情報工学科を支える教職員と研究分野

情報工学科は,10名の専任教員を主軸に,2名の技術職員,数名の非常勤講師からなるメンバーで構成され,人文・基礎学系の教職員と連携して学生の教育・研究指導にあたっています.
専任教員は,それぞれが情報工学分野の異なる領域に専門知識と技術を有しており,教職員が一丸となって情報工学の学問体系を築いています.

情報工学科の教職員が持つ専門分野と研究領域は非常に幅広く,次世代の情報工学を担う学問・技術に関する研究を多方面から推進しています.

平成28年度,29年度は奈良工業高等専門学校から高専間交流教員として岩田先生がメンバーに加わっております.

情報工学科の研究領域

研究室一覧

情報工学科では,10名の専任教員のそれぞれが個別の研究室を運営しており,その中で研究活動と研究指導を行なっています.
各研究室名をクリックすると詳細が表示されます


統合情報実験室(栗本研究室)


栗本育三郎 教授
博士(情報理工学)[東京大学]
研究キーワード
人工現実感,人の機能拡張,脳機能解析
研究テーマ
  • 光脳機能信号解析ならびに脳波信号解析
  • 可搬型シースルー脳立体観察ディスプレイの開発
  • 脳位置情報マスタスレーブシステムの開発
  • 神経難病者棟の障害者のための自立支援システムの開発
  • アクティブセンシングネットワークとテレイグジスタンスシステムの開発
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研究紹介
-近赤外分光法を用いた脳機能信号解析について-
近年,近赤外分光法(Near Infrared Spectoroscopy 以下NIRSと略す)を用いた脳機能解析装置が研究開発されてきた. 本研究では,まず,脳部位推定の高度化を目指し,シースルー型脳立体観察ディスプレイを構成し,大脳皮質の脳溝,脳回等が立体で頭部表面情報と融合させ観察を可能にした. 次に,データの部位間・被験者間相互比較を目指し,光路長の影響を消去するNIRS時系列信号の自己相関による解析法を提案し,聴覚の選択的注意におけるタスクとの関連性を観察した. さらに自己相似性の特徴を表すα値を抽出するため,標本平均の分散を求める分散プロット法をNIRS時系列信号解析に適用することを提案し,聴覚の選択的注意における音楽集中・講演集中時の脳賦活との関連性を解析した.
以上これを要するに,本研究では,近赤外分光法(NIRS)で課題となっていたプローブのポジショニング問題と光路長問題を解決して部位間・被験者間比較を可能とする方式を提案し,その有効性を選択的聴覚注意タスクへの適用などを通して示して,多チャンネル同時脳機能解析への道を拓いたものである.


画像情報実験室(和崎研究室)


和崎浩幸 教授
博士(工学)[千葉大学]
研究キーワード
ノイズ除去,ノイズ知覚
研究テーマ
  • ノイズ画像のノイズ除去に関する研究
  • 主観評価実験環境の構築
  • 自律移動機械の行動制御に関する研究
  • 教育用CPUの設計開発
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研究紹介
-ノイズ劣化画像の画質改善-
画像の高画質化にあたって,画像に含まれるノイズの除去は重要な処理の一つである. ノイズの除去技術は,一昔前が画像に対して均一なフィルタリングを行う手法であったのに対して,近年では画像の局所情報に応じて適応的にフィルタリングを行う手法が主流である.
しかし,それらの適応的フィルタリング手法においても,人のノイズ知覚特性を十分に考慮せずにフィルタリングのパラメータを決定しており,原画像の復元の観点からは目的にかなった手法と言えるが,最終的に人が画像を観賞することを目的とする場合には必ずしも適切な手法とは言えない.
そこで,本研究では画像に重畳したノイズの知覚感度を主観評価実験によって測定し,ノイズ知覚感度モデルを作成,ノイズ除去に応用することを目的としている.

情報数理実験室(和田研究室)


和田州平 教授
博士(理学)[千葉大学]
研究キーワード
線型作用素,不等式,関数解析
研究テーマ
  • 通らない声を通る声に変換するシステムの開発
  • 音楽からメロディーラインを推定(抽出)する研究
  • 音声の雑音低減法に関する研究
  • カーネル法を用いた学習システムの研究
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研究紹介
-ヒルベルト空間上の作用素論-
ヒルベルト空間上の,有界・非有界な線形作用素は量子力学を数学的に記述する道具としてよく用いられます.

1. 作用素平均・作用素単調関数の研究
線形作用素のふるまいを研究する理論(作用素論)のなかで
作用素平均の理論は,80年代から盛んに研究されており,近年では量子情報理論や量子情報幾何との関連から一層注目されています. 筆者は以下の事柄に興味を持ち研究を行っています.
(1) 作用素単調関数が作る路に関する研究
(2) Cauchy-Schwarz 不等式の改良に関する研究
(3) Petz-Hasegawa関数とその周辺

2. 作用素を含む不等式の研究
物理学や解析学で古くから知られる不等式の中には線形作用素を含んだ不等式として書き直せるものがあります. これら線形作用素を含んだ不等式に作用素論的な考察を加えれば,さらなる発展・一般化を得ることができます. 具体的には以下の通りです.
(1) Wirtinger 型ノルム不等式の研究
(2) Hlawka型ノルム不等式の研究

並列処理システム実験室(丸山研究室)


丸山真佐夫 教授
博士(工学)[豊橋技術科学大学]
研究キーワード
並列プログラム,デバッギング
研究テーマ
  • CUDAプログラム実行履歴の保存・再現システム
  • モンテカルロ囲碁対局プログラムの高速化
  • モンテカルロ詰碁解法プログラム
  • 証明数探索による詰碁解法プログラム
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研究紹介
-並列プログラムのデバッギングシステム-
最近のPCは毎秒数十億回の計算を実行できますが,それでも十分なスピードといえない応用分野が数多くあります. そのような応用に対する解決策を提供する方法の一つが並列処理です. 多数のPC等に計算を分担させることで,計算速度を飛躍的に向上させることができ,非常に有効なアプローチです. しかし人間の世界と同様にコンピュータでも,一人(1台)でやっていた仕事を複数で行うようにさせると,多くの場合新たな難しい問題を発生させます. その困難のひとつが,「作った並列プログラムの誤りを発見・修正し,確実に正しく動くようにすること」(デバッギング)です. 本研究では,並列プログラム作成を支援するためのデバッギングシステムを開発しています.
・ロギング・再演手法
並列プログラムは,実行のたびに動作が変化する「非決定性」という厄介な性質があります. 本研究では,並列プログラムの実行履歴をハードディスクに保存(ロギング)し,その履歴をもとにプログラムを再演するという方法で,動作の再現性を保証します.
・デバッギングシステム
実際のプログラム開発において,効率的に誤りを発見・修正するためには,デバッギング支援システムの使い勝手が重要です. ロギング・再演手法の特徴を生かし,自由にプログラム全体や任意の一部分を観察したり,再演実行したりできるシステムを開発しています.


認識システム実験室(齋藤研究室)


齋藤康之 准教授
博士(情報科学)[北陸先端科学技術大学院大学]
研究キーワード
ジェスチャ認識,位置・距離計測,マン・マシン・インタフェース
研究テーマ
  • 演奏位置の可視化
  • 音楽からの動画像生成
  • ジェスチャ認識に関する研究
  • 紙リサイクルの促進に関する研究
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研究紹介
-Hidden Markov Model による時系列データ解析-
時系列データをHidden Markov Model からの観測値として扱い,Viterbi 学習とデコーディングによるセグメンテーションから状態遷移を推定し,事象の振る舞いを認識する.

応用例
・自動伴奏システム
演奏者の演奏(テンポ変動,ミスタッチ,弾き直し等)に合わせる自動伴奏システムを東京大学と共同研究中.出だしのタイミングとテンポを頭部動作からの推定(Fig.1)
・指揮・演奏認識システム
指揮者の指揮の振りからのテンポ推定や演奏表情づけ,指揮の練習システム(Fig.2).スティックの動きに応じて仮想的に打楽器を演奏するシステムの構築
・その他
漢字の書き順練習,踊り・バットスイング等の動作分析,気温・気圧変動解析,等


認知科学実験室(米村研究室)


米村恵一 准教授
博士(工学)[豊橋技術科学大学]
研究キーワード
顔認識,人物認知,表情認知,眼球運動,瞳孔反応
研究テーマ
  • 人物の魅力
  • 肖像画や銅像における高さと顔比
  • 顔の記憶能力
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研究紹介
-表情認知との相互作用を考慮した顔認識モデル-
認知心理学のBruceの顔認識モデル,神経科学のHaxbyの顔認知に関わるモデルに代表される顔認識モデル提案研究では,情報処理の流れと処理部位との関係の記述にとどまり,各処理部位への到達時間は記述されていないことが多い. その中で,柿木らの研究グループにおいては,その到達時間が言及されている. しかし,現在の脳機能イメージング手法では時間分解能に優れたMEGでの解析において大脳皮質深部の解析が困難であり,複数部位の同時解析についてもfMRIに頼り,時間分解能に劣る.
本研究では,この大脳皮質深部の解析と時間分解能に劣る点について,心理物理実験と眼球運動・瞳孔反応解析から,到達時間付き顔・表情認識モデルを提案する.


知能情報システム実験室(大枝研究室)


大枝真一 准教授
博士(工学)[東京都立科学技術大学]
研究キーワード
機械学習,パターン認識,進化計算,データマイニング
研究テーマ
  • 動的環境に適応可能な学習システムの構築
  • 大量データからの知識発見および異常検知
  • 紙媒体記録用紙の電子化と携帯情報端末を用いた閲覧システム構築
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研究紹介
-動的に変化する環境へ適応可能なシステムの構築-
与えられたデータからその背後にある規則や知識を自動的に獲得する数多くの機械学習手法が提案されています. これら機械学習の基本的な手法は,事前に与えられる訓練データがどのカテゴリに属するか学習を行い,未知データを適切なカテゴリに分類する事で,様々なパターン認識を実現します. 例えば,郵便番号の自動読み取りや,顔画像認識があります.
しかし,実世界では訓練データと未知データが異なってしまう状況が多々あります. このような場合,訓練データで学習した学習機械では,正しい分類ができなくなってしまうという課題があります.
このように,動的に変化する環境へ適応可能なシステムを構築することが,本研究の目的です. 従来の機械学習では訓練対象が変化した場合,変化した時点で学習をやり直す必要がありました. そこで大規模なニューラルネットワークを対象に,遺伝的アルゴリズム(GA)および免疫アルゴリズム(IA)を適用して初期結合荷重の最適化を行いました. その結果,図1に示すようにGAおよびIAによって集団内のネットワークが最適化されました. さらにGAおよびIAの集団内の最良個体を取り出して,未知データに対して学習を行ったところ,図2に示すように,ランダムに初期結合荷重を与えたニューラルネットワークよりも高速に,高精度に学習することに成功しました.
現在,より高い汎化性能を持つように,データ生成モデルに基づいたパターン認識に着手しています.


情報物理実験室(渡邊研究室)


渡邊孝一 准教授
博士(情報理工学)[東京大学]
研究キーワード
バーチャルリアリティ,テレイグジスタンス,身体性
研究テーマ
  • テレイグジスタンスによる身体所有感覚を制御する要因の解明
  • 身体性を模倣した実機システム構築を主体とする身体性の解明
  • 植物工場のための統合環境計測制御システムANTSにおける遠隔操縦型ロボット部の構築
  • 植物工場のための統合環境計測制御システムANTSの狭小空間における多感覚融合の検討
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研究紹介
-植物工場のためのテレイグジスタンスシステムの開発-
近年,温暖化や異常気象に伴う土壌汚染による農作物の生産が不安定になってきており,東日本大震災の影響も受けて,土壌汚染の拡大に対して安全な農作物供給の整備が急務とされている. こういった状況において,植物工場が注目されている. 植物工場は内部環境を制御可能な半閉鎖的な空間において計画的に安定して安全な植物を生産するシステムである. 植物工場では効率的な環境制御が不可欠であるが,現状においては慣習的なアナログ設備によるシステムが主流であり,コスト・パフォーマンスは必ずしも良くない. また,大規模向けの環境計測制御システムは高価であり,小規模への対応が難しい.
本研究ではあらゆる規模に対応しながらも低価格かつ高精度で,空間的・時間的に質の高い情報を計測し制御可能な統合環境計測制御システムANTS (Active-sensing Networks and Telexistence System) を提案する. ANTSは小型で低価格のため空間に偏在させることが可能であり,各個体がアクティブセンシング機能を有することで人間が介入しながら,高い空間・時間自由度を維持したまま必要な情報を計測・制御可能な点に特徴を有する.
本プロジェクトは情報工学科栗本研究室と共同で推進している.
当研究室では,栗本研究室で開発する計測システムに対して,計測センサを人が植物工場外に居ながらにして操作可能となるよう,テレイグジスタンス技術概念を取り入れた操縦型環境計測制御システムの開発を進めている.

メディアデザイン実験室(吉澤研究室)


吉澤陽介 講師
博士(工学)[千葉大学]
研究キーワード
視覚伝達デザイン,色彩学,デザイン工学,デザイン心理学
研究テーマ
  • 色名認識と用法の検証およびJIS改定の試み
  • カラーデザイン教育の方法論構築(共同研究)
  • 高専におけるデザイン教育の考察と試み
  • 各種視覚伝達デザインに関する分析および制作提案
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研究紹介
-慣用色名の認識・有効度の定量化検証とその応用-
日常生活の様々な場面において「色」と触れ合い,そして用いられています.たいてい色の情報伝達を行う際には,色名を用いるのが簡単です. 日本工業規格(JIS)は,現在の社会,特に産業界で比較的良く知られている色名,あるいは知って欲しいと期待される色名を “慣用色名”として,269色設定しました(JIS Z 8102 : 2001「物体色の色名」より).
しかし,これらの慣用色名は『誰にでも知られているか』『誰にでも正確に利用されているか』などといったことまで明らかになっておりません.
この諸問題に対して,各慣用色名について「どんな色なのか?(色選択)」「どんな色か知っているか?(知名度)」「どんな色かイメージできるか?(イメージ可能度)」などの指標データを実験心理学的手法で取得し,色名認識の正確さを定量化できれば,『正しく用いられている色名,誤認されている色名、知られていない色名,有効な色名』が判明するのではないかと考えました.
下の図は,基本色彩語(例. 群青色,スカイブルー,黄土色)が含まれる慣用色名の一部について,被験者である大学生(n=109 [のべ数])において,有効な慣用色名が何であるかを示した分布になります.図中のA , Bのグループが有効度の高い慣用色名と判定され,それ以外のグループは有効でないと判定された慣用色名になります.
この結果を踏まえ,有効でない色名を『誤認されない色名にする』『正しく用いられる色名にする』ために,継続的にデータサンプリングを行うとともに,JIS改定に繋がるルール作りを行うと共に,慣用色名を正しく用いられるためのデザイン提案などの応用研究を進めております.


生体情報処理実験室(Sapkota研究室)


Achyut Sapkota 助教
博士(工学)[大阪産業大学]
研究キーワード
生命情報,人工臓器,血栓管理,流体計測
研究テーマ
  • 体外循環装置における血栓形成の早期検出
  • 生物のタンパク質間相互作用の計算的予測
  • 粒子追跡法による流れの可視化計測
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研究紹介
-体外循環装置における血栓形成の早期検出方法の確立-
血液体外循環装置(補助人工心臓,人工透析および人工心肺など)では,血栓形成が問題となっている. それを未然に防ぐため,定期的に抗凝固処置を行う必要がある. しかしながら,この処置を行うことにより出血や血小板減少症などの副作用が発症する. そこで,血栓性をリアルタイムで調べ,必要なときだけ抗凝固処置を行う方法が望まれる. 現在,血栓性を判断するには採血を用いる方法があるが,この方法では最適な結果を得ることができない.
本研究では,血栓形成の計算生物学的モデルと凝固因子の電気的特性を用いることにより,リアルタイムの計測で,血栓を早期段階で検出する方法を確立することを目的とする. 本研究の特色と独創的な視点は,生化学情報処理と電気信号処理のノウハウを踏まえた計測クロスプラットフォームであることである. 将来的には,医療現場における血液凝固の管理を可能とする画期的なシステムにつながり,血液の状況をリアルタイムで観測し,血液体外循環装置を利用する患者(図1)の自宅から病室および手術室まで様々な医療現場で抗凝固処置を最適に行うことが期待できる. さらに,患者の命を守るだけではなく,患者の生活の質(QOL)の向上および医療費削減にも結びつくことが予想される.
本研究は,千葉大学工学研究科武居昌宏教授および産業技術総合研究所の人工臓器グループと共同で実施している.

図1:血栓検出の人工透析への応用例


計算機応用実験室(岩田研究室)


岩田大志 助教
博士(工学)[奈良先端科学技術大学院大学]
研究キーワード
VLSIテスト,非同期式回路,遅延故障,VLSI CAD,
設計検証
研究テーマ
  • 同期式スキャン機能を持つC素子のトランジスタレベル設計
  • バグを見つける検証パターンを使った不良LSIの故障検出評価
  • 性能を低下させる故障の効率的な検出手法
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研究紹介
-同期式スキャン機能を持つC素子の
トランジスタレベル設計-
同期式回路は設計が容易ですが,高速化しすぎて同期が取れなくなってきています. そこで,高性能なLSIでは非同期式の通信(ネットワーク)が用いられてきています. ですが,製造した非同期式回路が故障しているかいないかをチェックする「製造テスト」はとても難しく,不良出荷率を限りなく0に近づけるためには多くの時間がかかってしまいます. そこで,早く,安く,うまく不良品を見つけてそれを選別するする手法が必要になってきます. 同期式回路に対してはここ20年程度のノウハウにより,多くの手法が提案されある程度デファクトスタンダードとなっている手法(完全スキャン設計)が存在しますが,残念ながら非同期式回路に対しては効率的なテスト手法が存在せず,非同期式回路を使うことをためらわせる原因の1つとなっています. いま,岩田が注目しているのがC素子というFFのような素子にスキャン機能を持たせるよう設計し,非同期式回路を同期式回路としてテストする手法です. 非同期式回路を同期式回路と同程度の高い品質でテストで,かつ,同期式回路のノウハウを利用できるため非常に実用的な手法となっています. しかし,この手法の問題点は使用する部品が多くなってしまい,コストが高くなってしまいます. そこで,このスキャン機能を持ったC素子をトランジスタレベルでうまく設計し,使用する部品の数を減らす研究を行います.

図:非同期式回路を同期式回路としてテストするイメージ




卒業研究一覧

情報工学科で実施している卒業研究タイトルの一覧を公開しています. 下記のリンクをクリックすると一覧ページに移動します.

卒業研究一覧ページ






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