RACE News

No.23
MAR., 2014

Research into Artifacts, Center for Engineering, the University of Tokyo

Contents
センター長挨拶
客員研究員紹介
北陸先端科学技術大学院大学
DEFAGO, Xavier 准教授

イベント開催報告
平成25年度人工物工学研究センター研究発表会
第24回人工物工学コロキウム
第3回人工物工学国際シンポジウム
第25回人工物工学コロキウム
第13回計算科学セミナー

RACE Newsセンター長挨拶〜人工物工学の新しい方向性〜

東京大学人工物工学研究センター
センター長
藤田豊久教授当センターは人工物に関する諸問題を解決するキウムを開催し、「個のケアによるサービスの展開」

ために設立され、これまで、物理科学的ベースのについて議論しました。前半では「個としての個設計科学を対象とした研究成果を多く出してきまのケア」から、看護サービスの支援など人対人にした。Ⅲ期ではそれをより人間界に実装するためおけるサービス、ロボット利用の領域において人に、人文・社会科学と融合し、マクロな観点から工物の実装が、後半では、「社会における個のケア」

社会技術化ということで社会の中の人工物を扱うとして実験経済学とゲーム理論を利用した問題解

Socio-Artifactology 研究部門（社会の中の人工物決手法が議論されました。当センターの関係者は、工学研究部門）とミクロな観点から個のモデリン

サービス科学・サービス工学などの新たな研究コ

グということで人工物と人との相互作用を扱う

ミュニティにおいてサービス学会設立にも関連しHuman-Artifactology 研 究 部 門（人 工 物 と 人 と のており、その発展が期待されます。さらに、国際相互作用研究部門）の２部門体制で研究を行ってシンポジウムとして、人工物の最終的段階であるいます。Ⅲ期では問題解決のシナリオとしてまず、廃棄物の問題、人工物が活動する地球の生態系と問題解決を問題設定の側面から扱う共創的な手段サービスの問題について議論しました。

を用いて、データ分析法や計算科学、シミュレー

今後は各部局との人事交流に加え、国内外の研ションを基盤とし、実験経済学、実験心理学的手究所から客員教員、客員研究員の充実を図り、よ法を組み入れたモデル化を指向し、実装に向けてり広い分野からの共創により人工物工学の新しいの研究が行われます。

展開を図りたいと思います。昨年頂きました部局

この 1 月には、社会の中の人工物工学研究部門研究力強化推進事業により各種の対策を試みていが主体となり、第 24 回人工物工学コロキウムを開ます。国内外の人工物工学関連の研究者を招聘し催しました（第 25 回 CCSE ワークショップと合同て人工物工学を議論し、一方、欧米諸国のみでなく、開催）。「構造物ライフサイクルにおける検査技術、東南アジアにもセンターから出かけて人工物工学評価技術」をテーマとし、原子炉発電プラントもを広めて議論しております。また、センターの若含めた大型人工物構造材料に関する検査技術、評手研究者で 2 回にわたる合宿を通じ異なる分野か価技術に関して講演と討論をしました。巨大人工ら共創し、多くの共著英語論文の作成を試みてい物システムから得られる恩恵が大きい程、その故ます。さらに、人工物工学の概念を社会に認知し障に伴う損害も高く、構造材料の状態を把握するてもらうために、現在、人工物工学の本をほぼ書技術は、安全運用の生命線とも言える極めて重要き上げつつあり、また、シンセシオロジー研究論性が増している学術分野です。

文を投稿しています。小さい部局であることから3 月には人工物と人との相互作用研究部門が主体となり、2000 年の開始以来 25 回目となるコロ
1

動きやすいことを利用し、今後とも当センターからの発信へご協力をお願い致します。

RACE News客員研究員 紹介
北陸先端科学技術大学院大学
情報科学研究科
DEFAGO, Xavier 准教授

RACE には、学融合の観点から多様な分野の研究者と連携するべく、多彩な客員研究員、協力研究員が登録されています。今回はその中のお一人、北陸先端科学技術大学院大学の Xavier Defago
先生をご紹介します。先生は分散システム、耐故障性、分散アルゴリズムをご専門とされています。
2013 年の 5 月と 2014 年の 2 月とに数週間 RACE にご滞在いただき、人工物工学に関して当センターの研究者とご議論いただきました。それでは、先生からのメッセージをご覧ください。

Paving the Ground for Multi-Robot Systems as Critical Infrastructure
Xavier Defago
Associate Professor
School of Information Science
Japan Advanced Institute of Science and Technology
I have been a visiting researcher at RACE fromspring 2013, to develop cross-disciplinary researchwith Prof. Jun Ota on multi-robot systems.
I obtained my engineer degree and PhD inComputer Science from the Swiss Federal Instituteof Technology in Lausanne (EPFL) in 1995 and2000, respectively, between which, I have worked
for one year as a research intern at the NEC C&C
central research labs in Kawasaki. After obtaining
my PhD, I have joined the Japan Advanced
Institute of Science and Technology (JAIST), as aresearch associate in the School of Knowledge
Science (2000-2003), then in the School ofInformation Science as research associate
professor (2003-2006) and associate professor(2006-present). During this period, I havesimultaneous been a researcher for the Japan
Science and Technology agency (JST), and an
invited CNRS researcher at LIP6, Université Pierre
and Marie Curie, Paris and at INRIA Sophia Antipolis,France. In addition, I have been an active memberof the IFIP working group 10.4 on dependable

computing and fault-tolerance since 2006.
Originally, my research topic has been mostly
about fault-tolerant distributed systems. A
distributed system is a system that consists ofseveral, loosely coupled, processors interacting
together through a communication network andthat share a common mission goal. At the core,
this requires the processor to be able to agree oncommon decisions. A fault-tolerant distributedsystem is a distributed system that is required tooperate correctly, even though a certain numberof the processors may possibly fail and misbehave,by crashing, omitting messages, changing values,
or even behave maliciously. Fault-tolerance has
been one of the main concerns in distributed
systems since, by their nature, they are more easily
prone to partial failures (i.e., the failure of someparts of the system), to the point where it is now
considered normal to operate while 5-10% of thesystem is faulty. In this context, I have made several
contributions to agreement and coordination
protocols, as well as for failure detection.

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RACE News

More recently, I have also been working on thestudy of algorithms to allow the coordination of agroup of abstract mobile robots evolving
autonomously. The approach is essentiallytheoretical, in the sense that robots are modeled
as geometrical points evolving asynchronously inan Euclidean space. The concern is to determine atset of minimal assumptions necessary to solve
some basic problems such as agreeing on acommon coordinate system, or forming somegiven patterns. The diﬃculty comes from the lackof control on robots activations (asynchrony) andthe diﬃculty to deterministically break symmetries.
At RACE, with Prof. Jun Ota, our focus is on thedependability and fault-tolerance of practicalmulti-robots systems.
Multi-robots systems are very attractive in many
situations, including automatic transportation,
urban maintenance, rescue operations, space
exploration, and many other. Therefore, we must
anticipate the situation when they will become
wide-spread, just like the Internet developed froma networking experiment and an academic tool, toan infrastructure critical to our society. In contrast
with the Internet, multi-robots systems have a direct
action on the physical world and are particularly
motivated by helping and even possibly replacing
humans in dangerous operations.
Critical systems must not only be reliable; thisreliability must also be assessable in convincing
ways. In particular, a company deploying a system
must provide quantiﬁable and veriﬁable evidenceof why the system is expected to behave properly
or at least within acceptable levels of safety. In
particular, a critical system must always behave
predictably under normal circumstances, and also
have a properly characterized and acceptably safe
behavior even in spite of exceptional and unpredictable disruptive events. Unfortunately, it isdiﬃcult if not impossible to anticipate the natureof the disruptive events, which may be totally3

unforeseen at design time. For instance, thesystem may be subject to processor memory
corruption due to radiations or overheat,processor computing errors due to oxydation,
robot damage resulting from a meteorite or alandslide, malicious behavior after a security
attack.
In light of this, we aim to study and provide a general framework to develop multi-robot systems
such that the systems are based on realistic
assumptions, solve problems useful in practice,and have guaranteed behavior. In dependability, it
is well-known that the speciﬁcation of a problem
can be decomposed into two distinct classes ofproperties: safety and liveness. The former mustbe satisﬁed at all times, whereas the latter is toguarantee progress. Both must be satisﬁed, but
ensuring safety properties typically takes precedence when the system is under exceptionallybad conditions as liveness requirements can stillbe satisﬁed after the conditions have improved.
Currently, there is still a huge gap between
problem-oriented research on multi-robots, which
focus on real-world problems with realistic
assumptions, but rely on simulations to validate
the approach and can hardly give strict guarantees that the system will always behave asintended. In contrast, the axiomatic approachprovides strict guarantees, with proofs ofcorrectness or even recently rely on techniquessuch as interactive proofs and model checking,but focus on very general problems that are
sometimes too abstract or too far from actual
practical concerns. We hope to bridge this gap by
combining the best of both worlds, as we believethat it will a prerequisite for multi-robots systems
to gain a wider acceptance in the not-so-farfuture.

RACE News
イベント開催報告
平成25年度人工物工学研究センター研究発表会

第24回人工物工学コロキウム「構造物ライフサイクルにおける検査技術、評価技術」

人工物工学研究センターに所属する、教員と学生

2014 年 1 月 16 日に、日本原子力開発機構システによる研究発表会を、2013 年 11 月 12 日に開催いム計算科学センター（CCSE）と合同で、第 24 回人

たしました。脱領域、学融合を目指す RACE らしく、

工物工学コロキウム / 第 25 回 CCSE ワークショップ

多様な分野の研究について発表がなされました。

を、東京大学柏の葉キャンパスにて開催しました。

学生発表者の中から、尾崎紀之君が最優秀発表者46 名の方にご参加頂きました。CCSE と RACE とのに、また、久保田英司君が優秀発表者に選ばれました。

研究連携の成果も含めて、巨大人工物の故障診断に

講演内容：もつながる構造材料の診断に関する研究について、「開会挨拶」

実験的手法を用いている研究者とシミュレーション手法を用いている研究者の双方から講演、討論がな

藤田 豊久（センター長）「社会基盤であるインフラの老朽化に対応する研究」
栗山 幸久（社会の中の人工物工学研究部門されました。また、RACE と CCSE との今後の研究連教授）「レイアウト制約を考慮した自動倉庫の設計法」
尾崎 紀之（太田研）「リモートセンシングシステムを用いた油田の地盤変動モニタリングに関する研究」
宮地 大樹（六川研）

携の方向性を考える上でも重要なコロキウムとなりました。
講演内容：「開会挨拶」藤田 豊久 センター長（東京大学 RACE）「構造パターン集を用いたサービス機能を実現するプロセス【特別講演】の構成支援」「非破壊材料信頼性評価（Non-destructive materials reliability

三浦 渉尊（原研）「社会 - 人工物 - 人間システムの複合領域最適設計」
鈴木 克幸（人工物と人との相互作用研究部門 教授）

evaluation）」
志波 光晴 グループリーダー（物質・材料研究機構
環境・エネルギー材料部門）「分子動力学法を用いたオーステナイト系ステンレス鋼の機【一般講演】

械的特性変化に及ぼす材料物性の影響」「実橋計測によるライフサイクルコスト低減に向けた研究

西尾 慶太（沖田研）「観光ツアーの設計支援に向けた観光情報基盤の構築」
荒谷 和慶（原研）「自己学習支援のためのベッドメイキング評価システム」
永田 英憲（太田研）「青波打ち込みによる衝撃荷重を考慮した風防構造設計」
趙 臻麟（鈴木研）「Realization of Stance Postural Control Based on a Musculoskeletal Model」―成熟社会におけるインフラの維持について―」
栗山 幸久 教授（東京大学 RACE）「鉄鋼材料における局所応力及び局所水素量の連続体モデルによる数値的評価」
海老原 健一 研究主幹（原子力機構 CCSE）「ミクロ組織に基づくフェライト・セメンタイト鋼の脆性破壊発生予測」
柴沼 一樹（東京大学大学院 工学系研究科 )「閉会挨拶」中島 憲宏 次長（日本原子力機構 CCSE）

姜 平（太田研）「腐食シミュレーションを用いた船舶のライフサイクル最適設計」
久保田 英司（鈴木研）「可読性を考慮したシミュレーションベース行動ルール生成法」
矢作 裕之（太田研）「閉会挨拶」
藤田 豊久（センター長）

第 24 回コロキウムの様子

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第3回人工物工学国際シンポジウム
第25回人工物コロキウム「個のケアによるサービスの展開」同日開催
2014 年 3 月 5 日に、第 3 回人工物工学国際シンポジウムと第 25 回人工物コロキウムを同日開催いたしました。サービス学会に協賛いただきました。合計で 41 名の参加者にお集まりいただきました。

「価値創成クラスモデルによるサービスシステムの類型化とメカニズム設計理論の構築」
西野 成昭（東京大学大学院工学系研究科准教授 , 人工物工学研究センター准教授 兼担）

国際シンポジウムでは、人工物のライフサイクルについて、国内外から 2 名の研究者を招聘し、ご講演いただきました。
また、コロキウムは、第一部「個としての個のケア」、第二部「社会における個のケア」の 2 部構成で執り行われました。招待講演を交えつつ、人工物と人との相シンポジウムとコロキウムの様子

互作用研究部門が中心的課題としている個のケアについて、多様な観点から講演、議論が行われました。特に、第一部では、個としての人間の分析とモデル化について、第二部では社会経済システムから見た個の取り扱いについて議論がなされました。
国際シンポジウム講演内容："An overview of household waste management in the UKand some case studies relating to prevention, reuse andrecycling"
Prof. Ian Williams (University of Southampton, UK)"Forest ecosystem services and eﬀects of artifacts"
Dr. Ken Sugimura (Forestry and Forest Products
Research Institute, Japan)
コロキウム講演内容：
第一部：個としての個のケア「人工物工学研究センターにおける「個のケア」研究の方向

第13回計算科学セミナー
日本原子力研究開発機構システム計算科学センターとの「大規模複雑人工物シミュレーションの連携研究」の一環として、定期的に計算科学セミナーを開催しています。このセミナーでは最新の研究紹介や課題の抽出、情報の交換を行っています。第 13 回目のセミナー性について」
太田 順（東京大学人工物工学研究センター 教授）
招待講演「個別ケアは、誰のもの？〜介護・看護現場に潜む技術提供の課題〜」
保田 淳子（日本ノーリフト協会 理事長）
「経験価値の見える化を用いた共創的技能 e ラーニングサー
ビスの研究と実証」
淺間 一（東京大学大学院工学系研究科 教授 , 人工を 2013 年 12 月 9 日に開催いたしました。
講演内容 :"A parallel multifrontal solver that exploits hierarchicallysemiseparable representations"
Prof. Francois-Henry Rouet (Lawrence Berkeley
National Laboratory)

物工学研究センター 教授 兼担）「個人旅行者を知り、巻き込み、多様な観光サービスをデザインする」
原 辰徳（東京大学人工物工学研究センター准教授）
第二部：社会における個のケア
招待講演「実験資産市場における戦略的不確実性」
花木 伸行（Professor, Aix-Marseille University (AixMarseille School of Economics)）

5Rouet 教授

センター長メンバー

Director藤田豊久 教授
専門分野：資源処理工学、リサイクリング工学、知能流体、環境浄化

MEMBERS

Prof. Toyohisa Fujita
Field: Recourse Processing, Recycling
Technology, Smart Fluid, Environmental Cleaning

社会の中の人工物工学研究部門
Socio-Artifactology Division

人工物と人との相互作用研究部門
Human-Artifactology Division

栗山幸久教授
専門分野：塑性加工、構造解析、モニタリング

太田順 教授
専門分野：ロボット工学、生産システム工学、移動知

Prof. Yokihisa Kuriyama
Field: Technology of Plasticity, StructuralAnalysis, Monitoring

Prof. Jun Ota
Field: Robotics, Production Engineering,
Mobiligence

六川修一 教授
専門分野：衛星リモートセンシング、物理探査
工学、共創技術戦略

鈴木克幸 教授
専門分野：計算力学、構造力学、最適設計

Prof. Shuichi Rokugawa
Field: Satellite Remote Senshing, Exploration
Geophysics, Strategy for Co-creation
Technology

Prof. Katsuyuki Suzuki
Field: Computational Mechanics, Structural
Mechanics, Design Optimization

奥田洋司 教授（兼務）
専門分野：ﾊｲｴﾝﾄﾞ･ｺﾝﾋﾟｭｰﾃｨﾝｸﾞ、社会ｼﾐｭﾚｰｼｮ
ﾝ･ﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑ水素社会構築ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ

淺間一 教授（兼務）
専門分野：サービス工学、ロボティクス、自律分散システム、移動知

Prof. Hiroshi Okuda
Digital Value Engineering Division
Field: High-End Computing, Social Simulation
Platform, Hydrogen Society Simulation

Prof. Hajime Asama
Field: Service Engineering, Robotics,
Distributed Autonomous Systems, Mobiligence

沖田泰良 准教授
専門分野：余寿命評価、ナノスケール観察、非破壊検査技術開発

原辰徳 准教授
専門分野：サービス工学、製品サービスシス
テム、設計工学

Associate Prof. Taira Okita
Field : Remaining Life Assessment, Nanoscale
Observation, Development of a Non-destructive
Testing Technique

Associate Prof. Tatsunori Hara
Field: Service Engineering, Product Service
Systems, Design Engineering

山田知典 准教授
専門分野：ﾊｲﾊﾟﾌｫｰﾏﾝｽｺﾝﾋﾟｭｰﾃｨﾝｸﾞ、ﾏﾙﾁﾌｨｼﾞｯｸｽ
ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ、計算力学

緒方大樹 助教
専門分野：ヒューマン・インタラクション、ヒューマン・インタフェース、実験心理学

Associate Prof. Tomonori Yamada
Field: High Performance Computing,Multiphysics Simulation, Computational
Mechanics

Assistant Prof. Taiki Ogata
Field: , Human Interaction, Human Interface,
Experimental Psychology

西野成昭 准教授（兼務）
専門分野：社会システム工学、実験経済学、マルチエージェントシステム、ゲーム理論
Associate Prof. Nariaki Nishino
Field: Social Systems Engineering,Experimental Economics, Multi-agent
Systems, Game Theory

客員研究部門Visiting Research Division

愛知正温 特任助教
専門分野：多孔質体の力学、地下水理学、地盤沈下モデリング中島憲宏 客員教授
専門分野：設計工学、計算科学、構造解析

Project Assistant Prof. Masaatsu Aichi
Field: Poromechanics, Hydrogeology, Land
Subsidence Modeling

Visiting Prof. Norihiro Nakajima
Field: Design Engineering, Computational
Science, Structural Analysis

研究員

Researchers

川中孝章
中村貴子
黄 沿江

六川研究室
六川研究室
太田研究室

Dr. Takaaki Kawanaka, Rokugawa Lab.
Dr. Takako Nakamura, Rokugawa Lab.
Dr. Huang Yanjiang, Ota Lab.

RACE News東京大学
〒277-8568
ISSN-0919-9004

人工物工学研究センター

千葉県柏市柏の葉5-1-5（総合研究棟5階）
TEL: 04-7136-4240 FAX: 04-7136-4242
URL: http://www.race.u-tokyo.ac.jp