情報工学科

情報システムの知能化と情報の構造化

本研究室ではデータベース、情報検索および人工知能を中心とした情報システムに関する研究開発を行っている。情報工学の分野では、データ工学および知識工学と呼ばれる分野に関わる。現在の情報システムではデータベースは基幹システムの一つになっており、情報システムの知的機能を高めることで問題解決に有用なシステムを実現することを目標としている。具体的には、人が人に会ったときに受ける印象を得る印象評価システムや、オリンピック史料を対象とした新たな知見の獲得を支援するシステムの実現を進めている。これら以外にも、有用で知的なシステムやデータベースシステムの実現に取り組んでいる。

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問題解決の認知過程

状況が時々刻々変化する動的課題（ビデオゲーム「パックマン」等）や与えられた条件を満たす答えを探す制約充足問題（「お絵描きロジック」等のペンシルパズル）などを材料として、問題を解く時の認知活動やその熟達化の解明や、その認知過程のモデルの構築とその手法について研究している。初心者とエキスパートの差異や熟達による変化など、データを実験や観察を通して収集、モデルを実装し、そのモデルをベースにして問題の難易度などを検討している。制約充足問題については問題の定義から答えを正しく計算する並列処理プログラムの構築方法も研究する。

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自律分散協調が崩壊しつつあるネットに警鐘

本来インターネットは自律した組織や地域のネットワークが協調しあうもの、つまり、社会学者イヴァン・イリイチが「コンヴィヴィアリティ (自律共生) のための道具」と呼んだものであった。しかし今日、ネットからは自律性、協調性が失われ、オープンだったネットから安全の名の下に自由が失われ、他律を求めて一極集中な形態が台頭し、インターネットの哲学は幻想となり、定義不能のインターノットと化している。当研究室では、メールやDNSなどネットの管理劣化の現状を調査し、独自開発したインターネットシミュレータを用いてその分析、改善策の研究を通してコンヴィヴィアルなネット社会のあり方を模索している。

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パターン情報処理・深層学習による画像分類と認識

本研究室では、画像処理・パターン認識技術とそれらの画像認識システムへの応用に関して、基礎理論から実践的な研究開発まで幅広く手掛ける。具体的には、台湾総督府公文書の手書き文字の認識、人工的な学習データ生成に基づく医用X線CT画像からの肝臓がん病変部検出などの深層学習（ディープラーニング）を対象とした画像認識に関する研究、水泳競技者のトレーニング支援のための動き解析や泳速度測定など人の動き計測に関する研究、外科手術ナビゲーションシステムの音声やジェスチャによる操作システムや外科医の教育システムなどシステム開発と臨床利用に関する研究などに取り組んでいる。

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スマートデザイン支援システムの開発

さまざまな創作活動をとりあげ、それを支援するためのシステムを開発している。図にはサンドアート、知恵の輪、バルーンアート、zometoolを用いた３次元造形、ゼンタングル模様を対象として、それぞれのデザインを支援するシステムまたはその原理を示している。これらのシステムの高度な機能を実現するためにコンピュータグラフィックス、画像処理、人工知能などのさまざまな情報技術を活用している。

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高性能論理回路の設計と設計自動化

集積回路とその応用である計算機システムはシミュレーション、ネットワークサービス、画像理解など知的な処理を実現するための基盤技術である。現代の複雑な計算機システムをより省電力、より高速、より高信頼とするためには、集積回路やシステムの優れた設計技術や構成技術の研究が重要である。近年では半導体集積回路の性能向上に陰りが見られてきていることから、低消費電力で高速な処理が可能な超伝導回路デバイス（単一磁束量子回路）に向けた回路設計自動化技術や回路アーキテクチャの研究を行っている。このほか、集積回路で多用される算術演算回路の高信頼構成法の探求などの研究を行っている。

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ユーザ中心の協調的問題解決支援環境の設計

本研究室は、ユーザの知識獲得や問題解決に関する認知科学的分析（ユーザ学）を基に、グループの協調的作業やコミュニケーションの支援に関する研究を行っている。１ユーザと知的ソフトウェアとの認知的インターフェイスを検討するだけでなく、役割の異なるユーザからなるグループとソフトウェア群を結びつけ、個人では生み出すことのできない知的成果をもたらす協調分散的な認知情報処理環境を設計する。評価と再設計を繰り返して行い、ユーザの日常的な問題解決に自然に利用されるツールの開発を目指している。

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人の行動支援のための画像処理・パターン認識技術

自動車運転支援を目的として、車載カメラ映像から道路標識、歩行者、信号機等を検出し、その視認性を推定する技術を研究している。この技術により、運転手が見落としやすい物体に関する情報を選択的に提供するシステムが実現できる。また、料理の盛り付けや撮影を支援するための料理写真の魅力度推定、画像特徴や視線特徴を用いた調理映像の解析、料理レシピの検索・変換のためのマルチメディア解析に関する技術の開発に取り組んでいる。その他、スポーツトレーニングや天体解析等、さまざまな分野における画像処理や深層学習の応用を目指して研究している。

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音楽理論を利用した音響信号処理

マルチメディアコンテンツのうち音楽を対象とし、音楽コンテンツがインターネット上で不正に配信されてしまうことを防ぐ技術の一つである音楽電子透かしに関する研究をしている。この技術により、音楽コンテンツそのものに著作権情報などの情報を付加することができるため、音楽コンテンツが不正に配信されているかどうかを特定することができる。また、楽音を自動で楽譜に書き起こす技術である自動採譜などの音楽情報処理技術や音楽理論と電子透かしとを組み合わせることにより、音楽コンテンツに有益な情報を付加しつつ、違和感なく音楽をアレンジすることができる技術の開発を目指している。

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情報技術で宇宙の謎を解く

我々が住むこの宇宙の構成要素はなんでしょうか？これまでの天文学的な観測結果から、この宇宙には暗黒物質や暗黒エネルギーという未知の物質とエネルギーが大量に存在していると考えられています。よく知られた元素などの普通の物質はたったの5%ほどに過ぎず、この宇宙の95%は謎なのです。これら謎の暗黒成分の正体を明らかにするために世界中さまざまなアプローチで研究が進んでいます。本研究室では、スーパーコンピューターを用いた宇宙における大規模な構造の形成シミュレーション、天体の形成進化の数値的モデリングや最新の機械学習・人工知能技術の応用といった情報科学的な角度から貢献したいと考えています。

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