デジタルツインプラットフォームの進化のための行動モデル化技術
指定共同研究名古屋大学－トヨタ自動車
名古屋大学－トヨタテクニカルディベロップメント

Global Research Institute for Mobility in Society of Nagoya University

名古屋大学

大学院工学研究科

機械システム工学専攻

奥田 裕之

人にやさしいモビリティのデザイン
少↑

広場

歩道

ルール

・VRUや車両（自動運転車含む）が同一空間に存在
VRU（Vulnerable Road Users）：
交通弱者

廊下
あらゆる人々

↓多

自転車

歩行者
少 ←

共存対象

知能を持ったモビリティと人間の共生のあり方
多様な移動主体が混在する移動空間に対応できる必要がある

・道の幅や区分けの様態など
さまざまな環境でのODD設計→ 多

人中心のモビリティ設計：「安全」だけでなく，他者に配慮したあらたなモビリティ知能の創造

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人に配慮するモビリティ
お、気が利くなぁ

ちょっと強引だなぁ

モビリティ知能の目的
自己のタスク達成
目的地への到達
人・荷物の搬送
情報収集・情報提示

流れを邪魔しな
いように…

＋他者の利益周辺他者（歩行者や自転車，他のモビリティ等）への配慮

他者損益の最小化＋他者利益の最大化「向社会性」
外部からの報酬を期待するのではなく，自由な意思によって他者や他の集団に恩恵を与えるような他者の利益を求める性質
人の行動を観測し，行動原理を知り，モデル化・予測したうえで，他者の感情（恐怖，迷い，安心，共感など）を数理モデル化することでモビリティの設計・評価に活かすことができる

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指定共同研究：組織vs組織での共同研究
名大－トヨタ自動車
指定共同研究鈴木・奥田G機械

名大－トヨタテクニカルディベロップメント
指定共同研究第１電動先行

先進プロジェクト推進
Rフロンティア

村瀬・出口G

support先進モビシス

情報
三輪・松林G

先技統

認知科学
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進化型デジタルツインを用いたインタラクション観測
サイバー空間で、「行動計測」「評価」「体験・学習」

進化型デジタルツインコンセプト特徴

サイバー空間モデル
分析

サイバー空間計測＆予測することでモデルと環境をブラッシュアップ＝多様な人の行動を表現

サイバー空間データ計測

体験を通してデータをサイバー空間
環境拡張

収集・蓄積
体験

計測

評価

データ収集
フィジカル空間

シミュレーションによる

予測

活用

モデル精度
向上

シミュレーション
予測精度向上・モノからヒト中心な設計
・ヒト中心 Human-in-the-loop simulation
・多様な人のデータ計測 ⇒ 数理表現・定量評価

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デジタルツインプラットフォーム：DiIMo
Digital Inclusive Mobility：多様性のある仮想空間参加型移動環境
交通と人の行動をサイバー空間でリアルに再現 ：体験 ⇒ 計測 ⇒ モデル化 ⇒ 予測

アバター参加Interactive Multi-Simulator

車

アバター

新Mobility

自転車

統合移動シミュレーション

モデル
インタラクション

歩行者

予測モデル

モデル更新

他者反応型個人行動モデル 連携 ネットワーク交通モデル
認知判断
動作
サイバー空間フィジカル空間

実環境データモバイル 交通・人流
ビッグデータ 計測

施策・計画
改善等

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予測・評価結果

・渋滞予測
・受容性評価・事故リスク評価 ・都市計画 等
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DiIMo：Interactive Multi-Simulator
Interactive Multi-Simulator：サイバー空間で体験を通じて人の行動を計測
人の行動は他者の行動によって変化 ⇒インタラクションが必要
・モデル構築のためにはデータが必要
・実空間で俯瞰的かつ体験可能なデータを、再現性を持たせて計測することは不可能
複数の人が異なる移動手段（アバター）でサイバー空間で相互認識可能な計測環境
歩行者：VR+歩行デバイス

車両：ドライビングシミュレータ

自転車：サイクリストシミュレータ

・危険なシーンの体験、計測が可能
・再現性：時間、天候などの環境に依存しない・お互いを視認可能
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DiIMo：Interactive Multi-Simulator
システム構成クライアントサーバー
システムにて実装

クライアント（アバター）

計測可能データData
車両

自転車Sim
歩行者

車両Sim
サーバ
車両Sim
サイクリストその他
交通エージェント

歩行者Sim
・・・

位置
姿勢角
速度
ウィンカー
位置
姿勢角
速度
視線
認識物ID
判断フラグ
位置
姿勢角
リーン角
操舵角
ブレーキ操作量
速度
ペダル踏力

内容
x,y,z
yaw,pitch,rollm/s
ON/OFF flag
頭、体、手頭、体、手
m/s
yaw,pitch,roll
視線が当たっている物体ID
ON/OFF flag
x,y,z
yaw,pitch,roll
センサー値[rad]センサー値[rad]センサー値
センサー値[m/s]
センサー値

・人の判断タイミングと、周辺交通参加者の位置関係が全てリンク

・視線が何を見ているかを計測可能
・アンケートと行動データを紐づけることで、受容性、心理分析可能

・自動運転車、他の交通参加者として評価（リスクや感覚）
・それぞれの立場で交通安全体験をし、バラつき・受容性評価
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DiIMo：Interactive Multi-Simulator
歩車混在空間での参加・体験型シミュレータ①複数人同時に仮想移動空間を共有② 多拠点接続（進行中）
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DiIMoの活用：歩行者横断行動モデルの構築
2021 自動車技術会秋大会発表
2022 IEEE SII発表
2023 IEEE ITSC発表

Dynamic Bayesian Networkを用いた
複数車両に対する個別判断の統合による横断判断モデル
一括判断モデル（従来モデル）

判断統合モデル（提案モデル）
横断判断を決定

横断判断を決定

個別判断を統合に対して渡る/待つ同時に考慮に対して渡る/待つに対して渡る/待つ

視行動
モデル化

個別判断統合のメリット：横断判断を規模の小さいモデルから表現可能
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Dynamic Bayesian Networkを用いた横断判断モデル
DBN型 認知・判断モデル
危険事象や事故の再現

視行動は一定のパターンが確認でき、車両との関係に応じて変化している

視行動

個別判断

最終判断

実線 : モデルによる推定判断
背景色：観測された判断

認知ミス再現：不注視/観測誤差

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DiIMoの活用：サイクリストの加減速判断モデル
 モデル構成とモデル化対象シーン：左折巻き込みブレーキによる減速

ペダル軸内蔵パワーメータ

ペダリングによる速度調整
・マルチプレイヤー型シミュレータを利用してデータを計測
・自転車と自動車の左折巻き込みシーンにおけるサイクリストの加減速判断をモデル化
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人間中心設計PM/AMRへの応用
他者の行動モデルを用いたMPCにより「相手への配慮」を実現する制御を実装

インタラクション予測制御

例：相手が迷う行動を取らない

数理的な予測モデルを用いた”未来の”インタラク
ションの予測を用いて他者との関係性を制御する
運転知能
自車両
（PM）
他車両
自転車

周辺他者とのインタラクションを明示的に考慮
他車両

歩行者

歩行者

自身の行動が他者の行動に与える影響（インタラクション）
を数理モデル化し、周辺他者まで含めた行動予測を行う。

相手の迷いの低減
周辺歩行者の意図(先行/待機)をモデルを用いて予測し，他者の判断エントロピー(迷い)を低減することでሼ

お先にどうぞ(待機)お先に失礼(先行通過)の行動を状況に応じて自然に使い分ける

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仲間づくり（委員会活動）
自動車技術会 新連携創生センター
モビリティ空間のグローカルな設計・検証におけるDX調査委員会●設置趣旨

2024.4.1
活動開始「人と調和し、共存する」次世代のモビリティ空間の設計・検証におけるデジタルトランスフォーメーション（DX）は待ったなしの状況にあり、その核心はシミュレーション技術、VR技術とデータ活用型モデリング技術（特に交通弱者の行動）にある。本委員会では各企業や大学の様々な領域の専門家が知恵を出し合ってモビリティ空間の設計・検証におけるDXの未来像を描き、共有することを目的とする。

●主な調査項目（随時追加）(1) 交通弱者のインタラクティブな行動データ計測とそのモデリング技術の動向調査(2) 交通弱者を含めた交通参加者間のインタラクションを再現可能なミクロ／マクロシミュレーション技術の動向調査(3) 多様な移動体の体験型VRシミュレータ開発の動向調査(4) シミュレーションやモデル化技術を駆使した自動運転／高度運転支援アルゴリズムの設計・検証事例の動向調査(5) シミュレーションやモデル化技術を駆使した新たな交通システム／サービスの設計・検証事例の動向調査●参加メンバー
委員長： 鈴木達也（名古屋大）
幹事： 伊藤章（名古屋大）、伴和徳（TTDC）
委員の大学・企業：名古屋大、奈良先端科技大、トヨタ自動車、DENSO、豊田中央研究所、日野自動車、J-Quad Dynamics、本田技術研究所、マツダ、富士通、三菱電機、JR東海、日本自動車研究所、日建設計総研、トヨタモビリティ基金、Mathworks
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今後の発展• 人間行動研究：科学的知見• 行動・インタラクション・ネゴシエー
ションの観測と解析，モデル化• 行動規範の深堀• 工学として• 運転知能（自動運転車・移動ロボット）の設計・検証・評価• 新たな行動計画・制御アルゴリズムの研究と開発• シミュレーションによる動作検証• 人(アバター)による評価• 人の行動評価，• 統合シミュレーションによる交通インフラの設計と評価

ユーザコミュニティの拡大によるモデル／シナリオ／アプリケーションの多様化と共有：オープンエリア協調

ぜひ参加ご検討ください！

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