情報系研究室

感情計算と知能ロボット研究室 (Affective Computing and Intelligent Robot Laboratory)

所属教員

  • 教授 任 福継 (Professor Fuji REN) 
  • 講師 西出 俊 (Associate Professor Shun NISHIDE) 
  • 助教 康 鑫 (Assistant Professor Kang XIN) 

研究キーワード

感情計算 (Affective Computing),知能ロボット (Intelligent Robot),人工知能 (Artificial intelligence),自然言語理解 (Natural language understanding),データマイニング (Data Mining),ヒューマンインタフェース (Human Interface),健康工学(Health Technology),感性情報学 (Sensitivity informatics),対話システム (Dialogue system),マルチモーダルインタラクション (Multi-modal interaction)

研究内容


近年のロボティクス技術は飛躍的に向上し,容姿に加えてしぐさや表情まで人間そっくりなロボットも開発されている.しかしこうしたロボットには脳と心がない.我々は,「アドバンスド知能」と,これまで開発された「心的状態遷移ネットワーク」を発展させ,進化的脳・心を持つロボットを研究し,右図の周りに示している応用技術を開発している.
感情計算と知能ロボット研究室では,認知科学と脳科学の成果を活かし,ビッグデータを活用し,工学的な手法で人間の感情認知技術に関し研究を進めており,以下のような研究を推進している.

  • 世界において規模が大きく感情注釈が最も豊富であると言われる感情コーパスの開発と応用
  • 外界感情エネルギーと呼ばれる顔表情・発声・言葉遣い・生理情報に基づく感情認識技術
  • 脳と心を持たせた進化的ロボットの構築とその応用

感情コンピューティングの理論を研究していると同時に,次の応用技術を開発している.

  • うつ病や潜在的心理的な障害の早期検出と回復支援
  • 感情を持たせる看護ロボット及び能力支援ロボット
  • クラウドロボットとロボットスクール


マルチメディア情報検索研究室 (Multimedia Information Retrieval Laboratory)

所属教員

  • 教授 北 研二 (Professor Kenji KITA) 
  • 講師 吉田 稔 (Associate Professor Minoru YOSHIDA) 
  • 助教 松本 和幸 (Assistant Professor Kazuyuki MATSUMOTO) 

研究キーワード

マルチメディア情報検索 (multimedia information retrieval),音楽情報処理 (music information processing),音声情報処理 (speech information processing), 音声ドキュメント検索 (spoken document retrieval), 音響指紋 (audio fingerprinting), 自然言語処理 (natural language processing),テキストマイニング (text mining),ディープラーニング (deep learning), 類似画像検索(similar image retrieval), 感性情報処理 (affective computing),感情認識 (emotion recognition), 情報抽出(information extraction), Web文書解析 (web document analysis),健康情報マイニング (health information mining), ソーシャルメディア解析 (social media analysis), 脳波解析 (EEG analysis), 高速検索技術 (fast retrieval technique), イラスト画像分類 (illustration image classification)

研究内容

計算機の高性能化や記憶容量の大容量化および低価格化にともない,情報のマルチメディア化が急速に進行しており,このような背景のもと,マルチメディア・コンテンツに対する高速かつ効率的な情報検索技術の必要性がますます大きくなってきている.
我々は,大規模なマルチメディア・データに対する高速な検索技術に関し研究を進めており,以下のような画期的な成果を得ている.

  • 世界最高速の多次元近傍検索技術
  • Earth Mover’s Distanceに対する高速計算技術
  • オーディオ指紋検索に適した高速なハミング空間検索技術

また,マルチメディア・コンテンツに対する知的,高精度,かつ柔軟な検索を可能とする,下記のような情報検索技術に関しても研究開発を進めている.

  • 意味的および感性的な検索技術
  • クロスメディア・コンテンツ検索技術
  • ユーザ個人の嗜好・趣味に適応可能な検索技術
  • 高速な音声ドキュメント検索技術
  • Deep Learning 技術を用いた類似画像検索技術,物体検出技術,顔認証技術
  • 脳波等の生体情報を利用したコンテンツ検索技術

また,WWW上の文書など,様々な電子的テキストから知識を抽出する「テキストマイニング」技術を用い,また,「自然言語処理」技術を応用した研究にも取り組んでいる.マルチメディア検索技術を応用してテキスト以外のコンテンツ(地図,グラフ,動画等)と,テキスト内容との関連性の分析に関する研究を行っている.さらに,研究室で開発された高速な情報検索技術の応用として,SNS上のショートテキストからリアルタイムで健康情報・医療情報や人物間の関連性(仲の良さや影響度),発話内容からの感情情報を抽出したり,多言語で書かれた未知の表現(新語や俗語,顔文字,アスキーアート)などを集積したデータベースの構築,コミュニティに関わる情報(性別,職業,年齢,性格等の個人属性)の抽出をおこなう研究を進めている.また,高速な検索技術のアプリケーションは,図面検索システムや,商品(衣類等)検索システム,顔表情認識システム,歌詞検索システムやイラスト画像分類システム,有用情報推薦,有害情報フィルタリングシステムなど多岐にわたる.

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進化適応システム研究室 (Evolutionary Adaptive System Laboratory)

所属教員

研究キーワード

進化計算 (evolutionary computation),強化学習 (reinforcement learning),遺伝的プログラミング (genetic programming),遺伝的アルゴリズム (genetic algorithm),メタヒューリスティクス (metaheuristics),オペレーションズ・リサーチ (operations research),組合せ最適化 (combinatorial optimization),対戦型ゲーム戦略の創発的学習 (emergent learning of competitive game strategies)

研究内容

工学的に解決すべき問題が非常に複雑であったり不確実性を含む場合,これらの問題の最適化や適切な制御規則の設計には大きな困難が伴う.複雑適応システム研究室では生命や知能の根元ともいえる進化と適応にヒントを得た要素技術を用いて,複雑で不確実性を含むような設計問題の解決手法の開発を行っています.例えば対戦型ゲームにおける大局観や戦略の共進化的な学習手法や不完全かつ不確実な入力しか得られない環境におかれた知能ロボットの学習手法などの開発などを行っています.また,遺伝的アルゴリズムに代表されるような生物進化に着想を得たアルゴリズムやメタ戦略と呼ばれる手法を用いて,大規模な最適化問題の優れた近似解を高速に求める手法の研究を行っており,巡回セールスマン問題の最適化などにおいて世界的な成果を挙げています.


情報通信研究室 (Information and Communication Laboratory)

所属教員

研究キーワード

音声言語情報処理(Spoken Language Information Processing),音声認識(Speech Recognition),音声対話(Spoken Dialog),マルチモーダルインタフェース(Multimodal Interface),アルゴリズムの理論的解析 (Theoretical Analysis for Algorithms),情報セキュリティの基礎 (Foundations of Information Security),計算量理論 (Computational Complexity Theory)

研究内容

A5研究室では,大きく二つのテーマを取り扱っている.
(1)音声言語処理・マルチモーダルインタフェースとそのアプリケーションの研究
このテーマでは,環境変化に頑健な音声認識,ロボットや機械とのインタラクションを可能とする音声/マルチモーダルインタフェース,音声認識を利用した様々なアプリケーションの研究開発などが主な課題である.
(2)計算および情報通信に関する基礎理論の研究
このテーマでは,情報処理の基盤として大量のデータを高速処理するアルゴリズムの設計とその正当性・効率の理論的解析や,情報通信の基盤として暗号通信プロトコルの設計およびその安全性解析,それらの基礎理論となる様々な問題の計算困難性を解析する計算量理論などが主な課題である.


画像工学研究室 (Image Technology Laboratory)

所属教員

研究キーワード

画像処理 (Image Processing),画像計測 (Image Measurement),画像認識 (Image Recognition),携帯端末用画像処理 (Image Processing for Mobile Terminal),仮想現実/拡張現実/複合現実 (VR/AR/MR),セキュリティ (Security),生活支援 (Livelihood Support),機械学習 (Machine learning),人の行動計測 (Human Behavior Measurement),顔認識 (Facial Recognition)

研究内容

「人に優しい画像処理」をテーマに,人に役に立つ画像処理システムの研究開発を行なっています.これらは歩行者や車の安全を守る道路交通のためのITS画像処理,火災をいち早く見つけ人の命や財産を守る火災画像処理,人の食生活を守る農業用画像処理,食品の混入物を検知する食品画像処理,挙動不審な人を見つけて事件を未然に防ぐセキュリティ画像処理,運動技術向上のためのスポーツ画像処理,呼吸機能診断などの医療支援のための画像処理など,人々の命と生活を守る様々な画像処理技術に関するものです.また半導体ウエア上の微小な欠陥の検出システムや同色製品上の異物検知などの産業用画像処理,超高速並列画像処理,さらにコンピュータと対話するためのインタフェースとしての画像処理,ロボットアイ,個人認証に関する研究開発も行なっています.


ネットワーク・システム制御研究室 (Networks and Systems Control Laboratory)

所属教員

研究キーワード

情報ネットワーク (Information Network),モバイルネットワーク(Mobile Network),新世代ネットワーク(New Generation Network),ネットワークシステム (Network System),自律分散制御(Autonomous Distributed Control),制御工学 (Control Engineering),システム同定 (System Identification),メカニカルシステムの制御(Control of Mechanical Systems),非線形推定(Estimation of Nonlinear Systems)

研究内容

インターネットに代表されるコンピュータネットワークは高速・大容量化を続け,現在ありとあらゆる情報がやり取りされており,世界で最も大きなシステムと言われるほどになりました.一方で,人間の筋肉や関節を模擬したシステムが発達し,高機能・高性能なロボットが次々と開発されています.本グループでは,これらのような論理的/物理的システムの制御技術について,幅広く研究しています.具体的には,逼迫する周波数資源を有効に利用する異種無線統合ネットワーク,M2M/IoTサービスを支える無線マルチホップネットワーク,受動歩行に基づいた二足歩行ロボット,部分空間同定法の分散解析といったテーマが挙げられます.

 


ヒューマンコミュニケーション工学研究室 (Human Communication Laboratory)

所属教員

研究キーワード

ヒューマンコミュニケーション (human communication),言語理解 (language understanding),医療情報処理 (medical computing),知識構築 (knowledge construction),マンマシンインターフェイス (man-machine interface),辞書検索 (dictionary retrieval),感性情報処理 (affective computing)

研究内容

感性理解などの言語理解技術を中核とした,人とコンピュータの対話技術に関する研究・開発をおこなっています.コンピュータと対話するためには,発話における表現や単語の意味を知識として知っている必要があります.この知識を構築するため,Web上のビッグデータから有用な情報を抽出する研究や,抽出された大量の言語情報を効率よく記憶・検索するための辞書検索技術の研究,構築された知識情報を用いた発話意図の理解や,適切な応答生成などの基盤研究を進めています.また,応用研究として,言語理解技術を用いた電子カルテの分析や,対話技術を用いた高齢者への対話支援など,医工連携研究もおこなっています.


マルチメディアデータ工学研究室 (Multimedia Data Engineering Laboratory)

所属教員

研究キーワード

マルチメディア情報検索 (Multimedia Information Retrieval),索引化技術 (Indexing Technology),映像処理応用システム (Video Processing Application Systems),マルチメディア技術の教育応用 (Multimedia Technology for Education),学習支援システム(Learning Support System),エンタテインメントシステム (Digital Entertainment System),音楽情報処理 (Music Information Processing),音楽情報検索 (Music Information Retrieval),作曲支援技術 (Computer Aided Composition)

研究内容

マルチメディアデータ工学研究室では,テキスト,画像,映像,音楽といった様々な形態のマルチメディアデータに対する知的情報処理システムを開発している.その一つとして,大量のマルチメディアデータの中からユーザの要求するデータを高速かつ高精度に検索可能なマルチメディア情報検索システムを開発している.
マルチメディアデータとその処理技術の教育応用にも取り組んでおり,拡張現実感(Augmented Reality: AR)やデジタルゲーム手法などを取り入れた学習支援システムを研究開発している.特に,近年では応用先として防災教育に焦点を当てている.
また,音楽をより楽しむための工学的研究にも取り組んでいる.具体的には,リズム・音高・和音など、楽曲の構成要素を推定する構造解析技術をベースとして,音楽検索・音楽生成・作曲支援システムなどの開発を行っている.


ヒューマンセンシング研究室 (Human Sensing Laboratory)

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所属教員

研究キーワード

ヒューマンセンシング (human sensing),生物型情報処理 (biological type computing),進化システム (evolutional system),生体信号処理 (biosignal processing),知的信号処理 (intellectual signal processing),感性情報処理 (affective computing),画像解析応用 (image analysis and application),総合的バイオメトリクス認証 (comprehensive biometrics),機械学習 (machine learning),統計的学習 (statistical learning)

研究内容

ヒューマンセンシング研究室では,ヒューマンセンシング(人間の有する情報の計測),ニューラルネットワークや進化的手法等を用いた画像・生体信号などの処理に関する研究,およびそれらの情報を用いたアプリケーション開発を行っています.


コンピュータシステム研究室(Computer System Laboratory)

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所属教員

研究キーワード

インターネット (internet), 情報基盤 (IT infrastructure), 認証連携 (authentication and authorization), ネットワークシステム (network systems), 非線形問題 (nonlinear problems), 分岐理論 (bifurcation theory), 計算機アーキテクチャ(computer architecture), 並列処理 (parallel processing), 身体知支援 (supporting motor-skill development), 知識工学 (knowledge engineering)

研究内容

近年のコンピューティング環境,情報サービスは,クラウドを中心にどんどん仮想化に動いています.名前やアドレス,ネットワーク自体も仮想化され,特にネットワークはハードウェアの束縛を離れ,プログラマブルな方向に進んでいます.同時に情報セキュリティは年を追うごとに大問題となり,技術の発達に反比例するかのように脅威・リスクは増大し,対策や教育のニーズも高まっています.本研究室ではソフトウェアでネットワークやセキュリティを管理運用する研究を行います.プログラマとして単にコードを書くだけの能力ではなく,それを導入・運用し,セキュリティ対策やメンテナンスまで手掛けることのできるフルスタックエンジニアを養成します.情報システム構築も具体例として研究するため,人間の学習や行動変容の支援,スポーツなどの運動における力学的身体知モデル,教育用CPUおよびOSの設計などをターゲットにシステム構築を研究します.
2016年度よりグループ内でホワイトハッカー養成プログラムを実施しています.情報セキュリティの技術的要素,管理運用マネジメント,情報倫理などを集中的に身につけ,時代の要請に応えます.

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