系で表示できることがわかった。

○数学の分野で[実用化の可能性]を求めるのは無理があるとは思われますが、この「重ね合わせ」の学問は数学の他の分野の根底となっており・・・・最終的には
私たちの身近な部分に関係しているものと思われます。

研究概要図

計算機による非常に複雑な偏微分方程式の処理
114

No.H-2

大規模行列の固有値問題～厳密対角化からモンテカルロ計算まで～
教授
概要

本間 道雄

実用化の可能性○原子や原子核などの量子多体系の性質を調べることは、多くの場合、その系に対応する行列の固有値を調べる数学的な問題に帰着される。この行列のサイズは、システムの構成
要素の自由度が増えるにしたがって急激に増大する。コンピュータ技術の進展により、現代ではパソコン上でも１０億次元程度の行列の固有値をいくつか求めることができるようになった。しかし、多くの興味ある問題に現れる行列は桁違いに大きく、スーパーコン
ピュータでも扱うことができないのが現状である。

○ Ｑ Ｍ Ｃ Ｄ （ Quantum Monte Carlo
Diagonalization）法は、固有値の射影演算子に基づくモンテカルロ並列計算により、量子多体系の巨大行列を小行列に変換して固有値を計算する方法であり、いままでに原子核の構造計算に応用されたが、他のシステムにも適用可能かもしれない。

UBICからのメッセージ○物質の微視的な構造を求める際にエネル
ギースペクトルの解析が行われます。この解析のために行列の固有値が必要となります。10億行10億列の行列の固有値は10億個ありますが、多くの場合、興味ある固有値はそのうちの数十個です。

○本研究は、量子多体系に対応する巨大な行列の固有値を、なるべく高い精度で求めることを目指している。その実現のためには、効率の良い並列計算アルゴリズムと、適切な誤差評価が必要である。そのひとつの可能性として、対角化計算に確率論的な手法を導入した近似計算法を開発している。

○この研究では、巨大行列を小行列に変換
し、興味ある少数個の固有値を近似的に求めます。必要な場合には、求まった固有値の精度を別の手段で上げることも行
われます。

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研究概要図

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巨大システムの解析が可能に
115

No.H-3

手書き動作を即時にデジタル化する
新自由手書き方式
上級准教授

荊 雷

概要

実用化の可能性○ 筆記は、時代と場所を超えて人間同士がコ
ミュニケーションするために、欠かせない手段である。しかし、紙上のアナログ手書きと、PC上のデジタルデータを統一的に管理することには、様々な困難がある。例えば、紙ノー
トをスキャンしたものは、検索・修正が容易にはできない。一方、タブレットにスタイラ
スで書くと、タッチパットのサイズが小さく、思ったように書けないということがある。
○ 無拘束な環境で、人間が自由に書いたものをシステムが自動的に記録することが、理想的な筆記方式だと考える。このように手書きのアナログ情報とデジタル筆記情報を同時に保存する方法を、我々は「新自由手書き方式」と呼んでいる。
○ 我々は、新自由手書き方式を目指し、世界初、小型センサーノードを指先やペン先に装着しながら、手書き文字を高精度に認識できる技術を確立した。概要図の左は、現段階のパイロットシステムである。センサを爪に固定し、普通の手書き動作をシームレスに認識する。処理の全体プロセスが右の図である。
主に、記録、訓練、分割、復元、認識の５つの部分から構成される。

○ 現段階の実験結果では、３６文字（数字とアルファベット）を連続入力した場合、認識率88%を達成した。
課題としては、入力文字サイズが2cm程度と、通常の手書き文字サイズの２倍程度が必要となることである。また、連続入力を分割するために、意識的にペンアップ動作が必要になることなど、改善すべき点が残っている。

UBICからのメッセージ○ 手書き文字の認識や、手書き入力のデジタル化に関しては、従来から多様な技術が開発されてきましたが、認識率や動作上の制約などから、本格的な実用には課題もあります。本技術は、手書き動作を直接センサで捉え、その情報を分析することにより、書いた文字を判別するもので、IoT（もののインターネット）技術の１つの応用事例にもなっています。本方式では筆記用具自体を選ばない自由度があり、極端な場合、書く振りをするだけでも手書き文字認識とデジタル化が可能な点が特徴です。

研究概要図

普段の手書き動作を変えずに、書いた文字をデジタル化
関連発明：手書き文字認識装置、検出装置および処理装置（特願2016-205061 【特許第6821174号】 ）116

No.H-4

人間の自然動作でロボットを制御
上級准教授

荊 雷／教授

程 子学

荊 雷

程 子学

概要

実用化の可能性○ 現在まで、ロボットアーム、車輪走行ロ
ボット、人型などの２足歩行型ロボット、犬型などの４足走行型ロボット、蛇型などの無足歩行型ロボット、飛行型ロボットなどの各種の形態のロボットが開発されている。しかしながら、種類や構成が異なる様々なロボッ
トは個別のやり方で操作せざるを得ず、共通に操作する技術は存在しなかった。そのため、熟練者以外の一般の操作者にとって 、様々なロボットを効率よく簡単に操作することは困難であった。
○ 本発明では、操作者がジェスチャなど簡単な動作を行うことによって、様々なロボットを共通に操作できる装置・プログラムを提供することを目的としている。
○ 概要図に示したように、モーションセンサ
を内蔵した服を装着した操作者のジェスチャ
を、モーションセンサにより認識し 、センサーゲートウェイに送信する。ゲートウェイ
により、ジェスチャを制御命令に翻訳し 、
ネットワークを経由して、遠隔のロボットを制御する。人型ロボットを例に挙げると、操作者が前に進むとロボットは前進し、操作者が座るとロボットも座る動作を行う。

○ ロボットと人間をつなぐインタフェース
として、在宅、工場、災害地など、ロボッ
トを操作するあらゆる場面に必要不可欠な技術になると思われる。
○ ロボットアームを人の腕で制御するシス
テムを研究開発済みである。ただし、人の腕が任意の動作をする場合の検知精度が、
平均10cm程度とやや低い。従って課題として、認識精度を改善すると同時に、遅延も評価する必要がある。今後は、腕だけでなく、全身の動きを計測できるモーション
キャプチャーシステムを研究開発していく。

UBICからのメッセージ○ ロボットが日常生活にも入りつつある現在、人間との円滑なインタフェースは重要な技術課題です。本技術は異なるロボットに対しても、共通的かつ分かり易い命令で操作を可能にする技術です。またこれは、
近年はやりの IoT（もののインターネット）技術の１つの応用としても捉えられます。今後さまざまな状況での応用が期待される分野です。

研究概要図

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身振り手振りでロボットとインタフェース
関連発明：ロボットを操作する装置、その装置において実行される方法およびプログラム（特願2016-146033 【特許第6910628号】 ）117

No.H-5

ものを制御する
～高度情報化社会の下での高度線形制御～
教授
概要

森 和好

実用化の可能性○いままで効率的に制御できなかったシステムの○高度情報化社会の下での高度制御の必要性
制御の可能性
現在は、「情報化」時代と呼ばれており、情・高速移動回転体システムの安定化および最適化へ報を処理する機能は高度かつ複雑なものが要の可能性求されている。
移動してい る回転 シ ステムを制 御する と き 、
特に近年、ハードウエアの爆発的発展にともない、システムは高度な制御が可能となった。 「回転方向」と「移動方向」の２つの「方向」があると考えることが可能ですが、高速に回転してそれらを効率的に制御することが社会的に求いるシステムの制御は、不安定になりがちで、いめられている。
ままで制御が難しい分野に属していました。
○モデル化および設計
この特性を数学的に表すことで、システムの安システムの制御を行なうためには、そのシステムの特性を明らかにする必要がある。また、 定化および最適化を図ります。
効率的な制御のためには、得られた特性に基づいた最適なコントローラーの構成が必要で ・高度画像処理や高度アニメーション処理の可能性
数学的には、画像やアニメーションも「信号」ある。
として捉えることが可能であることが知られていしかしながら、システムの複雑化に伴い、最適なコントローラーの構成が複雑化している。 ます。そのため、信号を入出力するシステムとして画像処理やアニメーション処理を捉えることがそのために、最近提唱され、注目されている
既約分解アプローチと呼ばれる手法を用いる。 可能です。システムの特性を数学的に表すことで、画像処理やアニメーション処理(並列化を含め)の
これは、システムの特性を数学的に取扱い、効率化を図ります。
コントローラーの設計・システムの解析を行なう手法である。既約分解アプローチでは特性を数学的に扱うため、いったんその特性を
UBICからのメッセージ
得れば、それを純粋に数学的手法を用いて扱○従来の手法では、うまく制御できなかったシス
うことが可能となる。
テムでも、効率的に制御を行なおうという研究分野です。実用化にあたっては、制御を行なおうというシステムの特性を明らかにするハードルがありますが、これを乗り越えると、提案手法により効率的に制御を行なえます。

研究概要図

制御できなかったものの制御を可能に！
118

No.H-6

SNSのコメントの付き方で人気がわかる
教授

成瀬 継太郎概要

実用化の可能性○SNSで自分のページに「いいね！」されることがありますが、それってどのくらい本気なのでしょうか？ もしかして付き合いなのでしょうか？ いったい、本気で読んでいる人は何人いるのでしょうか？
本技術は、それに答えるものです。自分のページに対するコメントの付き方で、本気の読者の数が分かります。

○従来のアクセス解析では、ユニークユー
ザーやページビュー（PV）を観測しますが、そこには機械的なアクセスや、ヒトであっても流し読みなど、本気でない数が含まれています。また、これらはサーバー管理者
しか分からない数値です。
○本技術ではコメントを外部から観測するだけなので特別な仕掛けは必要なく、さらに異なるサーバー間でも人気の比較ができます。

○コメントは各人の自由意志で行っています
が、一人が何件のコメントをしているかをみると、実は法則がありました。

UBICからのメッセージ○人気のあるページにはたくさんの人が集まるため、一回しかコメントを書かない人がた
くさんいます。一方、たくさんのコメントがあっても常連ばかりだと、一人がたくさんのコメントをしています。

○ 本技術は、一人がコメントする投稿件数に着目した際の分布に規則性があることを利用して、特定サイトの人気度を推測する手法です。インターネットのアクセス数は、
プライベートなSNSの世界だけではなく、ビジネスにおいても重要な指標になっています。当該サイトの真の人気度を把握することによって、ビジネス面での活用も期待されます。

○この法則を利用すると、既にコメントを書いた人数と件数から、裏に隠れているコメン
ト数が０という熱心に参加している人数、つまり本気の読者数がわかります。

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異なる三つのスレッドの一定
時間ごとのコメント数は一見するとバラバラだが、一人が何件のコメントを投稿した
かの分布には法則性がある。これを利用するとそのページを本気で見ている人数がわかる

本技術による推定数（赤）は実際のユーザ数（緑）とよく一致しているが、PV（青）の傾向は大きく異なる。

コメントの分布から特定サイトの真の人気度を推測する
関連特許：利用人数算出システム、利用人数算出方法および利用人数算出用プログラム（特願2006-337242 【特許第4936523号】）
119

No.H-7

軟弱地盤用移動ロボット
教授
概要

成瀬 継太郎実用化の可能性○ 開発の現状○ 技術の背景
実際の水田でロボットの走行特性の検証を水田に代表されるように、水を含んだ土はとて行い、以下の成果が得られた（図３）。
も柔らかく、車輪の回転によって土壌が変形し、・水田で安定な移動が可能であることが実
簡単にスリップしてしまう。これを軟弱地盤と
証された。
呼ぶ。
・ロボットが稲を踏みつけても、稲に損傷
農業への応用を考えると、土壌を破壊せずに移を与えないことが確認できた。
動する機構が望まれる。
○ 技術の概要
そのために、車輪の接地面積を減らすことにより車輪が土壌にあたえる力を低減させ、土壌の破壊を防ぎながら軟弱地盤での移動を可能にするロッド型車輪機構を開発した（図１）。
一方、土壌は各地点で傾斜や軟弱度が異なるため、直進のような正確な移動は困難である。しかし作業のためには、与えられた区間を隅々まで移動（＝掃引）しなければならない。
そのために移動のランダム性を考慮したロボットの経路計画方法を開発した（図２）。

○ 現状の開発課題
水田の自動掃引をするロボットの自動制御方式の開発が今後の課題である。

UBICからのメッセージ
近年、ロボット技術は工業用からより身近な所での利用を目的に 、さまざまな研究・開発が行われています。本技術は軟弱
地盤でも走行可能なメカニズムを提供する
もので、水田や砂地で動くロボット、月面で稼働するロボットなど、ロボットの活躍
範囲を広げる技術といえます。さまざまな利用シーンの開拓が期待される技術です。

○ 技術の応用性
干潟や砂地、月面も軟弱地盤であるため、多くの屋外作業ロボットへの応用が期待される。

研究概要図

図１：ロッド型車輪機構による軟弱地盤移動用ロボット．

図２：ランダム性を考慮した経路計画法のよる掃引の例．線はロボッ
トの軌跡を表し，異なる色は異なるロボットを表す．

図３：水田での走行実験の様子．

軟弱地盤でも安定して走行可能なロボットの実現
関連発明：水田除草ロボット（特願2013-188978【特許第6260951号】）
120

No.H-8

経営に役立つ統計モデル
准教授
概要

大藤 建太

実用化の可能性○モデルは市販のパッケージソフトを含めて、いろいろなものを利用できます。
計－計量経済モデル算－時系列モデル機
設・・・その他
計○ [概要] にも書きましたが、実は、モデルに通行く前の、データの収集が一苦労です。場合 信・によっては、何年か過去にさかのぼって長期 ネッのデータを集める必要もありますが、データ トワ
は多ければ多いほどモデルの精度も高くなり ーク
ます。
シ○過去の経営データをもとに、売上予測をしたり、価格予測をしたり、生産費用構造の推定は苦労が伴います。この統計モデルでは、
過去のデータを最大限に使って、将来の価格
や売上、過去の生産関数や費用関数といったコスト構造などを予測することが出来ます。
○経営者は、いろいろな情報を総合し、経験と熟練によってこうした数値を予測していますが、それを統計によりモデル化することによって、経営者の判断に近い予測や推定をすることが可能です。
○課題としては、データの収集に手間がかかることです。過去のデータがある程度ないと、統計モデルの精度が低くなってしまいます。
○また、モデルをきちんと調整、理解することも必要です。中身をよく理解しないでモデルを過信すると、間違った推定や予測をしてしまうので注意が必要ですが、きちんと調
整・理解すれば、判断の材料の一つとなるかもしれません。

UBICからのメッセージ○経営において、売り上げ・製品の価格変動などの予想は非常に重要です。
○これまで予測は経営者の経験や勘に頼っていましたが、本研究は統計モデルを用いて予想してみようというものです。
○なお、統計モデルは、需要予想による価格変動など要因を特定できるものには向いていますが、株価のような変動の要因を特定するのが難しく、ランダムに動く
ものには向いてません。

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研究概要図

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過去の経営データから構造推定や予測
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No.H-9

データセンターおよびLiDAR
アプリケーション向けの光周波数コム
上級准教授 呂 国偉
概要
概要

実用化の可能性
実用化の可能性○非線形光学に基づく低位相雑音コヒー
レント光周波数コム
光周波数コムは、スペクトルが一連の等間隔な離散周波数ラインで構成されるレー
ザーソースです。 計測、信号生成、通信などに広く使用されています。 ジョン=L.ホー
ルとセオドア=W.ヘンシュは、2005年に光周波数コムの開発に貢献したことで、ノーベル物理学賞を受賞しています。
しかし一部のアプリケーションシナリオ
では、周波数ライン間のコヒーレンス、コスト、スケーラビリティ、柔軟性など、光周波数コムのパフォーマンスに厳しい要件を課します。 私たちは、データセンターおよびコヒーレントLiDAR測距におけるアプ
リ ケ ー シ ョン の ために 、 柔 軟 でイ ン テ リ
ジェントにスケーラブルな光周波数コムを提案し、実験的に実証しました。
本技術は低コスト、低位相ノイズ、高い
コヒーレンス、インテリジェントなスケー
ラビリティを特徴とします。LiDAR測距においては、高精度と低実装コストを確保し、ま た レ ー ザー ソ ースと し て の デー タ セ ン
ターでの適用においては、コスト効率の高いソリューションを提供します。

○インテリジェントにスケーラブルな高性能光周波数コムは、非線形光学効果、
つまり4光波混合に基づいて実装および実現できます。ユニットは、ナノスケールの非線形デバイスを使用してオンチップ
で組み立てることもでき、さまざまなア
プリケーションシナリオにおいて商品化の可能性を示しています。

UBICからのメッセージ
光周波数コムは、時間・空間・周波数の精密なものさしとして利用することができる応用範囲の広い技術です。この技術を使うと、セシウム原子時計の精度を超える超高精度「光時計」の実現、LiDARなどの高精度測距、光周波数の精密な測定などが可能となります。本技術は、このような光周波数コムに関して、その柔軟性、高スケーラビリティを実現するもので、今後さまざまな分野での応用が期待されます。

研究概要図
Pumps

2-Carrier Pump

Dw

P2

P1

Seed
Outputqoutput
w2 w1

3-Line Optical Comb

qseed

w

Outputqoutput

3-Carrier Pumpw

7-Line Optical Comb

w2s1* ws w1s2*
Dw c.: Constant termPhase Noise from Pumps Dqpumpw

qoutput = (Dqp1-Dqp2 ) +qseed +c.
(a) Nonlinear Optical Processing with
Coherent Pumps(b) Intelligently-scalable Optical
Frequency Comb

光周波数コムによる超高精度な世界の実現
122

No.H-10

AIzuHand: 適応型リアルタイム
非侵襲的ニューロモルフィック義手
教授 Ben A. Abderazek
概要

実用化の可能性○プロテーゼ/神経プロテーゼは、神経障害を持つ人々の生活の質を大幅に改善することができます。これらのデバイスは、広範な治療ソリューションになりつつあります (つまり、パーキンソン病、網膜インプラント、歩行リハビリテーション、義肢の感覚フィード
バックの回復、乳房充血または触診など)。
ただし、さまざまな感覚入力を組み合わせて複雑なタスクを正確に実行する生きている
エージェントとは異なり、ほとんどの義肢および擬人化ロボットアームは、精度に影響を与える単一感覚入力を使用します。しかし、それらは制御方法が原因で電力を大量に消費するデバイスです。
したがって、義手の感覚運動機能の豊富さとその適応性を理解することは、現代の科学と工学における課題の 1 つです。
○このプロジェクトでは、感覚運動の統合とフィードバック センシングを備えた高度なリアルタイムで電力効率の高いニューロモル
フィック義手 AIzuHand を調査します。私たちは、義肢を制御して、神経障害や切断を受けた人々の動きを回復させるためのソ
リューションを開発することを目指しています。

○このプロジェクトの結果は、次の実用的なアプリケーションに適用できます。

-肢体不自由者のリハビリ、-四肢切断者のための柔軟で低コストの義
肢-乳房充血のためのプロテーゼ-触診用プロテーゼ

UBICからのメッセージ
本研究は３次元ネットワークオンチップ
によるスパイキングニューラルネット
ワーク（SNN）を利用し、複雑な神経入力を処理し直感的な動作を可能にした義手の制御技術です。リアルタイムで直感的な制御が必要な四肢切断者用の義手やリハビリテーション用途の他、特定疾患
により義手の利用が望ましい方への適用など幅広い活用が期待できます。

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の
他

アダプティブリアルタイム非侵襲ニューロモルフィック義手。 左：アプローチの全体像、右：AIzuHand I 義足初試作

直感的な制御が可能な人工装具の開発
関連発明：３次元ネットワークオンチップによるスパイキングニューラルネットワーク （特願2019-124541）
123

No.H-11

スーパーにおける売上データからの購買パターンの抽出
准教授 Rage Uday Kiran
概要

実用化の可能性○小売業界におけるスーパーのオーナーにとってより多くの利益を生み出すことができる有用な情報は、購買データの中にあります。

○ Yahoo! JAPANショッピングにおける売上解析事例:・本研究では、多くの顧客がNintendo 3
DSとPlayStationのゲームを同時に購入していることを発見しています。このことは、Nintendo3Dのゲームを購入する
人が同時にPlayStationのゲームを購入することはないという一般的な仮説に反する興味深い結果が得られたことになります。

○この研究は、購買データから顧客の購入パターン（役立つ情報）を抽出することを目的としています○ 抽出パターンの種類:
・ 頻度パターン; 顧客による購入頻度の高い商品といえばパンやジャム・多くの顧客は白ワインセットと赤ワインセットを午前中に購入しています。

・ 高収益パターン: マネジメントにより多くの収益を生み出す商品.

UBICからのメッセージ・ 周期性のあるパターン: 顧客が店舗で定期的に購入するパターンの商品

小売業界においてはキャッシュレス決済などの広まりに伴い、顧客情報に紐づいた決済データの取得が可能となってきています。この技術はその中でも顧客の購買パターンや頻度などから購買意思を推察してデータドリブンな経営を進めるといったことに活用が期待できます。

研究概要図

1.

produce

input

Pattern
MiningUsage

output{Bread, Jam}
{Ball, Bat}

Customer purchases

Big sales data

Knowledge discovery

Interesting patterns

2.
3.
4.

Introducing new
campaigns
Product
placement
Product
recommendation
Inventory
management

Applications

利益を最適化する購買データ解析
関連発明：周期的近傍パターン検出装置、周期的近傍パターン検出プログラム及び周期的近傍パターン検出方法（特願2021-047837）
124

No.H-12自動運転車の安全性改善のための交通渋滞パターンの検出
准教授 Rage Uday Kiran
概要

実用化の可能性○ 日本において地震や台風などの災害は日常的に起きています。

○ 推奨されるルート
計
算
機
設
計

○渋滞パターンを推定して適切な交通ルー
トを推奨することは、人命を救い、自動運
転におけるドライバー(人間/自動運転システム)の経験を向上させるための重要な要素です。
Figure 2: Route recommendation from Point A to B

○本研究ではは主に、説明可能な AI モデル(図1)を開発して輸送ネットワークにおける将来の交通渋滞を予測することを目的とし
ています。

通
信
・
ネ
ッ
ト
ワ
ー
ク
シ
ミ
ュ
レ
ー
シ
ョ
ン

○図1は説明可能なAIモデルのフレームワー
クを示します。
Figure 3: Route display○ 本研究では以下のパターンが検出されています:・交通渋滞が頻繁に発生する道路区間
・渋滞長の長い道路区間
・事故による渋滞が多発する道路区間

信
号
処
理

UBICからのメッセージ
車両の走行ルートに着目したモビリティ
データ解析は、渋滞解消のためのルート策
定の他、解析結果を利用してMaaSなどのサービス構築にも活用が期待されます。本
技術はモビリティデータの解析結果だけでなく分析フレームについても今後需要が高まると考えられます。

研究概要図
研究概要図

画
像
処
理

ソ
フ
ト
ウ
ェ
ア
セ
キ
ュ
リ
テ
ィ

そ
の
他

Figure 1: Architecture of explainable AI for discovering traffic congestion patterns

渋滞回避ルートをリコメンドする交通流解析
関連発明：周期的近傍パターン検出装置、周期的近傍パターン検出プログラム及び周期的近傍パターン検出方法（特願2021-047837）
125

No.H-13

極限環境域に適用可能な小型高性能
広帯域地震計准教授 山田 竜平
概要

実用化の可能性○東日本大震災で福島県を含む各地で甚大な地震・津波被害が生じて以降、地震災害に対する防災・減災の意識が高まっている。このような地震防災のためには、地震観測網を拡張し、即座の広域での地震検出と周知が重要となってくる。特に、海溝や活断層、活火山域などの震源付近への地震計の設置は、即座の地震検出に有効であるが、高圧の海底や高温の火口付近であったり、一般に設置が困難
な極限環境である事が予測される。そこで、
現在、このような極限環境下でも高精度に地震を観測可能な小型の広帯域地震計（図1)の開発を進めている。
○開発する広帯域地震計は、宇宙機用として実現された小型高感度の短周期地震計をベースとする。この地震計は電磁コイル式の地震計であり、同タイプの地震計と比較しても小型軽量でありながら、高感度を実現している。
また、地上の地震計と比較しても遜色ない地動応答を示す。加えて、極限環境用として、
高低温時や強い衝撃を加えた後でも動作する
事を確認している。現在、この地震計の周波数応答を広帯域化して、観測時における成果を拡張するため、電気的に地震計の振子の運動を制御する負帰還回路の設計・開発を進めている。

○現状、設計・製作した負帰還回路を短周期地震計に接続して地震計の固有周期を1秒から10～30秒まで拡張する事ができている。また、実際に地震観測所で観測試験を行ったところ（図2)、比較的大きい地震は観測可能な事を確認できた。
一方、広帯域化のため、地震計の振子の調軸可能範囲が狭まり、中立位置を維持するのが困難であったり、現状ノイズレ
ベルが高いといった問題がある。これら
中立保持機構の確立、及び低ノイズ化を実現できれば、小型で極限環境下でも使用可能な広帯域地震計としての実用化が期待できる。

UBICからのメッセージ
地震大国である日本において地震メカニ
ズムの解明は重要です。この技術はこれまで計測が難しい極限環境下での地震計測を可能とするもので、地震の観測網を拡張することによって地震発生メカニズ
ムの解明に繋がって行くだけでなく、地震予測への発展へ活用が期待されます。

研究概要図

図1.小型高性能広帯域地震計

図2.地震観測試験コンフィグレーション

極限環境下で計測可能な地震計
126

付録

１

会津大学産学イノベーションセンターの紹介

・・・

128

２

教員氏名アルファベット順索引

・・・

130

３

会津大学保有特許一覧

・・・

133

127

会津大学 産学イノベーションセンター
University-Business Innovation Center（ＵＢＩＣ）～最近の事業紹介～
共同研究・受託研究

産学連携の推進②■機械学習による野生動物検出システム
本システムはクマなどの野生動物の自動検出ならびに周知を行う小型センサー
ノードです。AIの画像認識機能を安価なマイコン基盤に実装した点に特徴があります。2018年度の戦略的情報通信研究開発推進事業（SCOPE）の受託研究において開発を実施し、その後、中核技術に関して特許申請を行いました（特願2019-059707, 特 願 2020-04559
5）。2020～2022年度には福島県会
津地方振興局からの受託事業として、街中における実証実験が進められました。

■新技術説明会
会津大学が有する研究シーズを、教員自らが実用化を想定して説明する「新技術説明会」を開催しています。本説明会
では、技術への理解を深め、企業ニーズとのマッチングを図ることを目的としています。大学からの技術紹介の後に、企業担当者の方との名刺交換や技術相談会も行うことで、大学シーズを通じた交流の場にもなっています。

説明会の様子

本学教員によるプレゼンの様子■展示会への参加
県内外の各種技術展示会に参加し、大学シーズと企業ニーズとのマッチングを図るとともに、会津大学の研究内容を来場者の皆さまにわかりやすく紹介しています。

産学連携の推進①■会津産学懇話会との定例会
会津産学懇話会と月一回朝に講演会を開催し意見交換を行っています。さらに先進地視察等を行う
ことで産学連携を進め、会津地域の産業発展を図るための事業を展開しています。
定例会の様子イノベーションジャパン2019

多様な産学連携の形態への積極的な取組み
128

ロボット・航空宇宙フェスタ

会津大学 産学イノベーションセンター
University-Business Innovation Center（ＵＢＩＣ）
産学連携を通じて社会へ貢献し、会津大の精神“to advance knowledge for humanity”を実現する。

UBICの概要

産学連携の推進会津大学産学イノベーションセンター(UBIC)■研究成果の紹介・展示
は、地域や企業に開かれた産学官連携の総合窓
・毎年、県内外の展示会や各種フェア、イベン
口として、専任教員のコーディネーションによト等にシーズを出展しています。
り、企業や起業家からの技術相談や経営相談等
・会津大学教員の成果や、大学発ベンチャー企に対応しています。
業の取組状況などを展示しています。
また、会津大学教員の研究内容の紹介や共同■共同研究や受託研究等の推進・外部資金の導入
研究の推進、各種補助金や起業のための情報発・産学官連携コーディネーターを配置し、共同信に取り組んでいます。さらに、研究開発室及研究や受託研究等に結びつくコーディネート
び先端システムの有料開放、各種技術セミナー
活動を行っています。
の開催等により、産業支援にも貢献しています。 ・国庫等を活用した産学官連携推進事業への取これらの活動が評価され、2020年12月には、組みを進めています。
経済産業省の地域オープンイノベーション拠点■相談業務・人材育成（J-Innovation HUB）にも認定されました。
・相談窓口を開設し、企業や起業家からの技術相談や経営相談等に対応しています。
■知的財産管理イノベーションの創出
・先行技術調査のため､科学技術に関する文献情
報や特許情報を収集しています。
会津大学は“to Advance Knowledge for・会津大学教員の研究成果の権利化を図り、積Humanity”「人類の平和と繁栄に貢献する発極的な技術移転を推進しています。
明と発見の探求」をモットーに、研究と教育の成果を基盤として、地域社会や産業振興への貢企業支援
献を目指しています。
UBICでは、本学の研究や教育の成果を産業■研究開発
界にフィードバックし､大学と産業界・地域を・会津大学教員との共同研究を支援する施設と繋ぐ窓口として、イノベーション創出、産業のして、また教員や学生の起業】等支援としての活性化・発展への寄与、地域社会との協業を推貸出施設である【研究開発室】５室、【ブース
進しています。
型オフィス】６室を用意しています。
・200インチのスクリーンを備え、約50名収
イノベーションの創出
産業の振興・発展
容可能な【３Dシアター】、人体の動きをC
UBI
学
デジタルデータ化できる【運動解析室
大会津
を低料金で利用できます。
■講習会
教育
・新たなビジネス展開と地域産業の振興を支援するため、ITに関する各種講習会・セミナー
研究の開催、及び開催の支援を行います。
■見学・センターの設備に関して、一般見学を受け付
またUBICは、研究成果や人材育成を通じてけています。
の活動はもとより、国内外の大学や研究機関へのネットワークを提供することによって、一大学の枠を超えた産学連携の“ゲートウェイ”の役割を担います。本学の研究、教育、国際ネットワークをぜひご活用ください。
地域
産業貢献

Locality

Education

Research

ブース型オフィス

To Advance Knowledge for Humanity
129

３Ｄシアター

運動解析室

氏名アルファベット順索引
アルファベット

氏名

テーマ名

ページ数

カテゴリ
No.

A

Asai

浅井 和人

多変数関数の解析的重ね合わせ～ヒルベルトの第１３問題の変種～

114p

H-1

B

Ben

Ben A. Abderazek

誤り耐性ルータとそのＩＣへの適用

22p

A-1

Ben

Ben A. Abderazek

AI-Chip：低消費電力ニューロチップの研究及び開発

23p

A-2

Ben

Ben A. Abderazek

オンライン学習によるイベント駆動型低消費電力
3次元デジタルスパイキングニューロモーフィックシステム

24p

A-3

Ben/Dang

Ben A. Abderazek
Dang Nam Khanh

マルチコアアプリケーションのための高信頼性オンチップ通信ネットワーク

25p

A-4

Ben

Ben A. Abderazek

運動モニタリングのための身体領域ネットワークシステム

36p

B-1

Ben

Ben A. Abderazek

AIzuHand: 適応型リアルタイム非侵襲的ニューロモルフィック義手

123p

H-10

Chen

陳 文西

「夢護®」睡眠中の呼吸・心拍・体動の全自動計測と健康状態変化モニタリング

62p

D-1

Chen

陳 文西

「快風®」入浴中多チャンネル心電信号の全自動計測とウエルネス管理システム

63p

D-2

Chen

陳 文西

「おんたま」睡眠中体温の全自動連続計測と女性生理周期推定（排卵期と月経期）

64p

D-3

Cohen

Michael Cohen

ナローキャスティング ～多地点会議の参加者・メディア・方向制御～

37p

B-2

Cohen

Michael Cohen

The Helical Keyboard： 螺旋型鍵盤～ＶＲ、コンピュータミュージック、立体音響の融合～

90p

F-1

Dang

Dang Nam Khanh

ニューロモーフィック・コンピューティング・システムに基づいた3D-ICの研究開発

26p

A-5

Demura

出村 裕英

超広角多眼カメラによる立体視技術の開発～視野の広い光学系立体視カメラ～

74p

E-1

C

D

F

FayollePierre-Alain Fayolle 形状モデリング

75p

E-2

H

HamadaMohamed Hamada

スマートマルチメディア学習フレームワークとクラウドベースの実装

91p

F-2

HameedSaji Hameed

環境情報の管理と予測のための計算

52p

C-1

Hirata

平田 成

不規則形状物体と関連属性のインタラクティブなCG表現

76p

E-3

Hisada久田 泰広

心電図の時間周波数解析支援システム

65p

D-4

Honda

本田 親寿

次期月惑星探査ミッションへの搭載を目指したカメラシステムの開発

77p

E-4

Honma

本間 道雄

大規模行列の固有値問題～厳密対角比からモンテカルロ計算まで～

115p

H-2

Huang

黄 捷

アクティブ音源定位によるロボット位置同定～音のみでロボットが自位置認識～

66p

D-5

Jing

荊 雷

手書き動作を即時にデジタル化する新自由手書き方式

116p

H-3

Jing / Tei

荊 雷
程 子学

人間の自然動作でロボットを制御

117p

H-4

Kitazato

北里 宏平

リモートセンシングによる定量的な鉱物資源探査

78p

E-5

Kohira小平 行秀

集積回路の自動設計技術～設計規則・設計仕様を満たす回路を自動で設計する技術の開発～

27p

A-6

Li

李 鵬

災害管理のためのオンライン地理・人間情報サービス

38p

B-3

Lyu

呂 国偉

データセンターおよびLiDARアプリケーション向けの光周波数コム

122p

H-9

Markov

Konstantin Markov

音声言語技術67p

D-6

Miyazaki

宮崎 敏明

ダイハード・センサネットワーク～初期設定・メンテが不要で生き続ける～

39p

B-4

Miyazaki

宮崎 敏明

カスタマイズ可能なセンサネットワーク

40p

B-5

J

K

L

M

130

アルファベット
M

N

O

P

R

S

氏名

テーマ名

ページ数

カテゴリ
No.

Miyazaki

宮崎 敏明

赤外線センサを用いた複数人の動線推定

41p

B-6

Miyazaki / Li

宮崎 敏明
李 鵬

災害時の情報一元管理システム(RIM: Resilient Information Management System)

42p

B-7

Mori

森 和好

ものを制御する
～高度情報化社会の下での高度線形制御～

118p

H-5

Mozgovoy

Maxim Mozgovoy

人間のような意思決定をするコンピュータ
Human-Like Decision Making in Realtime Systems and Video Games

53p

C-2

Nakamura中村 章人

IT/IoTシステムのセキュリティテスト

111p

G-6

Nakasato

中里 直人

粒子シミュレーションの応用～コップの中から宇宙まで～

54p

C-3

Naruse

成瀬 継太郎初心者や子供でも使いやすいロボット・CGキャラクタの動作生成

92p

F-3

Naruse

成瀬 継太郎SNSのコメントの付き方で人気がわかる

119p

H-6

Naruse

成瀬 継太郎軟弱地盤用移動ロボット

120p

H-7

Nishidate西舘 陽平

原子スケール有限要素法による破壊力学

55p

C-4

Nishimura

西村 憲

レイトレーシングのための専用ハードウェア

79p

E-6

Nishimura

西村 憲

光線追跡による動画像生成のための高速化データ構造

80p

E-7

Ofuji

大藤 建太

経営に役立つ統計モデル

121p

H-8

Ogawa

小川 佳子

宇宙探査データ解析～対象は遠い月・惑星、手法は身近な波形分析～

81p

E-8

Okuyama

奥山 祐市

計算中にLSIチップ内配線を変更～やわらかいスーパーコンピュータの実現～

28p

A-7

Oi

大井 仁

仮想化でグリーンコンピューティング～仮想化技術によるサーバーの統合～

29p

A-8

Paik

白 寅天

悪意を持った攻撃からウェブサイトを守るセキュリティ新技術

43p

B-8

Paik

白 寅天

自動ウェブサービスコンポジションエンジンの開発～ウェブサーフィンを変える～

93p

F-4

Paik

白 寅天

ビジネス向け汎用AI自動生成技術

94p

F-5

Paik

白 寅天

一般ビジネス向けのエンドツーエンド 自動AI構築システム

95p

F-6

Pei

裴 岩

人間の評価とコンピュータの最適化技術：対象システム最適化の応用へ

99p

F-10

Pham

Anh T. Pham

光CDMを用いた次世代ブロードバンドアクセスネットワークの開発とその性能評価

44p

B-9

Rage

Rage Uday Kiran

スーパーにおける売上データからの購買パターンの抽出

124p

H-11

Rage

Rage Uday Kiran

自動運転車の安全性改善のための交通渋滞パターンの検出

125p

H-12

RyzhiiMaxim Ryzhii

グラフェンを用いたナノエレクトロニック装置のコンピュータモデリング

56p

C-5

RyzhiiMaxim Ryzhii

心臓電気現象コンピュータモデル

57p

C-6

Saito

齋藤 寛

非同期式回路の設計支援技術～低消費電力・低電磁放射な回路を自動で生成～

30p

A-9

45p

B-10

Saito/Kohira/Tomioka

齋藤 寛、小平 行秀、
機械学習による野生動物検出システム
富岡 洋一

Sanpe

三瓶 岳昭

気象の高解像度シミュレーション

58p

C-7

Shin

Jung-pil Shin

ハンドタッピングジェスチャに基づく非接触文字入力システム

82p

E-9

Shin

Jung-pil Shin

統計的手法を用いて個人の筆跡を模擬した文字を生成する手法

83p

E-10

131

アルファベット
S

T

W

Y

Z

テーマ名

ページ数

カテゴリ
No.

Shin

Jung-pil Shin

書字データの定量的分析に基づく運動障害性疾患の評価

84p

E-11

Suzuki鈴木 大郎

仕様の異なるＸＭＬ文書間の変換言語～変換の「正しさ」の理論による保証～

96p

F-7

Suzuki

鈴木 大輔

不揮発FPGAとそのエッジコンピューティング応用

31p

A-10

Takahashi

高橋 成雄

視認性の高い地図画像の生成

85p

E-12

Tei

程 子学

ユーザ状況に適したユビキタス駐車場～初心者、年輩者、障害者のため～

46p

B-11

Tei / Jing

程 子学
荊 雷

ワンダーリング～指コマンドインターフェース～

47p

B-12

Tomioka

富岡 洋一

３次元アレイ内データ循環による
畳み込みニューラルネットワークの高効率ニアデータ処理

32p

A-11

Tomioka

富岡 洋一

マルチチャネル畳み込み演算の高電力効率・高計算効率アクセラレータ

33p

A-12

48p

B-13

TruongV

氏名Cong-Thang Truong 多様なネットワーク経由のマルチメディア通信

Villegas

Julián Villegas

ナビゲーションシステムにおける立体音響の利活用

68p

D-7

Villegas

Julián Villegas

近超音波を用いた屋内定位システム

69p

D-8

Watanabe渡邊 曜大

現実の環境において安全な量子鍵配送方式

106p

G-1

Watanabe

渡邊 曜大

複数画像を暗号化できる視覚復号型秘密分散法

107p

G-2

Watanobe渡部 有隆

スマートなプログラミング学習支援環境

97p

F-8

Watanobe

渡部 有隆

モデル・コード・ドキュメントを記述するプログラミング言語*AIDA

98p

F-9

WilsonIan Wilson

超音波エコーによる発音の研究～話す時の舌の動きを映像で捉える～

86p

E-13

Yaguchi

矢口 勇一

連想情報儀 ―類似情報地図の作成―

87p

E-14

Yamada山田 竜平

極限環境域に適用可能な小型高性能広帯域地震計

126p

H-13

Yamagami

山上 雅之

放射性原子核のシミュレーション技術～星の進化から原子力エネルギーまで～

59p

C-8

Yen

Neil Y. Yen

iREF-Search: より快適で使い易い情報探索を目指して

100p

F-11

Yoshioka

吉岡 廉太郎自己説明型ソフトウェアコンポーネント～ソフトウェアの開発効率と安全性の向上～

101p

F-12

Zhao

趙 強福

受動型センサーアレイに基づくプライバシー配慮型見守り技術

71p

D-10

Zhao

趙 強福

理解可能な多変数決定木によるデータ分類と解析～全体像を見れば隠されている規則がよくわかる～

102p

F-13

Zhao

趙 強福

深層ニューラルネットワークの応答時間の短縮

103p

F-14

Zhao

趙 強福

モーフィングに基づく顔画像の隠蔽技術～秘密情報を隠しても画像は自然～

108p

G-3

Zhao

趙 強福

データ共有に基づく再現可能なステガノグラフィ―技術

109p

G-4

Zhao

趙 強福

クラウドと携帯端末の分散処理に基づく察知エージェントの実装技術

110p

G-5

Zhu

朱 欣

センサーネットワークを用いた携帯型イベント心電計

49p

B-14

Zhu

朱 欣

植込み型除細動器除細動効果の推定システム

60p

C-9

Zhu

朱 欣

心電図を用いた呼吸検出方法

70p

D-9

Zhu

朱 欣

深層学習を用いた大腸ポリープ検出・解析支援システム

88p

E-15

132

会津大学保有特許一覧
出願番号
特願2003-432771
特願2005-056804
特願2005-291717
特願2006-337242

関連 p
98
62
119

特願2008-230593

39

特願2009-005682

発明の名称
立体形状物の生成方法
編集支援プログラムおよびプログラム編集の支援方法
呼吸心拍監視装置
利用人数算出システム、利用人数算出方法および利用人数算出用プログラム

登録番号等
特許第4675042号
特許第5164032号
特許第4863047号
特許第4936523号

センサ装置、センシング情報収集システム、センシング機能代替方法およびセンシング機能代替プ
ログラム

特許第5099777号

画像パターンマッチング装置、画像パターンマッチング方法および画像パターンマッチング用プログ
ラム

特許第5247481号

特願2009-094620
特願2010-170828
特願2010-262195

47

アレイプロセッサ
複素型直交変調器、複素型直交復調器及びこれらに用いる直交ミキサ
ジェスチャ認識装置及びジェスチャ認識方法

特許第5519951号
特許第5574293号
特許第5733656号

特願2011-01866883ストローク生成装置、ストローク生成方法、ストローク生成プログラム、文字生成装置、文字生成方
法および文字生成プログラム

特許第5713707号

特願2012-163332
特願2012-204403
特願2013-024166
特願2013-188978
特願2013-262523
特願2014-041620
特願2014-044834
特願2014-051566
特願2014-087842

40
120
22
107

動画像処理装置および動画像処理プログラム
センサネットワークシステム及びセンサネットワークシステムにおけるデータ取得方法
類似系列区間検出装置および類似系列区間検出プログラム
水田除草ロボット （※玉川エンジニアリング㈱との共同出願）
誤り耐性ルータ、これを使用するIC、及び誤り耐性ルータの制御方法
移動軌跡解析装置及び方法 （※日本電信電話㈱との共同出願）
深部温度計 （※奈良先端科学技術大学院大学との共同出願）
電子測角器及び測角プログラム
視覚復号型秘密画像分散法、及びこれを実行するプログラム

特許第5608194号
特許第5943476号
特許第6061714号
特許第6260951号
特許第6284177号
特許第6044937号
特許第6395176号
特許第6338268号
特許第6391109号

特願2014-139370-

再生可能エネルギーを利用した情報処理システム （※㈱EWMジャパンとの共同出願）

特許第6425166号

特願2015-139322-

クロスモーダル感覚分析システム、提示情報決定システム、情報提示システム、クロスモーダル感
覚分析プログラム、提示情報決定プログラムおよび情報提示プログラム （※筑波大学との共同出願）

特許第6656570号

特願2015-177680-

特願2015-196698

25

特願2015-204608
特願2015-207660

ドローンおよびドローン群
それぞれコントロールユニットを有する非ブロック光スイッチを⽤いる光ネットワーク・オン・チップシス
テムのセットアップ⽅法

特許第6602614号

42

近似同期式ＣＤＭＡ通信システム及び通信方法
災害時情報管理システム、これに用いるサーバ装置及び端末装置

特許第6618759号
特許第6811947号

特願2015-217618

60

植え込み型除細動器の植え込み部位における体内電気伝導様式をシミュレーションするコン
ピュータ装置及びシミュレーション方法

特許第6618771号

特願2016-063390

68

スピーカから再生される音の定位化方法、及びこれに用いる音像定位化装置

特許第6770698号

特願2016-098424-

被験者の識別・反応機能を計測するための識別・反応計測装置、及び被験者の識別・反応機能の計測を実行制御するプログラム

特許第6793932号

特願2016-100732
特願2016-126337
特願2016-146033
特願2016-205061

22
70
117
116

ネットワークオンチップ用の欠陥耐性ルータ
呼吸検出装置、呼吸検出方法および呼吸検出用プログラム
ロボットを操作する装置、その装置において実行される方法およびプログラム
手書き文字認識装置、検出装置および処理装置

特許第6846027号
特許第6709116号
特許第6910628号
特許第6821174号

特願2016-227628

63

浴槽式心電モニタリングシステム、これを用いる入浴中心電モニタ方法、最適入浴条件設定方法
及び、入浴中心電モニタ方法を実行する制御プログラム

特許第6785500号

特願2017-043073
特願2017-117686

32

手書き文字によるユーザ認証システム
データ処理装置、及びこれにおけるデータ処理方法

特許第7033288号
特許第7014393号

特願2017-120278

110

携帯端末を用いた察知エージェントシステム、察知エージェントシステムにおける機械学習方法、及びこれを実施するためのプログラム

特許第6746139号

特願2017-124730-

認証装置、認証方法及びコンピュータプログラム （※SIMPLEX QUANTUM㈱との共同出願）

特許第6765657号

特願2017-156805
特願2017-158781
特願2017-162242
特願2017-192767

109
69
-

秘密データの隠蔽方法、これを実施するプログラム、及び秘密データ通信システム
画像距離算出装置、画像距離算出方法および画像距離算出用プログラム
屋内位置特定システム、携帯端末及びコンピュータプログラム
音声認識装置および音声認識プログラム

特許第7143973号
特許第6750183号
特許第6971467号
特許第6944329号

特願2017-218953

25

3DネットワークオンチップのためのTSV誤り耐容ルータ装置 （※㈱会津ラボとの共同出願）

特願2017-235198
特願2018-018854
特願2018-230323

103

動画像距離算出装置および動画像距離算出用プログラム
認証システム、認証方法及びコンピュータプログラム
ニューラルネットワークの学習方法、コンピュータプログラム及びコンピュータ装置

特許第6982865号
特許第6979204号

特願2018-240066

80

階層バウンディングボリューム生成方法、コンピュータプログラム及びコンピュータ装置

特許第7161154号

特願2019-041980
特願2019-059707
特願2019-060649

45
71

動画像距離算出装置および動画像距離算出用プログラム
野生動物検出装置
モーションセンサを搭載したセンサ装置及び位置推定方法

特許第7157449号

133

特許第6747660号

特許第7014439号

会津大学保有特許一覧
出願番号

関連 p

発明の名称

登録番号等

特願2019-117078-

特願2019-124541

24,123

特願2019-125734-

ラベリングプログラム、ラベリング装置及びラベリング方法 （※アルパイン㈱との共同出願）

特願2019-185284

88

大腸内視鏡検査補助装置、大腸内視鏡検査補助方法及び大腸内視鏡検査補助プログラム（※福島県立医科大学との共同出願）

特願2019-217358
特願2020-022553
特願2020-028085

84

補正距離算出装置、補正距離算出用プログラムおよび補正距離算出方法
検査プログラム、検査装置及び検査方法 （※アサヒ電子㈱との共同出願）
分類プログラム、分類装置及び分類方法 （※福島県立医科大学との共同出願）

特願2020-033678-

仮想発電所制御システム （※㈱会津コンピュータサイエンス研究所との共同出願）

特願2020-042133-

カテゴリ識別プログラム、カテゴリ識別装置及びカテゴリ識別方法

特願2020-042803-

対象物選別システム、対象物選別プログラム、情報処理装置、対象物選別方法及び選別装置 （※㈱あいづダストセンターとの共同出願）

特願2020-043230
特願2020-045595

32
45

データ処理装置及びデータ処理方法
野生動物警報システム及び野生動物警報方法

特願2020-054493-

プログラム、自律移動装置の管理装置、管理方法及び管理システム （※ＴＩＳ㈱との共同出願）

特願2020-071633
特願2020-094220

25

学習プログラム、学習装置及び学習方法 （※アサヒ電子㈱との共同出願）
複数のＴＳＶを含むＴＳＶグループが層間を接続するオンチップの３次元システム

特願2020-123114-

指示値読取プログラム、指示値読取装置及び指示値読取方法 （※信越半導体㈱との共同出願）

特願2020-137240-

心房細動検知プログラム、心房細動検知装置、心房細動検知方法及び心房細動検知システム（※SIMPLEX QUANTUM㈱との共同出願）

特願2021-018896-

学習プログラム、学習装置及び学習方法 （※アルプスアルパイン㈱との共同出願）

特願2020-142015-

学習データ生成プログラム、学習データ生成装置及び学習データ生成方法 （※アルプスアルパイン㈱との共同出願）

特願2020-142016
特願2020-142017-

学習プログラム、学習装置及び学習方法 （※アルプスアルパイン㈱との共同出願）
学習プログラム、学習装置及び学習方法 （※アルプスアルパイン㈱との共同出願）

特願2020-171553-

複数のリンク内の複数誤りを検出する複数誤り検出回路及び複数誤り検出回路を有する誤り訂正回路

特願2020-185960-

複数の移動体のそれぞれの移動経路の作成方法、システムおよびプログラム （※㈱東日本計算センターとの共同出願）

特願2020-189720-

情報読取プログラム、情報処理装置及び情報読取方法 （※信越半導体㈱との共同出願）

特願2020-194733
特願2021-024842
特願2021-042444

95

ＡＩプロセッサ
動作特定プログラム、情報処理装置及び動作特定方法
モデル推論プログラム、情報処理装置及びモデル推論方法

特願2021-047837

124,125

周期的近傍パターン検出装置、周期的近傍パターン検出プログラム及び周期的近傍パターン検出方法

特願2021-092181-

フロートメータ読取プログラム、フロートメータ読取装置及びフロートメータ読取方法 （※信越半導体㈱との共同出願）（未公開特許）特願2021-121259

97

情報処理システム、情報処理方法、振分装置、通知装置、振分プログラム及び通知プログラム（未公開特許）特願2021-121263

97

プログラミング学習支援プログラム、情報処理装置及びプログラミング学習支援方法（未公開特許）特願2021-213059
特願2021-214286
特願2022-016161

45-

学習モデル生成プログラム、学習モデル生成装置及び学習モデル生成方法
時系列分類装置、時系列分類プログラム及び時系列分類方法
入浴者見守りシステム （※㈱情報システムエンジニアリングとの共同出願）

特願2022-022472-

電力取引システム及び電力取引方法 （※㈱会津コンピュータサイエンス研究所との共同出願）（未公開特許）特願2022-033334-

学習モデル置換プログラム、学習モデル置換装置、学習モデル置換方法及びニューラルネット
ワーク回路装置（未公開特許）特願2022-056069

32

テンソルメモリ及びテンソルプロセッサ （※㈱トプスシステムズとの共同出願）（未公開特許）特願2022-057019-

学習モデル生成プログラム、学習モデル生成装置及び学習モデル生成方法 （福島県立医科大学との共同出願）（未公開特許）特願2022-125488-

心拍分類装置及び入浴者見守りシステム （※㈱情報システムエンジニアリングとの共同出願）

特許第7162232号

特願2022-178106-

画像認識システム（国立研究開発法人情報通信研究機構との共同出願）（未公開特許）特願2022-182875-

関節角度推定プログラム、情報処理装置、関節角度推定方法及び関節角度推定システム（未公開特許）特願2022-187467-

ユーザ認証プログラム、情報処理装置及びユーザ認証方法（未公開特許）秘密データの通信方法、秘密データの通信プログラム及び秘密データの通信システム
３次元ネットワークオンチップによるスパイキングニューラルネットワーク

134

特許第6804072号

特許第7022957号（未公開特許）（未公開特許）特許第7126230号

問い合わせ先
会津大学産学イノベーションセンター
The University of AIZU
University – Business Innovation Center(UBIC)
Phone 0242-37-2776 Fax 0242-37-2778
E-mail ubic-adm@ubic-u-aizu.jp
URL http://www.ubic-u-aizu.jp/
2023年1月 発行