"高速性"をキーワードとして，高速化に必要なアーキテクチャから，高速化に付随して生じる課題解決技術まで，理論・アルゴリズム・デバイス・システム・アプリケーションといった総合的な観点でロボット開発をおこなっています．

ナノ結晶デバイスの実験記録からの知識発見

本研究では、ナノ結晶デバイスの研究開発の過程で作成される実験記録やその成果を取りまとめた論文などから、デバイス開発に有用な情報を抽出し、整理する知識マネージメントの研究を行っています。

産学連携研究を通してAI技術の実用化に迫る！

本研究では、画像・映像・音楽・音声を中心とするマルチメディアデータを対象とした人工知能技術の開発を行っています。特に、産学連携研究を中心として、医用画像、社会インフラデータ、材料科学等に関わるデータを研究対象として扱っています。

宇宙線に起因する通信機器の誤動作を未然に防ぐ

通信ネットワークを支える機器の半導体デバイスの高集積化が進展してきており、宇宙線中性子によるソフトエラーの確率が高まることが懸念されている。その対策のため、北大の小型加速器中性子源を利用して、通信機器のソフトエラー試験を実施している。

高齢者の転倒予防のために

転倒による重篤な怪我を避けるために予兆である“つまずき”の多い場所を普段の生活者の行動から探すシステムを検討した。サンダルに埋め込んだ加速度センサーによりつまずいたことを、天井の赤外線センサーネットワークによってつまずいた場所を特定する。

情報ハイディング技術によるサブチャネルデータ通信
を利用したメディア情報通信技術の高付加価値化

本来は情報セキュリティの手法として利用されることが一般的な情報ハイディング技術を転用することで、標準フォーマットとの互換性を維持しながらも新たな機能をつけ加えることができる高付加価値メディア情報通信技術について研究している。

スマートフォン，携帯電話用の高速で容易な
日本語入力法の開発

スマートフォン等の携帯端末に高速かつ容易に日本語を入力する方法は未だ存在しません。本研究では強力な学習機能を用い５０音の仮名１行を数字に対応させることにより通常の半分の打鍵数で日本語の入力が可能となるシステムを実現します。

Time to digital converter のA/D変換器への利用と
その低電力化

もっとも簡単な構成であるSingle-Slope A/D変換器は、イメージセンサなど様々な形で利用されています。しかし、変換速度が遅いことが欠点でした。本手法は、その高速化と低電力化を同時に実現する技術です。

最先端の大規模・高精度解析を実現する

並列計算環境において高性能な境界要素解析を実現するためのソフトウェアフレームワークを開発しました。また、同解析を高速化する技術であるH行列法について、分散環境に対応したライブラリを開発し、多様な応用分野のプログラム上で性能評価を行いました。

光の空間位相情報を検出可能にする「見えないものを見るための技術」

本技術は、2台のセンサと偏光光学素子によって、空間補完誤差を生ずることなく1回の計測で光位相分布の精確な検出を可能にします。3D画像計測、3D断層計測、デジタル位相共役、3D光メモリ、空間モード光通信など多岐にわたる応用が期待されます。

対話の活性度を用いた社会空間認識システムおよび複数ロボットによる注意誘導システム

人同士の対話の活性度を計算することにより、ロボットはその対話空間の「強度」を認識することができ、文脈に適応した行動をとることができる。さらに、このメカニズムを複数ロボットの動作に応用することにより、ユーザの注意誘導が可能となる。

イベント数週間前から開催日までにデータを収集して
適切にイベント情報を推薦するシステム

イベントに関する情報は情報としての有効期間が短く、従来の情報推薦技術では扱いにくいものでしたが、ユーザの興味や地理的特性など複数の要因を組み合わせることで柔軟に推薦を行う手法を開発しました。

人間の確信度判断を利用した高精度な意思決定

インターネットを通して多数の人に仕事を依頼できるクラウドソーシングにおいて、作業結果の品質を保証する研究を行っています。作業結果に対する作業者の確信度判断を用いることで、高品質な作業結果を導きます。

デスクトップで目の前に映像が浮いて見えて
直接触れる視覚提示システム

従来、ディスプレイに表示されていた3DCGなどの映像を、空中に表示する小型映像表示システムを開発しました。デスクトップで目の前に浮いて見える映像に直接手を伸ばして触ることができます。

飛行機のように高速で飛行し、ヘリコプタのように
　　空中停止（ホバリング）可能な無人航空機

飛行機のように主翼で揚力を得て高速飛行しつつ、ヘリコプタのようにホバリングできる垂直離着陸型無人航空機を実現しました。例えば災害発生時に素早く災害現場に飛行し、上空でホバリングしながら被災地の様子を撮影する、などへの応用が期待されます。

情報通信ネットワークの飛躍的な高度化を目指して

今後20年間に1,000倍の大容量化が必須とされる情報通信ネットワークの飛躍的な高度化のため、次世代超高速通信網の核となるフォトニック基盤技術を実現することを目指しています。

理想的な３Ｄ映像の表示

電子ホログラフィによる３Ｄ表示のヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）装置の開発を行っています。これには新たな計算アルゴリズムと新設計の光学系が用いられ、小型、軽量な実用的装置を実現しました。

端末の位置・姿勢情報の共有によるアバタベースの
拡張現実グループコミュニケーション

アバタを仲介とすることで時空の制約を越えたコミュニケーションが可能である。本システムでは、グループコミュニケーションの参加者の位置・姿勢情報を共有し、各参加者の端末から見えるアバタの振る舞いに反映させるＡＲコミュニケーションを実現した。

サブミリオーダー位置計測とその展開

従来手法より２桁高精度な測距技術および照明を用いた独自の時刻同期技術とを統合し、携帯端末やロボットの３次元位置ならびに速度を高速かつ正確に推定する。さらに、特定の移動体に対する選択的フリッカレス可視光通信や位置依存の情報配信を実現する。

知識共有を加速させる情報提示技術の創世

スポーツの観戦や教育等を助けるデータを提示する次世代可視化技術を構築します。利用者やその周辺環境から得られる多様なデータから、「分析データ」と「利用環境に適応した提示方式」を定める理論を導出し、知識共有を加速させる情報提示を可能とします。

電気的特性と構造変化の関連を評価でき、信頼性確立に有効

電子顕微鏡内に電子デバイス片を配置し、これに可動プローブ電極を当て、電気特性を評価しながら、電子顕微鏡による観察を可能に。サンプル側電極にMOSFETを搭載し、過剰電流を抑制可能に。電気特性と構造変化の相関を評価し、故障原因究明などに有効。

人が活動する環境や構造物の分析・維持管理・計画の高度化を目指して

３次元レーザ計測点群から、室内や道路、柱状物（電柱や街灯）、街路樹、建物といった、人が活動する環境に存在する物体や構造物を自動で認識し、３次元モデル化するための点群処理の理論とアルゴリズムを開発しています。

システム同定・設計と逆問題

システム同定・設計や未知対象の推定などに関連する情報科学・工学分野の問題を解決するための方法論の探求、及び、応用技術の開発。

アルゴリズム開発とそのハードウェア実装

本研究室では、近年大容量(高解像度・高フレームレート)化が著しい動画像を対象として、画像平滑化(スムージング)や明るさ補正を中心とした、各種画像処理アルゴリズムならびにそのリアルタイム実装に関する研究開発を推進しています。

光の空間位相を用いた情報多重化

本研究では特徴的な空間位相を持つラゲールガウス（LG）光を用いた情報多重化の基盤技術を構築しました。従来の光情報処理では積極的に利用されてこなかった空間位相に着目することにより、情報容量を増大させることを目的としています。

計算機による知的創造的活動の支援

３次元ＣＧを用いた人間の創造活動の支援を目指しています。ＣＧは飛躍的に発展しましたが、３次元情報の操作は簡単ではなく、創造活動の支援にはいたりません。３次元空間の情報を自由に操作し、簡単にＣＧ映像を作成する仕組みを研究しています。

究極の暗号の安全性を実験的に保証する

量子暗号鍵配付を用いることで将来いかに技術が進歩しても高度な秘匿性を保つ暗号鍵を光通信により共有できます。本研究は、量子暗号の実用化に向け、実際に作られた装置で安全性を実験的に保証するための技術を提供します。

知識を獲得しながら累積利得を最大化するオンライン学習技術

ユーザが好むであろうアイテムのお勧め(知識の利用)のみでなく、ユーザの好み情報が多く得られるであろうアイテムのお勧め(知識の獲得)もバランスよく行い、ユーザの累積満足度を最大化するお勧め手法を研究しています。

高精度な位置推定・チャネル予測をめざして

圧縮センシング法は、必要とする未知数の数よりも少ない観測データから、ある条件の下で解を求める手法である。この研究では、圧縮センシング法を用いて、電波の到来方向推定や、チャネル予測、散乱体検出を行っている。

画像や映像などのデータを有機的に連携することで、検索者に気づきを与え発想を支援する情報検索システム

発想支援型マルチメディア検索システムは、画像、音楽、映像等の非構造化データを有機的に連携し、内在する類似性の抽出、およびその効果的な提示によって、検索者に気づきを与え、発想を支援する情報検索を実現します。

ワイヤレス環境の最適設計を目指して

航空機や旅客鉄道車輛内などの複雑で特殊な伝搬環境評価，電波の人体侵入，さらに体内埋込み型医療機器の電磁干渉評価とメカニズム推定，電気自動車無線給電装置の漏洩電磁界評価など，様々な電波利用分野での研究実績を上げてきている。

大規模並列計算機に適したアルゴリズムの研究・開発

大規模並列計算機の普及とともに，並列計算に伴う通信時間の削減の重要性が増しています。本研究では，通信回避（Communication Avoiding）と呼ばれるアプローチにより，行列計算アルゴリズムの性能を向上させることを目指しています。

生体における光伝搬数理モデルの構築

バイオメディカル光イメージングの発展には、高精度かつ計算効率に優れた光伝播モデルが必要です。本研究では、光伝播を高精度に記述する輻射輸送方程式の高速解法を構築することに成功しました。提案手法による光診断・治療の高度化に取り組んでいます。

固定周期の光パルス列による任意周波数応答の励起・検出

GHz周波数領域までの表面音響波の伝播の様子を時間分解二次元イメージとして可視化する技術です。従来の方法では周波数分解能が低いという問題がありましたが、本方法では任意周波数の音響波を励起・検出することができます。

学術クラウド連携による研究開発を推進

全国規模でクラウドシステムを連携させたアカデミックインタークラウドの実現に向けた研究を推進し、インタークラウド環境での資源割当最適化やスパコンとインタークラウドの連携等、クラウド関連技術の共同研究を実施。

機械システムからエネルギーマネジメントシステムまで

数理モデルに基づくシステム制御技術は、四輪ロボットなどの機械システムからエネルギーマネジメントシステムなどの社会システムまで幅広い分野に適用できます。本研究室では特に、非線形システムとハイブリッドシステムに対する制御手法を開発しています。

ロボットやマウスを自由にコントロールする

ユーザと機械が相互に学習することで、ユーザの意図通りに機械を操作することを可能とするインタフェースの開発を行っています。ロボットなどの操縦や、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイスの入力も容易にします。

人体に伝播させた超音波の応答によって人体内部状態を
含めたジェスチャ認識が可能なシステム

スマートウォッチ等のマイク・スピーカを用いて超音波を人体に発信し、その応答を解析することで力の入れ具合のような人体内部状態を含めたジェスチャを認識する手法を実現する。