研究シーズの泉

豊橋技術科学大学、長岡技術科学大学、国立高等専門学校の研究シーズが結集した横断的に検索可能なサイトです。

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研究者/研究室一覧

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研究シーズ 研究室(別サイトへのリンクです) 教員紹介、事例紹介(別サイトへのリンクです)

A

NAGASAWA Shigeru, UMEMOTO Kazuki
SATO Takeshi

・Study on the structures and functions of the glycans attached to proteins and lipids
・Regulation of the malignant properties of cancer cells by remodeling of glycan structures
・Study on the effects of the chemical compounds and anti-cancer drugs on glycosylation
・Development of the engineered materials with glycan functions

KASAI Daisuke
TAKAHASHI Shouji
YAMAMOTO Maki
KUWAHARA Takashi, KONDO Mizuki
HONDA Hajime, Ikuko FUJIWARA
UCHIYAMA Hisashi
NAKAHIRA Katsuko, T., AKIMOTO Yoritaka
WATAHIKI Nobumiti
SUZUKI Nobutaka
KURAHASHI Takahiko
MATSUMOTO Yoshinobu
NAKAYAMA Tadachika, GOTO Takashi

In our laboratory, we possess one-of-a-kind technologies such as nanocomposite technology, nanosecond pulse technology, pressure-sensitive sensing technology, and energy conversion technology from fluctuating heat sources. Using these technologies, we are conducting research using our own original devices. In particular, in recent years, we have been working on research on structural control technology for ceramics, robot control technology using AI, measurement and control technology using IoT devices, and environmental purification technology.

YAMAGATA Hiroshi
TAURA Hiroo

1. Tribology:
Optimization of electrical sliding contacts
Lubrication characteristics of artificial joints
Lubrication characteristics of hydrophobic surfaces
2. Rotordynamics
Static and dynamic characteristics of annular seals
Static and dynamic characteristics of journal bearings

TANABE Ikuo
ITOH Junichi, Watanabe Hiroki

(1) Fundamental Study and Applications of AC/AC Direct-Conversion Circuit (Matrix Converter)
(2) Development of High-Efficiency DC/DC Converter
(3) Performance Improvement of Input-Current-Distortion-Reduction Circuit
(4) Performance-Enhanced Control of Induction Motor and Permanent Magnet Electric Motor
(5) Advanced Digital Control
(6) Simplification of Multilevel Converter
(7) Development of High-Efficiency Power Conversion System
(8) Energy Storage System
(9) Wireless Power Transfer

YAMADA Noboru
YAMAZAKI Wataru
ISOBE Hiromi, HARA Keisuke, KAWAMURA Hirofumi
MATSUDA Yoko
HAYAMA Tessai
HOSHI Toshiro
TAMAYAMA Yasuhiro
SHIRONITA Sayoko
Yuta Nishiyama
TAKASE Kazuyuki

1.Liquid-Gas Two-Phase Flow in Nucler Assemblies
2.Heat Transfer and Fluid Flow Simulation
3.Thermal-Hydraulics in Severe Accident with Core Meltdown
4.Feasibility on Thermal Engineering of Advanced Reactors
5.Hydrogen Controll in Nuclear Reactor Related Facilities
6.Metal Vapor Channeling Instability at Laser Irradiation Cutting

KATSUMI Toshiyuki
SUZUKI Masahide

Ageing management of complex material systems
Risk-informed decision making of emergency preparedness
Nano-scale measurement and fabrication using electron & ion beam
Accident analysis and management improvement

ZHANG Kun
IKEDA Takaaki
ITO Yoshihiro
SUZUKI Tsuneo
MIZOSHIRI Mizue
NAKAYAMA Tadachika, GOTO Takashi

In our laboratory, we possess one-of-a-kind technologies such as nanocomposite technology, nanosecond pulse technology, pressure-sensitive sensing technology, and energy conversion technology from fluctuating heat sources. Using these technologies, we are conducting research using our own original devices. In particular, in recent years, we have been working on research on structural control technology for ceramics, robot control technology using AI, measurement and control technology using IoT devices, and environmental purification technology.

KAMIMURA Seiji, SUGIHARA Yukinobu

1. Observation of radiative freezing process
2. Continuous Ice Drawing method for high quality ice
3. Measurement of road snow / ice and snow melting technology
4. Elucidation of the collapse mechanism of road snow banks
5. Risk Analysis of Human Snow Damage
6. Development and promotion of technologies to reduce human snow damage
7. Analysis of requests and complaints for road snow removal.
8. Development of technology to utilize snow and ice cold heat as renewable energy
9. Social activities contributing to the revitalization of heavy snow regions
10. Elucidation of Antarctic ice sheet flow and analytical method of core drilling holes
Other engineering issues related to snow and ice

MIURA Yushi
WATABE Kohei
NAMBU Isao

1. Brain-Computer Interfaces (BCIs) using EEG
-BCIs for prediction of movement information
−BCIs using Virtual Sounds
-Machine learning, feature selection, and neural network analysis for improvement of the BCI performance
2. Signal processing for functional near-infrared spectroscopy (fNIRS)and its application to BCIs
-Systemic artiface removal from short-distance channels
−fNIRS-BCIs for prediction of movement information
3.Human motor control, motor learning, and myoelectric interfaces
-Muscle synergy analysis during reachnig movements
−Prediction of movements from muscle activities
4. Virtual Sound synthesis
− Individualization of the head-related transfer functions

Kan Shoji

1. Scanning Ion Conductance Microscopy using pore-forming proteins
2. Probe type nanopore sensors (Biological nanopore probe)
3. Bio sensors using microfluieic devices
4. Nanopore sensors using DNA nano structures
5. Environmental monitoring robots powered by insect biofule cells

Katsuko T. Nakahira

We are engaged in research on perception, cognition, and behavior, focusing on the following themes.
・ Skill education: Construction of educational design based on human perception, cognition, and behavioral mechanisms
・ Perception / motor integrated interface: Interface design and evaluation suitable for human perception / cognition / motor behavior characteristics
・ Life / network behavioral ecology: Research on methods to elucidate and cause transformation of behavioral ecology in daily life situations

Kei Fujisawa
Yuki Hidaka
MANADA Akiko

We are interested in observing desirable charactertistics of data sequences under certain circumstances, and proposing efficient schemes to generate data sequences with the characteristics. More precisely, we use graph thepry for fundamental analysis for data sequences, such as the number of desired data sequences or data-sequence generators.

KADOWAKI Satoshi, SATO Daisuke
NISHIKAWA Masami
FUNATSU Asami
FUJIHARA Takeshi
YAMAZAKI Wataru
KUSAKA Keisuke
NAKATA Taiki

1. Heat-resistant commercial Mg alloy
2. Formable Mg alloy with medium strength and high ductility
3. High strength Mg alloy with press formability
4. Mg alloy with high toughness
5. Ultra-high-strength Mg alloy with heat resistance

HOMMA Tomoyuki
TAKEDA Masatoshi, BABA Masaaki
YAMADA Noboru
ITOH Junichi, Watanabe Hiroki

(1) Fundamental Study and Applications of AC/AC Direct-Conversion Circuit (Matrix Converter)
(2) Development of High-Efficiency DC/DC Converter
(3) Performance Improvement of Input-Current-Distortion-Reduction Circuit
(4) Performance-Enhanced Control of Induction Motor and Permanent Magnet Electric Motor
(5) Advanced Digital Control
(6) Simplification of Multilevel Converter
(7) Development of High-Efficiency Power Conversion System
(8) Energy Storage System
(9) Wireless Power Transfer

HAGA Hitoshi
ONO Hiroshi, SAKAMOTO Moritsugu, NODA Kohei

Organic optoelectronics
1. Diffractive optical elements by using photo-reactive polymer liquid crystals
2. Structured anisotrophy control on liquid crystal polymer films by using nano-imprinting
3. Nonlinear effect of liquid crystal
4. High density optical memory based on vector holography
5. Multi-dimensional photo-alignment method by using vector holography
6. Optical wave control by using liquid crystal photonic structure
7. Development of snapshoto polarimeter by using vector diffraction grating
8. Three-dimensional anisocropic photonic optical elements
9. Multi-valued anisotropic diffractive optical elements by using polarized ultra-violet laser beam drawing method
10. Space variant photo-alignment of polarization sensitive materials by using singular light waves
11. Polarization imaging system
12. Development of nano-photolithography by using optical vortex beam
13. Mode demultiplexer of polarization vortex beam for high-density optical communication

TANAKA Kunihiko, KANAI Ayaka, TOYOTA Hideyuki

thin film solar cell, photoluminescence spectroscopy, single crystal growth, thin film deposition under no vacuum condition

SASAKI Tomoyuki
NAKAGAWA Masahiro, HAKUSEI Manabu, WADAMORI Naoki
IWAHASHI Masahiro, HARAKAWA Ryousuke
NAKAGAWA Kenji

1. QoS control techniques on TCP/IP networks.
- Development of fair bandwidth allocation methods on connections.
- A performance evaluation on a TCP/UDP mixed environment.
2. A quick connection admission control that guarantees packet loss rate.
- Effective bandwidth for a loss rate guarantee of packets.
- Large deviation theory.
3. Evaluation of delay in packet networks.
- An analysis by a continuous time Markov chain.
- Approximate conditions of a Markov model.
4. An analysis of stationary distributions of queue length and delay.
- An analysis of a stationary distribution applying complex analysis.
- A series expansion of a stationary distribution.
5. Development of a high-speed simulation method.
- A high-speed estimation method for rare packet losses.
- Importance sampling without knowledge of a random process.
6. Accurate measurement method of networks.
- Development of a low cost and accurate measurement tool for delay/loss.
- Non-bias delay measurement technique.

WADA Yasuhiro, KUSANO Toshiki

1.Computational Neuroscicence Researches for Human Motor Control
-Examination of Criteria for Human Arm Movements
-Trajectory Planning and Control for complex human arm/hand movements
2.Brain-Machine/Computer Interfaces (BMIs/BCIs) using EEG and fNIRS
-Auditory BCIs using Virtual Sounds (Out-of-Head Sound Localization)
-Reinforcement Learning using EEG signals
-Quantitative Evaluations of brain activity
-Prediction of Human Movement Parameters (force/Trajectory/Direction) using BMI/BCI
3.Communication using movement patters in humans
-Generation and Recognition of Gestures
4.Robot Skill Learning
-Efficient Uses of Virtual Space for Skill/Task Learning

SUGITA Yasunori
MATSUBARA Hiroshi

Composite materials/Surface and interface engineering
Thin film/Surface and interfacial physical properties
Structural/Functional materials

HONMA Tsuyoshi, KOMATSU Takayuki

Characterization of oxyde glass and glass-ceramics. In especially, electrical, optical, electrochemical, and mechanical properties of glass materials. We develop (1)acvibe materlas and devices for photonics application by transparent glass-ceramics with high-optical nonlinearlity, (2)micro laser-process to fabricate highly oriented crystal microwire in glass and (3)active materials for lithium/sodium ion battery.

UCHIDA Nozomu
MAEKAWA Hirofumi, KAWAHARA Natsue
UMEDA Minoru, MATSUDA Shofu
TAGAYA Motohiro
TOYOTA Hirofumi, TAKADA Susumu
TAKAHASHI Osamu
IWASAKI Eiji
SHIMOMURA Takumi, NAKAMURA Fuminori, YAMAGUCHI Takayuki

1. Maintenance of concrete structures
2. Repair and strengthening of concrete structures
3. Crack control in concrete structures

SANO Kazushi, TAKAHASHI Takao, KATO Teppei

Logistic model in urban area, Traffic congestion mitigation when holding large events, Traffic demand management and effect analysis, Public acceptance,
Parking management, Public transportation planning, Vacant houses and their management, Traffic analysis using big data,
Regional vitalization by ”MICHI NO EKI” , Measures to mitigate traffic congestion in developing countries

HOSOYAMADA Tokuzo, INUKAI Naoyuki, YAMAMOTO Hiroshi
TAKAHASHI Kazuyoshi, SAKATA Kenta

research on applications of geospatial data which is acquired by remote sensing techniques and used for disaster prevention and mitigation in various fields:
- Monitoring crop growth using spectral and LiDAR sensors onboard satellites and UAVs
- Estimating forest parameters derived from LiDAR observation data
- Extraction of snow covered areas using satellite data
- Development of the LiDAR-based system for measuring snow on roads and shoulders.

HATAMOTO Masashi
Yoshinori TAKAHARA, Mitsuhiro TAKAYANAGI

Our laboratory conducts education and research in the area of applied science to improve plants for the benefit of humans. For this purpose, from the viewpoint of investigating plants, propagation of plants, improving plants, and using plants, we are conducting research from engineering to agronomy, basic and applied research.

NISHIMURA Taisuke
張 坤 researchmap

当研究室では安全ビッグデータを対象としたデータサイエンス研究を行っています.国際安全規格などの安全知識をベースとして、安全データのオントロジー研究に取り組んでおり、安全データプラットフォームの開発および企業のリスクマネジメントへの応用研究へ力を入れています。また、最近では、レジリエンスエンジニアリングに関する研究も行っています。

韋 冬 researchmap
Tatsuhiro Yonekura (茨城工業高等専門学校) researchmap
TAQUET David researchmap
Swapan K. Ghosh(宇部工業高等専門学校) researchmap
趙明(秋田工業高等専門学校 ) researchmap
HERBERT, John C.(明石工業高等専門学校) researchmap
GUZMAN Lui(茨城工業高等専門学校) researchmap
鄭 萬溶(沼津工業高等専門学校) researchmap
SALMASAN Regina Madelo(豊田工業高等専門学校) researchmap
Abbas Alshehabi(茨城工業高等専門学校) researchmap
成 慶珉(茨城工業高等専門学校) researchmap
Khoo Pei Loon researchmap
The theoretical power conversion efficiency of Cu2O with the bandgap energy of 2.1 eV is approximately 20%, but current developments showed that the efficiency has left much to be desired. Our group investigates the limiting factors of such PVs, based on solid state physics. Based on established technology of electrochemical fabrication of n-ZnO/p-Cu2O in this laboratory, annealing was proposed as a performance improvement method to lessen carrier scattering defects in the light-absorbing layer. Promising results were attained with a 20% increase in maximum external quantum efficiency (EQE) under optimum annealing temperature of 423 K, which corresponded to a dramatic improvement in charge collection.[1] The mechanism was also elucidated which was evidenced by Hall measurement, showing an increase in carrier mobility due to decreased scattering defects. Also, by combining Cu2O and CuO via rapid thermal annealing of electrochemically prepared Cu2O, a light-absorbing layer with different bandgap energies was formed and the absorption edge of the photoactive layer was successfully extended which displayed an augmented EQE range.[2] A further improvement for charge collection for wavelengths around 500 nm is being attempted by introducing nano-patterning during electrochemical preparation to further enhance the optical and electrical characteristics of the heterojunction.
While inclusion of multiple bandgap energies in the light-absorbing layer can be achieved by thermal oxidation of the electrochemically-prepared Cu2O films creating Cu2O/CuO photoactive layers, our group have recently reported the successful fabrication of both Cu2O and CuO layers from a single aqueous solution by controlling the deposition potentials.[1] This new method may solve many complications faced in thermal oxidation such as avoiding formation of nanopores and defects, and open doors to fabrication of various composite copper oxide layers which were impossible until now. Our group is currently investigating the various possibilities enabled by this novel technique in PV and PEC water splitting applications.
一価銅酸化物、二価銅酸化物の積層型光電変換層の電気化学形成とエネルギー変換への展開の研究を行い、本研究室は新規な銅錯体水溶液から電位制御により一価銅酸化物と二価銅酸化物を積層した構造体を形成することに成功しました。[1]現在、この新規技術をもとに、酸化銅光電変換層のナノ構造化による高性能化に取り組み、水分解水素生成への応用に関する研究に取り組んでいます。
酸化(I)銅(Cu2O)太陽電池は2.1 eVのバンドギャプエネルギーを持ち、理論変換効率は約20%です。本研究室は、伊﨑教授のもとで既に電気化学によるn-ZnO/p-Cu2Oデバイスの製作に成功しています。変換効率をさらに向上させるために、加熱処理を行い、外部量子最大効率を約80%から99%まで向上させ、短絡電流密度も増大させることに成功しました。[1]この増加が、加熱による格子欠陥の減少による電子輸送特性の向上による事を明らかにしました。また、二価銅酸化物と一価銅酸化物が積層した太陽電池を、前述の一価銅酸化物を大気酸化することにより形成し、量子効率の図に示すように、光電変換波長領域の拡張を実証しました。[2] 今後は、テンプレートなどを活用し、ヘテロ界面の形態制御すること(酸化亜鉛の独立ナノワイヤ化など)による光閉じ込め効果で光吸収の向上やキャリア輸送特性の改善に関する研究を取り込みます。
顧 淳祉 researchmap
We aim to present natural human motion to solve computer vision/graphics tasks. Specifically, we attempt to provide better solutions to human motion prediction/generation/control using deep learning-based techniques. The research of this filed has a great impact on real world applications. For example, (i) Given only a single image as input, our method gives multiple future motion hypotheses to address the two-fold stochasticity imposed by the single image and human motion; (ii) Given an input past motion, our method predicts multiple future motions with user-specified body parts controlled.
We work on topics on image generation/editing with deep learning and pattern recognition techniques. In particular, we aim to develop probabilistic modeling frameworks to manipulate the pixel distributions to edit images. For example. (i) we can modify the color distribution of an image to transfer its color style; (ii) We can recover the latent sharp image from the blurred image.
人間の行動を自然にコンピューター上で表現する方法について研究を行っています.具体的には,人間行動の予測/生成/制御等の手法について,深層学習技術を用いて取り組んでいます.実世界において,これらの手法は自動運転システムやアニメーション生成などの分野において高度な応用価値を有します.例として,(i) たったの一枚の画像が入力として与えられた場合,人間行動の曖昧さを考慮して,ここに映る人間の今後取りうる行動パターンを複数提示する予測モデルを開発しています;(ii) 人間行動を予測する際,ユーザーが指定した身体パーツを制御することが可能な手法を開発しています.
画像に対しての生成・編集等の研究に取り組んでいます.深層学習・パターン認識の技術を用いて,画素の分布を確率モデルによって表現/操作することで編集を行います.例えば,(i)カラー画像の色分布を操作し,画像の色スタイルの転写法について研究しています;(ii)ボケ画像の画素分布を操作し,鮮明な画像に復元する手法を開発しています.
蔡 万里 researchmap
デジタル・ネットワークの発展、スマートフォンの普及に伴い、放送機関が放送だけでなくインターネットによるコンテンツ配信サービスをも展開している。配信の形式も同時配信、見逃し配信、オンデマンド配信等と選択肢が広がりつつある。このようなインターネット配信について、配信されるコンテンツの複製等を行い権利者に無断で再送信やアップロードを行ういわゆる海賊行為が各国共通の課題となっている。このような状況を踏まえ、本研究は、日本における放送コンテンツのインターネット配信のグローバルな著作権侵害対策に係る検討に資することを目的とし、中国大陸及び香港においてインターネット配信が著作権等によりどのような保護がなされているのか並びにその前提としてインターネット配信サービスの提供実態及びインターネット配信に関する中国大陸及び香港の放送関連法制を整理する上で、比較法の視点から検討や議論を加えるものである。
FRAND条項に基づく国際標準化必須特許を巡って、技術開発企業や国の立場の違いや対立から、特許権侵害紛争が頻発し世界的に広がっている。一方で、技術標準領域のグロバール化の急速な進展に伴い、国際技術標準の策定ないし実施にあたっては、単なる一企業又は一国の技術力だけで済む時代は既に終わり、多企業間又は多国間の協力・提携が必要と成りつつある。本研究は、国際技術標準の円滑な策定ないし実施の実現に向けて、関連する国際知的財産法制度の調和に関する検討を行うと共に、FRAND条項に基づく国際標準化必須特許をめぐる侵害紛争が起こった場合に備える形で、国際標準化必須特許をめぐる侵害紛争の裁判外解決システムの構築を探求するものである。
Xun SHAO researchmap
In recent years, with the rapid growth of mobile computing and communications technologies, the shift to the IoT-edge paradigm, where cloud functions are distributed from data centers to edge servers at the edge of the Internet, is becoming clearer. However, most existing research is focused on specific services, and the large-scale general-purpose edge computing technology as required by smart cities, has yet to be established. Our laboratory is developing the optimal architecture and orchestration mechanism for large-scale general-purpose edge computing systems with state-of-the-art technology, aiming at providing efficient solutions with low cost to support the future smart society.
In addition to the research and development of fundamental edge computing technologies, it is also necessary to research and develop a variety of advanced applications that take advantage of these technologies. We believe that advanced applications enabled by large-scale edge computing can contribute to the realization of smart cities. On the other hand, feedback from application usage to the edge computing systems will lead to improvement and refinement of the edge computing infrastructure. Therefore, our laboratory is developing data distribution systems, industrial IoT systems, renewable energy management systems, and other intelligent applications for a smart society.
Transport networks, located between edge clouds and smart terminals, play an important role in providing high-quality services to users. However, due to the highly dynamic mobile network environment and heterogeneity of physical resources, conventional optimization methods cannot achieve the expected results. To solve these problems, our laboratory uses the latest machine learning techniques to predict the dynamics of the network environment, and based on these predictions, solves the optimal network resource allocation and data transportation problems, aiming to provide high-quality data transmission services to the smart society.
近年、先進モバイルアプリケーションなどが急成長を遂げるにつれ、クラウドの機能をデータセンターからネットワークの端にあるエッジサーバーに分散する、IoT―エッジパラダイムへのシフトが鮮明になっています。しかしながら、既存の研究のほとんどは特定のサービスに焦点を絞ったものであり、スマートシティが求めるような、社会インフラとしての大規模エッジコンピューティング基盤技術はまだ確立できていません。当研究室では、最先端の技術を駆使し、低コストで、ダイナミックな環境下において、ヘテロジニアスな物理リソースによる大規模エッジコンピューティングにおける最適な管理制御基盤技術の実現を目指して研究を行っています。
エッジコンピューティングの基盤技術の研究開発と同時に、それを活用する多様な先進アプリケーションも研究開発する必要があります。大規模エッジコンピューティングによって可能になる先進アプリケーションこそ、スマートシティの実現に貢献できると当研究室は考えています。その一方、アプリケーションの使用状況から、エッジコンピューティングシステムへフィードバックすることで、エッジコンピューティング技術の改善、改良にもつながります。そのため、当研究室では、エッジコンピューティングを利活用する車両間データ配信システム、インダストリアルIoTシステム、再生エネルギー管理制御システムなど、スマート社会に役立てるためのさまざまなインテリジェント・アプリケーションを創造することを目指しています。
エッジクラウドとスマート端末の間に位置するトランスポートネットワークは、ユーザーに高品質なサービスを提供するために重要な役割を担っています。しかしなから、刻々と変化するモバイルネットワーク環境と物理資源の異質性により、従来の最適化手法では期待する結果を得ることができないです。これらの問題を解決するために、当研究室では、最新の機械学習技術を用いてネットワーク環境のダイナミクスを予測し、それに基づいて最適なネットワークリソース配置とデータの伝送経路を解き、スマート社会に高品質のデータ伝送サービスの提供を目指して研究開発を行っています。
TAN WAI KIAN researchmap
金属/空気電池は、負極活物質としての金属と正極活物質としての酸素から構成されることから、電池内部に正極活物質を充填する必要がないために高エネルギー密度を実現することができます。負極活物質の中でも、鉄は資源が豊富で安価である上に、充放電時にデンドライトの生成が起こらないため、二次電池への展開が期待されています。さらに、複合材料を用いて負極活物質を設計することで利用率を向上させることが可能となります。
Park, Minjeong researchmap
This study investigates the historical changes of fourteen national and private sanatoria in Japan. It is rare in the world that the sanatoria are still in use even after the disease has subsided, changing their role from asylums to medical facilities, to nursing facilities. And it is also confirmed that social perception of the sanatoria has changed significantly during the process.
The purpose of this study is to lay the foundation for inherit and utilize historical materials left in paper media to the next generation. Through the process of collecting newly discovered data, cataloging, indexing, classifying, and utilizing, effective ways to build archives are considered. As an interdisciplinary study, researchers in history, museum studies, archaeology, and education as well as architecture are working together how to inherit records considering the characteristics of each data.
国内に14か所ある国立及び私立のハンセン病療養所を対象にその歴史的変遷を調査しています。収容施設から医療施設、介護施設へと役割を変えながら今もなお存続している例は世界的にも珍しく、その過程で施設をめぐる社会的認識にも大きな変化が見られることから、今後の活用を踏まえた基礎的研究が必要な分野であると捉えています。
紙媒体で残る歴史資料を次世代に継承し、活用するために必要な基盤づくりを目的としています。新たに発掘された資料を収集し、目録化、解題、分類、活用につなげる流れの中で起こりうる課題を検討するとともに、資料の劣化を最小限にとどめる方法としてのデジタルアーカイブの構築と活用方法を模索しています。学際的な研究として、建築学だけでなく歴史学や博物館学、考古学、教育学の研究者らとともに資料の特性を考慮した記録の継承方法について取り組んでいます。
Dall'Arno Michele researchmap
Our research lines include quantum combs, that is, quantum circuits that have other circuits as their input and output. For instance, we investigate the problem of the controllability of quantum circuits, that is, the quantum equivalent of the ”if-then” conditional construct of classical programming languages, for the implementation of algorithms for quantum computation.
We investigate the problem of characterizing quantum circuits with machine-learning-like approaches solely based on input-output correlations, such as device-independent tests and data-driven inference, with applications for instance in the reliable calibration of quantum computers. In conjunction with the derivation of simulability criteria for quantum circuits, such a characterization aims at a device-independent formulation of the resource theories of quantum circuits.
Our research topics include quantum communication and information-retrieval problems, such as the minimization of the error or the energy in the readout of quantum bits. We study both the single shot case (quantum hypothesis testing, utility of quantum channels, guesswork of quantum ensembles, quantum reading of unitary devices), as well as the asymptotic regime (quantum channel capacities, accessible information of quantum ensembles, informational power of quantum measurements).
デバイスに依存しないテストやデータドリブン型推論など、入出力相関にのみ基づく機械学習的アプローチで量子回路を特徴付ける問題を調査し、例えば量子コンピューターの信頼性の高いキャリブレーションに応用します。量子回路のシミュレーションの可能性の基準の導出と合わせて、量子回路の資源理論をデバイスに依存しない形で定式化することを目指しています。
研究テーマは、量子通信や情報検索問題、例えば量子ビットの読み出しにおける誤差やエネルギーの最小化などです。量子仮説検定、量子チャンネルの有用性、量子アンサンブルのゲスワーク、ユニタリーデバイスの量子読み出しといったシングルショットの場合だけでなく、量子チャンネル容量、量子アンサンブルのアクセス可能情報、量子測定の情報量といった漸近領域についても研究を行っています。
私たちは、量子「 combs 」つまり、他の回路を入出力とする量子回路を研究しています。例えば、古典的なプログラミング言語の「 if-then 」に相当する量子回路を制御する可能性の問題を、量子計算のアルゴリズムの実装のために研究しています。
Mohammad Shehata researchmap
The flow state, or getting into the zone, is a known phenomenon in positive psychology that develops when there is a balance between the skills of the individual and the challenge of the task given clear goals and immediate feedback. “Team flow” occurs when a group falls into the flow while sharing a common goal towards task completion as in sports teams, music ensembles, dance squads, or teams in video gameplay. Although individual flow is known to have a positive effect on several life experiences, team flow shows enhanced positive effects, including enhanced creativity, productivity, and emotions. As team dynamics depends on coordinated actions, it requires coordinated brains. Hyper-scanning, recording brain activities of the interacting individuals simultaneously, studies revealed consistent findings of inter-brains synchronization or brain-to-brain coupling in social tasks such as interbody synchronization, speech coordination, music production and dancers, student-teacher interactions, and enhanced creativity in cooperative social task. We recently established a team flow experimental setup in the lab while hyper-scanning using electroencephalograms (EEG)(Figure, upper panel). We have developed a methodology to distinguish the flow brain state from the non-flow state based on auditory-evoked potential (AEP) as a measure of the intense selective attention to the task. Also, we have isolated neural markers of “team flow” including higher inter-brain synchrony and a unique brain integrated information network (Figure, lower panel) as compared to “team, no flow” and “no team, flow” experiences.
Low intensity ultrasonic neuromodulation (UNM) has the potential to serve as a unique tool for neuroscience research based on ultrasound's ability to be focused non-invasively in deep brain regions and modulate neural activity, and shown in several studies in model organisms and humans. However, recent findings in rodents have show that, in addition to any direct modulation of the brain, UNM can indirectly elicit the activation of auditory and/or the somatosensory cortical circuits, which pose a potential confound for the reliable use of this technology in human neuroscience. The purpose of this project is to characterize both the direct and the indirect sensory effects of UNM in humans to assess the ability of this technology to serve as a reliable tool for neuroscience research and for treatment of psychiatric diseases.
Working in a space environment with extended duration of isolation, confinement, and extreme conditions can lead to a decline in the cognitive and behavioral functions. Consecutively, this decline might affect the crews' mental health, where they may develop depression, for instance, leading to poor teamwork behavior with a negative impact on the crews' performance and mission success. NASA's Human Research Program (HRP) identified these risks at the element "Human Factors and Behavioral Performance (HFBP)" under two categories short-titled "Team" and "BMed." This project directly addresses these risks by providing an objective method for assessing the optimal performance with euphoric social empathy of teams during space missions. The rapid spread of the COVID-19 infectious disease led to many governments' recommendations to flatten the curve of spreading through several measures. One measure is to decrease direct person-to-person interactions by issuing stay-at-home orders. These orders extended, so far, for several months and might be extended further. People being isolated in their homes might result in increased levels of depression and stress and generally negatively affect mental health. This isolation state is similar to working in a space environment with an extended duration of isolation and can lead to a decline in the cognitive and behavioral functions. Therefore, the public might benefit from the same methods developed at/under development in our ongoing project with NASA. Hence, we plan to extend our application beyond space health to public health. This plan will require developing an online data collection methodology, including psychometric and EEG data. The extension of our strategy to the public will help enhance general mental health and performance during home isolation in the COVID-19 instance or any future incidence.
宇宙環境下での作業は、長時間の隔離、監禁、過酷な環境下となり、認知機能、行動機能の低下を招く可能性があります。また、この低下はクルーのメンタルヘルスにも影響を与え、例えばうつ病を発症するなど、チームワークの低下を招き、クルーのパフォーマンスやミッションの成功に悪影響を及ぼす可能性があります。NASAの人間研究プログラム(HRP)では、「人間要因と行動パフォーマンス(Human Factors and Behavioral Performance: HFBP)」というプログラムのなかで、「チーム」と「BMed」という2つのカテゴリーに分けて、これらのリスクを特定しています。本プロジェクトでは、宇宙ミッション中のチームの社会的共感を伴う最適なパフォーマンスを客観的に評価する手法を提供し、これらのリスクに対応する手法の開発を目的としています。 一方、COVID-19感染症の急速な拡大に伴い、多くの政府がいくつかの対策を講じて感染拡大の曲線を平坦にするよう勧告しています。その一つは、自宅待機命令を出すことで、人と人との直接の交流を減らすことです。これらの命令はこれまで数ヶ月間延長されてきましたが、今後さらに延長される可能性があります。自宅で孤立している人は、うつ病やストレスのレベルを高め、一般的には精神衛生に悪影響を及ぼす可能性があります。この孤立状態は、宇宙環境での長時間の作業に似ており、認知機能や行動機能の低下につながる可能性があります。そのため、現在進行中のNASAとのプロジェクトで開発されている方法と同様の方法を一般の方に利用できるようする予定です。すなわち、宇宙環境における健康のみならず、公衆衛生へと応用を広げていくことを計画しています。この計画では、心理測定データや脳波データを含むオンラインデータ収集方法を開発し、COVID-19による家庭内隔離期間におけるメンタルヘルスとパフォーマンスの向上へと適用する予定です。
フロー状態(ゾーンに入ること)とは、明確な目標と即時的なフィードバックが与えられ、さらに個人のスキルとタスクへの挑戦との間にバランスが取れているときに生ずるポジティブな心理状態です。"チームフロー "は、スポーツチーム、音楽アンサンブル、ダンスチーム、ビデオゲームのチームのように、タスク完了に向けて共通の目標を共有しながら、グループがフローに陥るときに発生します。個人のフローは、いくつかの人生経験にプラスの影響を与えることが知られていますが、チームのフローは、創造性、生産性、感情の向上などのプラスの効果があることが知られています。 チームのダイナミクスは協調した行動に依存するため、協調した脳が必要となります。ハイパースキャンニング(同時脳活動計測)を用いて、相互に作用する個人の脳活動を同時に記録することで、身体間同期、発話調整、音楽制作やダンサー、生徒と教師の相互作用、協調的な社会的課題における創造性の向上などの社会的課題において、脳間同期や脳と脳の結合が一貫して見られることが明らかになってきました。 私たちは最近、脳波(EEG)を用いたハイパースキャンニングを行いながら、研究室内にチームフロー実験装置を設置しました(図、上段)。また、タスクに対する選択的注意力の強さを示す指標として聴覚誘発電位(AEP)を用いて、フロー脳状態と非フロー脳状態を区別する方法を開発し、「チームだがフローなし」や「チームではないがフローあり」といった様々な状態を比較することで、より高い脳間同期性や独自の脳内統合情報ネットワークを含む「チーム・フロー」の神経マーカーを分離しました(図、下段)。
低強度超音波ニューロモジュレーション(UNM)は、超音波を用いて脳の深部領域の神経活動をに非侵襲的に変調する手法です。この手法は神経科学研究における興味深いツールとして注目されており、最近、モデル生物やヒトにおけるいくつかの研究でその性能が示されています。しかし、齧歯類を用いた最近の知見では、脳の直接的な変調に加えて、UNMは間接的に聴覚および/または体性感覚皮質回路の活性化を誘発する可能性があることが示されており、これはヒトの神経科学においてこの技術を高い信頼性で使用するうえで問題となっています。 このプロジェクトの目的は、神経科学研究や精神疾患の治療のための信頼できるツールとしてUNMを用いることができるか、その直接的および間接的な能力を評価することです。
Lim Pang Boey(林 攀梅) researchmap
(1)研究の背景

(ア)本研究に関連する国内・国外の研究動向及び位置づけ
 スーパーハイビジョンや3D 映像等の大規模コンテンツや,放送局などに保存されるアーカイブ情報,医療機関で蓄積されるCT やMRI などの医療生体画像データの巨大化により,大規模かつ超高速に情報データを記録再生できるエネルギー消費量の少ない情報ストレージ装置が求められている.
 我々のグループは,2000 年に開始したJST のCREST 事業(代表者:井上光輝)で,従来は2 光束方式(図1)で実用が困難であったホログラムメモリを,見かけ上1 本の光ビームでホログラムが記録再生できるコリニア方式ホログラムメモリ(図2)の開発に着手し,2005 年に連続回転する光ディスクにDVD ライクにホログラム情報記録ができることを世界で初めて示した(図3).このホログラムメモリは,DVD サイズの光ディスクに最大3 TB に達する大容量の情報を1 Gpbs の高速で記録再生でき,次世代光メモリとして極めて有望である.実際,このコリニア方式ホログラムメモリは,Ecma International の国際標準化組織で世界初のホログラムメモリ国際標準として承認された.
 上述の成果を踏まえて2005 年に開始した文部科学省キーテクノロジー事業では,光位相を用いた多値体積記録ホログラムメモリの開発を行い,記録密度と転送レートが最大で16 倍に達することを原理実証した.

(イ)着想に至った経緯
 しかし,上述のホログラムの記録材料はライトワンスのフォトニックポリマで,情報の消去・再書き込み可能というリライタビリティはなかった.また,フォトニックポリマは遮光が不可欠で,記録メディアは常にカートリッジに装着しなければならないことや,経時変化に伴う記録情報の安定性に難点があった.
 本研究代表者の林らは,リライタビリティをもつ安定な記録材料として,希土類鉄ガーネットなどの透光性酸化物強磁性体に着目し,この材料のホログラム記録再生特性を調べてきた.強磁性薄膜にホログラムを記録する磁気ホログラフィの研究は,1980 年代にアモルファスTbFe 合金などの垂直磁化膜を用いて調べられたが,10 nm 程度の薄い金属膜からの回折効率は4×10-3 %(松原 他,テレビジョン学会誌, vol.44, 1356(1990))と低く,実用化には至らなかった.
 我々は,透光性をもつ希土類鉄ガーネット膜(約3 μm 厚)を用いて,2光束法で単純な縦縞様ホログラムの体積記録を試みた.その結果,フォトポリマの記録時とほぼ同じ60 mJ/cm2 のエネルギー密度で熱磁気書き込みした磁気ホログラムから,回折効率0.14%の高い効率で信号光が再生できることを見出した.この値は,前述の金属膜の場合の30 倍に達する前代未聞の値で,世界で初めて体積的に磁気ホログラフィの記録再生ができることを示した.
 この結果を踏まえ,実用性に優れるコリニア方式で磁気ホログラムの形成・再生を試みたところまったく再生光は検出されなかった.これは,コリニア方式では1 つの対物レンズで信号光と参照光とを集光して位相干渉させるために,空間的に相当複雑な体積ホログラムが形成される.フォトポリマでは,その干渉縞を精度よく反映した屈折率変調ホログラムが形成できるが,磁気ホログラムでは磁気ドメインの空間分解能の不足や,熱磁気書込み時の熱拡散による干渉縞のボケが原因と考えられた.

(ウ)これまでの成果を発展させる内容
 そこで我々は,多結晶磁性ガーネット膜の結晶粒サイズを平均50 nm程度に低減し,かつ結晶粒間の磁気的結合を弱くすることで,連続的につながる複雑な体積干渉縞を,単磁区磁性ナノドットの集合として表現する方法を試みた.その結果,図4 に示すように,コリニア方式で記録した体積磁気ホログラムから,デジタル信号に対応したピクセルイメージが明瞭に得られ,複雑な干渉縞を形成するコリニア方式でも,体積磁気ホログラムの記録再生ができることを実証した.この成果は国内外を通じて例がなく,新規性・独走性が極めて高い.
 本研究は,これらの研究実績を踏まえて,コリニア体積磁気ホログラム記録の高密度化とプロトタイプシステムの構築を行い,究極的にはリライタビリティを有する光磁気体積ホログラムデータストレージの実現を目指すものである.

(2)研究項目
  現在以下に記す項目について研究を実施している.
(a) 光磁気体積記録材料の最適化(コントラスト向上とノイズ低減)
 多結晶磁性ガーネット膜の結晶粒微細化と粒間磁気結合を制御することで,再生像コントラストに優れノイズの少ない記録材料を得る条件を解明する.
(b) 磁性フォトニック結晶構造を用いた光磁気エンハンストメディアの実現
 上述した記録材料に,磁性フォトニック結晶構造などの光磁気エンハンスを施した記録メディアを形成し,記録再生特性に優れるメディア構造を実験的に探査する.
(c) 記録再生光学系の最適化とパルス光源導入による高性能化
 熱磁気解析から最適な光学系配置と書込み条件を探る.また,従来のパルスYAG レー ザからフェムト秒に至る短パルスレーザを導入して,記録再生特性の高性能化を図る.
(d) シフト多重による記録密度の向上
 磁気体積ホログラムのシフト多重性について定量的に評価し,記録密度の向上を図 る.
(e) 光磁気体積ホログラムストレージのプロトタイプ装置の構築
 以上の研究結果を総合的に組み合わせて,コリニア方式による光磁気体積ホログラム ストレージのプロトタイプ装置(非ディスク回転系)を構築する.

(3) 当該分野における本研究の学術的な特色・独創的な点及び予想される結果と意義
(a) 体積的位相干渉パターンを,透光性強磁性体の中に磁性ナノドットの集合として形成 し,磁気ホログラムの記録再生を行おうとする試みは国内外を通じて例はなく,独創性と新規性が極めて高い.
(b) 我々が開発したコリニアホログラフィと光磁気体積ホログラムとを組み合わせること で,世界的に見ても例のないリライタブルなホログラム光ディスクストレージが実現できる.
(c) 本研究で構築するプロトタイプ装置をベースとして,当該技術の国際標準化に向けた 議論が開始できると同時に,我国の光情報ストレージに関する技術力・国際競争力の一層の強化,新成長戦略が目指すグリーンイノベーション,ライフイノベーションに資するものである.
林 晶晶 researchmap
Levin David Michael researchmap
これまで行ってきた統計的研究をもとに、日本人大学生の英語学習に対する態度を解明することを目的とする。本研究では態度調査、学生の英語学習に関する背景的な要素、そして大学内および大学間の比較を行うものである。これらの変数を基本的項目とした調査をさらに積み重ねることにより英語教育上の適切な知見を得ることを目指す。
これまでの研究は、コンピュータを利用し、インターネットを利用した生きた教材を利用することにより英語力を向上させることができることを示してきた。CALLを利用した英語学習はIT時代の研究に従事する学生のコンピュータ利用を促進することができる。