著者

坂本 真樹 服部 兼敏 大内 潤子

出版者

電気通信大学

雑誌

基盤研究(C)

巻号頁・発行日

2011

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人は,微妙な心身の状態を,「頭がズキズキ痛い」といったオノマトペ(擬音語や擬態語の総称)を使って表現することが多い.本研究では,医療従事者へのアンケートをもとに35尺度を評価尺度として選定し,オノマトペ表現を構成する各音が評価尺度に与える影響を定量化し,オノマトペによって表される心身の状態を形態と音韻の両面から定量的に推定するシステム開発した.また,評価尺度を多言語化することで,海外の病院で日本人が自分の症状を日本語のオノマトペで入力すると,症状が評価尺度ごとに定量化して示され,外国語では伝えにくい微妙な症状を,外国人医師などに伝えられるシステムを開発した.

著者

大久保 誠也

出版者

電気通信大学

巻号頁・発行日

2005

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2005

著者

董 際国 Jiguo Dong

出版者

電気通信大学

巻号頁・発行日

2012-03-23

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カオスの研究は,約100 年前(ポアンカレ)からとされ,1970 年代から盛んになり,多くの成果を得るようになった.「カオスの最大の応用は擬似乱数にある」と言われるほどカオスの擬似乱数生成への応用が高く期待されている.その中,カオスを生成する関数で,ほとんどのカオスの入門書に紹介されているロジスティック写像xt+1 = 4xt(1 ? xt) に対する研究成果が多く発表されている.しかし,カオスに関する理論的な研究成果が多く得られているにもかかわらず,幅広く産業技術としてのカオスの応用システムはまだ見られていないのが現状である.ほとんどのカオスに関する研究は,実数で定義,計算されるカオス時系列の性質に対するものに対し,産業技術としてのカオスの応用は多くの場合,有理数(コンピュータ)で計算されている.実数の計算で得られるカオス時系列の性質は,必ずしも有理数の計算で得られる時系列が有する性質と一致するとは限らない,むしろ,基本性質は異なっていることは一般的であろうと考えられる.有限計算精度で生成した時系列はいずれ周期に落ち入るため,原理的にはカオスにならない,擬似カオスと称される.従って,カオスを産業技術へ利用するには,まず有限計算精度の計算で得られる時系列が有する性質を解明する必要がある.カオスを産業技術として応用するとき,多くの場合に同じ入力に対し同じ安定した出力が求められる.このような再現性を持つ比較的に安価なシステムはデジタル(コンピュータ)システムである.カオスは実数で定義されている.コンピュータでの無理数の計算は近似計算で浮動小数点演算法を用いる.しかし,安価な産業用計算機(マイクロコントローラ)は浮動小数点をサポートしていない.また,浮動小数点演算はシステムの種類によって,異なる規格を採用していることがある.このことは,異なるシステム(規格)において,同じ入力で同じ出力がえられない可能性があることを意味する.従って,浮動小数点演算によるカオスの計算を含むシステムでは安価なシステムになり難い.そのため,異なるシステムでも同じ入力に対し同じ出力が得られる整数演算による擬似カオス時系列の生成が求められる.ロジスティック写像による乱数生成について,1947 年にも2 進計算機の原型を考案したフォン・ノイマンらにより提案された.しかし,ロジスティック写像を計算して得られる時系列は一様分布とはならず,U字型となっている.それを使って,一様分布の系列にするには何らかの処理が必要である.しかし,これまでの提案された方法では何れも大幅な生成速度の低下を伴っている.また,計算精度ビット長が長くすることで,生成される系列の周期長を長くすることができるが,写像速度の低下に繋がる.一方,周期長,統計的乱数性,生成速度などは乱数生成法においての重要な指標となっている.従って,計算精度拡張の高速な計算方法,乱数生成速度の低下が小さい処理方法が望まれる.本研究はロジスティック写像を擬似乱数生成へ応用することを考える.本研究は序章と終章を含み,6 章からなる.以下,2 から5 の各章の概要を述べる.2 章では,3 章以降で必要となるカオスに関する基礎的な概念・用語を準備する.とくに,本論分の主要結果であるロジスティック写像の計算機上での演算について,従来用いられてきた浮動小数点法による計算方法と比較しながら,本論文で提案する整数演算を用いた計算方法の特色について論じる.3 章では,まず,整数ロジスティック写像において,初期値敏感性を示さない場合すなわち,ホール(Hall)の存在を明らかにする.また,初期値が不動点以外の値で,有限回の繰り返し計算で不動点に入ることを回避するために,不動点を含む任意の値に落ち入る系列の存在を調べる方法を提案する.そして,数値計算により,整数ロジスティック写像が生成できる平均的な非周期状態長の推定値と計算精度N との近似的な関係を与える.4 章では,整数演算を用いて計算精度N ビットのロジスティック写像を計算し,計算過程に存在する2N ビットの内部状態を利用した撹拌方法に基づく擬似乱数生成法を提案する.また,生成した乱数列に対し,初期値敏感性をハミング距離の収束の速さで提案法とMTと比較を行い,提案法の効果を示した.そして,計算精度N = 128 ビットで生成される2 進数列に対し,統計的検定を行い,一様性を持つとの結論を得た.5 章では,大量のID・パスワード(PW)の生成だけでなく,管理にも適した擬似乱数列の生成方法を提案する.提案法は,初期値(種)R とK 次元空間座標で表す位置i を用いて2 値系列を生成する.i 番目の擬似乱数列Ri は初期値Rを用いてK = 1 回繰り返して生成される.擬似乱数生成がロジスティック写像を用いたとき,提案方式における多次元乱数生成の性能を確認し,計算量的に安全なキーの生成が可能であることを示す.その結果,本研究は整数で演算するロジスティック写像が有する基本的な性質を解明して,ロジスティック写像をセキュリティー用乱数生成へ応用するとき,初期値選びや計算精度長の決定の根拠を与え,安全な乱数生成システムの構築を可能にした(3 章).そして,高速な乱数生成方法を提案し(4 章),これまで実現困難とされるキーの使い捨て暗号や認証を容易にした(5 章).

著者

LI ANG

出版者

電気通信大学

巻号頁・発行日

2020-03-25

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近年ロボットは産業向けだけではなく,日常生活を支援するサービスロボットの研究も多く行われている.その中に,料理ロボットはサービスロボットの研究の一分野として研究されているが,複雑な料理作業を汎用的に行うロボットは未だ商用化に至っていない.料理をする際に求められる作業は多岐にわたり,それらをロボットで一括して全て実現することは困難である.従って,汎用料理ロボットの発展には,1つ1つの機能をモジュール化し,完成度を高めていく必要があると想定している. 串刺しは料理でよく見られる調理操作の1つであるため,本研究では,汎用料理ロボットにおける串刺し操作を扱うこととする. 本研究の目的は双腕ロボットシステムを用いて串刺し操作を実現することである.この目的に当たって以下のような課題の解決が必要である.(1)串刺し操作を実現するための要素の検討,(2)実世界における作業の記述を抽象的なロボット操作へ変換する手法の検討,(3)ロボット操作の実装の3点が課題である.(1)において,串刺し操作を実現するために必要な要素を洗い出し,実装する具体的な操作の検討を行う.(2)において,実世界における串刺し操作を記述するための記述方法を提案し,ロボットの動作手順を生成する手法を提案する.(3)において,提案した手法をロボットシステムへ実装する.本研究でまとめた結果を評価する基準を用いて,提案手法に対する評価実験を行う. 結果として,本研究は串刺し作業の要素を検討し,作業に対する記述方法を提案し,ロボットの動作手順を生成した.提案した手法を検証するため,検証実験を行った.更に多様な食材に対応するため,新しい食材のエンドエフェクタやねじる操作を導入し,検証した.最後の統合実験において,複数の食材の串刺し操作は成功した.最後に,本研究は双腕ロボットを用いて串刺し操作を実現した.

著者

佐藤 賢一

出版者

電気通信大学

雑誌

電気通信大学紀要 (ISSN:09150935)

巻号頁・発行日

vol.32, no.1, pp.23-33, 2020-02-01

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This paper introduces a mathematical puzzle book, Gobanjo, rediscovered on 2008. The radiocarbon dating on this book suggests that this puzzle book had been written on 15th century, which could be the oldest mathematical book in Japan. The Gobanjo shows us 6 types of puzzle utilizing go stones. The author summaries and translates these 6 types of puzzle into modern Japanese, i.e. Hyakugogenzan (Chinese Remainder Theorem), Shihoseki (counting the sides of square), Tonitarazu (addition and subtraction), Sassadate (simultaneous equations), Metsukeishi (guessing a hidden go stone), and Jugodate (3×3 magic square). Hitherto, as we had some knowledge about these puzzles except Metsukeishi, the author presumes the reconstruction of Metsukeishi utilizing the transposed matrix.

著者

細川 敬祐

出版者

電気通信大学

雑誌

新学術領域研究(研究領域提案型)

巻号頁・発行日

2018-04-01

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アンテナ,フィルター,プリアンプ,ソフトウェア受信機からなる観測システムを 1 式製作し,沖縄県恩納村に設置した.受信信号を比較的安価なソフトウェア受信機で処理し,周波数チャネルごとに信号を分割して受信・記録することで,Es の出現を検出することが可能になっている.昨年度までに設置が完了していた 5 箇所と合わせて計 6 地点で得られたデータを電気通信大学に準リアルタイム(1 時間遅れ)で転送し,ウェブ上に表示するシステムを構築した(http://gwave.cei.uec.ac.jp/cgi-bin/vor/vhf.cgi).これにより,スポラディック E に伴う異常伝搬をリアルタイムに可視化することが可能になっている.複数の送信局に同一の周波数が割り当てられることがあるため,中間反射点における Es 発生の有無を地図上にマップするためには,各チャネルの受信信号に対応する送信局を特定する必要がある.我々は,各チャネルに対応する送信局のリストを作成し,アンテナの指向性や各送信局の運用形態,送信パワーなどの情報を用いることによって,受信信号から送信局を自動的に識別する手法を確立した.この手法を用いて,国内 6 地点(調布,呉,菅平,大洗,サロベツ,沖縄)の観測から異常伝搬事例を抽出し,送信元の局を特定することによって Es 発生領域を地図上にマッピングすることに成功している.この成果を地球電磁気・地球惑星圏において公表し,現在論文にまとめているところである.上記以外にも 3 件の論文を査読付き学術雑誌に投稿し,1 件が公表済,2 件が現在査読中となっている.今後は,複数地点のデータを組み合わせて Es 空間分布の時間発展を準リアルタイムで可視化するシステムを構築し,航空局やエアライン,ICAO など,想定されるユーザへのリアルタイムの情報提供に繋げていく.

著者

植田 憲一 鹿倉 博和 岡部 雄太郎

出版者

電気通信大学

雑誌

試験研究

巻号頁・発行日

1985

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UVファラデー回転子の開発研究は大きく分けて、大口径UVファラデー回転子および薄膜偏光子の開発と、UVファラデー回転子のKrFレーザーへの応用に分けられる。紫外線用薄膜材料の吸収係数の測定から蒸着技術の開発にいたる幅広い基礎的研究と、大電流高強度磁界発生装置の設計製作を前者は含み、後者には新しいレーザー制御技術としての偏光回転パルス列発生などを含んでいる。以下に研究成果の概要を列挙する。1)低損失で高い損傷強度を有する薄膜偏光子を製作するために、誘電体薄膜の光吸収係数を光音影効果を利用して測定し膜材料を決定した。我々の開発した測定法は1.5波長厚さの光学薄膜吸収をk<10^<-4>の低吸収まで定量計測が可能で、従来計測の200倍の感度を実現した。2)Sc_2O_3/Na_3AlF_3の25層構成で偏光子を製作し、入射角60度で直接偏光度1:200以上、透過率90%以上の性能を確認した。研究開発当初の透過率13%から大きく進歩し、レーザー損傷強度も2J/cm^2以上に改善された。3)合成石英の光学的均質性の向上を図り、10^<-5>以上を実現したい。4)大電流コイル、全固体素子磁場電源を製作し、2%以下の一様性で5kGを発生した。5)ファラデー回転性能を測定し、11x11cmの大口径ビームに対し、KrFレーザー波長である248nmにおいてレーザー用1方向伝播素子としての性能を確認した。6)共振器内部にファラデー回転子を挿入し、外部から短パルス直線偏光レザーを注入して、"偏光回転多重パルス発生"を行う新しいレーザー発振方式を開発し、10J出力レーザーから10nsパルスのパルス列を得ることに成功した。

著者

寺田 充樹

出版者

電気通信大学

巻号頁・発行日

2020-03-25

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本研究ではIoT技術をこれまで経験とカンに頼ってきた養蜂に導入し,プロでも現地で巣箱の内外を観察しなければわからないことを遠隔でモニタするシステムの開発と評価を行った.外気および巣箱内の温湿度,重量,二酸化炭素濃度を計測し,スマートフォン等でその変化をモニタするセンサシステム,そして早期対応が必須であるスズメバチの襲来を機械学習モデルによって検出するカメラシステムを,安価なマイコンボードESP32およびRaspberry Piを用いて実装した.温湿度センサ,重量センサ,二酸化炭素センサは試験的に1群のみにセンサを設置したが,そこではダニや分蜂等の異常は発生しなかったため異常検知はできなかった.しかし,遠隔モニタで巣箱の温湿度や二酸化炭素濃度は一定に保たれ正常であることや重量変化からミツバチの群勢や採蜜時期の判断材料になるなどの有用性が示された.機械学習を用いたスズメバチの物体認識ではWebの写真やビデオ撮影した動画から切り出した500枚の画像データを用いて,ImageAI,TensorFlow,TensorFlow Lite環境で比較評価した.TensorFlow Liteは42.6%の精度で他よりも低いが処理速度がImageAIの20倍,TensorFlowの30倍以上高速であった.そこで,学習データを900枚増やしたデータセットでは92.9%の検出率を得ることができた.誤検出も多少生じたが,検出を正解とする閾値を高くすることで誤検出をなくすことができることを示した.また,Raspberry Piの各モデルやエッジAIデバイスで処理速度・容量を比較し,価格面や複数台のカメラを接続させた時のFPSを考慮すると7,700円で10台のカメラを1台あたり1fps以上で処理できるRaspberry Pi 4 model Bが適当だった.実際に養蜂場に設置した想定で防水ウォールボックス内にRaspberry Pi 4 model Bとモバイルルータを入れ,ESP32と距離を離した時の8m以上距離を置くと接続が切れることがわかった.さらに,スズメバチの検出の手法をミツバチの個体数のカウントに応用し,誤差7~22%という結果が得られた.精度向上に向けてまだ多くの改善の余地が残されているが,これは先行研究の誤差2倍以上と比較して極めて高い精度である.また,この結果からIoTやAIを応用した養蜂の研究が,いかに初期の段階であるかを物語っている.機械学習による映像解析は,巣門前の個体数だけでなく,採蜜のために出入りするミツバチの数だけをカウントすることで活動状態を調べたり,巣箱を開けて巣枠に密集している蜂の状態を全体で観察して群の個体数を把握したり,またそれぞれの働きバチが持つ役割を解析したりと様々な応用が考えられる.本研究ではその大きな可能性を示すことができた.

著者

中村 大地

出版者

電気通信大学

巻号頁・発行日

2020-03-25

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ブロックチェーンとは2009年サトシ・ナカモトによって提案された改竄が困難な元帳を作成する分散型元帳技術である。ブロックチェーンを活用した技術の代表例として仮想通貨「bitcoin」が存在する。しかし、「bitcoin」は取引をブロックチェーンに記録する際に、一度記録されてからチェーンが数ブロック伸びるまで待つ必要があり、単位時間当たりに処理できる取引数に限界がある。これをスケーラビリティ問題と呼ぶ。ライトニングネットワークは、スケーラビリティ問題を解決するための方法として2016年にJosephらによって提案された。ライトニングネットワークは、ユーザとユーザ間を繋ぐマイクロペイメントチャネルで構成されている。ライトニングネットワークにおいて、どのユーザ、あるいはどのチャネルを経由して目的のユーザに送金を行うかを決定するのがライトニングネットワークのルーティング問題である。本研究ではルーティングアルゴリズム[Flare]を実装して性能測定、およびライトニングネットワークのルーティング問題に対して、ユーザが自分の利益を最大化するために周囲のノードと協力することを考え、ルーティングアルゴリズムの拡張を行った。 [Flare]は、2016年にPavelらによって提案されたライトニングネットワークのルーティングアルゴリズムである。Flareでは各ノードはネットワークにおける自身の近隣の情報しか所有しておらず、周囲のノードに近隣情報を要求していくことで目的のノードへのパスを発見する。このとき、支払いの中継を行ったノードは送金者から手数料として利益を得ることができる。 このアルゴリズムにおいて、一部のユーザが協力することで互いの利益を最大化しようとする場合を考える。ネットワーク上に存在するユーザの中で、中継ノードとして利用される確率の高いユーザを選択し、そのユーザ同士で互いにチャネルを持ち合うグループを作成する。チャネルを持ち合うことで、グループのメンバ1人でも近隣情報を要求されれば、グループの全ユーザが探索領域に入るようになり、中継ノードとして使用されやすくすることでお互いの利益を最大化しようとする。このようなユーザのグループを作成することで、アルゴリズムの性能、ユーザが得られる利益がどう変化するかを調査した。結果、グループを作成することで、メンバが得る利益と他のノードがパスを発見できる確率を増加させることに成功した。

著者

島内 景二

出版者

電気通信大学

雑誌

電気通信大学紀要 (ISSN:09150935)

巻号頁・発行日

vol.21, no.1-2, pp.183-194, 2009-01-15

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TAKEDA Shingen(武田信玄; 1521~73)was a renowned daimy(feudal lord) who governed Kai(甲斐) and Shinano(信濃)Provinces. As well as a military tactician, he was a man of letters. Shingen studied tanka poetry(和歌)because he aspired to hold both the pen and the sword(文武二道). His poem calligraphed on colored paper(色紙)is treasured in the Erin-ji Temple(恵林寺)even now. The poem reads as follows: sasowa-zu wa 誘引ずは kuyashikara-mashi くやしからまし sakura-bana さくら花 sane-kon koro wa 実こんころは yuki no furu tera 雪のふるてらIt is noteworthy that Shingen employed Chinese characters 誘引 and 実 in writingさそふ (to invite) and さね(really)respectively. By so doing, Shingen hinted at allusions to Wakan rei-sh (和漢朗詠集), Genji monogatari (源氏物語), and Ise monogatari (伊勢物語). This paper argues that Shingens tanka poem can be interpreted as a self-praise of his being a master of both the pen and the sword.

著者

田村 光

出版者

電気通信大学

巻号頁・発行日

2018-03-23

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The physical functionalities of various substances such as metals, uperconductings,and magnetic materials are governed by individual electrons and their interactions. However, it is difficult to exactly calculate the behavior of the quantum many–body systems containing over 50 particles with a classical computer, since the computational resource grows exponentially with the system size. Quantum simulation is an alternative approach to the many-body problems, which consists in building a well-controllable quantum system. The main objective of the quantum simulation is a deep understanding of many–body quantum phenomena ranging from dynamics of energy transport and particle localization to quantum–to–classical transition. To date, several platforms, from atoms and ions to superconducting circuits, have demonstrated the basic functionality of quantum simulation. The current challenges are not only to increase the number of particles but also to extend the versatility of the simulator. In this thesis, I describe the development of and scientifc results from a experimental platform for a versatile quantum simulation using laser-cooled Rydberg atoms. We create 2D arrays of optical microtraps using a spatial light modulator (SLM). Single87Rb atoms can be trapped in geometry-tunable and reconfigurable arrays with interatom spacings of a few micrometers. We first focused on one crucial prerequisite for the implementation of quantum simulation, i.e. detecting individual atoms with high efficiency. A fluorescence imaging yields single–atom–resolved information about the trap occupation and internal states of the trapped atoms. However, poor uniformity of trap–induced light shifts in arrays increases the detection error due to the variance of cooling efficiency and the photon scattering rate from each atom. Moreover, as each trap has a finite detection efficiency η, anN–atom system has an exponentially small detection efficiencyηN, that limits accuracy of experimental simulations. To overcome this issue, we have developed the novel optimization method to realize highly uniform holographic arrays of microtraps using in-trap fluorescence measurements. By applying this method to various arrays with up to N = 62 traps, the detection efficiency of all individual atoms, η62, can be improved from ≃ 55.0 % to ≃ 99.6 %. An optimization method such as the one presented in this work with holographic trap characteristics obtained by using in-trap atoms is useful for creation of finely optimized microtrap arrays. In order to generate strong interactions between atoms in arrays, we coherently laser–couple ground states to Rydberg states using a two–photon transition. The Hamiltonian of this system can be mapped onto spin Ising models in magnetic fields. In one experiment, we observe the collective enhancement of Rydberg excitations in the fully Rydberg blockade condition, where the interactions are much stronger than the laser–coupling. The Rydberg pair correlations we observe indicate strong correlations between nearby atoms, and blockade breaking arised from system edges. In a second experiment, we have implemented spin ising dynamics with opened– and closed–boundary conditions. We use an N = 5 1D array and an N = 6 ring array with nearest neighbor interactions, and measure the dynamics of spin densities, correlations, and all many–body states. The obtained results are in good agreement with numerical simulations for a short time and show that spatial localization of excitations appears in the 1D array, while the ring system has almost spatially homogeneous behavior. The experimental platform developed in this work has well–controllability rangingfrom atomic configurations to interactions, and pave the way for experimental investigation of synthetic or frustrated Ising magnets. 金属や超伝導素子,磁性体などの身の回りにある様々な物質の物理的特性は、物質中の個々の電子の振舞いやその相互作用により支配されている。しかしながら、このような複数の量子が相互作用しあう量子多体系は、粒子数がN = 50個でも現在のコンピュータでは厳密に解析することが難しいことが知られている。その理由は、粒子数の増加に対して系の取り得る量子状態が指数関数的に増大し、膨大な計算機リソースを要するためである。量子多体系を解析するもう一つのアプローチとして量子シミュレーションが挙げられる。量子シミュレーションは、中性原子・イオン・超伝導素子などの物理系を用いて量子多体系を記述するハミルトニアンを模擬的に再現し、個々の粒子の振舞いを実験的に解析する手法である。この手法により、未解決の物性の解明や物質の新たな機能探索が可能になるとして期待されている特に近年では粒子数の拡張だけでなく、量子シミュレータを構成する物理系の特色を生かし、粒子間の相互作用の相互作用パスや相互作用の大きさ、粒子配置などのパラメータの自由度の高い量子シミュレータの開発が着目されている。この技術により、多種多様な物質に対応させるだけでなく、対応物が存在しない系を実現することも可能になると期待されている。 本研究の目的は、冷却中性原子とリュードベリ状態間の大きな相互作用を用いて様々な量子多体系を再現可能な量子シミュレータの開発である。この手法の特徴は、リュードベリ状態間の大きな相互作用により各原子間距離を数μm以上離すことが可能となるゆえ、容易に単一サイトごとの観測・操作が実現できる点にある。さらに、空間光位相変調器(Spatial Light Modulator: SLM)によって生成された光マイクロトラップアレーを用いることで、プログラマブルに原子配置を制御することが可能となる。 本量子シミュレータの開発にあたり、我々はまず単一原子の観測効率に着目した。蛍光観測を行うことによって、原子配置や各原子に刻まれたスピンの状態を読み取ることができる。しかしながら、各サイトの光シフトの不均一性が生じると、原子の冷却効率や蛍光散乱レートにバラつきが生じ、単一原子の観測効率の悪化をもたらす。例えば単一原子あたりの観測効率がη= 0.99であっても、N= 50個の原子では指数関数的に観測効率が減少し、η50≃0.61となることが推測される。本研究では、実際のトラップ平面におけるをピーク強度のバラつきを単一原子から得られる蛍光を用いて均一化する手法を開発し、N= 62個のトラップ数においても全原子の検出効率η62を≃55 %から≃0.996 %まで向上できることを実証した。 数μm間隔のアレー状に並べられた単一原子間に強い相互作用を生成するために、我々は二光子遷移を用いて基底状態の原子をリュードベリ状態へのコヒーレント励起を行った。このようなリュードベリ原子系は磁場印加中のイジングスピンモデルにマッピング可能となる。一つ目の実験では、我々はリュードベリ原子間の相互作用が支配的な条件化において、リュードベリ状態への励起のダイナミクス測定を行った。ここでは、最大リュードベリ原子数が原子数Nに依存せず1個に制限されるリュードベリブロッケード効果や、N原子系のラビ振動が√Nに比例して増大する集団励起効果を観測した。二つ目の実験では、開境界条件および閉境界条件を有するスピン系のダイナミクスの実験シミュレーションを行った。ここでは、N= 5個の単一原子を一次元状に並べたアレーおよびN= 6個の単一原子をリング状に並べたアレーを用いて、スピンの密度分布やスピンスピン相関、多体状態のダイナミクスの測定を行った。得られた実験結果は、短時間領域においてイジングモデルの計算結果と良く一致するだけでなく、システムの境界の有無によってスピンの密度分布の局在化など系全体にもたらす効果を示す。 本研究で開発した実験プラットフォームは、個々の単一原子の高い制御性・観測効率だけでなく原子配置や相互作用領域の自由度を有し、幾何学的にフラストレートしたスピン系などの複雑なスピン系への応用が期待される。

著者

Santosa Hendy Hendy Santosa

出版者

電気通信大学

巻号頁・発行日

2018-03-23

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The terrestrial ionosphere from D-region (60 km) to F-region (500 km) plays an important role in radio wave propagation between the Earth and ionosphere. During the last half-century, a considerable experimental, theoretical, and modeling efforts have been made to understand the physical process occurred in the ionosphere at different altitudes. Radio sensing techniques is widely used to continuously monitor the ionospheric conditions. For example, the ionospheric property in the F2 layer is obtained by a vertical sounding so-called Ionosonde. Properties of the D layer (the lower end of the ionosphere) is effectively obtained by receiving VLF/LF transmitter signals. Although, the ionospheric condition varies both in time and space due to various external forcings from the atmosphere and space weather parameters, quantitative information of contributions influencing the ionosphere from every external forcing have not understood well. In this thesis nonlinear autoregressive with exogenous input and neural network is applied first time to identify the ionospheric characteristics based on the VLF radio wave ropagation and ionosonde. One step ahead prediction of the daily nighttime means of VLF electric amplitude in three different latitude paths and two receiving stations by using NARXNN has been carried out. The relative contribution to the ionospheric conditions (VLF electricamplitude variability) from every external forcing has been revealed. Moreover, the proposed model extends for multi-step ahead prediction to evaluate the performance of prediction accuracy for five and ten days ahead. The temporal dependence of F2-region critical frequency (foF2) has been predicted by using the same approach as used for the VLF signals. Physical interpretation of relative contribution to the ionospheric conditions from major external forcing parameters have been made. The results of this thesis can be used to detect anomalies in relation with severe weather, major seismic activity, and space weather to mitigate damages and human victims. Furthermore, we investigate the coupling from external sources between the D-and F-region in the middle-latitude path. 地球を取り巻く電離層は,その中を通過,反射する電磁波の伝搬特性に多大な影響を及ぼすことが知られている。電離層の継続的な特性の観測には,電磁波による遠隔探査(リモートセンシング)が広く用いられている。例えば,電離層中で最大の電子密度をもつF層の観測には,電磁波の鉛直打ち上げ(イオノゾンデ)が用いられ,電子密度の高度分布が得られる。一方,MLT(Mesosphere-Lower Thermosphere)領域である電離層下端のD層は,その電子密度の小ささゆえ,VLF帯送信電波の受信振幅,位相の変化がほぼ唯一の観測方法である。電離層は,その上層及び下層起源の様々な要因(外因)により,時間空間的に複雑に変動する。例えば,上層からの外因として太陽活動の影響が挙げられる一方で,下層からの外因として大気の影響が挙げられる。しかしながら,外因別の電離層の変動への定量的評価は,現在までにほとんど行われていない。そこで本研究では,非線形システム同定手法を用いて,D層およびF2層における,電離層の時間変化の予測モデルを構築し,外因別の貢献度を導出した。特に,D層の電離層状態を表すVLF送信電波振幅の時間変動予測モデルの構築は初の試みである。さらに,D層,F層ともに,外因別の貢献度の導出も初めてである。今後これらの研究成果は,電離層のダイナミクスの理解,太陽活動や大気パラメータの監視,通信障害の予測,さらには地震に関連する異常値検出等に貢献する可能性がある。D層に関しては,電通大VLF帯送信電波観測ネットワークにより受信された様々な緯度を通過する国内外からの送信電波の電界振幅の長期時系列観測データを解析した。まず,電界振幅データに非線形システム同定手法の一つであるNARXNN(Nonlinear AutoRegressive with eXogenous input Neural Network)を適用して,プロセスモデルを生成し,電界振幅の時間変化に対する支配的な外因を同定した。次に,これらの支配的な外因を用いて,予測を行い構築されたモデルの評価を実施した。その結果,予測値と観測値の間に非常に高い相関係数が得られた。また,緯度の異なる伝搬経路において支配的な外因に違いが見られ,その理由に対する物理的考察を行った。さらに,F層に関しては,中緯度帯である日本国内で観測された,イオノゾンデのデータを用いて,D層と同様の解析を実施し,予測モデルを構築するとともに,D層とF層間の特性の相違を調査した.

著者

佐々木 啓子

出版者

電気通信大学

雑誌

電気通信大学紀要 (ISSN:09150935)

巻号頁・発行日

vol.24, no.1, pp.19-29, 2012-02-01

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The aim of this article is to present the frame of reference of sociological history on the class culture and the education of the upper middle class in pre-war Japan. In modern societies, feudal statuses are substituted for meritocratic positions by new privileged class, that is, public servants, professions or the managerial class. These positions are acquired by licenses or education but not by one's social origin. Generally speaking, upper middle class city people know the importance of the educational background and give their children higher education which is acquired through their class culture. In this way, their meritocratic positions are inherited to their sons or daughters by hidden cultural capital.

著者

松原 孝志

出版者

電気通信大学

巻号頁・発行日

2018-03-23

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Computers continue to evolve as a tool to expand human intellectual, creative, and emotional activities. Human-computer interfaces play an important role in utilizing the power of computers without interrupting human activities. In recent years, the collaboration between humans and computers has expanded, and the scope of human activity is expanding. Therefore, an interface between humans and computers becomes more important. An effective interface enabling real-world-oriented and intuitive operations is a major factor for increasing the appeal of using computers for information retrieval. Such an interface fundamentally affects human activities widely and generally. When using an interface, the natural action of looking at the screen and moving one's hand is most frequently used. Therefore, the purpose of this research is to develop an interface that extends the interactions between a human and a computer and enables intuitive operations by "seeing and moving." In recent years, intuitive operations by "seeing and moving" focus mainly on touch operations used in smartphones and tablets. Therefore, such operations are limited to short-distance interactions in small-to medium-sized environments with a display. In this research, as an approach to extend such interactions, we consider those in which basic elements such as size, interaction distance, and type of screen in real environments are not restricted. Furthermore, such considerations will enable the creation of an interface that uses a human's natural gestures. Therefore, we conducted research and development with the following two pre-requisites.I. Create an interface that can operate a large screen from an optimal viewing distance.A large screen is excellent for displaying content with a high degree of visibility. This advantage is secured when its content can easily be viewed from far away. Therefore, we will develop an interface that uses natural gestures from the optimum viewing distance of a large screen.II. Create a human interface that can be operated by touching a non-display surface. It is natural to approach a screen and touch it with your hands. However, if you do not have a physical display like a projector or wearable device, you can not touch the screen. Therefore, by enabling the operation of touching a non-display surface, we can extend the interactions.The third section describes a human interface that can operate a large screen from an optimum viewing distance. In this research, we decided to develop a gesture operation method for a digital signage system. We designed the graphical structure and operation methods of the digital signage system. In addition, a usability evaluation was carried out by general subjects to confirm the system's practicality. We determined the following three mechanisms of interaction.(i)As an interface with a graphical structure can be operated intuitively, it is effective to hierarchize the information to be operated and to visualize that hierarchy as a menu by using the depth direction of the screen.(ii)As gesture operations can be performed intuitively and efficiently, it is effective to recognize the movement of a hand approaching the screen and apply this gesture to the selection operation of the menu.(iii)As the position of a large screen affects the operations performed on it, forexample, if the screen is laid flat to improve visibility, consideration for reducing the burden on a person's body is necessary.The fourth section describes an interface that can be operated by touching a non-display surface. The most effective way to use this type of interface is to display an image from a projector or head-mounted display onto surrounding real-world surfaces and touch it directly. However, these surrounding surfaces are not always flat. For example, there might be outlets in a wall or magnets on a desk. In general, there are many surfaces where protrusions are present and/or objects are placed. Therefore, we propose a new touch detection method and a prototype system with an IR camera and two IR lights that requires no surface sensors and can detect a touch even on non-flat surfaces. There are three main contributions in this work. (i)We conducted experiments to determine the accuracy required for touch detection. As a result, nearly all touch operations could be detected if the position of a user's finger is 5 mm or more away from a surface.(ii)We propose a new touch detection method and a prototype system with an IR camera and two IR lights that requires no surface sensors and can detect a touch even on non-flat surfaces. To improve touch detection, we have developed two echniques: extraction of shadow area and detection of shadow shape change.(iii)We evaluated the accuracy of touch detection with our prototype system and found that a touch can be detected with high accuracy over a large (80 inches wide) operating surface.The fifth section concludes the results of this research. In this research, to extend human-computer interactions, we developed a real-world-oriented interface that enables intuitive operations by "seeing and moving" with various environments and devices. We want to further develop the interface not only to make it easier for a human being to use a computer but also develop technology that contributes to maintaining the quality and value of a sophisticated system.コンピュータは人の知的,創造的,感性的な活動を拡張するための道具として進化を続けている.人の活動を阻害することなくコンピュータのパワーを利用するために,ヒューマンインタフェースは重要な役割を担ってきた.近年では,人とコンピュータが高度に連携,融合するインタラクションの拡張により人の活動範囲が広がっており,人とコンピュータの界面となるヒューマンインタフェースがより重要度を増している.実世界指向で直感的な操作性を実現した快適なヒューマンインタフェースは,情報機器製品としてのコンピュータの魅力を高める大きな要因となっている.このような実世界指向インタフェースは,人が常に具体的な環境の中にいるが故に,人の活動において最も基本的であり,広く一般に影響を及ぼす.実世界指向インタフェースにおいて,特に「見て,手を動かす」操作は人が自然に利用でき,尚且つ,最も利用頻度が高い操作のひとつである.そこで,本研究では,実世界指向インタフェースによるインタラクション拡張のために,「見て,動かす」直感的な操作を可能にするヒューマンインタフェースを実現することを目的とした. 「見て,動かす」直感的な操作は,近年,スマートフォンやタブレットなどのタッチ操作を中心に洗練されてきた.これは「中小型」「手元」「ディスプレイ」という限定された実環境でのみ,直感的な操作が実現されていると言い換えることができる.そこで,本研究では,インタラクションを拡張するためのアプローチとして,実環境における画面の「大きさ」「距離」「種類」という基本的な要素が限定されることのないインタラクションを検討し,人の自然な行為を取り入れたヒューマンインタフェースを実現する.そこで,次の2つの観点で研究開発を行った.・大画面を最適視距離で操作できるヒューマンインタフェース 大画面は視認性や情報の一覧性に優れる.この長所は,大画面を見やすい距離 (以下,最適視距離)に離れて見るときに担保されるため,最適視距離で行う 自然な行為を操作に取り入れて,インタラクションの拡張を実現する.・非ディスプレイ面に触れて操作できるヒューマンインタフェース 画面に近づいて手を触れて操作することは直感的であり自然な行為として行わ れるが,プロジェクタやウェアラブルデバイスのように物理的なディスプレイ が存在しない場合,画面に触れて操作できない.そこで,このような非ディス プレイ面に触れて操作できるようにすることで,インタラクションの拡張を実 現する. 本論文は以下のように構成される.第1章は序論として,研究の背景とヒューマンインタフェースの役割を述べ,研究の目的とアプローチを明らかにする.第2章では,従来研究について論述し,その課題について議論する.第3章と第4章は,論文の主内容として研究開発したヒューマンインタフェースを整理する.第3章は大画面を最適視距離で操作できるヒューマンインタフェースについて論じる.本研究では,大画面の用途を具体的に定め,その用途を対象とした操作およびシステムを統合的に開発することで,大画面を最適視距離で操作するための基本技術を確立する方針とした.この具体的な用途として,ジェスチャ操作を用いてフロアガイドコンテンツをインタラクティブに操作できるデジタルサイネージを選定した.グラフィック構造および操作方法の設計を行い,デジタルサイネージのシステムを実装して試作検証した.また,一般被験者でのユーザビリティ評価により,利用方法を説明することなく目的の操作を実行できる,公共用途に適した実用性を確認した.インタラクションの仕組みとして以下の3つの成果を得て,これにより大画面を最適視距離で操作する基本技術を確立した.(i) 直感的に操作できるグラフィック構造として,操作対象の情報を階層化すると ともに,画面の奥行き方向を利用して階層を可視化する表現が有効である.(ii) 直感的かつ効率的に操作可能なジェスチャ操作として,手が近づく動きのジェ スチャを認識してメニュー階層の選択操作に適用することが有効である.(iii) 大画面の操作は,画面を寝かせて見やすくするなど,身体への負担軽減の配慮 が必要である. 第4章は非ディスプレイ面に触れて操作できるヒューマンインタフェースについて論じる.本ヒューマンインタフェースの最も有用な用途は,周囲の実空間の様々な面にプロジェクタやヘッドマウントディスプレイで画面を重畳して表示し,重畳した画面に直接タッチ操作することであると考える.しかしながら,身の回りにある机上や壁面などの様々な面上は,物が置かれる,突起物があるなどの状態が多い.そこで,面上や面の周囲の様々な状態に対応してタッチ検出する方法として,赤外カメラと2つの赤外照明を用いて指先の左右にできる影を利用して指先の接触を検出する新たな手法を提案する.提案手法を用いてタッチ検出を行うシステムを開発した.この開発を通じて,以下の3つの成果を得て,これにより非ディスプレイ面に触れて操作する基本技術を確立した.(i) タッチ検出に必要な精度を求める実験を行い,面から指が5mm以上離れたこと が判別できれば,ほぼ全てのタッチ操作が検出できることを明らかにした.(ii) 赤外カメラと2つの赤外照明を用いて,非ディスプレイ面でタッチ検出できる新 たな手法を提案し,高精度なタッチ検出を実現するために,影領域の抽出技術と影 の変化の検出技術の2つの技術を開発した.(iii) 提案手法の試作検証とタッチ検出精度の評価を行い,80インチの操作対象面の全 面で高精度にタッチ検出できることを確認し,提案手法の有効性を確認した. 第5章では本研究の成果を総括する.本研究では,人間とコンピュータのインタラクションの拡張に向けて,実世界指向インタフェースにおける「見て,動かす」直感的な操作を様々な実環境やデバイスで実現するヒューマンインタフェースの基本技術を確立した.ヒューマンインタフェースは,人間とコンピュータの界面としてインタラクションを支える役割を増している.ヒューマンインタフェースが人間にとっての使いやすさを超えて,高度なシステムの質や価値を維持するために効果を発揮する技術開発にさらに努めたい.

著者

濵田 吉郎 Yoshiro Hamada

出版者

電気通信大学

巻号頁・発行日

2020-03-25

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2019

著者

赤澤 紀子

出版者

電気通信大学

雑誌

電気通信大学紀要 (ISSN:09150935)

巻号頁・発行日

vol.33, no.1, pp.42-47, 2021-02-01

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We have prepared the course that provides the contents of the first-year information basics course by e-learning. We provided this to high school students. In this paper, we will consider the background, embodiments of this course, the state of implementation, and the results of the students' questionnaire.

著者

島内 景二

出版者

電気通信大学

雑誌

電気通信大学紀要 (ISSN:09150935)

巻号頁・発行日

vol.11, no.1, pp.85-123, 1998-06

著者

柴崎 裕斉

出版者

電気通信大学

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2010

著者

阿部 周平 Shuhei Abe

出版者

電気通信大学

巻号頁・発行日

2013-03-25

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現在、世の中には数多くのゲームが存在している。これらゲームはインタラクティブ性、マルチメディア性、コンテンツ性という3つの特性をもっている。以上の特性をもつものを本研究ではインタラクティブマルチメディアコンテンツ(以下IMC)と呼ぶ。IMCの典型例であるゲームには様々なジャンルがあり、例えば恋愛アドベンチャーゲーム(以下恋愛ADV)がある。IMCの品質においては、面白さのような感性品質が重要となる。感性品質はユーザーの感性によって決定される品質である。感性品質を高めるためには感性品質を評価する必要がある。感性品質に関する既存研究は棟近らの「感性品質の調査に用いる評価用語選定の指針」と阿部の「インタラクティブマルチメディアコンテンツに対する感性品質の評価手法の提案」の2つがある。しかし、棟近らの手法は物理特性があるものの評価を対象としているため、IMCの評価は行えない。阿部の手法はIMCの評価は行える。しかし、阿部の手法では静的な印象が得られる感性品質の評価しか行えず、「ヒロインの態度が素っ気ないから可愛らしいへ変化する」のような変化する感性品質の評価は行えない。本研究ではIMCに対する変化する感性品質の評価手法を提案する。本研究では変化する感性品質をTS感性品質と呼び、TS感性品質を評価するためにモデル化を行う。提案するのは時間経過による変化をモデル化したタイムストリーム図と変化の種類をモデル化した変化パターンである。タイムストリーム図はTS感性品質の元となる感性品質とTS感性品質の関係などをモデル化した図である。変化パターンは変化の種類をモデル化したもので、ギャップパターンと増加パターンの2つを提案している。提案したタイムストリーム図と変化パターンを用いてIMCに対する感性品質の評価手法を提案する。評価手法を被験者に使用してもらい、TS感性品質を抽出することができるかという点と、抽出したTS感性品質がIMCの感性品質の評価に有用なものであるかという点について検証を行い、本研究の有用性を示す。

著者

横田 理博

出版者

電気通信大学

雑誌

電気通信大学紀要 (ISSN:09150935)

巻号頁・発行日

vol.27, no.1, pp.15-35, 2015-02-27

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Kitaro Nishida (1870-1945), a philosopher, served as a teacher at Yamaguchi-Kotogakko, a college under the old system, from 1897 to 1899. In this article, I will explore how Nishida lived and what he contemplated during his stay in Yamaguchi. In the first section, I explain about the school where he worked and discuss where he lived. Then, I will inquire into his diaries, letters and articles, in the second, third and fourth sections respectively. Reading his diaries during his stay in Yamaguchi, you gain a strong impression of his will, which he used to focus his consciousness as part of his Zen training to live an ascetic life. He also enjoyed climbing mountains, seeing waterfalls and playing a kind of football. His daily experience in nature and his practice of contemplation provided a context for his ideas about experience and the knowledge of reality. In the sixteenth century, Francis Xavier visited Yamaguchi. He spent more time propagating Christianity in Yamaguchi than anywhere else he visited in Japan. In the Meiji Era, Amatus Villion, a missionary, searched for the place where Xavier lived and found it in 1893. According to Nishida’s letter to his friend, while he was in Yamaguchi he was deeply impressed by the words, “Which of you by taking thought can add one cubit unto his stature?” which is written in the sixth chapter of The Gospel according to Matthew. This helped him get rid of his dissatisfaction and complaints and feel easy and peaceful. Yasunosuke Yamamoto published an article in 1898 called “Religion and Reason”. According to it, every religion has it’s own >creed<, which is identified with a dogma. Men who believe the creed have >beliefs<. The emotions that drive us to seek spiritual peace hinder the development of reason in a religion and so men accept a creed blindly and irrationally. Yamamoto expressed a view that we should not be restrained by our >emotions< and should develop our >reason< in our religion. Nishida objected to Yamamoto’s view of religion. In the same year, he published an article, “My comment on Mr. Yamamoto’s article titled ‘Religion and Reason.’ ” He says, “It is not true that a creed precedes a belief, but it is true that a belief precedes a creed.” We can escape from the limited world, go into the unlimited world, unify with the Absolute and experience “the reason why the reality of the active universe as a whole is what we see.” Nishida called this kind of >intuitive understanding< a >belief<, which is most important for him. The >belief< is originally beyond words but becomes expressed as a >creed< with concepts and words, which is not so important for him. His view of religion attaches greater importance to the intuitive and emotional understanding than to the only intellectual knowledge and understanding. Nishida found in the center of religion a desire to escape from the limited world and unify with the Unlimited. He regarded God not as transcendent out of the cosmos but as working immanently in the midst of the cosmos. Such a view of religion during Nishida’s stay in Yamaguchi was expressed also in Study on the Good (Zen no Kenkyu) which was published in 1911. 哲学者、西田幾多郎(1870~1945年)は、明治30(1897)年から明治32(1899)年まで、旧制の山口高等学校の教師を務めた。本稿は、山口時代の西田がいかに生き、いかに思索していたのかについて考察する。第一章では、西田の職場である「山口高等学校」とはどのような学校なのかを述べ、そして、西田が山口のどこに住んでいたのかについての情報を整理する。そのあと、彼の日記・書簡・著作に順次目を向ける(第二・三・四章)。 山口滞在中の彼の日記には、禅の修行、そして自分の生活を禁欲的に律することへと意識を集中しようという決意がみなぎっている。その一方で、山に登ることや滝を見ることやサッカーをすることを楽しんでいる。そのような日常の経験が彼の思索の背景にある。 山口は、16世紀にフランシスコ・ザビエルが日本で最も長い期間滞在し布教した土地であり、1893年、ヴィリオン神父の尽力によって、ザビエルの住居の場所が発見された。西田が友人に宛てた書簡によれば、彼は山口で「マタイによる福音書」第六章の「あなたたちのうちの誰が、思い煩ったからといって、自分の背丈を一尺ほどでも伸ばせるであろうか」という言葉に感動し、それによって、いろいろな不満が解消し、心が安らかになったという。 ところで、山本安之助は「宗教と理性」という論文を1898年に発表した。それによれば、いずれの宗教にも「信条」(教理)があり、信者はこれを信仰する「信念」をもっている。安心を求める感情が、宗教において理性が働くことを阻害し、人々は盲目的・非合理的に信条をうけいれる。山本は、宗教において、「感情」に束縛されずに「理性」を働かせなければならないという「啓蒙」的な主張を表明している。 この山本の宗教論について西田は反発し、同じ年、「山本安之助君の『宗教と理性』と云ふ論文を読みて所感を述ぶ」と題する論文を発表する。西田は「信条ありて而して後信念あるにあらず、信念ありて而して後信条あるなり」と言う。つまり、彼にとって何より大事なのは、有限界を脱して無限界に超越して絶対的なるものと一体化し、「宇宙実在が全体として活動する所以のもの」を「感得」することとしての「信念」であった。「信念」が概念化され言葉となった「信条」はそれほど重要ではない。宗教において、このような「感得」や「感情」を重視する一方で、「智識」や「理解力」は重視されない。 有限世界を脱して無限なる力に合一することを宗教の中心に置き、神はこの宇宙の外に超越しているのではなく、この宇宙のただなかで働いていると考える西田の山口時代の宗教観は、1911年に発表される『善の研究』でも継承されることになる。