理工学部

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名物研究室・授業紹介

研究室紹介

脳波のデータをプログラムで解析する

脳知能学研究室  【向井研究室】



 コンピュータの始まりは、脳のしくみの一部をプログラムと見なして構築し、思考する機械をつくろうとする試みでした。近年は脳とコンピュータをつなぐブレイン・コンピュータ・インターフェース(BCI)という研究もさかんになってきています。本研究室では、脳波のデータをプログラムで解析することによって、ものを動かす・コンピュータへ入力する・ロボット(写真)を制御するなどのシステムを構築しています。このようなシステムは、体を動かせない人や高齢者にとって役立つことが期待されます。また、実際の脳の動作メカニズムを脳の電気的活動を測定することで明らかにしようともしています。これらの研究を通じて脳の計算原理の解明と応用を目指しています。

ウェブページのためのソフトウェア(ウェブ技術)

ソフトウエア基礎研究室  【疋田研究室】



 写真の中央にあるモニターには、ふつうのウェブページ(ホームページ)の、文字とボタンと写真が映っています。このページは実は、HTML(HyperTextMarkup Language)という言語で表現された元のページを、別の言語であるJavaFX に自動的に変換した結果を表示しています。HTML 以外にも今では、Flash、JavaFX など、他の強力な技術があり、それぞれに操作しやすく美しいページを作成できます。しかし技術の進展が激しいので、大きなウェブサイトを公開しているところではページの更新が追いつかないという深刻な状況があります。
 そこでわが研究室ではこれらウェブ諸技術の間の自動変換システムを開発しました。関連して、ブラウジングの結果を2台以上のパソコン上で共有したり、ブラウザ操作を自動的に記録再生するシステムを発表しています。ウェブはクラウドなどへ急速な発展をとげ、今や基盤ソフトウェアの中心技術といえます。

巡回セールスマン問題の世界記録

計算理論研究室   【玉木研究室】



 計算理論研究室では、組み合わせ最適化問題を中心としたさまざまな問題に対するアルゴリズムの開発を行っています。組み合わせ最適化というのは、「与えられた部品の要求条件を満たす組み合わせのうち、与えられた評価尺度で最もよい組み合わせをみつけよ」というタイプの問題の一般名称です。VLSIの配置設計や、物流における車両の配送計画、工場における作業行程作成など、実にさまざまな問題が組み合わせ最適化問題と考えることができます。ここでは、例として有名な巡回セールスマン問題を取上げます。たくさんの都市を、順番にひとつずつ訪ねて出発点の都市に戻ってくる道順(巡回路)のうちもっとも総距離の短いものを求めよという問題です。
 上で述べた配送計画の他にプリント基板などの穴あけの順番決めなどで実際に起きてくる問題です。組み合わせ最適化問題のよい例題でもあるため、世界中でたくさんの研究者が研究し、TSPLIBという例題集の実例に対して良い解(巡回路)を競い合っています。当研究室で開発したアルゴリズムは、このTSPLIBで大きい方から数えて3番目と5番目の例題に対して、これまででみつかったなかで最短の巡回路をみつけました。右の図は、18512都市の例題d18512に対する、我々の解です。(都市を表示するとつぶれてしまうので、巡回路だけ表示しています。)このアルゴリズムはデンマークのヘルスガウンの開発したプログラムで得た複数の巡回路に、アメリカのクックらが提唱した巡回路併合法を適用するものですが、この併合法の部分に独自のアイディアを盛りこんでいます。

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授業紹介

理論を学ぶ際には、それが社会の中でどう役立っているのかを意識することが大切

情報処理1  【飯塚准教授】





 「情報処理1」は情報科学の基礎とコンピュータ処理に役立つ基礎数学を習得するための授業という位置づけにあります。
 普段私たちは、コンピュータを使って当たり前のように画像処理やデータ解析などを行っていますが、そうした情報処理がコンピュータ内部でどのような仕組みで行われているのかを、理論的に学んでいくのがこの授業です。浮動小数点、確率分布、極限定理、フーリエ級数など、高校では学んでこなかった分野が中心となるため、難解に感じてとまどう人が多いかもしれません。しかし、コンピュータによる情報処理やプログラミングを専門的に学ぶうえでは、どれも欠かすことのできない理論です。
 講義のなかでは、単に理論を解説するだけでなく、数学の理論がコンピュータにどう応用され、実社会のなかでどんな役にたっているかも語られるため、数学があまり得意でない人も興味を持って学ぶことができるはずです。理論を学ぶことでコンピュータへの理解はどんどん深まっていきます。たとえば確率や統計を学ぶと、それが人工知能の基礎となっていることが分かってきますし、フーリエ級数を学ぶと、コンピュータの信号処理の仕組みが理解できるようになります。また、数の表現を学ぶことにより、コンピュータのハードウェアがどのように動作しているのかも分かってきます。

プログラミングの基礎を学ぶ

プログラム実習1  【飯塚准教授】



 プログラムづくりは情報科学に関する勉強の一番の基礎といってよいでしょう。プログラムをつくってみることによって、コンピュータとはどんなものか、情報科学の課題にはどんなものがあるかなど、さまざまなことを体得できます。この実習では、コンピュータから提示される課題を次々に解く(写真参照)という形で、プログラムづくりの練習をします。個別にコンピュータに向き合う形式なので、学生それぞれが自分のペースで勉強を進めることができます。もちろん、教師やTAが学生の間を回って、難しい点についてていねいに指導します。言語はCを使いますが、言語の文法の細部よりもプログラムづくりの基本的な考え方に力点を置いています。高校時代にプログラムをつくった経験がなくても心配する必要はありません。

先進的な研究を通してサイバーセキュリティに関する技術力を習得

卒業研究1・2  【齋藤教授】
 東京オリンピックの開催に向けて、サイバーセキュリティに関する技術力を習得することは一層重要になってきます。本研究室ではWebのセキュリティや、ウィルスの侵入防御の仕組みに関する先進的な研究を通してさまざまな技術力の習得を目指します。さらに独自に開発したサイバーレンジという仮想空間上の演習システムを用いた実践的なセキュリティトレーニングも行っています。

画像処理と機械学習に関する実践的な技術を身につける

画像処理とパターン認識  【宮本専任講師】
 近年、自律移動を行うロボットや自動車の「目」としての機能に代表される、機械学習に基づく画像処理手法の重要性が劇的に高まっています。本授業では、座学での理論の学習に加えて、ライブラリを極力用いずに顔検出プログラムを作成することにより、画像処理および、機械学習に関する実践的な技術を身につけることを目指します。

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