Ⅱ．研究活動状況
CURRENT RESEARCH ACTIVITIES
A. エネルギー・環境・制御
仁田研究室
小田・小野（亮）研究室
山地・藤井研究室
日高・熊田研究室
堀研究室
横山研究室
小野（靖）研究室
大崎研究室
古関研究室
Ｂ. 情報・通信・メディア
青山・森川研究室
原島・苗村研究室
石塚研究室
広瀬（啓）・峯松研究室
近山・田浦研究室
西田・黒橋研究室
相田研究室
坂井・五島研究室
伊庭研究室
江崎研究室
杉本研究室
Ｃ. エレクトロニクス
岡部研究室
柴田・三田研究室
大津研究室
保立・山下研究室
菊池・多久島研究室
浅田・池田研究室
藤田研究室
中野・杉山研究室
高木研究室
相澤研究室
田中（雅）研究室
廣瀬（明）研究室
藤島研究室
何研究室
Energy, Environment, and Control
Nitta Laboratory
Oda & Ono Laboratory
Yamaji & Fujii Laboratory
Hidaka & Kumada Laboratory
Hori Laboratory
Yokoyama Laboratory
Ono Laboratory
Ohsaki Laboratory
Koseki Laboratory
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
19
22
26
32
36
40
44
48
52
Information, Communication, and Media
Aoyama & Morikawa Laboratory ………………………..
Harashima & Naemura Laboratory ………………………..
Ishizuka Laboratory
………………………..
Hirose & Minematsu Laboratory ………………………..
Chikayama & Taura Laboratory
………………………..
Nishida & Kurohashi Laboratory ………………………..
Aida Laboratory
………………………..
Sakai & Goshima Laboratory
………………………..
Iba Laboratory
………………………..
Esaki Laboratory
………………………..
Sugimoto Laboratory
………………………..
55
63
72
76
83
86
91
93
98
101
104
Electronics
Okabe Laboratory
Shibata & Mita Laboratory
Ohtsu Laboratory
Hotate & Yamahita Laboratory
Kikuchi & Takushima Laboratory
Asada & Ikeda Laboratory
Fujita Laboratory
Nakano & Sugiyama Laboratory
Takagi Laboratory
Aizawa Laboratory
Tanaka Laboratory
Hirose Laboratory
Fujishima Laboratory
He Laboratory
18
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
107
109
115
119
127
133
139
142
152
157
162
170
174
177
仁田研究室
Nitta Laboratory
Power Systems by use of Superconducting Magnetic
Energy Storage
T. NITTA and T. YONEZU
(http://www.asc.t.u‑tokyo.ac.jp)
電力系統は複雑化巨大化し，その安定運転はますます
重要な課題となってきている．現状ではオフラインの固
有値計算等でその安定運転を保証している．しかし，系
統の運転状態を記述する方程式のパラメータが正確には
得られないのが現状であり，計算結果からの大きなマー
ジンを持って運転しているのが現状である．そこで，オ
ンラインで運転状態が把握できれば，より経済的に安定
運転が可能であると考える．そのために，超電導エネル
ギー貯蔵装置を利用した方法を提案してきた．固有値，
固有ベクトル，伝達関数などの測定に成功しつつある．
Stable operations of power systems, which are becoming
larger and more complicated, are becoming more important.
The off-line calculations, such that eigenvalues analysis,
guarantee the stable operations. However, due to the
inaccuracy of numerical values for the calculations, systems
must be operated with large margin. The purposes of the
studies are on-line measurements of eigen values, eigen
vectors, transfer functions and so on by use of
superconducting magnetic energy storage which has good
properties of quick response, high efficiency, large impedance
and so on..
研究現況
Current Research Projects
1.
超電導発電機に関する研究
仁田 旦三・坂本 織江
Studies on Superconducting Generator
T. NITTA and O. SAKAMOTO
超電導発電機は，小型・軽量・高効率な発電機であり，
さらに電力系統において高性能の特徴を持つ．この超電
導発電機に関して，電力系統における特性の研究を行っ
ている．発電機制御法の検討，分散電源を含む系統での
課題解決手段としての特性，そのような特性を持つ発電
機の設計に関する研究を行った．
Superconducting generators (SCGs) have many good
advantages such as smaller size, lighter weight, higher
efficiency good performance in power systems and so on.
Studies on validities of SCGs in power systems have been
being carried out as excitation control, characteristics for
solving problems in power systems with distributed
generators, design of SCGs with good characteristics and so
on.
4.
超電導故障電流限流器に関する研究
仁田 旦三・馬場 旬平・伏木 圭祐
Studies on Superconducting Fault Current Limiter
T. NITTA, J. BABA and K. FUSHIKI
2.
極低温における電気絶縁に関する研究
仁田 旦三
Studies on Electrical Insulation Characteristics at
Cryogenic Temperature
T. NITTA
定常時に低インピーダンスで故障時に高インピーダン
スとなる超電導故障電流源器は電力系統での活躍が期待
されている．これまで，金属系の動作電流調整可能な限
流器を開発し，優れた動作を実験的・理論的に示してき
た．この唯一の欠点は，保護区間外のサージにより誤動
作する点にある．この欠点のない限流器に関して２種類
の限流器を開発中である．
Superconducting fault current limiters (SCFLCs) which are
of low impedance in steady states and of high impedance at
fault conditions are expected to be used in power systems.
SCFCLs by use of metal superconductors have been
developed. Experimental and theoretical results show that
they have very good characteristics. They, however, have only
one weak point, that is, they operate incorrectly due to surge
current generated at non-protection zone. 2 kinds of SCFCLs
without such a weak point have been being developed.
超電導マグネットの交流応用を考えたとき，マグネッ
トに高電圧がかかる．このときの絶縁は重要であり，と
くに沿面放電特性は絶縁物と寒剤（液体窒素，液体ヘリ
ウムなど）の影響を受ける．また，液体中の気泡がその
特性に影響を与える．これらに関して実験的研究を行っ
ている．過冷却窒素を用いた実験により，絶縁距離が非
常に小さい時のみ，沸騰温度の液体窒素より火花開始電
圧が高いことを示した．
One of the most important subjects for AC applications of
superconductivity is on insulation properties, especially
surface discharge characteristics on insulator and cryogen
(Liq.N2 or Liq.He). Experimental studies have been being
performed for several insulation materials and several kinds of
voltage wave forms. Experiments shows that spark-over
voltage by use of subcooled N2 is higher than that by use of
boiling Liq. N2 for very small gap.
5.
3.
超電導エネルギー貯蔵装置を用いた電力系統
の運転状態把握に関する研究
仁田 旦三・米津 武則
Studies on Diagnosis of Operating Conditions of
19
マイクログリッドにおける電力制御に関する
研究
仁田 旦三・馬場 旬平
Studies on Power Control in Micro Grid Power
System with Various Generators
T. NITTA and J. BABA
マイクログリッドは複数の分散型電源と負荷を有する
小規模電力系統である．マイクログリッドの安定運用の
ためには様々な課題が残されているが，そのうちの一つ
が複数種類の分散型電源を統合制御し負荷変動補償をす
る手法の確立である．実際に複数の分散型電源の有効電
力周波数応答特性を計測し，統合制御手法を提案した．
実験結果より提案手法によって負荷変動分の電力補償が
可能であることを示したが，更にエネルギー貯蔵装置の
有効活用，高い発電効率を得るための制御手法の確立を
目指して研究を進めている．
Micro grid is a small electric power system that consists of
several distributed generation systems (DGs) and loads. One
of the important issues to realize stable operation of micro
grid is to compensate load fluctuations by several kinds of
DGs. Frequency response characteristics of DGs have been
measured and combination control method to compensate
load fluctuations has been proposed. Experiments have been
carried out and it has been shown that the load fluctuation is
compensated well by use of the control method. Effective use
of energy storage systems in micro grid and the control
method to obtain high power generation efficiency have been
being developed.
国際会議論文
[5]
T. Morimoto, M. Mochida, Y. Shirai, M. Shiotsu, T.
Oide, M. Chiba and T. Nitta: Proposal of Interlocked
Operation of Two Trial Superconducting Fault Current
Limiters Connected in Series against the Repetitive
Faults in a Model Power System, International
Conference on Electrical Engineering (ICEE2004),
Sapporo, Vol.2, pp. 160-165 (2004).
[6]
A. Nakamaru, Y. Shirai, T. Nitta and K. Shibata:
Independent Operation of a Demand Side Power System
including Distributed Generators by Use of SMES,
International Conference on Electrical Engineering
(ICEE2004), Sapporo, Vol.2, pp. 297-302 (2004).
[7]
J. Baba, T. Higata, M. Chiba and T. Nitta: Fundamental
characteristics on Y123 thin film for switching surge
current
to
design
SCFCL,
2004
Applied
Superconductivity Conference (ASC’04), Jacksonville,
1LB04 (2004).
[8]
Y. Shirai, A. Mochida, M. Shiotsu, T. Nitta, H. Hatta, T.
Oide and M. Chiba, Experimental Study on Voltage
Drop Suppression by use of Superconducting Fault
Current Limiter in Distribution Power System, 2004
Applied Superconductivity Conference (ASC’04),
Jacksonville, 3LH14 (2004).
[9]
Y. Shirai, A. Mochida, T. Morimoto, M. Shiotsu, T. Oide,
M. Chiba and T. Nitta: Repetitive Operation of Three
-phase Superconducting Fault Current Limiter in a
Model Power System, 2004 Applied Superconductivity
Conference (ASC’04), Jacksonville, 5LG09 (2004).
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
研究論文
[1]
[2]
[3]
[4]
J. Baba, T. Nitta, Y. Shirai and Y. Hayashi: Power
Controllable Region of Power Conversion System for
SMES by Use of Single Natural Commutation
Converter and an ICB Energy Transfer Circuit, IEEE
Trans. on Applied Superconductivity, Vol.14, No.2,
pp.758-761 (2004).
[10] M. Chiba and T. Nitta: Surface Spark-over Voltage on
Solid Insulator in Sub-Cool Liquid Nitrogen, 2004
Applied Superconductivity Conference (ASC’04),
Jacksonville (2004).
H. Hatta, T. Nitta, M. Chiba, S. Muroya and Y. Shirai:
Experimental Study on the Relationship Between the
Trigger Current of Transformer-Type Superconducting
Fault Current Limiter and the Fault Phase, IEEE Trans.
on Applied Superconductivity, Vol.14, No.2, pp.
819-822 (2004).
[11] W. Sae-Kok, A. Yokoyama, T. Nitta: Excitation Control
System Design of Superconducting Generator with High
Response Excitation Considering SMES Effect for
Stability Improvement, IEEE TENCON2004, Chiang
Mai, Thailand, Vol. C, pp. 512-515 (2004).
Y. Shirai, A. Mochida, M. Shiotsu, H. Hatta, T. Oide and
T. Nitta: Current Limiting Characteristics of
Superconducting Fault Current Limiter with Parallel and
Series Connection in Experimental Power System, IEEE
Trans. on Applied Superconductivity, Vol.14, No.2, pp.
871-874 (2004).
著書
[12] 仁田旦三他（共編）: 新世代工学シリーズ「パワー
エレクトロニクス」, オーム社 (2004).
[13] 仁田旦三（共著）: 機械工学便覧 基礎編α8 電
気・電子の基礎，化学の基礎「電気・電子の基礎」
第 1 章 1.3 電気回路, 日本機械学会編
O. Sakamoto, T. Nakano, T. Nitta, H. Kameda, T.
Kumano, M. Asada and A. Izumi: Theoretical and
Experimental Study on Characteristics of Slow
Response Type Superconducting Generator for High
Harmonic Armature Current, IEEE Trans. on Applied
Superconductivity, Vol.14, No.2 pp.892-895, (2004).
総説・解説論文
[14] 仁田旦三: 特集 実用化に向けた超電導電力応用
技術−1−特集にあたって-, 電気学会誌, 124 巻, 7
20
号, pp. 398-400 (2004).
マイクロリゾッド試験設備の構築〜建物の電力負
荷計測と試験設備の概要〜, 平成 17 年電気学会全
国大会, 第 7 分冊, pp.37-38 (2005).
[15] 仁田旦三他（分担執筆）: 小特集 核融合炉システ
ムに必要な電力変換・エネルギー貯蓄技術 3. こ
こまで来た大型電力設備の性能と将来展望 3.4 超
伝導磁気エネルギー貯蔵(SMES), プラズマ・核融合
学会誌, 第 80 巻, 第 7 号, pp. 578-581 (2004).
その他
[27] 仁田旦三: 巻頭言／「システム屋から見た超電導」,
低温工学,40 巻,1 号,p1 (2005).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[28] 仁田旦三：「ＯＨＭ」交遊対談 2004.5,7,9,11 (2004).
[16] 石田友信, 中丸成人, 白井康之, 仁田旦三,柴田勝
彦: SMES を用いた電力系統のオンラインでの固有
周波数の追従, 平成 17 年電気学会全国大会, 第 5 分
冊, pp.28-29 (2005).
[17] 守末奨, 馬場旬平, 千葉政邦, 仁田旦三: YBCO 薄膜
限流器の冷媒温度による動作開始電流値の特性変
化, 平成 17 年電気学会全国大会, 第 5 分冊, p.4.
[18] 伏木圭祐, 仁田旦三, 馬場旬平: 動作開始電流調整
可能な超電導限流器への銀シース BSCCO 線材の適
用に関する考察, 平成 17 年電気学会全国大会講演
論文集, 第 5 分冊, pp.45-46.
[19] 古芝邦充, 森本隆之, 白井康之, 伏木圭祐, 馬場旬
平, 仁田旦三: Zn0 素子と抵抗を並列した変圧器型
超電導限流器の動作実験, 平成 17 年電気学会全国
大会講演論文集, 第 5 分冊, pp.47-48 (2005).
[20] 橋本昌樹, 薗田将人, 坂本織江, 仁田旦三: アナロ
グ型電力系統シミュレータ用ディジタル型風力発
電機モデルの作製, 平成 17 年電気学会全国大会,
第 5 分冊, p.192 (2005).
[21] 堀上徹, 佐藤謙一, 野口信三, 仁田旦三: 高温超電
導の開発の現状と鉄道への応用, 平成 17 年電気学
会全国大会, 第 5 分冊, p.s23(13-16) (2005).
[22] セーコック ウォーラウット, 横山明彦, 仁田旦三:
系統安定度向上を目的とした遺伝的アルゴリズム
と固有値感度を用いた低速応励磁型超電導発電機
の最適導入地点およびパラメータ選定手法,
平
成 17 年電気学会全国大会, 第 6 分冊, pp.44-45
(2005).
[23] 坂本織江, 仁田旦三: 風力発電導入時の超電導発電
機の変圧変動抑制効果に関する基礎検討, 平成 17
年電気学会全国大会, 第 6 分冊, p.141 (2005).
[24] 米津武則, 仁田旦三, 白井康之, 中丸成人, 柴田勝
彦: SMES を用いた多機系統における電力系統の固
有値実部の測定, 平成 17 年電気学会全国大会, 第 6
分冊, pp.172-173 (2005)
[25] 馬場旬平, 沼田茂生, 鈴木聡, 草川慎一, 米津武則,
傳田篤, 仁田旦三, 正田英介: 実負荷を含む小規模
マイクロリゾッド試験設備の構築〜分散型電源の
有効電力周波数応答特性計測〜, 平成 17 年電気学
会全国大会, 第 7 分冊, pp.35-36 (2005).
[26] 沼田茂生, 馬場旬平, 鈴木聡, 草川慎一, 米津武則,
傳田篤, 仁田旦三, 正田英介: 実負荷を含む小規模
21
小田・小野(亮)研究室
Oda and Ono Laboratory
非熱平衡プラズマの強力な酸化力により大気中に微量
(100~1,000ppm)存在するフロン等の揮発性有機物(VOCs)
や窒素酸化物(NOx)を分解除去する技術の開発を行って
いる。フロンやトリクレン等を 99%以上分解することが
可能であり、その分解効率向上を触媒により促進するこ
とを検討している。ガソリンエンジン排ガス処理で有効
な３元触媒、今後が期待されるゼオライト触媒、酸化バ
ナジウムなどとの併用効果について VOC 処理,NOx 処理
ともに検討中である。放電によって生成したオゾンやそ
の他の物質を触媒で分解し O ラジカルを発生させ、そこ
で酸化反応を強力に行う技術についても研究をしてい
る。二酸化マンガンを用いることで分解のエネルギー効
率を大幅に上げることが可能であることを実証した。プ
ラズマの進行をモデル化した反応のシミュレーションも
作成中である。
Atmospheric pressure non-thermal plasma processing is
studied to decompose dilute VOCs or NOx in air or
combustion flue gas efficiently. 50~1,000ppm CFC or
trichloroethylene (TCE) in air were decomposed more than
99% by the plasma. In order to improve both energy
efficiency and decomposing ratio, a novel plasma process
combined with catalyst is under investigation. Also, DeNOx
process by using 3 way catalyst which removes NOx, COx,
and HC simultaneously, was examined. Zeorite or TiO2
with/without V2O5 were also tested as catalyst with the
non-thermal plasma pressing including absorption effects. The
relation of the ozone generation and VOC decomposition is
also experimentally studied. Reaction simulation is newly
developed including non-thermal plasma development and
that chemical reactions. As a new catalyst, manganese oxide
is investigated combined with the plasma.
(http://streamer.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
LIF 等光学的手法による非熱平衡プラズマ中
の分子および活性種の観測
小野 亮・小田 哲治・武澤 慶・土井田 尚
Optical Observation of Molecules and Radicals in
Non-Thermal Plasma by LIF and Other Optical
Spectroscopy
R. ONO, T. ODA, K. TAKEZAWA, and H. DOITA
放電によって発生させた大気圧非熱平衡プラズマ中で
発生する分子やラジカルの二次元分布と、その時間変化
をレーザ誘起蛍光法(LIF)などで測定し、非熱平衡プラズ
マ中の反応機構の解明を行っている。非熱平衡プラズマ
による大気中の各種汚染物質の除去については多くの研
究者が報告しているが、その反応機構は不明な点が多
い。これは非熱平衡プラズマ中でのラジカルや分子観測
技術が確立されていないことに起因する。本研究では
LIF による OH ラジカルと NO 分子の観測、二光子 LIF
による O ラジカルの観測、二次元吸収法によるオゾンの
観測手法を確立し、コロナ、バリア、スパークなど大気
圧放電プラズマ中でのラジカルの挙動、ガス雰囲気によ
る挙動変化などを研究している。OH の発生挙動解析に
続き、NO の挙動解析、オゾン発生観測、ストリーマ挙
動とラジカルとの関係などを明らかにしつつある。
Laser-Induced Fluorescence (LIF) technique for radical
measurement was developed to analyze chemical reactions in
atmospheric pressure non-thermal plasma. In order to design
a practical non-thermal plasma reactor to remove dilute
gaseous contaminants in air or flue gas, understanding of
those chemical reactions is essential but not yet done in the
world. OH radical and NO molecule were measured by LIF, O
radical was measured by two-photo absorption LIF (TALIF),
and ozone was measured by two-dimensional laser absorption
technique in atmospheric pressure discharge plasma such as
corona discharge, barrier discharge and spark. Time evolution
and spatial distribution of these radicals have been observed
in order to clarify the production and chemical reaction
processes in the non-thermal plasma.
3.
大気圧放電の観測とシミュレーション
小野 亮・小田 哲治・門柳 隆宏
Observation and Numerical Simulation of
Atmospheric Pressure Discharge Plasma
R. ONO, T. ODA, and T. KADOYANAGI
非熱平衡プラズマによるラジカルの生成や化学反応機
構を調べるため、極短ゲート ICCD カメラを用いた大気
圧放電の進展の観測や、放電のシミュレーションを行っ
ている。これらの実験結果と LIF によるラジカルの測定
結果を比較し、放電の進展機構、放電によるラジカルの
生成機構、ラジカル反応機構などを調べている。その結
果、ラジカルは従来言われているようにストリーマ・ヘ
ッドで生成されず、主に二次ストリーマで生成されると
いう重要な結果が得らた。これらの結果をもとに、放電
条件とラジカル生成量の関係を調べ、不要なラジカルの
発生を抑えながら、必要なラジカルのみを生成するよう
な放電リアクタの開発を進めている。
Propagation of atmospheric pressure discharge was
observed using a short-gated ICCD camera and numerically
simulated. Propagation mechanism of discharge, radical
2.
非熱平衡プラズマによる大気中各種有害気体
の浄化
小田 哲治・韓 尚甫・高橋 正・鈴木 明憲
小野 孝一
Cleaning of Polluted Gas by Using Non-Thermal
Plasma
T. ODA, S. B. HAN, T. TAKAHASHI, A. SUZUKI
and K. ONO
22
production and reaction processes in the discharge plasma
were studied by comparing these results and radical
measurement by LIF. A discharge reactor, which produces
desirable radicals with suppressing production of undesirable
radicals, is being developed.
4.
Carbon-nanotubes are fabricated by a newly developed
CVD method and are evaluated their properties. An electron
field emission performance is examined as a good electron
source. Various chemical treatments are tested to chanrge that
performance.
高分子絶縁体中の空間電荷測定と熱刺激電流
小田 哲治・小野 亮
Measurements of Space Charge Distribution in
Polymers and Thermally Stimulated Currents
T. ODA and R. ONO
6.
小野 亮・小田 哲治
Electrostatic Problems in the Hydrogen Handling
R. ONO and T. ODA
新しいエネルギー源として注目を浴びている水素操作
（特に、水素ステーションなどでの）時における静電気
帯電や放電現象の解明を行っている。水素の静電気着火
では最小着火エネルギーが重要なパラメータである。本
研究では静電気放電を模擬した容量性スパーク放電を用
いて、様々な水素濃度、湿度、回路定数について最小着
火エネルギーを求めた。水素の着火を予測するには着火
のモデル化が必要であるが、これには水素の静電気着火
機構の解明が必要である。水素の静電気着火機構を調べ
るため、放電で生成された放電核温度のレーザ計測、着
火後に水素の火炎球が広がる様子の高精度カメラによる
計測などを行っている。
Various kinds of electrostatic problems for hydrogen
including electrostatic charging, discharge and firing are
examined, especially related with hydrogen station for fuel
cell vehicles. Minimum ignition energy (MIE) is an important
parameter in the electrostatic ignition. The MIE of hydrogen
was measured using a capacitance spark discharge, which
simulate electrostatic discharge, for various hydrogen
concentrations, humidity, and electrical circuit constant. For
examining the hydrogen ignition process, gas temperature of
the electrostatic discharge was measured by laser
spectroscopic method and the development of flame kernel
was observed with an ICCD camera.
各種の圧力波法を用いて高分子絶縁体中の電荷や空間
的分布の測定を行っている。高分子絶縁体は、その優れ
た絶縁特性からケーブルや電力用機器の絶縁材料等に広
く用いられているが、帯電しやすく材料中の空間電荷に
よる絶縁特性の劣化が問題となっている。高分子絶縁材
料中の空間電荷測定には圧電素子誘起圧力波法 (PIPWP
法)、レーザ誘起圧力波法(LIPP 法)等がある。本研究で
は、LIPP 法に基づく空間電荷分布測定装置を開発中であ
る。その再現性を向上するために、前面電極に厚さ 1mm
のアルミニウム板を配置し、そこにレーザ照射衝撃波を
発生させ、アルミ板状を伝搬させてから試料に圧力波が
伝わることで雑音の軽減、衝撃波の大きさを一定に保つ
ことに成功、空間電荷分布を再現性よく観測できるよう
になった。空間分解能は１０μｍ程度である。この装置
中で試料温度を上げることが可能となり、電荷消散と温
度との関係を空間分布としてとらえることに成功し、熱
刺激電流特性との相関を研究中である。
The space charge distributions in polymers were measured
by using a pressure wave propagation method. Polymers have
been widely used as insulators because of their excellent
insulating characteristics but they also cause various
electrostatic problems. The normal LIPP method uses a thin
metal film irradiated by the laser but the degradation of the
film was often observed. To remove that problem, a thick
aluminum plate was fixed on the polymer surface and the
shock wave was generated on the plate surface and
transmitted to the polymer surface.
That new method
realizes the measurement of reliable and reproducible space
charge distribution observation.
By using that new
technology, space charge behavior with the temperature was
analyzed.
That space charge distribution change was
compared with TSDC analysis.
5.
水素操作時の静電気問題
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
研究論文
カーボンナノチューブ作成とその応用
小田 哲治
Manufacturing of Carbonnanotube
and That Applications
T. ODA
新規に開発した CVD 法により作成したカーボンナノ
チューブを電界放出による電子供給源としての可能性を
実験的に検証している。
23
[1]
R .Ono and T. Oda: “Nitrogen oxide γ-band emission
from primary and secondary streamers in pulsed
positive corona discharge,” J.Appl.Phys., Vol. 97, No. 1,
Art. No. 013302 (2005).
[2]
T. Oda, S. Han, and R. Ono: “Dilute trichloroethylene
decomposition in air by the nonthermal plasma process
combined with the manganese oxide,” J.Adv.Oxid.,
Vol. 8, No. 1, pp. 18-24 (2005).
[3]
R. Ono, M. Nakazawa, and T. Oda: “Charge storage in
corona-charged polypropylene films analyzed by LIPP
and TSC methods,” IEEE Trans.Ind.Appl., Vol. 40, No.
6, pp. 1482-1488 (2004).
[4]
[5]
Thermal Heating for TSDC analysis,” Conf. Rec.
IEEE/IAS Ann.Meeting, Seattle, pp.574-579 (2004)
T.Oda, K.Yamaji and T.Takahashi “Decomposition of
Dilute Trichloroethylene by Nonthermal Plasma
Processing -Gas Flow Rate, Catalyst and Ozone,”
IEEE Trans.Ind.Appl., Vol.40 No.2, pp.430-436 (2004)
[16] S.B. Han and T.Oda, “Study on the improvement of
energy efficiency in the treatment of dilute
trichloroethylene with dielectric barrier discharge,”
Conf.Rec.IEEE/IAS Ann.Meeting, Seattle, pp.229-233
(2004)
R. Ono and T. Oda, “Spatial Distribution of Ozone
Density in Pulsed Corona Discharges Observed by
Two-dimensional Laser Absorption Method,” J. physics
D vol. 37, pp.730-735 (2004)
総説・解説論文
[17] 小野 亮: “レーザ分光法による大気圧放電のプラズ
マ診断,” 静電気学会誌, Vol. 28, No. 6, pp. 297-303
(2004).
国際会議論文
[6]
[7]
T.oda and K.Yamashita, “Charge behavior analysis in
thin solid film by using simultaneous TSDC and LIPP
measurements,” Proc.5th Conf. Appl. Electrost., pp.1-5,
(2004)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[18] 小田哲治、 非熱平衡プラズマによる空気中低濃度
トリクレンの分解―二酸化マンガン効果―、
電
気学会全国大会、1-027 (2005)
S.B.Han and T.Oda, “Improvement of energy efficiency
in the dilute trichloroethylene removal by using
nonthermal plasma processing combined with
manganese oxide,” Proc. 5th, Conf. Appl. Electrost.,
pp.124-127 (2004)
[19] 小野 亮, 荷副正治, 藤原修三, 堀口貞茲, 小田哲治:
火花放電による水素の最小着火エネルギー,
静電気学会春季講演会, pp.13-16 (2005).
[8]
R. Ono, M. Nifuku, S. Fujiwara, S. Horiguchi, and T.
Oda: “Gas temperature of spark discharge in the air,”
Proc. 6th IEJ-ESA Joint Symposium, pp. 229-235
(2004).
[20] S. Lee, I. S. Yeo, U. I. Chung, J. Moon, and T. Oda:
“XPS investigation and field emission property of Ar
plasma treated carbon nanotube films,” Proc. Spring
Meeting of IEJ, pp. 1-4 (2005).
[9]
T. Oda and S. B. Han: “Atmospheric pressure
non-equilibrium plasma application for environmental
protection,” 6th IEJ-ESA Joint Symposium, pp. 323-331
(2004).
[21] S. Han, J. Park, S. Park, and T. Oda, “Development of
hybrid electrical discharge plasma reactor and the
fundamental characteristics,” Proc. Spring Meeting of
IE, pp. 23-26 (2005).
[10] K. Takezawa, R. Ono, and T. Oda: “Laser-induced
fluorescence measurement generated by a pulse barrier
discharge of atomic oxygen – Oxygen concentration
effects – ,” 6th IEJ-ESA Joint Symposium, pp. 427-434
(2004).
[22] 武澤 慶, 小野 亮, 小田哲治,
TALIF によるパル
スバリア放電後の酸素原子 1 次元分布,
静電気学
会春季講演会, pp. 49-50 (2005).
[23] 小野 亮, 荷副正治, 藤原修三, 堀口貞茲, 小田哲治:
空気中放電のガス温度計測,
2004 年静電気学
会講演論文集, pp. 319-324 (2004).
[11] T. Oda and R. Ono: “Optical diagnosis of atmospheric
pressure non-thermal plasma,” Proc. 7th Int. Congress
Opt. Particle Characterization (2004).
[24] 小田哲治, 高橋 正, 小野 亮:
水素ステーション
における静電気問題,
2004 年静電気学会講演論
文集, pp. 317-318 (2004).
[12] T. Oda, Y. Yamashita, K. Takezawa, and R. Ono:
“Oxygen atom behavior in the nonthermal plasma,”
Abst. 7th APCPST and 17th SPSM, p. 482 (2004).
[25] 武澤 慶, 小野 亮, 小田哲治,
大気圧パルス放電
により発生する原子酸素ラジカルのレーザ誘起蛍
光法による挙動観測 ‐ 酸素濃度依存性 ‐ ,
2004 年静電気学会講演論文集, pp. 221-224 (2004).
[13] R. Ono and T. Oda: “Dynamics of ozone and OH
radicals in the pulsed discharge plasma in air observed
by using excimer laser,” Proc. 4th Int. Symp.
Nonthermal Plasma Technol., pp. 128-133 (2004).
[26] S. Han and T. Oda: “Oxidation of dilute
trichloroethylene by using barrier discharge process
combined with manganese dioxide,” Proc. 2004 Ann.
Meeting of the Inst. Electrostat. Jpn., pp. 15-18 (2004).
[14] T.oda, S.B.Han and R.Ono, “Dilute trichloroethylene
decomposition by atmospheric pressure non-thermal
plasma process combined with manganese oxide,” Proc.
4th
Int.Symp.Non-Thermal
Plasma
Technol.,
pp.249-253 (2004)
[27] 小田哲治, 村田泰亮, 小野孝一, 韓尚甫:
バリア
放電を用いた一酸化炭素の酸化による無毒化処
理,
静電気学会春期講演会，pp. 27-30 (2004).
[15] T.Oda and K.Yamashita, “Charge behavior observation
on/in plasma processed thin films by LIPP during
[28] 山下浩司，小田哲治:
空間電荷分布と熱刺激電流
の同時測定−PTFE 薄膜−,
静電気学会春期講演
24
会，pp. 3-6 (2004).
[29] 山下浩司，小田哲治:
プラズマ表面処理による高
分子薄膜の表面改質効果測定,
静電気学会春期
講演会，pp. 17-18,(2004).
[30] S. Han and T. Oda: “Application of Catalytic Process for
the Effective Treatment of Trichloroethylene in
Non-Thermal Plasma Process,” Proc. Spring Meeting of
IEJ, pp. 33-36 (2004).
[31] 山下陽太，小野亮，小田哲治:
レーザ誘起蛍光法
による大気中パルスバリア放電中の O ラジカルの
測定,
静電気学会春期講演会，pp. 43-46 (2004).
[32] 武澤慶，山下陽太，小野亮，小田哲治:
窒素酸化
物を含む大気圧窒素中パルスバリア放電により発
生する原子酸素ラジカルの LIF による挙動観測,
静電気学会春期講演会，pp. 51-52 (2004).
[33] S. Lee and T. Oda: “H2 Plasma Processed Carbon
Nanotube Films; XPS Analysisand Field Emission
Property,” Proc. Spring Meeting of IEJ, pp. 25-28
(2004).
[34] 小田哲治、韓尚甫、小野亮、 大気圧非熱平衡プラ
ズマによる低濃度トリクレンの分解―オゾンとの
関係―、 22 回空気清浄とコンタミネーションコ
ントロール、 pp.89-91 (2004)
[35] 小田哲治、山下浩司、 薄膜中の電荷挙動 熱刺激
電流観測とレーザ圧力波法による空間電荷の同時
測定、
22 回空気清浄とコンタミネーションコ
ントロール、 pp.214-216 (2004)
25
山地・藤井研究室
Yamaji and Fujii Laboratory
オ燃料、Fischer-Tropsch 合成油やメタノールといった他
の合成燃料との比較検討を行う。
The contribution of the transportation sector to the global
petroleum consumption and energy-related CO2 emissions is
increasing over time, implying the growing importance of the
transportation sector to address the problems of oil supply
shortage and environmental degradation. As an effective
technological option for addressing these problems in the
transportation sector, the focus has recently been placed on
the potential of hydrogen. In this context, this model research
attempts to assess the potential role of hydrogen in the
transportation sector and to describe the optimal pattern of
hydrogen production, transportation, and utilization during the
period 2000-2100, using a long-term regionally disaggregated
global energy system model that specifies the transportation
sector and the full supply chain of transportation fuels.
Furthermore, we discuss hydrogen’s competitiveness relative
to that of biofuels such as bioethanol and biodiesel and other
synthetic fuels such as Fischer-Tropsch synthetic oil and
methanol.
(http://park.itc.u‑tokyo.ac.jp/yamaji/)
研究現況
Current Research Projects
1.
技術進歩の不確実性を考慮に入れた核燃料サ
イクルの意思決定分析
竹下貴之・山地憲治・藤井康正
Decision Making Analysis of Nuclear Fuel Cycle
with Uncertain Technology Progresses
T. TAKESHITA, K. YAMAJI and Y. FUJII
核燃料が発電所の原子炉で使用されると使用済み燃料
となるが、それらは一般に、中間貯蔵や再処理などの一
連のステップを経て処理されるか、あるいは地下深い安
定した岩盤層に直接処分される。この研究の焦点は将来
の技術進歩の不確実性に関する核燃料サイクルの意志決
定分析を行うことである。核燃料サイクルの構成技術の
将来単価シナリオに関する様々な感度分析を通じて、日
本における原子力発電のための研究開発の最適戦略を、
大規模線形計画モデルを用いて検討する。
After nuclear fuel has been used in a reactor to generate
electricity, it is known as 'spent fuel' and may undergo a fuel
cycle that is a further series of steps including temporary
storage, reprocessing, or may be directly disposed of in stable
rock structures of deep underground. The focus of this study is
to make a decision making analysis of nuclear fuel cycle with
uncertainties of future technological progresses. Through
various sensitivity analyses about future cost reduction
scenarios of its component technologies, the optimal strategies
for R&D of the nuclear power generation in Japan is
investigated with a large-scale linear programming model.
3.
マルチエージェント型の世界エネルギーモデ
ルを用いたエネルギー安全保障政策の評価
渡邊裕美子・両澤光一・竹下貴之・林武人
・藤井康正・山地憲治
Policy Assessment of Energy Security with a Global
Energy Model of Multi-agent Type
Y. WATANABE, K. MOROSAWA, T. TAKESHITA,
T. HAYASHI, Y. FUJII and K. YAMAJI
エネルギー安全保障の確保は優先順位の高い国家的政
策課題である。しかしながら、これまで開発されたエネ
ルギー需給モデルは、個々の国家の国益が対立する状況
も想定されるエネルギー安全保障の評価を適切に行うこ
とはとても困難である。そこでは、エネルギー市場の完
全競争や、調和のあるエネルギー貿易の均衡状態の実現
が仮定されているからである。本研究では、各国は独自
の国益の最大化を行うという仮定の下、マルチエージェ
ントシステムとして定式化されたエネルギー需給モデル
により、利害関係に相関を有する複数の国家のエネルギ
ー需給戦略をコンピュータ上でシミュレーションする。
Secure procurement of energy resources is one of the most
highly prioritized national policy subjects. However, it is very
difficult for conventional energy supply and demand models
to evaluate appropriately national energy security in the
situation where a national interest of each country can be
opposed to each other. This is because the conventional
energy models assume fully competitive world energy
markets and harmonized equilibrium states of world energy
trades. In this research, we attempt to simulate the formation
of energy procurement strategies of multiple countries which
have strong mutual interests in each other, under assumption
of maximizing their own self interests, by using the energy
2.
運輸部門を詳細に考慮した水素生産・輸送・
利用シナリオの作成
竹下貴之・藤井康正・山地憲治
Scenario Developing for the Global Production,
Transportation, and Utilization of Hydrogen with a
Detailed Consideration of the Transportation Sector
T. TAKESHITA, Y. FUJII and K. YAMAJI
石油消費量や CO2 排出量に占める運輸部門のシェアが
経年的に高まっており、資源枯渇問題や CO2 排出問題の
対策を考える上で運輸部門の重要性が高まっている。そ
して、昨今、運輸部門においてこれらの問題を緩和する
手段としての水素利用の可能性が注目されている。そこ
で、本研究では、2100 年までを対象とし、運輸部門や運
輸用燃料の供給経路を詳細に表現した世界地域細分化型
エネルギーシステムモデルを用いて、水素が運輸部門に
おいて果たし得る役割、最適な水素の生産・輸送・利用
の具体像について検討する。また、水素の競争力に関し
て、バイオエタノールやバイオディーゼルといったバイ
26
model formulated as a multi-agent system.
numerical simulation of their coordinated operation based on
the signals of electricity prices. Here we assume that each
decentralized system communicates only with its neighboring
systems, and that electricity is traded intermittently between
the systems on demand.
4.
バイオエネルギーの利用可能性に関する研究
永富悠・竹下貴之・藤井康正・山地憲治
Simulation Study on Sustainable Use of Bio-energy
Y. NAGATOMI, T. AKESHITA, Y. FUJII
and K.YAMAJI
6.
送電権市場の制度設計に関する研究
都留大和・林武人・藤井康正・山地憲治
Study on the Mechanism Design of the Market of
Power Transmission Rights
H. TSURU, T. HAYASHI, Y. FUJII and K. YAMAJI
世界各地域の条件を考慮して、土地利用制約の下で持
続可能なバイオエネルギー供給量のモデル解析を行い、
土地利用変化とエネルギーシステムから発生する CO2 を
総合的に評価し、長期的なエネルギー環境政策における
バイオエネルギーの役割を明らかにする。このモデルを
用いたシミュレーションにより、食糧生産及び原材料生
産との競合を数量的に考慮してバイオエネルギーの持続
的利用可能量を求める。本研究で開発するモデルにより、
森林破壊からの CO2 排出とエネルギーシステムからの
CO2 排出を統一的かつ整合的に算出することが可能にな
る。
The purpose is to identify the role of bio-energy in realizing
a sustainable energy system with the application of global
model analyses. The global potential for sustainable use of
bio-energy should be carefully evaluated through the analyses
of the complicated structure of biomass flows under
region-specific conditions such as land availability. The
modeling studies on bio-energy use and associated CO2
emissions will provide consistent numerical illustrations of
sustainable use of bio-energy.
経済性を追求するために、世界的に電気事業の自由化
が進められている。自由化された環境での電力系統の各
種計画は、従来とは大きく異なり、自己の利益を追求す
る複数の意思決定者による競争あるいは協調を考慮に入
れて立案されなくてはならない。本研究では、自由化さ
れた電気事業における送電権市場を送電ネットワークモ
デルならびにゲーム理論に基づいて定式化し、市場の挙
動解析を、マルチエージェントを用いたコンピュータシ
ミュレーションを通して行い、その制度上の問題点等を
明確にすることを試みる。
In order to pursue economical efficiency, deregulation of an
electric power industry is advanced globally. Electric power
system planning in the deregulated industry is greatly
different from the one before, and competition as well as
cooperation of multiple decision makers who pursue their own
self-interests must be taken into account. In this study, a
model of the market of power transmission rights in the
electric power industry is formulated on the basis of the game
theory and a power transmission network model. The purpose
of the study is to analyze the behavior of the transmission
right market through multi-agent based computer simulation,
and is to clarify the mechanism design problems of the
market.
5.
小規模自律分散型電力供給システムの協調的
運用に関する研究
篠原雄一郎・横山直規・林武人・藤井康正
・山地憲治
Study on Coordinated Operation of Autonomous
Small Scale Decentralized Power Supply Systems
Y. SHINOHARA, N. YOKOYAMA, T. HAYASHI,
Y. FUJII and K. YAMAJI
7.
急速な技術進歩により、風力発電、太陽光発電および
コージェネレーションシステムのような分散型発電技術
の電力系統への導入が進んでいる。本研究では、分散型
電源および電力貯蔵装置などを活用した小規模自律分散
型電力供給システムの可能性評価を、電力価格シグナル
に基づく協調的運用の数値シミュレーションを介して行
う。それぞれの自律分散システムは、隣接するシステム
とのみ交信を行い、必要に応じて電気エネルギーが間欠
的にシステム間で取引されるものと想定している。
Distributed power generation technologies such as wind
turbines, solar cells and co-generation systems are gaining the
opportunities of participating into grid power systems due to
rapid technology improvement. The purpose of this study is to
analyze potential of autonomous small scale decentralized
power supply systems which involves distributed power
sources and electricity storage facilities, through the
自由化された電気事業におけるアンシラリー
サービス市場のモデル化に関する研究
大平晃三・藤井康正・林武人・山地憲治
Study on Modeling of the Markets of Ancillary
Services in a Deregulated Power Industry
K. OHIRA, T. HAYASHI, Y. FUJII
and K.YAMAJI
電力市場では一般に、電気エネルギー以外に、電力の
品質を維持するために、無効電力供給、電圧制御、瞬動
予備力、運転予備力などのアンシラリーサービスも取引
されている。本研究では特に、瞬動予備力、運転予備力
などの設備容量と関連が深いサービスを取り上げ、これ
らのアンシラリーサービス市場の制度設計が、種類別の
電源構成に与える影響を評価するためのマルチエージェ
ントシミュレーション型のモデルを構築する。そのモデ
ルでは、各発電所は強化学習により独自の利益を追求す
る経済主体として定式化され、発電事業者の市場参入と
27
市場退出も考慮する。
In the electric power market, generally speaking, in order to
maintain the quality of electric power, the ancillary services of
reactive power supply, voltage control, instantaneous capacity
reserve, operating capacity reserve and so forth are traded in
addition to electric energy. In this research, especially, our
interest focuses on the ancillary services of the capacity
reserves, such as instantaneous capacity reserve and operating
capacity reserve, and we build a model of multi-agent
simulation type for evaluating the influence of the market
mechanism design on the power generation mixes. In the
model, each power producer is formulated as an economic
agent that pursues its own self-interest by reinforced learning,
and market entry and exit of power producers is also taken
into consideration.
電力供給システムを形成できる。本研究では、個々の家
庭でのエネルギー需要を模擬する積み上げ形のシミュレ
ーションモデルと、家庭における分散電源の最適運用戦
略を導出する確率動的計画モデルとを統合したエージェ
ントモデルを構築し、数千件オーダーの家庭のエネルギ
ー需給パターンを模擬的に生成し、分散電源の大量導入
が系統電源の計画運用に与える影響を評価する。
Distributed power sources have been steadily increasing
their total installed capacity. By connecting several distributed
power sources, as well as electric utility networks, a novel
power supply network can be built, which is economically
more efficient and environmentally more benign. The purpose
of the study is to evaluate the influence of the extensive
introduction of distributed power sources on the national
electric power supply system, through the use of a cluster of
thousands of agent-type models. The model integrates a
household energy demand simulation model of bottom-up
type, and an optimal operation model for distributed power
sources based on stochastic dynamic programming.
8.
市場価格の不確実性を考慮した確率的最適電
力調達戦略に関する研究
丹羽弘善・林武人・藤井康正・山地憲治
Stochastic Optimal Electric Power Procurement
Strategies with Uncertain Market Prices
H. NIWA, T. HAYASHI, Y. FUJII and K. YAMAJI
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
電力の小売事業者は、需要家の代わりに卸売市場の価
格変動から生じるリスクを引き受けることになる。この
ことは、この不確実状況下における最適電力調達戦略の
作成手法の開発が必要であることを意味している。本研
究では、規制緩和された電力市場における電力調達のた
めの長期相対契約の価値や、小売事業者が自家発電設備
を有することの価値を、確率微分方程式を用いた動的計
画に基づいて評価する手法の提案を行う。
Distribution companies have to take the risk stemming from
the price fluctuation of a wholesale market instead of the
customers. This entails the necessity to develop a certain
method to make an optimal strategy for electricity
procurement under this particular uncertainty. This research
has the purpose for proposing the mathematical method based
on dynamic programming with stochastic differential
equations, to evaluate the value of a long-term bilateral
contract of electricity trade, and also the value of a project of
combination of the bilateral contract, power generation with
their own generators.
研究論文
[1]
Keigo Akimoto, Toshimasa Tomoda, Yasumasa Fujii
and Kenji Yamaji “Assessment of global warming
mitigation options with integrated assessment model
DNE21”, Energy Economics, Vol.26, Issue 4,
pp.635-653, July (2004)
[2]
宮崎聡，阿部英文，山地憲治，都筑健：住宅設置太
陽光発電データ分析による kW 価値の評価，電気学
会論文誌 B，vol.124，No.11，pp.1293-1299 (2004)
[3]
最所祐一, 林武人, 藤井康正, 山地憲治：確率動
的計画法に基づく電力調達戦略の評価：電気学会論
文誌 B, vol. 125, No. 3, pp.259-267 (2005)
国際会議論文
分散電源の大量導入が日本の電力系統の計画
・運用に及ぼす影響の評価
戸張智貴・林武人・藤井康正・山地憲治
Evaluation of the Influence of the Extensive
Introduction of Distributed Power Sources on the
National Power System
N. TOBARI, T. HAYASHI, Y. FUJII
and K. YAMAJI
[4]
Y. Fujii, T. Okamura, K. Inagaki and K. Yamaji,
“Analysis of the Pricing Process in Electricity Market
using Multi-Agent Model”, IEEE Joint Conference of
PES/IAS/PELS/IES, H.K., The Second International
Conference on Electric Utility Deregulation,
Restructuring and Power Technologies, Hong Kong,
April 6-8 (2004)
[5]
Takayuki Takeshita, Kenji Yamaji and Yasumasa Fujii,
Long-Term Global Energy Strategy for Stabilizing the
Atmosphereic CO2 Concentration with Focus on
Potential Role of Hydrogen, The 24th USAEE/IAEE
North American Conference,Washington D.C., July 8-10
(2004)
[6]
Takeshi Shinohara, Ryoichi Niwayama, Taketo Hayashi,
9.
従来からの電力ネットワークに加え、分散電源を効率
良く配置し結合できれば、経済的にも環境的にも優れた
28
Yasumasa Fujii and Kenji Yamaji, “Assessment of
Regional Technical GHG Emission Reduction Action
Considered Uncertainty In Kyoto Protocol Second
Commitment Period, 7th International Conference on
Greenhouse Gas Control Technology ： GHGT-7 ，
Vancouver, Canada, Sept. 5-9 (2004)
[7]
[8]
を展望する未来戦略ワークショップ（エネルギー分
野）東京 4/10(2004)
[20] 山地憲治：バックエンド問題の論点，第３７回原産
年次大会パネル討論「自由化のもとでバックエンド
事業をいかに進めるか」より，東京 4/23（2004）
[21] Kenji YAMAJI: Energy Demand and Supply in Japan,
Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI) Japan,
Tokyo, May 5th (2004)
Takahiro Kitaura, Ryoichi Niwayama, Taketo Hayashi,
Yasumasa Fujii and Kenji Yamaji,
Assessment of
technological options to reduce CO2 emissions with
global energy network model
, 7th International
Conference on Greenhouse Gas Control Technology ：
GHGT-7，Vancouver, Canada, Sept. 5-9 (2004)
[22] 山地憲治：エネルギー産業の未来と環境対策、慶応
MMC｢環境塾｣、ユニット 3：未来技術への取り組
み、東京６/４（2004)
[23] 藤井康正：基調講演「エネルギーシステムの新しい
展開」、2004 年都市ガスシンポジウム、東京、6/7
(2004)
Keigo Akimoto, Takashi Homma, Takanobu Kosugi,
Xiaochun Li, Toshimasa Tomoda and Yasumasa Fujii,
“Role of CO2 sequestration by country for global
warming mitigation after 2013”, 7th International
Conference on Greenhouse Gas Control Technologies
(GHGT-7) Q2-3, Vancouver, Canada, Sept. 5-9 (2004)
[24] 篠原剛、林武人、藤井康正、山地憲治：エネルギー
セキュリティ評価を目的とした世界エネルギー需
給モデルの構築、第 23 回エネルギー・資源学会研
究発表会, 大阪, 6/10-11, 19-1, pp.289-292(2004)
[25] 北浦孝啓、山地憲治：世界地域細分化エネルギーモ
デルによる運輸部門に対する各種制度の評価,第 23
回エネルギー・資源学会研究発表会, 大阪, 6/10-1
１
著書
[9]
山地憲治（執筆）：考えよう地球環境６
ーの本、（株）ポプラ社 2004.4
エネルギ
[10] 山地憲治（編著）：分散エネルギーシステム、エネ
ルギー・資源学会 2004.5.14.
[11] 山地憲治（執筆）：エネルギー学の視点
新聞ブックス・2004.7）
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７回地方新聞エネルギー研究会, 東京 7/15
（電気
第
[27] 山地憲治：講演「わが国のエネルギーの将来」,日
本学術会議 第 19 期・第 8 回 人口・食料・エネ
ルギー特別委員会,2004.07.28,東京
[12] 山地憲治（分担執筆）：地球環境 2004-05 温暖化対
策 の 長 期 戦 略 、 第 一 部 pp.11-44
エネルギーフォーラム
[28] 山地憲治：パネリスト「持続可能なエネルギー社会
を目指して ―エネルギー・環境・経済問題への
未来シナリオ―」,市民エネルギー審査会 シンポ
ジウム, 東京 8/1（2004）
[13] 山地憲治(分担執筆)：AERAMook 新版 環境学がわ
かる（原子力発電 pp.54-56）,朝日新聞社,2005.2
[14] 藤井康正（分担執筆）：応用数学ハンドブック、丸
善株式会社、電気電子情報分野、常微分方程式と回
路 理 論 pp.585-612 、 グ ラ フ と 回 路 網 方 程 式
pp.613-627, 2005.3.20
[29] 山地憲治：対談「都市エネルギーシステムの将来」,
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仙台 8/3（2004）
[30] 最所祐一, 林武人, 藤井康正, 山地憲治「確率動的
計画に基づく電力調達戦略の評価」, 平成 16 年電
気学会 電力・エネルギー部門大会, 名古屋, 34,
8/5-7 (2004)
[15] 山地憲治（分担執筆）：「エネルギー」を語る 33 の
視点・論点、
（株）エネルギーフォーラム、pp.111-118,
2005.3.31
[31] 太田浩司, 篠原雄一郎, 林武人, 藤井康正, 山地憲
治「基幹系統と配電系統の統合モデルを用いた分散
電源の導入可能性評価」, 平成 16 年電気学会 電
力・エネルギー部門大会, 名古屋, 49, 8/5-7 (2004)
総説・解説論文
[16] 山地憲治：持続可能な発展におけるエネルギーの意
義,学術の動向,5 月号, pp.24-28 (2004).
[17] 山地憲治：バックエンド政策の問題点，日本原子力
学会誌，Vol.46，No.8, pp.543-545（2004）
[32] 倉石英明, 林武人, 藤井康正, 山地憲治「確率動的
計画法を用いた家庭用 CGS の最適運用法に関する
研究」」平成 16 年電気学会 電力・エネルギー部門
大会, 名古屋, 476, 8/5-7 (2004)
[18] 山地憲治：バイオマス利活用のシステム評価，バイ
オマス利活用への技術開発，政策総合研究所, 8 月
号, pp.20-21 (2004)
[33] 岡村知暁, 稲垣憲治, 林武人, 藤井康正, 山地 憲治
「マルチエージェントシミュレーションによる送
電系統を考慮した電力市場モデルの基本分析」, 平
成 16 年電気学会 電子・情報・システム部門大会
シンポジウム・研究会・大会等発表
[19] 山地憲治：水素エネルギーの展望、科学技術の未来
29
GS16-2, pp.1030-1035, 9/2-3 (2004)
ギーモデルの構築」,第 21 回エネルギーシステム・
経済・環境コンファレンス, 東京, 1/27,（2005）
[34] 山地憲治：「エネルギー学の題材としてのバイオマ
スの面白さ」，日本エネルギー学会・バイオマス部
会「夏の学校」，秩父，9/18（2004）
[49] 篠原剛・渡辺裕美子・林武人・藤井康正・山地憲
治：「エネルギー戦略の国際競合関係を考慮した世
エネルギー需給モデルの構築」,第 21 回エネルギー
システム・経済・環境コンファレンス, 東京, 1/27,
（2005）
[35] 山地憲治：基調講演「バイオマスによる循環型エネ
ルギー供給と地域社会・経済」，平成１６年度第５
回しずおか新エネルギー推進協働セミナー，静岡，
9/21（2004）
[50] 竹下貴之・山地憲治：「Optimal Growth Path of the
Global Transportation Sector to Reduce Its CO2
Emissions」,第 21 回エネルギーシステム・経済・環
境コンファレンス, 東京, 1/27,（2005）
[36] 倉石英明, 林武人, 藤井康正, 山地憲治, 横山明彦
「確率動的計画法を用いた家庭用 CGS の最適運用」,
電気学会 電気学会電力技術・電力系統技術合同
研究会, PE-04-94, PSE-04-94, 横浜, 9/28 (2004)
[51] 竹 下 貴 之 ・ 山 地 憲 治 ： Final Energy Carrier
Transportation or its Feedstock Transportation in the
Future Global Energy System? , 第 21 回エネルギー
システム・経済・環境コンファレンス, 東京, 1/27,
（2005）
[37] 山地憲治：「新エネルギーの導入概況及び今後の取
り組み」
，新エネルギー全国合同施設研修会，川崎，
10/7（2004）
[38] 山地憲治：「新時代に向けたバイオマスエネルギー
と熱供給事業」
，エコ・テクノ 2004，地球熱供給セ
ミナー，北九州，10/27（2004）
[52] 山地憲治：基調講演「地球温暖化対策における新エ
ネルギーの役割」,Energy Forum〜21 世紀のエネル
ギーエコトピアを目指して〜,名古屋,2/4,（2005）
[39] 山地憲治：「バイオマス利用技術開発への期待と将
来展望」，平成 16 年度火力部門研究発表会，横須
賀，11/11（2004）
[53] 山地憲治：基調講演｢分散エネルギーシステムの展
望と課題｣、第 1 回分散型エネルギーシンポジウム,
東京,2/28（2005）
[40] 山地憲治：「総括セッションおよびシドニー大会の
結論」
，WEC シドニー大会報告会，東京，11/29(2004)
[54] 篠原 剛、渡邊裕美子、林 武人、藤井康正、山地憲
治：「エネルギー戦略の国際競合関係考慮のための
エージェントベース世界エネルギーモデルの構
築」、平成 17 年電気学会全国大会 3-070、徳島、
3/17-19 (2005)
[41] 山地憲治：パネリスト「どう考える これからの日
本」
，第１回電気新聞フォーラム，東京，12/14（2004）
[42] 山地憲治：
「エネルギー学について」
，エネルギー資
源学会九州地区特別講演会講演資料，福岡，12/15
（2004）
[55] 室園晃徳、林 武人、藤井康正、山地憲治：
「家庭用
コージェネレーションシステムの経済性評価」、平
成 17 年電気学会全国大会 6-012、徳島、3/17-19
(2005)
[43] 山地憲治：基調講演「自然エネルギー普及促進の現
況と展望」，パネルディスカッション・アドバイザ
ー「語ろう！！八戸市民エネルギー会社構想」
，
「八
戸市民エネルギー会社構想」市民公開フォーラム，
八戸，1/12（2005）
[56] 戸張智貴、藤井康正、山地憲治:「CO2 排出量制約下
での日本における最適電源構成の中期見通し」、平
成 17 年電気学会全国大会 6-046、徳島、3/17-19
(2005)
[44] 山地憲治：講演「核燃料リサイクル」,構想エネル
ギー21 研究会第 22 回勉強会,東京,1/25（2005）
[57] 丹羽弘善、山地憲治、藤井康正:「確率動的計画法
を用いた電力貯蔵システム運用計画の評価」、平成
17 年電気学会全国大会 6-061、徳島、3/17-19 (2005)
[45] 山地憲治：特別セッション「エネルギーシステムに
おける持続可性」,第 21 回エネルギーシステム・経
済・環境コンファレンス JST 合同セッション,東
京,1/２７（2005）
[58] 岡村知暁、林 武人、藤井康正、山地憲治：
「電力系
統及び送電権市場を考慮した電力市場モデル」、平
成 17 年電気学会全国大会 6-124、徳島、3/17-19
(2005)
[46] 岡村知暁・林武人・藤井康正・山地憲治：「マルチ
エージェントシュミレーションによる LMP 手法の
基本分析」,第 21 回エネルギーシステム・経済・環
境コンファレンス, 東京, 1/27,（2005）
[59] 稲垣憲治、林 武人、藤井康正、山地憲治：
「マルチ
エージェントモデルによる JEPX モデル構築に向け
た準備的検討」
、平成 17 年電気学会全国大会 6-127、
徳島、3/17-19 (2005)
[47] 稲垣憲治・林武人・藤井康正・山地憲治：「マルチ
エージェントモデルによる種類別発電事業の入退
場を考慮した電力市場分析」,第 21 回エネルギーシ
ステム・経済・環境コンファレンス, 東京, 1/27,
（2005）
[60] 山地憲治：記念講演「バイオマスエネルギーの現状
とその将来性について」, 都市エリア(都城盆地エリ
ア)産学官連携促進事業 平成 16 年度研究成果発表
会, 宮崎, 3/28 (2005)
[48] 北浦孝啓・林武人・藤井康正・山地憲治：「電気自
動車に対する電力供給方法を考慮した世界エネル
30
その他
[61] 山地憲治：エネルギーサービス、電気新聞、2004
年4月
[62] 山地憲治：山地憲治東大教授のエネルギー講座、電
気新聞、2004 年 4 月
[63] 山地憲治：核燃サイクル岐路に、経済的価値はマイ
ナス,朝日新聞,2004 年 5 月
[64] 山地憲治：沸騰石の役割，電気新聞，2004 年 6 月
[65] 山地憲治：バイオエタノール研究最前線,月間「Earth
Guardian」,2004 年 8 月号
[66] 山地憲治：モグラ退治，電気新聞，2004 年 7 月
[67] 山地憲治：対談・バイオマスエネルギーの活用と熱
供給,「熱供給」夏号, 2004
[68] 山地憲治：核燃料リサイクル
原子力長計の見直
し始まる「再処理工場中止も選択肢」 日経エコロ
ジー2004.08
[69] 山地憲治：歴史から学ぶこと、電気新聞 2004.08.23
[70] 山地憲治：経済教室
新聞，2004 年 9 月
岐路の核サイクル，日本経済
[71] 山地憲治：タスマニアの風，電気新聞，2004 年 9
月
[72] 山地憲治：原発の経済的リスクは減らせるのか、週
刊エコノミスト、pp.46-49, 2004 年 10 月
[73] 山地憲治：
「知の構造化」への道程，電気新聞， 2004
年 10 月
[74] 山地憲治、田中知：特別対談「緊急徹底討論！どう
する六ヶ所再処理工場」，エネルギーフォーラム１
１， Nov. No.599，pp.78-83 (2004)
[75] 山地憲治：エネルギー学の視点−知の構造化への道
程−，学際 No.13，Oct.(2004)
[76] 山地憲治：新計画策定会議の成果，電気新聞，2004
年 12 月
[77] 山地憲治：エネルギー地政学の胎動,電気新聞,2005
年１月
[78] 山地憲治：
「環の世紀―核燃料サイクル始動」,電気
新聞特別号,2005 年１月
[79] 山地憲治：
「地球温暖化問題にどう対処すべきか」,
ていくおふ No.109,2005 年冬
[80] 山地憲治：「エネルギー学への道程」,学内広報
No.1308 淡青評論,2005.2
[81] 山地憲治：「水素の本当の魅力」,電気新聞, 2005 年
3月
[82] 山地憲治： Energy System in Japan , REPORT OF
WORKSHOP ON ENERGY，JAERI, Tokyo, March
(2005)
31
日髙・熊田研究室
Hidaka and Kumada Laboratory
a numerical simulation are performed. Both of the evaluation
results agree well with the measurements.
(http://www.hvg.t.u‑tokyo.ac.jp)
2.
研究現況
Current Research Projects
1.
急峻方形波高電圧を用いたナノ秒領域 V‑t 特
性の測定
豊田裕之・溝渕隆・松岡成居・熊田亜紀子・
日髙邦彦
Measurement of Voltage-time Characteristics in
Nanosecond Range by Using Steep-front Square
High Voltage
H. TOYOTA, T. MIZOBUCHI, S. MATSUOKA,
A. KUMADA and K. HIDAKA
界面の絶縁破壊現象
仁田工美・松本淳平・松岡成居・千葉政邦・
熊田亜紀子・日髙邦彦
Electrical Breakdown Phenomena of Material
Interface
K. NITTA, J. MATSUMOTO, S. MATSUOKA,
M. CHIBA, A. KUMADA and K. HIDAKA
あらゆる電気設備、機器、装置および電子デバイスに
おいて、異種材料の間や電極との間には必ずマイクロギ
ャップが存在し、そのマイクロギャップが絶縁システム
全体の性能に重大な影響をもたらしている。マイクロギ
ャップの放電現象を体系的に検討することが強く求めら
れている。
ギャップ長が 100μm 以下のマイクロギャップの放電
現象について実験的検討を行った。特にマイクロギャッ
プにおける火花放電までの遅れ時間に着目して測定を行
った結果、火花放電形成過程は、タウンゼン理論で説明
できることが明らかになった。同理論で重要なパラメー
タである陰極からの二次電子放出係数（γ係数）に関し
て考察を行い、γ係数が 3 つの主要因に分けられること
を示し、更に、それぞれを電界、気体の圧力、ギャップ
長の関数として定量的な評価式の導出に成功した。
この評価式を用いることにより、金属電極間のマイク
ロギャップにおける火花破壊電圧および火花放電形成時
間遅れの推定が可能である。
Composite insulation systems consisting of different
dielectric materials have been widely used in almost all
electrical apparatuses and electronic devices. In general, such
composite systems are much more complex in their insulation
characteristics than one component system because they have
interfaces between different materials. It is important to derive
an empirical criterion of electrical breakdown strength at
material interfaces for various parameters of electrical
insulation. The inception voltage in a narrow air gap of micro
meter order is experimentally studied being compared with
analysis results. The formative time lag to breakdown is
varied in a range from 1 to 10 µs at gap length of 10 µm. The
secondary electron emission coefficient γ is estimated on the
basis of the assumption that the discharge phenomena in a
micro gap can be explained based on the Townsend’s theory.
The coefficient γ is successfully divided into three
components γi, γp and γm , which correspond to electron
emission caused by ions, photons, and metastables,
respectively.
電圧立ち上がり時間 20ns、10µs 経過後の減衰率 2.5%
以下、最大波高値 200kV という理想的な方形波高電圧を
発生可能な装置を導入し、1µs 以下の短時間領域で気中
放電現象を詳細に測定している。
現在絶縁ガスとして広く用いられている SF6 ガスが地
球温暖化ガスとして使用の削減が求められている背景か
ら、SF6 ガス、CF3I ガス、それらの N2、空気、CO2 との
混合ガスを対象に、主として平等電界中で V-t 特性、放
電遅れ時間、ストリーマの発光を測定した。等面積則を
適用し、急峻方形波印加時の V-t 特性の定量的評価を行
った。また数値解析と組み合わせることで実験に頼らず
V-t 特性を推定することに成功した。
Steep-front square-pulse voltages with a long duration are
useful for clarifying the mechanism of electrical discharge
propagation. It has so far been hard to generate such a voltage,
when its peak value is required to be several hundred kilovolts.
Our laboratory introduced a new high voltage generator
making a square-pulse voltage with a rise time of 13 ns, a
dumping factor less than 2.5% after 10 µs duration and a peak
value of 200 kV, and started measuring voltage-time
characteristics of various gases.
SF6 gas, which is a major electrical insulating medium in
high voltage equipments, has been designated as a greenhouse
effect gas, and should be reduced or replaced by other gases.
Voltage-time (V-t) characteristics are measured in SF6, CF3I,
and their gas mixtures with N2 and air. V-t characteristics in
CF3I-N2 gas mixture with N2 gas content of 40% are
equivalent to those in pure SF6 gas. As liquefaction
temperature of CF3I gas is relatively high, there may be many
applicable fields if liquefaction temperature is lowered by
mixing with other gases.
The experimental results obtained under controlled
conditions by using the steep-front square voltage can be
easily compared with simulation results. Quantitative
evaluation of voltage-time characteristics by the equal-area
criterion and evaluation of streamer development velocity by
3.
32
気体カー効果による電界測定
西田悠介・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Electric Field Measurement in Gas Using Kerr
安定さを引き起こしたり、膨大な時間を要することがあ
る。
本研究では、近年の計算機の高性能化や低価格化を背
景にストリーマのシミュレーションを行った。対象とし
た気体は、N2-O2 混合気体、SF6-N2 混合気体である。準
平等電界中での正極性ストリーマシミュレーションにお
いて得られたストリーマ進展速度は、超高速度カメラで
捕らえた測定値と良く一致した。また、ストリーマ進展
速度を用いた火花電圧推定手法を提案し、シミュレーシ
ョンによる計算結果は、実測値および経験則であるシュ
ーマンの火花条件式より得た推定値をよく一致した。
The numerical simulation based on the fluid equation is
applied to the streamer discharge which is fundamental
phenomena of electrical discharge. The simulation in physical
approach is very helpful for the verification of the
experimental resultants and can be done under any conditions.
Although numerical simulations are very useful for the
theoretical study, they are sometimes unstable or take too
much time. In this research, with the resultants of the streamer
simulation, the spark-over voltage is estimated (In the case
that the parallel-plain gap is 4.5mm and the anode radius is
5mm in the air, the flush-over voltage is estimated as 14kV,
which is in good agreement with the estimated value using
Schumann’s criteria). The streamer discharge not only in the
uniform field but also in the non-uniform field is simulated.
Effect
Y. NISHIDA, S. MATSUOKA, A. KUMADA
and K. HIDAKA
気体のカー効果を用いた電界の非接触計測手法の開発
を行っている。これは被測定対象に擾乱を与えずに電界
測定を行える理想的な電界測定手法であり、放電現象の
解明や、電力機器の絶縁設計において、きわめて有力な
手法である。
光学的位相変調手法を採用した高感度位相測定技術を
用いて、大気圧空気のカー効果による電界測定装置を開
発している。交流不平等電界や、コロナ放電の生じてい
る空間における電界を測定し、その電界の空間的変化及
び時間的変化を把握した。コロナ放電の生じていない場
においては、測定結果は理論計算値とよく一致した。ま
たコロナ放電による空間電荷が存在する場においては、
格段にカー効果による位相差が大きいことが確認され
た。これは、イオンのカー定数が中世分子のそれに比べ
格段に大きい可能性を示唆している。
本研究テーマに対して、2004 年度、電気学会より、第
60 回電気学術振興賞進歩賞、また、小平記念日立教育振
興財団より、平成 16 年度小平記念賞が授与されている。
The sensing technique based on the Kerr electro-optic
effect of gas is applied to the electric field distribution
measurement. As the Kerr constant in atmospheric air is
1.3×10-18[m/V2], which is less than 1/10000 of those in liquids,
the phase retardation caused by the Kerr effect of gas is
measured by the high sensitive system based on the optical
phase modulation technique.
When an ac high voltage is applied to a wire electrode of 1
mm diameter, which is stretched 7cm above a grounded
electrode, a corona discharge occurs from the wire electrode.
Under such a condition, a large birefringence is observed.
This suggests that Kerr constant of a gas with ions produced
by the corona discharge, is much bigger than those of neutral
molecules.
To this research subject, the 60th Technical Development
Award was awarded by the Institute of Electrical Engineers
Japan, and the Odaira Memorial Award was awarded by the
Odaira Memorial Foundation in 2004.
5.
ポッケルス非接触電圧測定器
松本洋和・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Pockels High Voltage Measuring Apparatus
H. MATSUMOTO, S. MATSUOKA ,
A. KUMADA and K. HIDAKA
ポッケルス効果を用いた測定法の電磁無誘導性、電気
絶縁性、広帯域性という特長を利用して、電力線のサー
ジ電圧を非接触に測定するセンサの開発を行った。
これは、電気的に浮遊した一対の補助電極に静電容量
により誘起される電位差を、ポッケルス効果により光学
的に測定するセンサである。本センサを用いて、電力線
の開閉サージの測定を行ったところ、抵抗分圧器による
測定値とよく一致することが確認された。
For measuring a surge superimposed on a powertransmission line which is in operation, non-contact
measuring device is desirable. In this study, a non-contact
voltage sensor is developed based on Pockels sensing
technique. The sensor consists of a pair of auxiliary electrodes,
a Pockels crystal (BGO), a SLD, a detector, and fibers. The
capacitive-induced voltage between auxiliary electrodes is
measured using a Pockels sensor. A switching surge on a
power transmission line is measured with this sensor. The
measured waveform with this sensor coincides well with that
with a resistive divider.
4.
気体放電のシミュレーション
溝渕隆・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Numerical Simulation of Electrical Discharge in Gas
T. MIZOBUCHI, S. MATSUOKA, A. KUMADA,
and K. HIDAKA
気体放電の基本的現象であるストリーマのシミュレー
ションを流体方程式を解くことによって行っている。物
理的手法であるシミュレーションは、実験的に得られた
結果を検証するためにも非常に有効であり、また、任意
の条件下でのシミュレーションを行うことが可能であ
る。このようにシミュレーションが非常に有効であって
も、一般的に、シミュレーションの計算過程に計算の不
6.
33
直流電界下における絶縁物の帯電現象
吉田遼太郎・熊田亜紀子・松岡成居・日髙邦彦
Charge accumulation on an insulator under dc
electric field
R. YOSHIDA, A. KUMADA, S. MATSUOKA and K.
HIDAKA
Fundamentals and Materials, Vol. 125-A, No. 2, pp.
153-158 )
ガス絶縁開閉機器は、交流に用いられる場合において
も断路器開極時に最大で運転電圧分の直流電圧が残留す
る。するとスペーサ近傍の電界分布は、容量分布に基づ
いて決定される場から、抵抗分布に基づいて決定される
場へと移行する。抵抗場への移行に伴いスペーサとガス
の界面には帯電が生じる。このようなスペーサに逆極性
の電圧が加わった場合の破壊電圧の低下が指摘されてい
る。
表面電位計を用いて分解能 3.9mm、測定点数 3402
点に及ぶ、帯電電荷密度分布測定装置を用いて、直流電
界下の PTFE コーンモデルスペーサの帯電特性の測定を
行った。空気中の異物、チリがトリガとなった放電跡の
ほかに、体積抵抗及び表面抵抗による帯電電荷が見られ
た。
本研究テーマに対して、2004 年度、静電気学会より、
論文賞が授与されている。
When a dc voltage is applied to an insulating spacer for a
long time, the electric field distribution around it changes
from the initial capacitive distribution to a resistive
distribution, which is determined by the resistivity of the
material. Consequently, charges are accumulated on the spacer
surface.
A surface charge measuring system is developed with an
electrostatic probe using the digital signal processing
technique. The number of measured points is 3402, and the
spatial resolution reaches 3.9 mm. This spatial resolution is 5
times higher than that reported in studies by other researchers.
Using this system, the distribution of the surface charge
density on a truncated cone spacer of polytetrafluoroethylene
(PTFE) after the application of dc ±10 ~ 40 kV is measured.
Besides the charging spot by a partial discharge triggered by
fine dusts in air, it is observed that the spacer is partially
charged due to the resistivity of the spacer itself.
To this research subject, the Paper Award was awarded by
the Institute of Electrostatics Japan in 2004.
[2]
Akiko Kumada and Shigemitsu Okabe: Measurement of
Surface Charge on Opposite Sides of a Planar Insulator
with an Electrostatic Probe, IEEE Transactions on
Dielectrics and Electrical Insulation, Vol.11, No. 6,
pp.919-928 (2004)
[3]
Akiko Kumada and Shigemitsu Okabe: Charge
Distribution Measurement on a Truncated Cone Spacer
under Dc Voltage, IEEE Transactions on Dielectrics and
Electrical Insulation, Vol.11, No. 6, pp.929-938 (2004)
国際会議論文
[4]
Akiko Kumada, Shigemitsu Okabe and Kunihiko
Hidaka: Influences of Probe Geometry and Measuring
Errors on Spatial Resolution of Surface Charge
Measurement with Electrostatic Probe, Proceedings of.
International Conference on Electrical Engineering 2004,
Vol. 1, pp.50-53 (2004)
[5]
Akiko Kumada, Masakuni Chiba, Shigemitsu Okabe
and
Kunihiko
Hidaka:
Charge
Distribution
Measurement of Positive Surface Streamer with High
Spatial Resolution, Proceedings of the XV International
Conference on Gas Discharge and their Applications,
Vol. 1, pp. 331-334, Toulouse (2004)
[6]
Hiroyuki Toyota, Shigeyasu Matsuoka and Kunihiko
Hidaka: VOLTAGE-TIME CHARACTERISTICS OF
AND CF3-N2 GAS MIXTURE IN
SF6-N2
NANOSECOND RANGE, Proceedings of the XV
International Conference on Gas Discharge and their
Applications, Vol. 1, pp. 395-398, Toulouse (2004)
[7]
Kumi Nitta, Masakuni Chiba, Shigeyasu Matsuoka and
Kunihiko Hidaka: Discharge Phenomena in Micro Gap
at Atmospheric Pressure, Proceedings of the XV
International Conference on Gas Discharge and their
Applications, Vol. 1, pp. 423-426, Toulouse (2004)
[8]
Hiroyuki Toyota, Takashi Mizobuchi, Shinichiro
Nakauchi, Shigeyasu Matsuoka and Kunihiko Hidaka:
Nanosecond Electrical Discharge Development in
SF6-N2 Gas Mixtures, Proceedings of International
Workshop on High Voltage Engineering, Vol. 2, pp.
49-54, Sapporo (2004)
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
研究論文
著書
[1]
[9]
豊田裕之、松岡成居、日髙邦彦：急峻方形波高電圧
を用いた SF6-N2 混合ガス中 V-t 特性の測定、電気学
会論文誌Ａ, Vol. 125-A, No. 2, pp. 153-158 (2005)
(Hiroyuki Toyota, Shigeyasu Matsuoka and Kunihiko
Hidaka: Measurement of Sparkover Voltage and Time
Lag Characteristics in SF6-N2 Gas Mixtures by using
Steep-front Square Voltage, IEEJ Transactions on
日髙邦彦ほか：電気学会電気専門用語集、No.25
「放電」電気学会放電用語標準特別委員会、電気専
門用語標準化委員会、電気規格調査会、コロナ社
(2004)
総説・解説論文
34
国大会講演論文集、1-077、p. 92（2005)
[10] 日髙邦彦：技術教育を考える、電気評論、第 89 巻
第８号、p.48 (2004)
[23] 豊田裕之、中内慎一郎、松岡成居、熊田亜紀子、日
髙邦彦：ナノ秒領域における SF6 ガスの不平等電界
中 V-t 特性、平成 17 年電気学会全国大会講演論文
集、1-093、p.108（2005)
[11] 日髙邦彦：２１世紀の電力技術者の育成に向けて大学の視点から見た技術教育-、OHM 創刊 90 周年
記念号、pp. 70-73 (2004)
[12] 日髙邦彦：光を用いた大気圧放電計測、静電気学会
誌、Vol. 28, No. 5, p. 237（2004）(Kunihiko Hidaka:
Optical Measurement of Electrical Discharge
Phenomena at Atmospheric Pressure, Journal of the
Institute of Electrostatics Japan, Vol. 28, No. 5, p. 237,
2004)
[24] 西田悠介、清水則博、熊田亜紀子、日髙邦彦：Kerr
効果を用いた大気圧空気中の不平等電界測定（その
２）、平成 17 年電気学会全国大会講演論文集、
1-120、p.148（2005)
[25] 松本洋和、松岡成居、熊田亜紀子、日髙邦彦：ポッ
ケルス結晶の形状と圧電振動、平成 17 年電気学会
全国大会講演論文集、1-119、p.147（2005)
[13] 日髙邦彦、熊田亜紀子：電気光学効果を用いた大気
圧放電計測、静電気学会誌、Vol. 28, No. 5, pp.
258-264 (2004）(Kunihiko Hidaka and Akiko Kumada:
Sensing Technique of Discharge Phenomena at
Atmospheric Pressure, Journal of the Institute of
Electrostatics Japan, Vol. 28, No. 5, pp. 258-264, 2004)
[26] 吉田遼太郎、熊田亜紀子、日髙邦彦：直流電界下に
おけるモデルスペーサの帯電現象、平成 17 年電気
学会全国大会講演論文集、1-130、p.162（2005)
その他
[14] 日髙邦彦：これからのＥＭＣ ITU-T SG5 国内委員
会(総務省情報通信審議会情報通信技術分科会
ITU-T 部会電磁防護・屋外設備委員会)、電磁環境工
学情報ＥＭＣ, No. 201, p. 43 (2005)
[27] 日高邦彦：雷をもっと知ろう、大同信号株式会社広
報誌 DAIDO 2004, Vol. 3, No109, p. 1(2004)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[28] 日髙邦彦他：ガス絶縁機器における部分放電現象と
検知技術の最新動向、電気学会技術報告書、
Vol.982、ガス絶縁機器における部分放電現象と検知
技術調査専門委員会（2004)
[15] 仁田工美、千葉政邦、松岡成居、日髙邦彦：マイク
ロギャップの破壊遅れ時間特性、電気学会放電、高
電圧合同研究会資料、HV-04-44、pp. 1-5（2004)
[29] 日髙邦彦他：GIS に適用される材料技術、電気学会
技術報告書、Vol.985、ガス絶縁開閉装置の動向調査
専門委員会(2004)
[16] 溝渕隆、豊田裕之、熊田亜紀子、日髙邦彦：ストリ
ーマ進展シミュレーションによる N2-O2, SF6-N2 中
ストリーマ進展速度の測定、静電気学会全国大会、
16pA-8（2004)
[30] 日髙邦彦他：66〜154kV（非有効接地系統）の絶縁
合理化の可能性、電気学会技術報告書、Vol.990、 絶
縁協調技術における最近の動向と調査専門委員会
(2004)
[17] 日髙邦彦：計測技術で拓く高電圧工学の未来、第
139 回高電圧技術研究会招待講演、研究会資料
139-11, pp.1-8 (2004)
[18] 溝渕隆、熊田亜紀子、日髙邦彦：ストリーマ進展シ
ミュレーションによる火花放電電圧の推定、電気学
会研究会資料 放電研究会、ED-04-70, pp. 31-36
（2004）
[19] 西田悠介、岩田玲彦、清水則博、熊田亜紀子、日髙
邦彦：大気圧空気の Kerr 効果による電界測定、電
気 学 会 研 究 会 資 料 放 電 研 究 会 、 ED-04-69, pp.
25-30（2004）
[20] 日髙邦彦：これからどうする技術者教育、平成 17
年電気学会全国大会口頭発表（2005)
[21] 松本淳平、仁田工美、松岡成居、千葉政邦、熊田亜
紀子、日髙邦彦：不平等電界マイクロギャップの破
壊遅れ時間、平成 17 年電気学会全国大会講演論文
集、1-061, p.74（2005)
[22] 溝渕隆、豊田裕之、熊田亜紀子、日髙邦彦：SF6-N2
混合ガス中における正極性・負極性ストリーマ進
展の数値シミュレーション、平成 17 年電気学会全
35
堀 研究室
Hori Laboratory
rejection control using acceleration sensor, (4) trajectory
generation considering derivative of jerk, (5) fractional order
control system and CAD development and (6) parameter
tuning method using GA are researched. Applications are
multi-link
robot
manipulators,
torsional
vibration
experimental setup and hard disk drive system.
(http://mizugaki.iis.u‑tokyo.ac.jp/index̲j.ht
ml)
研究現況
Current Research Projects
1.
3.
電気自動車の制御
堀 洋一・内田利之・李 練兵・賀 鵬・
青木良文・河島清貴・劉 小星・趙 莉
Advanced Motion Control of Electric Vehicle
Y.HORI, T.UCHIDA, L.LI, P.HE, Y.AOKI,
K.KAWASHIMA, S.LIU and Z. LI
洋一・内田利之・畠 直輝・
呉 世訓・李 微・吉田憲吾
Welfare Control Engineering
Y.HORI, T.UCHIDA, N.HATA,
S.OH, Wei LI and K.YOSHIDA
福祉分野を想定した独特の制御手法の開発を目論むも
ので，福祉制御工学という学術領域を作りたいと考えて
いる。現在行っている研究は，(1)カメラ画像情報による
非日常性の検出，(2)介護ロボットのためのパワーアシス
ト技術，(3)新しい制御原理にもとづく動力義足の製作，
(4)パワーアシスト車椅子の後方転倒防止制御, (5)２関節
機構を用いたロボットアーム，である。とくに，人間親
和型モーションコントロールという形での体系化を試み
ている。
We are aiming to establish a new field of "Welfare Control
Engineering". Present research themes are (1) abnormality
detection based on camera image information, (2) power
assist technology for human-care robot, (3) artificial leg based
on a novel control principle, (4) control of power assisted
wheelchair for preventing overturn and (5) robot arm using
the structure of bi-articular muscle mechanism. We also try to
make a field of "Human Friendly Motion Control".
電気モータの高速トルク発生を生かし，電気自動車で
初めて可能になる新しい制御の実現をめざしている。タ
イヤの増粘着制御によって，低抵抗タイヤの使用が可能
になる。４輪独立駆動車は高性能な車体姿勢制御が実現
できる。モータトルクは容易に知れるから路面状態の推
定も容易である。インホイルモータ 4 個を用いた高性能
車「東大三月号-II」および「カドウェルＥＶ」を製作し
実験を進めている。車体すべり角βの推定，DYC と AFS
の非干渉制御などに力を入れている。最近キャパシタだ
けで走る「コムスＣＶ」を製作した。
By utilizing electric motor's quick torque generation, we
aim to realize novel control techniques for EV. Effective
adhesion control at tires enables usage of lower loss tires.
4-wheel-driven car realizes high performance vehicle
dynamics control. Easily known motor torque is used for road
surface estimation. The test vehicle "UOT March-II" with
independent 4 in-wheel motors is used for experiments. New
vehicles 'Cadwell-EV' and 'Comus CV' have been completed.
2.
福祉制御工学
堀
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
モーション・コントロール
堀 洋一・内田利之・李 文・
張 炳勲・呉 魯・中村則仁
Serve System Design and Motion Control
Y.HORI, T.UCHIDA, Wen.LI,
B.CHANG, L.WU and N.NAKAMURA
研究論文
電気・機械複合系のモーション・コントロールとして，
(1)外乱構造に着目した新しいロバストサーボ制御，(2)
多重サンプリング制御を用いたビジュアルサーボ系，(3)
加速度センサを用いた外乱抑圧制御，(4)加速度変化率の
微分を考慮した目標値生成法，(5)非整数次数制御系と係
数図法にもとづく制御系設計のための CAD システム，
(6)GA を用いたパラメータチューニング法，を行ってい
る。応用としては，多軸ロボット，バックラッシをもつ
軸ねじれ系実験装置，ハードディスクドライブ装置であ
る。
As "motion control" of mixed electrical and mechanical
systems, (1) novel robust servo system design, (2) multi
sampling-rate control based visual servo, (3) disturbance
36
[1]
Chengbin Ma and Yoichi Hori, Backlash Vibration
Suppression Control of Torsional System of Novel
Fractional Order PIDk Controller, Trans. of IEE Japan
on Industry Application, Vol.124, No.3, pp.312-317
(2004)
[2]
関 弘和, 畠 直輝, 小安雄一, 堀 洋一, パワーアシ
スト車椅子の後方転倒防止制御(その１)〜アシスト
トルク調整法と被験者評価による検証〜 , 電気学
会論文誌Ｄ, Vol.124, No.3, pp.318-323 (2004)
[3]
堀 洋一, 電気と制御で走る近未来車両の研究, 生
産研究, Vol.56, No.2, pp.131-137 (2004)
[4]
藤本博志, 堀 洋一, マルチレート制御とむだ時間
補償に基づくビジュアルサーボ, 日本ロボット学
会誌, Vol.22, No.6, pp.90-97 (2004)
[5]
畠 直輝, 関 弘和, 小安雄一 , 堀 洋一, パワーア
シスト車椅子の後方転倒防止制御(その２)〜重心位
[6]
[7]
置推定と位相平面に基づく可変アシスト比制御〜 ,
電気学会論文誌Ｄ, Vol.124, No.7, pp.699-705 (2004)
SYSTEM, 1st IFAC Workshop on Fractional
Differentiation and its Applications (FDAf04) (2004)
Chengbin Ma and Yoichi Hori, The Time-scaled
Trapezoidal Integration Rule for Discrete Fractional
Order Controllers, Journal of Nonlinear Dynamics
Special Issue on Fractional Derivatives and Their
Applications, Kluwer Academic Publishers, Vol.38,
pp.171-180 (2004)
[17] Naoki Hata and Yoichi Hori, Realization of Robotic-Suit
for Walking Assistance, SICE Annual Conference 2004,
pp.2266-2271 (2004)
[18] Sehoon Oh, Naoki Hata, Yoichi Hori, Developments of
various observers for the intelligent power assisted
control of wheelchair., SICE Annual Conference 2004,
pp.2214-2219 (2004)
Chengbin Ma and Yoichi Hori, Time-Domain
Evaluation of Fractional Order Controllers' Direct
Discretization Methods, Trans. of IEE Japan on Industry
Application, Vol.124-D, No.8, pp.837-842 (2004)
[19] Yoichi Hori, Future Vehicle driven by Electricity and
Control, CCC2004(China Control Conference), plenary
lecture (2004)
[8]
Hirokazu Seki and Yoichi Hori, Detection of Abnormal
Movement of Industrial Robot based on Eigenspace
Representation of Image Sequence, Electrical
Engineering in Japan, Vol.148, No.4, pp.74-83 (2004)
[20] Lianbing Li, Kodama Shinya and Yoichi Hori,
Back-EMF based Slip Prevention Controller for EV
utilizing Characteristics of DC Motor, CCC2004(China
Control Conference) (2004)
[9]
Yoichi Hori, Future Vehicle driven by Electricity and
Control -Research on 4 Wheel Motored "UOT March
II"-, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.51,
No.5, pp.954-962 (2004)
[21] Chengbin Ma and Yoichi Hori, An Introduction of
Fractional Order Control and Its Applications in Motion
control, CCC2004(China Control Conference) (2004)
[22] Tomoyuki Saito, Tai Chien Hwa and Yoichi Hori,
Motion Control for EVs to Improve Ride Comfort
utiliziing Speed Pattern considering Driver's Command,
Proc. 4th International Conference on Power Electronics
and Motion Control (IPEMC 04) (2004)
国際会議論文
[10] Chengbin Ma and Yoichi Hori, Speed Control of
Multi-inertia System by Fractional Order Control
Approach, Proc. of AMC-2004 (2004)
[23] Nobutaka Bando and Yoichi Hori, Experimental
Demonstration of Disturbance Suppression Control with
a Novel Nonlinear Disturbance Predictor based on
Reconstructed Attractor, Proc. 4th International
Conference on Power Electronics and Motion Control
(IPEMC 04) (2004)
[11] Yoshibumi Aoki, Tomoko Inoue and Yoichi Hori,
Robust Design of Gain Matrix of Body Slip Angle
Observer for Electric Vehicles and its Experimental
Demonstration, Proc. of AMC-2004 (2004)
[12] Shinya Kodama, Li Lianbing and Yoichi Hori, Skid
Prevention for EVs based on the Emulation of Torque
Characteristics of Separately-wound DC Motor, Proc. of
AMC-2004 (2004)
[24] Chengbin Ma and Yoichi Hori, Design of Fractional
Order PIÉøD Controller for Robust Two-inertia Speed
Control to Torque Saturation and Load Inertia Variation,
Proc. 4th International Conference on Power Electronics
and Motion Control (IPEMC 04) (2004)
[13] Tomoyuki Saito and Yoichi Hori, Realtime Generation
of Smart Speed Pattern for EVs taking Driver’s
Command Change into account, Proc. of AMC-2004
(2004)
[25] Sehoon Oh and Yoichi Hori, Development of a gravity
compensated controller for power assisted wheelchairs
using a novel instantaneous speed observer, Proc. 4th
International Conference on Power Electronics and
Motion Control (IPEMC 04) (2004)
[14] Byung-hoon Chang and Yoichi Hori, High Speed
Positioning
Trajectory
Design
for
Two-Degrees-of-Freedom Controller of Hard Disk
Drives with Mechanical Vibration, Proc. of AMC-2004
(2004)
[26] Lianbing Li, Kodama Shinya and Yoichi Hori, Anti-Skid
Control for EV Using Dynamic Model Error based on
Back-EMF Observer (2004)
[15] Chengbin Ma and Yoichi Hori, The Application of
Fractional Order Control to Backlash Vibration
Suppression, 2004 American Control Conference
(ACC'04) (2004)
[27] Sehoon Oh, Naoki Hata and Yoichi Hori, Proposal of
Human-friendly Motion Control - Control Design for
Power Assistance Tools and its Application to
Wheelchair (2004)
[16] Chengbin Ma and yoichi Hori, TRADEOFF
ADJUSTMENT
OF
FRACTIONAL
ORDER
LOW-PASS
FILTER
FOR
VIBRATION
SUPPRESSION
CONTROL OF
TORSIONAL
[28] Kodama Shinya, Lianbing Li and Yoichi Hori, Design of
a Simulator of One-wheel EV System for Testing of
Skid-prevention Controller (2004)
37
[29] Kiyotaka Kawashima, Toshiyuki Uchida and Yoichi
Hori, Manufacturing of Small Electric Vehicle driven
only by Electric Double Layer Capacitors for Easy
Experiment of Vehicle Motion Control, Proc. of EVS-21
(2005)
[42] 齊藤知行, 堀 洋一, 乗り心地の向上を目指しジャ
ークと加速度限界を考慮した速度パターンのリア
ルタイム生成 , 電気学会自動車研究会 , VT-04-6
(2004)
[43] 坂東信尚, 堀 洋一, SSTW のためのヘッド位置推定
とフィードフォワード制御の検討, 電気学会産業
計測制御研究会, IIC-04-72 (2004)
[30] Li Lianbing, Shinya Kodama and Yoichi Hori, A Novel
Skid-Prevention Controller based on Smart Speed
Pattern Generator for EV, Proc. of EVS-21 (2005)
[44] 堀 洋一, 電気と制御で走る未来の車, 平成１６年
電気学会産業応用部門大会, シンポジウム（自動車
とパワーエレクトロニクス技術） (2004)
[31] Yoshifumi Aoki and Yoichi Hori, Robust estimation and
control of body slip angle for electric vehicle, Proc. of
EVS-21 (2005)
[45] 小玉晋也, 李 練兵, 堀 洋一, モータの逆起電力を
用いた電気自動車のスリップ抑制制御, 平成１６
年電気学会産業応用部門大会 (2004)
[32] Sehoon Oh and Yoichi Hori, Developments of Noise
Robust State Observer for Power-assisted Wheelchair,
Proc. of IPEC-2005 (2005)
[46] 呉 世訓, 堀 洋一, やわらかい外乱抑制を利用した
人間親和型制御法の一提案, 平成１６年電気学会
産業応用部門大会 (2004)
[33] Lianbing Li, Xiaoxing Liu and Yoichi Hori, A Novel
Skid-Prevention Controller based on Adhesion Status
Analyzer, Proc. of IPEC-2005 (2005)
[47] 青木健一郎, 堀 洋一, 遊星歯車を用いた操舵装置
によるアクティブ操舵実現, 平成１６年電気学会
産業応用部門大会 (2004)
著書
[34] 原島 博, 堀 洋一, ラプラス変換とｚ変換, 新・工
科系の数学, 数理工学社 (2004)
[48] 坂東信尚, 堀 洋一, 再構成アトラクタを用いた非
線形外乱予測器による外乱抑圧制御, 平成１６年
電気学会産業応用部門大会 (2004)
総説・解説論文
[49] 小玉晋也, 堀 洋一, 直流分巻モータのトルク垂下
特性をまねることによる電気自動車のスリップ抑
制制御−ブラシレス DC モータ搭載の新車両「東大
カドウェル号」の製作と実験−, 電気学会自動車研
究会, VT-05-13 (2005)
[35] 堀 洋一, 電気と制御で走る近未来車両に関する研
究, FED レビュー（ウェブ上の電子媒体）, Vol.3, No.4,
全２２ページ (2004)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[50] 青木健一郎, 堀 洋一, 遊星歯車を用いたアクティ
ブ操舵における反力制御手法, 電気学会自動車研
究会, VT-05-15 (2005)
[36] 渡邊信哉, 畠 直輝, 呉 世訓, 堀 洋一, 傾斜環境を
考慮したパワーアシスト車椅子制御の高機能化,
電気学会産業計測制御研究会, IIC-04-29 (2004)
[51] 畠 直輝, 堀 洋一, 歩行補助装具への実装を目的と
した歩行安定化制御, 電気学会産業計測制御研究
会, IIC-05-11 (2005)
[37] Yoichi Hori, Lianbing Li, Kimihisa Furukawa,
Kenichiro Aoki, Shinya Kodama, and Toshiyuki Uchida,
Future Vehicle driven by Electricity and Control, 21 世
紀 COE 公開シンポジウム (2004)
[52] 呉 世訓, 堀 洋一, 外乱オブザーバを利用した速度
ベースのパワーアシスト制御器設計とロボットや
車椅子への応用, 電気学会産業計測制御研究会,
IIC-05-12 (2005)
[38] Yoichi Hori, Chengbin Ma, Sehoon Oh, Nobutaka
Bando, Naoki Hata, Byunghoon Chang, Ryo Fukui,
Albert Causo and Toshiyuki Uchida, Motion Control
Technology for Better Quality of Life, 21 世紀 COE 公
開シンポジウム (2004)
[53] 福井 龍, 堀 洋一, 筋肉の協調特性を生かす FES(機
能的電気刺激)を用いた歩行支援に関する研究, 電
気学会産業計測制御研究会, IIC-05-13 (2005)
[39] 青木良文, 堀 洋一, 電気自動車における車体すべ
り角オブザーバのロバスト化と実車データによる
検証, 電気学会自動車研究会, VT-04-1 (2004)
[54] 張 炳勲, 堀 洋一, ２慣性システムのパラメータ自
動チューニングに関する研究, 電気学会産業計測
制御研究会, IIC-05-47 (2005)
[40] 小玉晋也, 李 練兵, 堀 洋一, 直流分巻モータのト
ルク垂下特性をまねることによる電気自動車のス
リップ抑制制御, 電気学会自動車研究会, VT-04-12
(2004)
[55] 中村壮亮, 堀 洋一, 複腕ロボットの協調制御によ
る３次元物体搬送に関する考察, 電気学会産業計
測制御研究会, IIC-05-63 (2005)
[56] 吉田憲吾, 堀 洋一, 二関節筋を利用したロボット
アームの特性に関する考察, 電気学会産業計測制
御研究会, IIC-05-64 (2005)
[41] 青木健一郎, 堀 洋一, ステアバイワイヤを用いた
自動車の操舵性向上, 電気学会自動車研究会,
VT-04-4 (2004)
[57] 坂東信尚, 堀 洋一, Self Servo Track Writer のため
38
のヘッド位置推定と PTC の適用, 電気学会産業計
測制御研究会, IIC-05-67 (2005)
[58] 古川公久, 内田利之, 堀 洋一, 車体速度の実測が
不要な電気自動車のための路面最大摩擦係数推定
法の提案, 電気学会産業計測制御研究会, IIC-05-70
(2005)
[59] 青木良文, 内田利之, 堀 洋一, 電気自動車の長所
を活かした各輪の駆動力差による車体すべり角の
制 御 , 電 気 学 会 産 業 計 測 制 御 研 究 会 , IIC-05-71
(2005)
その他
[60] 堀 洋一, 電気と制御で走る近未来車の研究, 生研
ニュース, No.88, p.16 (2004)
[61] キーマンに聞く（堀 洋一 教授）, PED（パワーエ
レクトロニクスダイジェスト） (2004)
[62] 堀 洋一, D 部門の新しい仕組み, 平成１６年電気学
会産業応用部門大会, シンポジウム（Ｄ部門組織改
善の新しい試み） (2004)
[63] 堀 洋一, 論文誌の英文化, 平成１６年電気学会産
業応用部門大会, シンポジウム（Ｄ部門組織改善の
新しい試み） (2004)
[64] 堀 洋一, 「重点研究分野」方式の弊害, The Defect of
Intensive Research Field System, シミュレーション
（巻頭言）, Vol.23, No.4 (2004)
[65] 堀 洋一, Ｄ部門の新しい仕組み, 電気学会論文誌
Ｄ（ニュースレター） (2004)
39
横山研究室
Yokoyama Laboratory
横山 明彦・スラチャイ チャイタッサニー・志岐
明・有田 征史
Installation of a Large Capacity of Distributed
Generations into Power System
A.YOKOYAMA, S.CHAITUSANEY, A.SHIKI and
M.ARITA
(http://www.syl.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
環境負荷の低減、電力信頼度の維持、コスト削減など
の種々の理由により、自然エネルギーを活用した太陽光
発電・風力発電やコージェネレーションなどの分散型電
源が電力系統に多数連系することが予想される。これら
が連系される電力系統では、電圧分布、短絡容量、単独
運転検出、安定度をはじめとして系統の計画、運用、制
御の各段階において様々な課題が山積している。本研究
室では、分散型電源の電力信頼度に与える影響、分散型
電源で構成されるマイクログリッドの需給制御、風力発
電が大量導入された電力系統における蓄電池電力貯蔵技
術による系統周波数制御に関する検討を行っている。
It is expected that a large number of distributed generators
will be installed in the power system because of their
advantages in reduction of environmental loads, maintaining
power system reliability, cost reduction, etc. However, a lot of
problems such as voltage profile, short circuit capacity,
islanding operation detection and system stability have to be
solved for promotion of interconnection of distributed
generator. The researches conducted in this laboratory include
the following topics; effect of distributed generators on
system reliability, supply-and-demand control in a micro grid
consisting of distributed generators, frequency control by
battery storage technology in power system with a large
penetration of wind power generators.
電力自由化の環境下における電力系統
横山 明彦・パトム アッタウィリヤヌパープ・
倉石 英明
Power System in Deregulated Environment
A.YOKOYAMA, P.ATTAVIRIYANUPAP and
H.KURAISHI
世界的に電力自由化に向けての流れが加速する中、我
が国でも 2005 年 4 月より、中立機関、卸電力取引所の設
立などを含む新たな電力自由化制度が始まった。電力市
場取引などによる電力価格の高騰、電力設備への投資の
減少により、電力自由化が電力供給の信頼度に何らかの
影響を与えるものと懸念されている。そこで、電力供給
信頼度の確保を目指して、「送電契約」、「送電線の拡充
問題」、そして「送電線容量におけるマージンの確保」に
ついて検討を行っている。具体的には、「送電線の拡充問
題」については「送電線の新設」
、「既存送電線熱容量の
増強」そして「FACTS 機器の導入」の３つの方法を用い
て、自由化された電力系統における最適な送電系統拡充
計画の決定手法の検討を行っている。また、「送電線容量
におけるマージンの確保」については、電力自由化後の
環境における TRM,CBM など電力供給信頼度維持のため
の送電線マージンの最適量の導出手法の開発に取り組ん
でいる。
Since deregulation of the electric power sector started in the
world, a new power market scheme has just been introduced
in Japan including supervisory body for fair access to the
network and nationwide wholesale market. In the deregulated
environment, there are some concerns such as electric spike
price caused by transmission line congestion and decrease in
investment on transmission facilities. These facts may affect
on reliability of electric power supply. In order to keep
reliability of electric power supply high, we study the
following three topics : transmission contract, power system
expansion problem and estimation of optimal margin in
transmission line capability. In the power system expansion
problem, we use three options : construction of new
transmission lines, reinforcement of transmission line
capability and introduction of FACTS devices. And as for
estimation of optimal margin in transmission line capability
we study on calculation method of optimal TTC and CBM
amount in transmission line to keep power supply reliability at
a certain level in the deregulated environment.
2.
3.
パワーエレクトロニクス応用機器による電力
系統の最適潮流制御
横山 明彦・益田 泰輔・タッサポン ブンヨン
An Optimal Power Flow Control of Power System
using Power Electronics Applied Devices
A.YOKOYAMA, T.MASUTA and T.BOONGNONG
近年、パワーエレクトロニクス技術の進歩に伴い、
UPFC(Unified Power Flow Controller)、STATCOM などの
FACTS(Flexible AC Transmission System)機器や自励式
BTB、HVDC および可変速発電電動機を用いた電力系統
の最適潮流制御が提案されている。本研究では、複数回
線 に 直 並 列 補 償 を 行 う FACTS 機 器 の 新 機 器 で あ る
IPFC(Interline Power Flow Controller)を用い、ループコン
トローラとして電力系統に導入して過負荷解消のための
最適潮流制御を行う手法を検討している。また、UPFC
を用いて過負荷解消・安定度向上のための最適潮流制御
を行い、ATC(Available Transfer Capability)向上や供給信頼
度の確保などに取り組んでいる。
With recent development of power electronics technology,
power system stability enhancement and optimal power flow
control using FACTS (Flexible AC Transmission System)
分散型電源と電力システムの協調に関する研
究
40
devices such as UPFC (Unified Power Flow Controller) and
STATCOM or self-commutated BTB, HVDC, and ASG have
been proposed. In this research, as for an optimal power flow
(OPF) control we consider IPFC (Interline Power Flow
Controller, a new generation of FACTS device) as a powerful
tool for a satisfied solution to control power flows on multiple
transmission lines, which is applied to one of well-known
basic test systems as a loop flow controller to cope with
overload constraint. In addition, we also consider UPFC
application for improving ATC (Available Transfer
Capability) and maintaining electric supply reliability by the
optimal power flow control with both overload and stability
constraints.
る電力システムを対象に、解析、運用、制御を高度情報
化、インテリジェント化することで、供給信頼度の維持、
向上を目指している。多地点で同時に計測した系統情報
を利用して、複雑な電力システムを簡素にモデル化し、
発電機制御や系統監視制御を行う手法など、IT 技術を利
用した電力系統制御システムの基礎的検討を行っている。
Recent years, power systems have become large-scale and
complicated, and should be operated under severe conditions
in deregulated environment. Our study aims at improving
reliability of power supply for the modern power systems by
research and development of intelligent monitoring and
control. Research works on automatic generator control
(AGC) and grid monitoring using information technology
such as time-stamped measurement of the system states have
been done.
4.
超電導発電機の性能向上と電力系統導入評価
横山 明彦・ウォーラウット セーコック
Evaluation of Installation and Performance
Improvement of Superconducting Generators in
Power Systems
A.YOKOYAMA and W.SAE-KOK
論文・著書一覧(2004 年度)
Publication List
研究論文
超電導界磁巻線を採用した超電導発電機の開発が進め
られており、大容量・小型軽量、高効率などの特長を有
することに加え、空心型構造の採用により、従来型発電
機に比べて同期リアクタンス Xd を大幅に低減させるこ
とができ、電力系統の系統安定度・電圧安定度向上が期
待できる。そこで本研究では、超電導発電機の実系統導
入に際し必要となる超電導発電機の最適導入地点や Xd
をはじめとする超電導発電機の各種パラメータを適切に
選定する手法及び超電導界磁巻線のエネルギー貯蔵効果
の系統安定度制御への利用方法また負荷供給系統や配電
系統への適用の検討を行っている。
Development of superconducting generator (SCG) with
superconducting field winding has been carried out for many
years. SCG has several advantages such as high capacity,
small size, light weight, and high efficiency. It also has a very
low synchronous reactance Xd because of employing air-core
structure: no iron core in stator, which leads to contribution to
improvement of power system stability. In this study, it is now
in progress to develop new methods for determining properly
optimal locations and parameters of SCGs such as Xd and
control system parameters in a real power system and for
effectively utilizing SMES effect of superconducting field
winding for power system stabilizing control.
[1]
K.Audomvongseree, A.Yokoyama et al. : A Novel TRM
Calculation Method by Probabilistic Concept, 電気学
会論文誌 B, Vol.124, No.12, pp.1400-1407 (2004).
[2]
横山明彦 他 : EDC 制御分担を考慮した短時間先電
力 需 要 予 測 , 電 気 学 会 論 文 誌 B, Vol.125, No.1,
pp.39-44 (2005).
国際会議論文
大規模電力系統の監視・制御のインテリジェ
ント化
横山 明彦・杉原 俊雄・島田 規人
Intelligent Monitoring and Control of Large-Scale
Power System
A.YOKOYAMA, T.SUGIHARA and N.SHIMADA
[3]
K.Audomvongseree and A.Yokoyama : Consideration of
an Appropriate TTC by Probabilistic Method, IEEE PES
General Meeting, Denver, TPWRS-00592-2002 (2004).
[4]
K.Audomvongseree and A.Yokoyama : Risk based TRM
Evaluation
by
Probabilistic
Approach,
2004
International Conference on Probabilistic Methods
Applied to Power Systems(PMAPS), Iowa State
University (2004).
[5]
K.Audomvongseree and A.Yokoyama : Transmission
System Reliability Evaluation in a Competitive
Environment - Considering Mixed Pool and Bilateral
Models, 2004 International Conference on Probabilistic
Methods Applied to Power Systems(PMAPS), Iowa
State University (2004).
[6]
S.Teerathana and A.Yokoyama : An Optimal Power
Flow Control Method of Power System using Interline
Power Flow Controller(IPFC), TENCON 2004
Conference Proceedings Analog and Digital Techniques
in Electrical Engineering, Chiang Mai, C-343,
pp.343-346 (2004).
[7]
W.Sea-Kok, A.Yokoyama and T.Nitta : Excitation
Control System Design of Superconducting Generator
with High Response Excitation Considering SMES
5.
本研究では、大規模化、複雑化し、さらには電力自由
化により過酷な負荷条件で運用せざるを得なくなってい
41
Effect for Stability Improvement, TENCON 2004
Conference Proceedings Analog and Digital Techniques
in Electrical Engineering, Chiang Mai, C-512,
pp.512-515 (2004).
[19] W.Sae-Kok, 横山明彦 : 超電導発電機の最適導入位
置に関する研究, 平成 16 年電気学会電力・エネル
ギー部門大会論文集, 202, pp.16-9 - 16-10 (2004).
[20] 横山明彦 他 : 前日スポット市場への入札に伴う
発電機の出力変化速度制約による逸失利益の評価,
平成 16 年電気学会電力・エネルギー部門大会論文
集, 286, pp.27-13 - 27-14 (2004).
総説・解説論文
[8]
[9]
横山明彦 : 特集 分散型電源と集中型電源との協
調による新しい電気エネルギー供給システム 未来
の電力供給システムを考える, OHM, Vol.91, No.6,
pp.26-31 (2004).
[21] 村上明子, 横山明彦 他 : 風力発電の導入された電
力系統における蓄電池による系統周波数制御の評
価に関する基礎検討, 平成 16 年電気学会電力・エ
ネ ル ギ ー 部 門 大 会 論 文 集 , 417, pp.45-9 - 45-10,
(2004).
横山明彦 : 特集 新電気事業制度下の電力システ
ム 総論 新電気事業制度の下での電力システム,
電気評論, Vol.89, No.12, pp.13-17 (2004).
[22] セーコック・ウォーラウット, 横山明彦, 仁田旦
三 : 系統安定度向上を目的とした SMES 効果を考
慮した超速応励磁型超電導発電機の励磁制御系の
設計, 電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会
資料, PE-04-42, PSE-04-42, pp.11-16 (2004).
[10] 横山明彦 他 : 欧米大停電から何を学ぶか 講演要
旨 と イ ン タ ビ ュ ー , 電 気 学 会 誌 Vol.125, No.1,
pp.29-33 (2005).
[11] 横山明彦 : 特集 新たな電力供給システムの動向
と 将 来 展 望 -1 総 論 , 電 気 学 会 誌 , Vol.125, No.3,
pp.145-148 (2005).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[23] スィリチョム・ティーラタナー, 横山明彦 他 : 新
型 FACTS 機器による電力系統の有効利用に関する
研究, 電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会
資料, PE-04-68, PSE-04-68, pp.1-6 (2004).
[12] 横山明彦 他 : UPFC を用いた ATC 向上のための最
適潮流制御とその適用効果に関する研究, 平成 16
年電気学会電力・エネルギー部門大会論文集, 10,
pp.5-3 - 5-10 (2004).
[24] 倉石英明, 林武人, 藤井康正, 山地憲治, 横山明
彦 : 確率動的計画法を用いた家庭用 CGS の最適運
用, 電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会資
料, PE-04-94, PSE-04-94, pp.51-56 (2004).
[13] 横山明彦 他 : 離散時間処理を用いたディジタル
型リアルタイム電力系統シミュレータのための送
電網モデル構築の基礎検討, 平成 16 年電気学会電
力・エネルギー部門大会論文集, 24, pp.15-17 - 15-23
(2004).
[25] 村上明子, 横山明彦 他 : 風力発電が大量に導入さ
れた電力系統における蓄電池による系統周波数制
御の評価, 電気学会電力技術・電力系統技術合同研
究会資料, PE-04-103, PSE-04-103, pp.7-12, (2004).
[14] P.Attaviriyanupap and A.Yokoyama : Reliability
Transmission Contract in Deregulated Power System,
平成 16 年電気学会電力・エネルギー部門大会論文
集, 32, pp.26-1 - 26-6 (2004).
[26] K.Audomvongseree and A.Yokoyama : Transmission
Loss Allocation for a Multiple-Transaction Market in
the Deregulated Environment, 電気学会電力技術・電
力系統技術合同研究会資料, PE-04-123, PSE-04-123,
pp.39-44 (2004).
[15] K.Audomvongseree, A.Yokoyama et al. : A Novel TRM
Calculation Method by Probabilistic Concept, 平成 16
年電気学会電力・エネルギー部門大会論文集, 36,
pp.30-1 - 30-8 (2004).
[27] 横山明彦 他 : 前日スポット市場への入札に伴う
発電機の出力変化速度制約による逸失利益の評価,
電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会資料,
PE-04-135, PSE-04-135, pp.35-40 (2004).
[16] 近藤太郎, 横山明彦, 馬場旬平 : 太陽光発電が多
数導入された配電系統の FACTS 機器を用いた電圧
制御, 平成 16 年電気学会電力・エネルギー部門大
会論文集, 50, pp.47-21 - 47-29, (2004).
[28] S.Teerathana, A.Yokoyama et al. : Comparison between
the capacity of UPFC and IPFC by Optimal Power Flow
(OPF) method in overloaded system, 平成 17 年電気学
会全国大会講演論文集[4] パワーエレクトロニクス
/産業システム, 4-170, pp.277-278 (2005).
[17] 横山明彦 他 : オンライン負荷予測を用いた EDC
最適時の LFC 必要量の検討, 平成 16 年電気学会電
力・エネルギー部門大会論文集, 109, pp.2-17 - 2-18
(2004).
[29] 杉原俊雄, 横山明彦 : 適応型 PSS の複数回制御に
よる広域電力系統の安定度向上効果, 平成 17 年電
気学会全国大会講演論文集[6] 電力システム, 6-025,
pp.41-42 (2005).
[18] 横山明彦 他 : DSP を用いたリアルタイムディジタ
ルシミュレータの大規模電力系統への適用可能性
検討, 平成 16 年電気学会電力・エネルギー部門大
会論文集, 197, pp.15-25 - 15-26 (2004).
[30] セーコック・ウォーラウット, 横山明彦, 仁田旦
三 : 系統安定度向上を目的とした遺伝的アルゴリ
ズムと固有値感度を用いた低速応励磁型超電導発
42
電機の最適導入地点およびパラメータ選定手法,
平成 17 年電気学会全国大会講演論文集[6] 電力シ
ステム, 6-027, pp.44-45 (2005).
[31] S.Chaitusaney and A.Yokoyama : Reliability
Assessment with Distributed Generation as Backup
Generation Including Its Forced Outage Rate, 平成 17
年電気学会全国大会講演論文集[6] 電力システム,
6-070, pp.121-122, (2005).
[32] 村上明子, 横山明彦 他 : 大容量風力発電が導入さ
れた電力系統における系統周波数制御に対する蓄
電池容量評価, 平成 17 年電気学会全国大会講演論
文集[6] 電力システム, 6-083, pp.144-145, (2005).
[33] 川沼岳明, 横山明彦 他 : 複数の発電機群から単数
の負荷への TTC 計算手法, 平成 17 年電気学会全国
大会講演論文集[6] 電力システム, 6-102, pp.181-182
(2005).
[34] P.Attaviriyanupap and A.Yokoyama : Transmission
Expansion in Deregulated Power System Considering
Social Welfare and Reliability, 平成 17 年電気学会全
国 大 会 講 演 論 文 集 [6] 電 力 シ ス テ ム , 6-142,
pp.252-253 (2005).
43
小野（靖）研究室
Ono Laboratory
射させることによってレーザーの経路をプラズマ断面の
２次元空間をカバーさせる点、トムソン散乱光の飛行時
間差を用いて計測の空間分解能を得る点が特徴である。
本年度は散乱光集光装置、ディテクタの検出回路、分光
装置の設計開発を行い、初期実験データとして 1 計測点
におけるレイリー散乱光の信号を得ることができた。
We developed new 2-dimentional measurement system of
electron temperature and density using the Thomson
scattering on TS-4 device in order to investigate 1)plasma
heating effects by the magnetic reconnection and 2)stability of
ST plasma that is made after the plasma merging. This
measuring system has new ideas to obtain 2-dimentional
resolutions. One is to cover the section of the plasma with the
YAG laser beam by reflecting the beam several times. The
other is to use the LIDAR method. We designed and
developed the scattering light collecting system, the circuit for
the optical detector and the polycrometer, and we observed
the signal of Rayleigh scattering light. At the result, it was
successfully demonstrated that we could obtain 2-demational
data using this system.
(http://www.tanuki.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
コンパクトトーラス生成時の合体加熱効果の
検証
梅田耕太郎
Eficiency of Magnetic Reconnection Heating in
Conpact Torus Formation Experiment
K. UMEDA
TS-3 装置においてスフェロマックの同極性、異極性体
実験を行い、磁気リコネクションによる加熱効果を検証
した。その結果、イオン温度はどちらにおいても 150[ev]
付近まで上昇し、合体を用いなかった場合の最高 30[ev]
に比べて 5 倍の加熱が得られることが実証された。ここ
から算出される磁場エネルギー→熱エネルギーの変換効
率は 80-100%であり、0.03-0.08[T]程度の磁場領域では良
好な加熱手法となることが示された。また、同装置にて
球状トカマクの磁場揺動を測定した。300[kHz]程度の揺
動が主体であり、合体加熱以前に、磁気軸に比較的近い
q=0.5 程度の磁気面で大きく計測された。これより、初
期球状トカマクの生成、移動に伴って、磁気軸近傍の磁
気面で不安定が生じると考えられる。
We studied the heating efficiency of magnetic reconnection
in Spheromak merging experiments on TS-3, including both
Co- and Counter-helicity merging. Ion temperature reached
150[eV] in both, though it was only 30[eV] in case without
merging. The calculated exchange rate of magnetic energy to
thermal energy was 80-100%, which indicated the validity of
magnetic reconnection heating when the reconnecting
magnetic field being 0.03-0.08[T]. We also studied magnetic
fluctuation in ST merging experiments. The major fluctuation,
around 300[kHz], emerged before reconnection at the
magnetic surface of q=0.5. This suggested the initial ST went
unstable during its formation and transporting process.
3.
コンパクトトーラスプラズマのポロイダル流
速計測
石井謙一
Measurement of poloidal flow velocity in Compact
Torus plasma
K. ISHII
高ベータ球状トカマク(ST)や逆転磁界配位(FRC)とい
った流れを伴う高ベータプラズマにおいて、配位の安定
性や閉じ込め性能に寄与すると考えられているプラズマ
流速のうち、ポロイダル方向の流速を測定する装置を
TS-3 用に開発し、上記コンパクトトーラスにおいて計測
を行った。さらに計測システム内の分光器を 50cm 分光
器から 1m 分光器に変更し、測定精度を向上させた。
We developed the measuring equipment of poloidal plasma
flow velocity, which is considered to get involved in stability
and the confinement performance of configuration, for TS-3
and measured in Compact Torus, which accompanies plasma
flow, e.g high beta spherical tokamak (ST) and field reversed
configuration (FRC). Additionally, we changed 50cm
monochrometer to 1m monochrometer in the measurement
system and improved the precision of measurement.
2.
トムソン散乱法を用いた電子温度・密度の２
次元計測システムの開発
住川隆・河森栄一郎
Construction of the 2-dimensional measurement
system of electron temperature and density using the
Thomson scattering
T. SUMIKAWA, E. KAWAMORI
4.
磁気リコネクションにおける磁界 X 点及び O
点の電子・電流密度分布測定
加戸孝允
The measurement of profile of electron density and
current density at X point and O point in magnetic
reconnection
T. KADO
プラズマ合体を用いた TS-4 装置において１）プラズマ
合体時に起きる磁気再結合現象によるプラズマ加熱効果
の検証、２）合体により生成された ST プラズマの安定
性の定量的評価を目的として、当装置にトムソン散乱法
を用いた電子温度・密度の２次元空間分布計測システム
を開発した。本計測システムは YAG レーザーを複数回反
核融合プラズマ中の磁気リコネクションにおける二流
体効果の検証のため、CO2 レーザーを用いた干渉計を構
44
T. Ogawa, T. Sumikawa, T. Iwama, K. Ishii, T. Kado, M.
Katsurai, T. Itagaki, A. L. Balandin, “Ion Kinetic Effect
on Bifurcated Relaxation to a Field-Reversed
Configuration in TS-4 CT experiment”, to be published
in Fusion Energy 2004.
築し、TS-4 装置でのスフェロマック異極性合体における
電子密度分布を求めた。また可視光ドップラーシフト計
測からイオントロイダル流速分布を、磁場計測から全電
流分布を求めた。それらのデータを用いて、磁気 X 点及
び O 点おける電子電流・イオン電流分布を算出した。
We constructed CO2 laser interferometer to examine the
two-fluid effect in magnetic reconnection of fusion plasma
and obtained profile of electron density in counter helicity of
two spheromaks in TS-4 device. We obtained profile of ion
toroidal velocity by measurement of Doppler shift of visible
light and obtained profile of whole current by measurement of
magnetic field. And we calculate profile of electron current
and ion current at magnetic X point and O point.
5.
TS‑4 装置におけるワッシャーガンの開発と適
用
薗田將人
Development and Application of Washer Gun in the
TS-4 Device
M. SONODA
TS-4 装置において、ワッシャーガンシステムを構築し、
プラズマワッシャーガンの基礎特性実験を行った。その
結果からワッシャーガンの粒子供給メカニズムの解明を
試み、放出電子の中性粒子への衝突による電離、イオン
の拡散およびプラズモイドの入射等の複合過程であると
考えた。また、ワッシャーガンを予備電離として使用し
たところポロイダル磁束が 10%程度増加することが分か
った。
We established the system of washer gun and experimented
on basic characteristics of plasma washer gun in the TS-4
device. As a result, we tried the clarification of the paticle
supply mechanism and thought that the particles are supplied
by the compound prosess of ionization by collision of
emission electron and neutral particle, ion diffusion and
plasmoid injection. In addition when we use washer gun as
preionization, we found that poloidal flux increases by about
10%.
研究論文
[2]
[3]
Y. Ono, K. Umeda and A. L. Balandin, “Direct Access
to Burning Spherical Tokamak Experiment by Pulsed
High-Power Heating of Magnetic Reconnection”, to be
published in Fusion Energy 2004.
[5]
A. L. Balandin and Y. Ono, “The method of series
expansion for 3-D vector tomography reconstruction”,
Jounal of Computational Physics Vol. 202, (2005), pp.
52-64.
[6]
Kotaro Umeda, Yasushi Ono, “Pressure-driven
instabilities of high-beta ST in TS-3 reconnection
heating experiment”, APS 46th Annual DPP meeting,
Georgia, U.S., (2004)
[7]
村田幸弘、小野靖：「中性粒子存在下での磁気リコ
ネクションフローの数値シミュレーションと実験
検証」, 電気学会論文誌 A,第 124-A 巻, 第 2 号,
(2004) , pp. 164-169
[8]
小川徹、木村俊郎、小野靖：「球状トカマクの形状
効果に関する数値解析」, 電気学会論文誌 A,第
124-A 巻, 第 5 号, (2004) , pp. 393-398.
[9]
河森栄一郎、五十嵐拓朗、小野靖：「コンパクトト
ーラスプラズマの低次トロイダルモードに対する
イオン粒子運動安定化効果」, 電気学会論文誌 A,
掲載予定.
[10] 廣田大輔、小野靖、有元克行：「電流シート放出に
よる磁気リコネクション高速化の実験的解析」, 電
気学会論文誌 A,第 124-A 巻, 第 2 号, (2004) , pp.
152-157.
[11] 鶴田繭子，小野 靖，桂井 誠：「同極性合体を用
いて生成された各種球状トーラスの磁束緩和に関
する比較研究」, 電気学会論文誌 A,第 124-A 巻, 第
2 号, (2004) , pp. 209-216.
[12] 木村俊郎，宮嵜 悟，植田喜延，小野 靖：「プラ
ズマ合体を用いた高ベータ球状トカマク立ち上げ
法の実験的・理論的検討」
、プラズマ・核融合学会 第
８０巻，第 3 号，2004 年 3 月，pp.249-255．
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
[1]
[4]
[13] 梅田 耕太郎, 杉本 広紀, 河森 栄一郎, 小野 靖：
「球状トカマク合体立ち上げ過程の検証」,プラズ
マ・核融合学会 連合講演会, 仙台, (2004)
Y. Ono and K. Umeda, “FRC Formation Process of Two
Colliding Spheromaks with Counterhelicity”, IEEJ
Transactions on Fundamentals and Materials, Vol.
124-A, No. 1, (2004), pp. 62-67.
[14] 住川隆，河森栄一郎，小野靖「球状トアカマク立ち
上げ時の巨視的不安定」電気学会論文誌 A,第 125-A
巻, 第 3 号, (2005) , pp. 268-269.
E. Kawamori and Y. Ono, “Ion Kinetic Relaxation of
Two Merging Spheromaks to an FRC”, Journal of
Plasma and Fusion Research, Vol.79, (2004), pp.
1109-1110.
解説論文
[15] 小野、西尾，高瀬、長山、前川：小特集「球状トカ
マクの実用炉への展望 １．特集にあたって」、プ
E. Kawamori, Y. Ono, Y. Murata, K. Umeda, D. Hirota,
45
ラズマ・核融合学会誌, 第 80 巻，第 11 号，2004 年
11 月，pp.919-920．
BP103, pp. 49, Nov. 2004.
[25] Y. Murata, D. Hirota, R. Imazawa, E. Kawamori, Y. Ono,
“Plasma Pile-up Effect of Current Sheet as a Fast
Reconnection Mechanism”, Bulletin od American
Physical Society, 49, 8, p.45, Savannah, GA, November
15-19, 2004
[16] 小野：小特集「球状トカマクの実用炉への展望 ２．
ＳＴはどこまで高ベータ化できるか？」、プラズ
マ・核融合学会誌, 第 80 巻，第 11 号，2004 年 11
月，pp.921-923
[17] 前川、永田、御手洗、小野、高瀬：小特集「球状ト
カマクの実用炉への展望 ４．センターソレノイド
無しの立ち上げ、定常維持は可能か？ ４．１ セ
ンターソレノイド無しの立ち上げは可能か？」、プ
ラズマ・核融合学会誌, 第 80 巻，第 11 号，2004 年
11 月，pp.935-939．
シンポジウム・研究会・大会等発表
[26] 小野靖、「プラズマ合体・磁気リコネクション現象
の物理」、平成１５年度日米科学技術協力事業核融
合分野事業報告書（平成１５年度日米科学技術協力
事業報告会）, 2004 年.
[18] 小野、高瀬、長山，西尾：小特集「球状トカマクの
実用炉への展望 ７．ＳＴ炉は解になるのか？」、
プラズマ・核融合学会誌, 第 80 巻，第 11 号，2004
年 11 月，pp.965-970
[27] 小野「磁気リコネクション室内実験の最近の進展」、
平成 16 年度逆磁場ピンチ研究会, (筑波、日本), 2005
年 3 月（招待講演）。
[28] 小野「磁力管合体における磁気ヘリシティー保存性
に関する実験的検証」天文学会、（日野、日本）2005
年 3 月（招待講演）.
[19] 小野：特集「核融合プラズマと多様な宇宙プラズマ
活動現象とのアナロジー ２．トーラスプラズマ合
体が開く磁気リコネクションの世界 -高ベータ核
融合から宇宙・太陽まで-」、電気学会誌, 第 125 巻，
第 1 号，2005 年 1 月, pp.6-8.
[29] 河森栄一郎：
「TS-4 FRC プラズマにおける二流体平
衡再構成」,平成 16 年度核融合科学研究所共同研究
研究会（高ベータ磁場閉じ込め装置における自己組
織化現象）, 核融合科学研究所, (2004 年 12 月 9-10
日).
国際会議論文
[20] Y. Ono and TS-3/4 group, “Transient and Intermittent
Magnetic Reconnections in TS-3/ 4 Tokamak Merging
Experiments”, International workshop on "Explosive
Phenomena in Magnetized Plasma
- New
Development of Reconnection Research", (Kyoto,
Kyoto, Japan), Mar. 2004, (Invited Talk).
[30] 村田幸弘、小野靖「磁気リコネクション現象を応用
したイオン加速加熱実験」、電気学会プラズマ研究
会，東工大，2004 年
[31] 村田幸弘「磁気リコネクションによるプラズマ加熱
現象の実験的理論的検証」、日米科学技術協力事業
核融合分野事業報告会，東京ガーデンパレス，2004
年
[21] Y. Ono and TS-3/4 group, “Pulsed High-Power Heating
of Magnetic Reconnection in TS-3/4 ST Merging
Experiments”, International workshop on Spherical
Tokamaks (Kyoto, Kyoto, Japan), Sept. 2004.
[32] 石井謙一「分光法を用いたコンパクトトーラスのプ
ラズマ流速計測」、２００４年電気学会基礎・材料・
共通部門大会，（仙台、日本）2004 年 8 月
[22] Y. Ono and TS-3/4 group, “Transient and Intermittent
Magnetic Reconnections in TS-3/ 4 Tokamak Merging
Experiments”, International workshop on "Explosive
Phenomena in Magnetized Plasma
- New
Development of Reconnection Research", (Naruto,
Hyogo, Japan), Mar. 2004, (Invited Talk).
[33] 小川徹、河森栄一郎、小野靖「高ベータ球状トカマ
クの実験的・数値的安定解析」，平成 16 年度核融合
科学研究所共同研究研究会，（高ベータ磁場閉じ込
め装置における自己組織化現象）, 核融合科学研究
所, (2004 年 12 月 9-10 日).
[34] 加戸孝允、五十嵐拓朗、河森栄一郎、村田幸弘、小
野靖「二次元分光計測を用いた磁気リコネクション
のイオン加熱・加速現象の検証」，２００４年電気
学会基礎・材料・共通部門大会，
（仙台、日本）2004
年8月
[23] E. Kawamori, A.L. Balandin, K. Urayama, T. Iwama, T.
Ogawa, T. Sumikawa, Y. Ono “Measurement of Global
Instability of Compact Torus by Use of 3-D
Tomography”, US-Japan CT Workshop 2004, (Santa Fe,
NM, U.S.A.), pp. 12, Sep. 2004.
[35] 住川隆、河森栄一郎、岩間健宏、小野靖「プラズマ
合体を用いた高βST 立ち上げ方法の比較検討」，第
5 回核融合エネルギー連合講演会，A54p，p.123，2004
年
[24] E. Kawamori, A.L. Balandin, K. Urayama, T. Iwama, T.
Ogawa, T. Sumikawa, Y. Ono, “Measurement of
Instability in Compact Torus by use of 3-D
Tomography”, in Bulletin of the American Physics
Society, Vol. 49, (the 45th Annual Meeting of the
Division of Plasma Physics, Savannah, GA, U.S.A.),
[36] 住川隆、河森栄一郎、岩間健宏、小川徹、小野靖
「LIDAR トムソン散乱法を用いた電子温度・密度
の 2 次元空間分布計測システムの構築」，プラズマ
46
核融合学会第 21 回年回，静岡，2004 年 11 月
[37] 岩間健宏、河森栄一郎、小川徹、住川隆、小野靖「多
チャンネルＣＯ2 レーザ干渉計を用いたコンパクト
トーラスプラズマの密度分布計測」、第 5 回核融合
エネルギー連合講演会，E12a，p.62，2004 年
[38] 岩間健宏、河森栄一郎、小川徹、住川隆、加戸孝允、
今澤良太、小野靖「コンパクトトーラスプラズマに
おけるＣＯ2 レーザ干渉計を用いた電子密度計測及
びイオン電流・電子電流分布の計測」，プラズマ核
融合学会第 21 回年会，静岡，2004 年 11 月
[39] 小川徹、河森栄一郎、岩間健宏、住川隆、小野靖「合
体 ST 実験における高ベータ球状トーラス研究の進
展」，第 5 回核融合エネルギー連合講演会，仙台，
2004 年 6 月
[40] 小川徹、河森栄一郎、岩間健宏、住川隆、小野靖「合
体を用いたコンパクトトーラス配位の長寿命化」，
プラズマ核融合学会第 21 回年回，静岡，2004 年 11
月
[41] 廣田大輔、村田幸弘、五十嵐拓朗、加戸孝允、今澤
良太、小野靖「磁気リコネクションのイオン加熱現
象の 2 次元検証実験‐電流シート放出現象と加熱
機構の解析‐」，，第 5 回核融合エネルギー連合講演
会，仙台，2004 年 6 月
[42] 廣田大輔、村田幸弘、加戸孝允、今澤良太、小野靖
「プラズマ・磁束堆積効果による磁気リコネクショ
ンの高速化」，プラズマ核融合学会第 21 回年回，静
岡，2004 年 11 月
47
大崎研究室
Ohsaki Laboratory
motion during the magnetization process. From comparison
between experimental and analysis results, the influence of
inhomogeneous superconducting properties, for example, has
been investigated.
(http://www.ohsaki.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
3.
超電導応用機器・システム
橋本昌樹・服部幸博・大崎博之
Superconducting Electrical Machines and Systems
M. HASHIMOTO, Y. HATTORI and H. OHSAKI
YBCO 超電導薄膜の電磁特性
一木洋太・大崎博之
Electromagnetic Characteristics of YBCO
Superconducting Thin Film
Y. ICHIKI and H. OHSAKI
液体窒素温度（77K）で超電導状態を示す酸化物系超
電導体に置きつつ，金属系も含めた超電導体の電力・輸
送・産業応用分野での実用的応用を目指している。特に，
フライホイールエネルギー貯蔵，超電導エネルギー貯蔵
システム SMES や超電導モータ，超電導ケーブルなどの
可能性に着目している。機器の視点からの電磁現象解析
やシステム検討，フィージビリティ研究などを今後いっ
そう進めていこうと考えている。
Practical application of superconductors in industrial fields
including power engineering and transportation has been
considered with emphasis on application of high-temperature
superconductors, which can be used in liquid nitrogen at 77 K.
Particular attention is focused on flywheel energy storage,
superconducting magnetic energy storage, electric motors and
power cables. From the viewpoint of machine design, analysis
of electromagnetic phenomena, system studies, feasibility
studies, etc. will be carried out furthermore.
優れた超電導特性を有する YBCO 超電導膜を利用した
次世代の超電導線材および限流器に関して，基本電磁特
性の解明を進めている。特に応用上たいへん重要である
交流損失特性および限流素子の限流特性を主要な解析対
象として，数値解析モデルを構築し，薄板近似の電流ベ
クトルポテンシャル法を適用し，2 次元あるいは 3 次元
解析ツールを開発して，その特性解析を行っている。ま
た，その検証のための実験も実施している。
YBCO superconducting film has good superconducting
properties and its application to wires and fault current
limiters (FCL) has been investigated with emphasis on a study
of its electromagnetic characteristics. In particular, 2D and 3D
numerical analysis models and tools based on the current
vector potential method with thin-plate approximation have
been developed to study AC losses characteristics and current
limiting performance of FCL devices. Experiments have been
also performed for verification of numerical analysis models
and results.
4.
磁気浮上鉄道における車両運動特性および渦
電流現象の解析
阪東聡一郎・河本哲・金東珉・大崎博之
Numerical Analysis of Vehicle Dynamics and Eddy
Current Phenomena in Maglev Systems
S. BANDO, S. KAWAMOTO, D. KIM and
H. OHSAKI
2.
バルク超電導体における過渡電磁現象と磁束
運動
白石良佑・大崎博之
Transient Electromagnetic Phenomena and Flux
Motion in Bulk Superconductors
R. SHIRAISHI and H. OHSAKI
磁気浮上技術により非接触支持され，リニアモータに
より駆動される磁気浮上鉄道について，車両運動特性や
渦電流現象等の数値解析を進めている。超電導磁気浮上
鉄道に対しては，車体弾性なども考慮した機械系と詳細
な電磁系のモデル化を行って，各種条件下で複数車両編
成列車の運動特性解析と乗り心地評価等を行っている。
また，電磁吸引制御方式磁気浮上鉄道についても，フィ
ードバック制御された浮上車両の運動特性と渦電流の影
響等を解析している。
Numerical analysis of vehicle dynamics and eddy current
phenomena in maglev systems, which are based on
non-contact support by magnetic levitation technologies and
direct drive by linear motors, has been performed. For the
superconducting maglev, the modeling of complicated
electromagnetic system and mechanical components including
an elastic car body have been carried out, and then dynamics
and riding comfort characteristics of a longer train under
various running conditions have been analyzed. For EMS
磁束ピン止め特性に優れた RE（希土類）系バルク超電
導体の応用を目指して，そこでの過渡電磁現象の研究を
進めている。特に，パルス着磁に着目し，有限要素法を
用いた電磁界・熱伝導場連成解析ツールを開発して，着
磁効率の向上と着磁過程での磁束運動などの詳細な電磁
現象の解明を進めてきた。また，実験と解析との比較に
より，例えば，超電導特性の不均一な分布の影響などの
検討も行っている。
Transient electromagnetic phenomena inside (RE)BCO
bulk superconductors with strong flux pinning have been
studied for their practical application. In Particular, focusing
on pulsed-field magnetization, a FEM analysis tool for
coupled problems of electromagnetic and thermal fields has
been developed for studying improvement of magnetization
performance and electromagnetic phenomena including flux
48
maglev systems as well, numerical analysis has been
performed for studying vehicles dynamics under feedback
control and influence of eddy currents.
研究論文
サーフェスモータおよび高性能アクチュエー
タ
上田靖人・銭小飛・大崎博之
Surface Motors and High-performance Actuators
Y. UEDA, X. QIANY and H. OHSAKI
[1]
H. Ohsaki, Y. Ichiki and S. Sugita: “FEM Analysis of
Current Limiting Devices using Superconducting Thin
Film and AC Losses of YBCO Coated Conductor,” The
Int. Journal for Computation and Mathematics in
Electrical and Electronic Engineering (COMPEL),
Vol.23, No.4, pp.1092-1099 (2004).
[2]
Y. Ichiki and H. Ohsaki: “Numerical Analysis of AC
Losses in YBCO Coated Conductor in External
Magnetic Field,” Physica C, Vol. 412-414, pp.
1015-1020 (2004).
[3]
H. Ohsaki, S. Taniguchi, S. Nagaya, S. Akita, S. Koso
and Y. Tatsuta: “Development of SMES for Power
System Control: Present Status and Perspective,”
Physica C, Vol. 412-414, pp. 1198-1205 (2004).
[4]
Y. Tsuboi and H. Ohsaki: “Pulsed Field Magnetization
Characteristics of Bulk Superconductors Embedded into
a Rotor of an Electrical Rotating Machine,” Applied
Superconductivity 2003 (IOP Conference Series
Number 181), IOP, pp.871-878 (2004).
[5]
H. Ohsaki, S. Sugita and Y. Ichiki: “Numerical Analysis
of AC Loss Characteristics of YBCO Thin Film
Superconductor,” Applied Superconductivity 2003 (IOP
Conference Series Number 181), IOP, pp.2059-2065
(2004).
[6]
M. Shimada, S. Hanai, H. Ogata, K. Nakamoto, N.
Hirano, S. Nagaya, H. Onoda, S. Koso, Y. Tatsuta and H.
Ohsaki: “Development of the Demonstration Model
Coil for a Cost Reduced 100MW/500kWh SMES,”
Applied Superconductivity 2003 (IOP Conference
Series Number 181), IOP, pp.572-579 (2004).
[7]
Y. Tatsuta, S. Koso, H. Abe, M. Urata, H. Ohsaki, A.
Ishiyama, S. Taniguchi, S. Nagaya, S. Akita, K.
Terazono, N. Hirano, T. Semba and S. Hanai:
“Development of SMES for Power System Control,”
IEEE Trans. on Applied Superconductivity, Vol.14, No.2,
pp.693-698 (2004).
5.
2 次元ハルバッハ永久磁石を適用したサーフェスモー
タや高性能なリニアアクチュエータの研究を進めている。
ハルバッハ永久磁石は，正弦波状磁界分布，高磁束密度，
自己遮蔽機能という優れた特長を有し，モータやアクチ
ュエータの高性能化，低コスト化などの強い要求に応え
うるシーズ技術である。そこで，2 次元平面上でダイレ
クトドライブが可能なサーフェスモータに適用し，高精
度 2 次元位置決めを目指した駆動制御特性の研究を実験
と数値解析の両面から実施している。
Surface motors using Halbach permanent magnets and
high-performance linear actuators have been studied. The
Halbach permanent magnet array has significant features of
higher and sinusoidal flux density distribution and
self-shielding function and can be used for higher
performance or lower cost of motors and actuators. So it has
been applied to surface motors that enable two-dimensional
direct drive, and their precise positioning drive control has
been studied by experiments and numerical analysis.
6.
表面波プラズマの放電特性と応用
金載浩・大崎博之
Characteristics of Surface Wave Plasmas and their
New Applications
J.KIM and H. OHSAKI
表面波プラズマの放電特性の解明と，その新しい応用
を目指して研究を進めてきた。表面波プラズマ装置を，
低圧力（100mTorr 以下）でダイヤモンド薄膜を合成する
プラズマ CVD (Chemical vapor deposition)として適用して
いる。具体的には，水素プラズマに対する放電特性の解
明とその改善，ダイヤモンド薄膜合成とプラズマパラメ
ータとの関係の解明などを行い，それらの応用可能性に
ついて検討を進めている。
Characteristics of surface wave plasmas (SWPs) and their
new applications have been studied. A SWP apparatus has
been applied to the plasma chemical vapor deposition (CVD)
for diamond film depositions at very low pressure (less than
100 mTorr). In particular, the discharge characteristics of
hydrogen plasma and their improvement, the relationship
between diamond film depositions and plasma parameters,
and their feasible applications have been studied.
国際会議論文
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
49
[8]
H. Ohsaki, Y. Ootani, Y. Kawamoto and X. Huang:
“Fundamental Characteristics of Surface Motors using
Halbach Permanent Magnets,” Symp. on Power
Electronics, Electric Drive, Automation & Motion
(SPEEDAM 2004), Capri, Italy, Jun. 2004, pp.446-451
(2004).
[9]
J. Du and H. Ohsaki, “Numerical Analysis of Influence
of Eddy Current Induced in Iron Rails of EMS-LIM
Maglev Systems Operated at 200 km/h,” Symp. on
Power Electronics, Electrical Drives, Automation &
Motion (SPEEDAM 2004), Capri, Italy, Jun. 2004,
pp.748-752 (2004).
材の交流損失特性に関する数値解析」
, 第 70 回 2004
年 度 春 季 低 温 工 学 ・ 超 電 導 学 会 , 2E-p16, p.169
(2004).
[10] E. Adachi, N. Hirano, S. Nagaya, S. Hanai, M. Shimada,
K. Shimada, M. Tatsuta, S. Koso, N. Shimizu and H.
Ohsaki: “The Developed SMES for Load Fluctuation
Compensation, Low AC-loss Conductor and
Performance Tests,” 2004 Applied Superconductivity
Conf. (ASC 2004), Jacksonville, USA, Oct. 2004,
4LB01 (2004).
[19] 白石良佑, 藤山敬太, 大崎博之: 「YBCO バルク超
電導体のパルス着磁における過渡電磁現象」, 第 70
回 2004 年度春季低温工学・超電導学会, 2E-p30,
p.183 (2004).
[20] 寺薗完一, 林秀美, 永渕尚志, 畑辺康宏, 田口彰,
谷口俊二, 竹内一浩, 仙波智行, 有可光宏, 清水延
彦, 高祖聖一, 大崎博之: 「系統安定化用ＳＭＥＳ
要素モデルコイルの評価試験(1) −通電試験及び絶
縁性能試験結果−」, 第 70 回 2004 年度春季低温工
学・超電導学会, 2B-a08, p.106 (2004).
[11] Y. Ichiki and H. Ohsaki: “Numerical Analysis of AC
Loss Characteristics of YBCO Coated Conductors
Arranged in Parallel,” 2004 Applied Superconductivity
Conf. (ASC 2004), Jacksonville, USA, Oct. 2004,
4ML06 (2004).
[12] R. Shiraishi, K. Fujiyama and H. Ohsaki: “Macroscopic
Magnetic Flux Motion in Y-Ba-Cu-O Bulk
Superconductor during Pulsed Field Magnetization,”
2004 Applied Superconductivity Conf. (ASC 2004),
Jacksonville, USA, Oct. 2004, 5MK02 (2004).
[21] 河島巌, 三浦真一, 佐々木理, 新開光一, 寺園完一,
畑辺康弘, 林秀美, 谷口俊二, 高祖聖一, 清水延彦,
大崎博之: 「系統安定化用 SMES 要素モデルコイル
の評価(2) −超臨界ヘリウムによる冷却特性−」,
第 70 回 2004 年度春季低温工学・超電導学会, 2B-a09,
p.107 (2004).
[13] K. Fujiyama, R. Shiraishi and H. Ohsaki: “Influence of
Local Superconducting Properties on Pulsed Field
Magnetization of YBCO Bulk Superconductor,” 17th Int.
Symp. on Superconductivity (ISS 2004), Niigata, Japan,
Nov. 2004, BSP-24 (2004).
[22] 竹内一浩, 仙波智行, 有可光宏, 林秀美, 寺薗完一,
谷口俊二, 清水延彦, 高祖聖一, 大崎博之: 「系統安
定化用 SMES 要素モデルコイルの評価試験(4) −交
流損失測定−」, 第 70 回 2004 年度春季低温工学・
超電導学会, 2B-a11, p.109 (2004).
[14] A. Taniguchi, K. Terazono, Y. Hatabe, T. Nagafuchi, H.
Hayashi, S. Taniguchi, M. Arika, T. Semba, T. Ishii, R.
Ikeda, S. Koso, N. Shimizu and H. Ohsaki: “Verification
Test Results of the Experimental Model Coil for Power
System Stabilization (2),” 17th Int. Symp. on
Superconductivity (ISS 2004), Niigata, Japan, Nov.
2004, WSP-9 (2004).
[23] 林秀美, 寺薗完一, 永渕尚志, 畑辺康宏, 田口彰,
谷口俊二, 竹内一浩, 仙波智行, 有可光宏, 清水延
彦, 高祖聖一, 大崎博之: 「系統安定化用ＳＭＥＳ
要素モデルコイルの評価試験(5) −安定性評価結果
−」, 第 70 回 2004 年度春季低温工学・超電導学会,
2B-a12, p.110 (2004).
[24] 有可光宏, 竹内一浩, 仙波智行, 寺薗完一, 林秀美,
谷口俊二, 清水延彦, 高祖聖一, 大崎博之: 「系統安
定化用 SMES 要素モデルコイルの評価試験(6) −機
械特性−」, 第 70 回 2004 年度春季低温工学・超電
導学会, 2B-a13, p.111 (2004).
[15] H. Ohsaki and J. Du: “Influence of Eddy Current
Induced in Steel Rails on Electromagnetic Force
Characteristics of EMS Maglev Systems,” The 18th Int.
Conf. on Magnetically Levitated Systems and Linear
Drives (Maglev’2004), Shanghai, China, Oct. 2004,
pp.960-965 (2004).
[25] 讃岐育孝, 富岡章, 今野雅行, 上出俊夫, 寺薗完一,
林秀美, 永渕尚志, 畑辺康宏, 田口彰, 谷口俊二,
清水延彦, 高祖聖一, 大崎博之: 「系統安定化用
SMES 要素モデルコイルの評価試験(7) −HTS 電流
リードの冷却特性−」, 第 70 回 2004 年度春季低温
工学・超電導学会, 2B-a14, p.112 (2004).
[16] H. Ohsaki, Y. Kawamoto, and Y. Ootani:
“Two-dimensional Drive by Surface Motor using
Halbach Permanent Magnets,” Int. Conf. on Electrical
Machines and Systems 2004 (ICEMS 2004), Jeju Island,
Korea, PF-13 (2004).
[26] 白石良佑, 藤山敬太, アリフ ラフマン, 大崎博之:
「バルク超電導体のパルス着磁における過渡電磁
特性」, 第 16 回「電磁力関連のダイナミクス」シ
ンポジウム, C242, pp.295-298 (2004).
[17] J. Du and H. Ohsaki, “Analysis of Velocity Induced
Eddy Current and Flux Density in the Steel Rail of EMS
Maglev System,” Int. Conf. on Electrical Machines and
Systems 2004 (ICEMS 2004), Nov. 2004, Jeju Island,
Korea, PP-28 (2004).
[27] 河本泰典, 大谷陽介, 大崎博之: 「ハルバッハ型永
久磁石モータの特性」, 第 16 回「電磁力関連のダ
イナミクス」シンポジウム, B331, pp.373-376 (2004).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[28] 畑辺康宏, 永渕尚志, 田口彰, 寺薗完一, 林秀美,
谷口俊二, 石井敏則, 池田龍二, 高祖聖一, 大崎博
[18] 一木洋太， 大崎博之: 「集合導体とした YBCO 線
50
之: 「SMES 要素モデルコイルによる系統制御特性
試験(1)−有効・無効電力応答特性−」, 平成 16 年
電気学会 電力・エネルギ−部門大会, No.359 (2004).
[29] 田口彰, 永渕尚志, 畑辺康宏, 寺薗完一, 林秀美,
谷口俊二, 石井敏則, 池田龍二, 高祖聖一, 大崎博
之: 「SMES 要素モデルコイルによる系統制御特性
試験(2)−負荷・系統電圧変動補償制御結果−」, 平
成 16 年電気学会 電力・エネルギ−部門大会, No.360
(2004).
[30] 田口彰, 畑辺康宏, 永渕尚志, 寺薗完一, 林秀美,
谷口俊二, 石井敏則, 池田龍二, 高祖聖一, 大崎博
之: 「SMES 要素モデルコイルによる系統制御特性
試験(3)−システム同定手法による負荷変動補償制
御結果−」, 平成 16 年電気学会 電力・エネルギ−
部門大会, No.361 (2004).
[31] 永渕尚志, 田口彰, 畑辺康宏, 寺薗完一, 林秀美,
谷口俊二, 竹内一浩, 高祖聖一, 大崎博之: 「系統安
定化用 SMES 要素モデルコイルの評価試験結果−
通電試験結果−」, 平成 16 年電気学会 電力・エネ
ルギ−部門大会, No.362 (2004).
[32] 阪東聡一郎, 大崎博之: 「超電導磁気浮上鉄道車輌
の低速域における左右運動特性シミュレーション
に関する検討」, 平成 16 年電気学会 産業応用部門
大会, Y-24 (2004).
[33] 上田靖人, 大崎博之, 正田英介: 「電磁吸引式磁気
浮上車両の支持系へのファジィ制御の導入」, 電気
学会 交通・電気鉄道／リニアドライブ合同研究会,
TER-04-31/LD-04-52 (2004).
[34] 河本泰典, 上田靖人, 大崎博之: 「ハルバッハ磁石
を用いた空心形サーフェスモータの駆動特性」, 電
気学会 リニアドライブ／半導体電力変換合同研究
会, LD-04-98/SPC-04-170 (2004).
[35] 藤山敬太, 白石良佑, 大崎博之: 「高温バルク超電
導体のパルス着磁への臨界電流密度分布の不均一
性の影響」, 電気学会 超電導応用電力機器／リニ
アドライブ合同研究会, ASC-05-05/LD-05-05 (2005).
[36] 白石良佑, 藤山敬太, 大崎博之: 「バルク超電導体
の臨界電流密度分布とパルス着磁特性」, 第 14 回
MAGDA コンファレンス in 岐阜（電磁現象及び電
磁力に関するコンファレンス）, pp.268-271 (2005).
[37] 大崎博之: 「常電導方式磁気浮上鉄道の実用化動
向」, 平成 17 年電気学会全国大会, 5-S21-4, (2005).
51
古関研究室
Koseki Laboratory
御系を持つ磁気浮上体を用いた能動的な振動抑制の 3 課
題を検討している。(1)と(2)の課題では、リニア駆動で高
精度位置検知が困難となる問題解決のため、外乱力推定
機能も持つデュアル・サンプル・レート・オブザーバを
用いたフィードバック制御の適用をシミュレータを用い
て検討した。(3)では、積極的にギャップ変動を起こす場
合に顕在化する電磁石発生力の非線形性を克服するため
のファジイ制御適用を提唱し、シミュレータで基本性能
を確認した。現在、実験機による実証作業を進めている。
There are three projects concerning linear drives and
magnetic levitation: (1) control of a vertical linear
synchronous motor whose mover is electromagnetically
suspended, (2) control of a special transversal flux type
permanent magnet linear synchronous motor, and (3)
oscillation-suppression control of a magnetically suspended
body with multiple degrees-of-freedom in its posture controls.
Application of a dual-sample-rate observer, which has also the
function of estimating disturbance force, has been applied to
the systems in (1) and (2) in order to solve the difficulties of
position detection. A simulation has shown technical
possibility and advantages of a Fuzzy control in order to
conquer the the nonlinearity of the electromagnets in (3),
when the levitation gaps are actively changed in a wide range.
The experimental verifications are undergoing.
(http://www.koseki.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
乗客流を考慮した都市近郊鉄道運転整理支援
システムのための整理案自動生成と評価手法
高野求・立木将人・大山大介・山口瑛史・古関隆章
Computer Assisting System to Propose and
Evaluate Train-Rescheduling with
Estimating Passenger Flow
TAKANO M., TACHIKI M., OOYAMA D.,
YAMAGUCHI T., & KOSEKI T.
現在、列車の運行の乱れを収束させるために行われる
運転整理は、指令員により人手で行われている。本件旧
では、運転整理案を半自動的に提案し指令員を支援する
マンマシンシステムの構築を目指しており、列車の運行
のシミュレーションを行う実用的な手法を提案・実装し
た。
また、乗客の視点から見たときの最適な運転整理を行
うため、乗客が蒙る損失をダイヤの評価量として導入し
た。さらに、それに基づいて適切なダイヤの変更手段を
効率的に選択する手法を提案し、各々の変更手段を組み
合わせ、複々線を含む区間においてより評価の優れた整
理案を出す研究について行う。
Currently, train dispatchers take on train rescheduling when
a train operation is disturbed. We are trying to develop a
man-machine system for assisting dispatchers by proposing
rescheduled plan of train operation semi-automatically. We
propose a practical method of running a simulation of a train
operation.
Additionally, we use the loss of passengers and propose the
effective selecting strategy of changing the train operation
based on the loss for a suitable train rescheduling for
passengers. We are trying to improve the system for practical
use with researching into various train dispatching strategies
and their effective procedure in train rescheduling with
quadruple track.
2.
3.
直流電気鉄道における回生ブレーキ有効活用
のための車両と電気システム
岡田万基・野口勝義・西川勝也・古関隆章
Vehicle and Electrical System for Effective Usage of
Regenerative Brake in DC-Electrified Railways
OKADA Y., NOGUCHI K.,
NISHIKAWA K., KOSEKI T.
回生制動を用いて、列車の運動エネルギーを制動時に
電力として回収し、力行中の他の列車で有効に利用する
回生ブレーキを持つ車両が今日広く用いられるようにな
っているが、現在の多くの直流電気鉄道では、車両、き
電システムともに、回生ブレーキの持つ良さを必ずしも
完全に生かしきれるシステムとはなっていない。
そこで、本研究では、将来の鉄道直流電気システムを
視野に、現在の技術水準をもとに、回生の能力を持つ変
電設備や、電力蓄積装置の設置の可能性を検討し、車両
の特性設定との関係を論じて、その効果を、電力システ
ムの計算をもとに評価、比較検討する。
Currently, most electric trains are equipped with
regenerative braking systems, which convert kinetic energy of
braking trains into electrical energy and other powering trains
consume the electrical energy. However, conventional
vehicles and electrical systems do not enable effective usage
of regenerative braking systems in DC-electrified railways.
We investigate possibility of introduction of substations which
have regenerative inverter, energy storage systems etc.
regarding the characteristics of the vehicles based on present
磁気浮上・リニア同期モータの制御
王建輝・エルカン カディル・中井敏幸・
趙莉・古関隆章
Control of linear synchronous drives and
electromagnetic levitation
WANG Jianfui, ERKAN Kadir, NAKAI T.,
ZHAO Li., & KOSEKI T.
リニアドライブ、磁気浮上に関する具体的研究課題と
して、(1) 磁気支持した可動子をリニア同期モータで鉛
直駆動する制御、(2) 横磁束形の特殊な永久磁石界磁リ
ニア同期モータの駆動制御、および(3) 他自由度姿勢制
52
technical level. And we evaluate effects of these solutions for
effective usage of regenerative braking system based on the
calculation of the electrical circuit in computer environment.
pp.919-929, May-04, Germany (2004).
磁気回路法によるフラックスゲート形電流セ
ンサの非線形解析
橋口英司・古関隆章
Non-linear magnetic circuit analysis of flux-gate
current sensor
HASHIGUCHI E., KOSEKI T.
[4]
Takafumi Koseki, Yuruki Okada, Yuzuru Yonehata,
Satoru Sone:“Innovative Power Supply System for
Regenerative Trains" COMPRAIL 2004, pp.931-939,
May-04, Germany (2004).
[5]
Y.
Makino,
J.
Wang,
and
T.
Koseki:
"Control of 6-Degrees-of-Freedom Motion and Design
of a Mover Consisting of Three Linear Induction Motors
and Three U-Type Electromagnets" SPEEDAM 2004,
Paper No.50, Jul-04, Italy (2004).
[6]
Toshiyuki Nakai, Daisuke Tateishi, Takafumi Koseki,
and Yasuaki Aoyama: "Electromagnetic Levitation
Control of Contactless Linear Synchronous Drive for a
Flexible Vertical Transportation" MAGLEV 2004,
pp.1030-1036, Oct-04, Shanghai, China (2004).
[7]
Y. Makino, L. Kovudhikulrungsri and T. Koseki: "6
Degree of Freedom Control through Three
Electromagnets and Three Linear Induction Motors",
MAGLEV 2004, pp.953-959, Oct-04, Shanghai, China
(2004).
[8]
Erkan K., Wang J, Koseki T.: "2 Degrees of Freedom
Active Vibration Control by Employing E Type
Staggered
Hybrid
Electromagnet"
International
Conference on Electrical Machines and Systems, pp.357,
Oct-04 (2004).
4.
フラックスゲート形電流センサは磁性体の非線形現象、
飽和とヒステリシスを利用したセンサであり、最も一般
的な電流センサであるホール素子と比べ、高感度、高分
解能なものである。このセンサを設計する上で、実用に
足るシミュレータが存在すれば非常に有利である。本研
究では、磁気回路法を利用し、このフラックスゲート形
電流センサのシミュレータ作成を目的とした非線形解析
を行った。まずは、最も単純な形状のセンサの解析を行
い、十分実用に足るシミュレータを作成できた。今後は、
対象をより複雑な形状のセンサへと拡張し、その非線形
解析、設計支援ツールの作成を行う予定である。
A flux-gate current sensor uses non-linear characteristics in
magnetic permeability of ferromagnetic material saturation
and hysteresis and is more sensitive than a hall element in
detecting current and has high resolution. A good dynamic
simulator is useful for designers of such a flux-gate current
sensor. We analyze these non-linear phenomena for assisting
designers of flux-gate current sensors.
First, We analyzed the simplest type of flux-gate current
sensors and obtained a good simulator enough to be used for
actual use. We are going to investigate a more complex type
of flux-gate current sensors and aim to get a good design
support tool.
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
研究論文
[1]
[3]
[9]
中井敏幸・立石大輔・古関隆章: "Halbach 配列界磁
を持つ鉛直輸送システムとその非接触支持制御"
第 16 回電磁力関連のダイナミクスシンポジウム,
B122, pp.81-84, Jun-04, 北九州
[10] 牧野祐輔, カディル・エルカン, 古関隆章: "二次元
搬送装置のための三台のハイブリッド電磁石と三
台のリニア誘導モータによる六自由度制御" 第 16
回電磁力関連のダイナミクスシンポジウム, B124,
pp.87-90, Jun-04, 北九州
[11] エルカン・カディル, 古関隆章: "外乱オブザーバを
用いたゼロパワー制御に基づく振動抑制の定量的
な解析" 電気学会リニアドライブ研究会,
LD-04-39-51, pp. 65-70, Jun-04, 東京
L. Kovudhikulrungsri and T. Koseki: "Improvement of
Performance and Stability of a Drive System with a
Low-Resolution Position Sensor by Multirate Sampling
Observer" IEEJ Trans.1A, 124(9), pp.886-892 (2004).
[12] 岡田万基，古関隆章: "直流電気鉄道における回生ブ
レーキ有効活用のための車両と電気システム" 電
気学会電気交通・鉄道・リニアドライブ合同研究会,
TER-04-39/LD-04-60, Jul-04, 愛知
国際会議論文
[2]
シンポジウム・研究会・大会等発表
H. Ko, T. Koseki and M. Miyatake: "Application of
Dynamic Programming to Optimal Running Profile of
Train" COMPRAIL 2004 pp.103-112, May-04,
Germany (2004).
[13] 高英聖, 古関隆章, 宮武昌史: "動的計画法を用いた
列車運転曲線最適化問題の求解法" 電気学会産業
応用部門大会, Vol.3, No.34, pp.III-271-276, Sep-04,
高松
Y.Okada, T.Koseki & K.Hisatomi: "Power management
control in DC-electrified railways for the regenerative
braking systems of electric trains" COMPRAIL IX
[14] 高野求, 古関隆章:
乗客流推定に基づく運転整理
案評価・生成システム 第 11 回鉄道技術連合シン
53
ポジウム J-RAIL2004, S1-1-8, pp.209-212, Dec-04,
神奈川
[15] エルカン・カディル, 古関隆章: "U 型電磁石を用い
た振動抑制能動制御のためのファジー論理に基づ
く外乱同定" 電気学会リニアドライブ・半導体電力
変換合同研究会, LD-04-84-96, pp.37-42, Dec-04, 長
野
[16] 高野求, 立木将人, 大山大介, 山口瑛史, 古関隆章:
乗客流を考慮した都市近郊鉄道運転整理支援シ
ステムのための整理案自動生成と評価手法
電気
学 会 シ ス テ ム ・ 制 御 研 究 会 , SC-05-14, pp.39-44,
Mar-05, 東京
[17] エルカン・カディル, 古関隆章: "能動的振動制御シ
ステムのための TSK ファジィモデルに基づいた磁
気浮上制御" 電気学会システム・制御研究会,
SC-05-7-18, pp.17-22, Mar-05, 東京
54
青山・森川研究室
Aoyama and Morikawa Laboratory
ェア，エンターテイメントアプリケーションなどのシス
テム開発・実装をするとともに，ユビキタス時代におけ
る新しいアプリケーションの模索を進めている．
In the ubiquitous environment where a lot of various
sensors and actuators are networked together, making
real-world information extraction in the computer network
systems and systems working on the real-world, possible. This
project aims at creating and producing services and
applications using such interactions between real-world and
virtual world on computer networks. To grope for future
applications in the ubiquitous environment, we are
investigating and implementing the information delivery
systems based on the surroundings and location information,
real-world
oriented
groupware,
and
entertainment
applications.
(http://www.mlab.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
コンテキストアウェアネットワーキング
青山 友紀・森川 博之・川原 圭博
小野 孝之・林 智天・司 化・展 飛
Context-Aware Networking
T. AOYAMA, H. MORIKAWA, Y. KAWAHARA, T.
ONO, T. HAYASHI, H. SI, F. ZHANG
PC や携帯端末によるネットワークアクセス環境が整
備され，「いつでも，どこでも，だれでも」あらゆる情報
に簡単にアクセス可能となる環境が現実のものとなりつ
つあるが，その一方で，ますます氾濫する情報の波をユ
ーザが扱い切れなくなってきている．本研究では，その
時々におけるユーザのコンテキストに応じた適切な通
信・情報を提供するユーザ中心型サービスの実現を目的
としている．具体的には，コンテキスト情報処理技術に
主眼を置き，センサ情報からのコンテキスト推定・抽出
技術，プレゼンス技術，コンテキスト処理ミドルウェア，
コンテキスト適応型アプリケーションフレームワークな
どの開発を進めるとともに，プロトタイプ実装による評
価を行っている．
The popularization of ubiquitous network connectivity is
going to realize an environment where anyone can easily
obtain many contents anytime and anywhere he/she likes.
However, the flooding of information exceeds our capacity.
This research project aims at the realization of context-aware
services which provides us communication and information
services considering TPO. We are currently focusing on the
context information technologies, as well as investigating the
context estimation and extraction, presence, context
processing middleware, and frameworks for context-aware
applications.
2.
3.
フォトニックネットワーク
青山 友紀・森川 博之・王 渓
橋口 知弘・孫 咏梅・松本 延孝
ヴー クアン ミン・丸山 達也
Photonic Network
T. AOYAMA, H. MORIKAWA, X. WANG,
T. HASHIGUCHI, Y. SUN, N. MATSUMOTO,
V. Q. MINH, T. MARUYAMA
インターネット接続サービスの常時接続化・広帯域化
に伴う利用形態の多様化や頻度の増加により，通信トラ
フィックが爆発的に増大している．本研究では，膨大な
通信トラヒックを収容できる高速ネットワークの実現に
向けて，光バースト網・光パケット網・光パス網といっ
た光ネットワークの構築を目指す．具体的には，光通信
制御のためのネットワーク／ルータアーキテクチャや資
源管理技術，全光でのパケット転送手法，衝突回避や光
トランスポートプロトコル，自律分散的なパス割り当て
手法等の検討を進めるとともに，実証実験テストベッド
の構築をも進めている．
Recent widespread of flat-rate broadband connection
services has caused explosion of internet traffic. To cope with
this problem, we are focusing on the optical communication
technologies such as optical packet switching (OPS), optical
burst switching (OBS), and lightwave path network. Current
research topics are the architecture of optical network and
routers, control mechanisms for optical packet/burst switching,
optical transport layer protocols and contention resolution
mechanisms, and distributed path assignment schemes. In
addition, we are constructing OBS testbed and doing
experiments for the proof of concepts.
実空間指向アプリケーション
青山 友紀・森川 博之・プピレフ パベル
川西 直・鯉江 尚央・ジャン カロン オリビエ
Real-World Oriented Applications
T. AOYAMA, H. MORIKAWA, P. PAVEL,
N. KAWANISHI, N. KOIE, J. C. Olivier
ネットワーク接続された多様なセンサやアクチュエー
タといったデバイスが遍在するユビキタス環境において
は，実空間の情報をコンピュータネットワーク上に取り
込んだり，逆に実空間に対して何らかの働きかけをした
りといったことが可能となる．本研究ではそうした実空
間とのインタラクションによる新しいサービス・アプリ
ケーションの創出を目指す．環境情報や位置情報といっ
た実空間情報に基づいた情報配信システムやグループウ
4.
55
ディペンダブルネットワークシステム
青山 友紀・森川 博之・岡 敏生
グエン ホアイソン・木田 信雄・水野 浩太郎
Dependable Network System
T. AOYAMA, H. MORIKAWA, T. OKA,
consumption wireless communication protocol, sensing data
processing technology that detects location information or
trajectory information of people, smart materials in which
sensors, actuators, or processors are embedded, and real-world
oriented programming framework for sensor networking
environments.
N. H. SON, N. KIDA, K. MIZUNO
インターネットの普及に伴いグローバルスケールでネ
ットワーク化された様々なシステムが利用されるように
なり，ネットワークは我々の生活になくてはならない重
要な情報インフラとなってきている．本研究ではネット
ワークシステムが将来の社会基盤として十分な機能を果
たすために必要な信頼性やスケーラビリティの実現を目
指す．具体的には，大規模分散システムのためのネット
ワーク技術やコンテンツ配置・検索アルゴリズム，対障
害機構，分散ハッシュテーブルの拡張などについて検討
を進めている．
The widespreading of internet, accompanied by the global
scale utilization of various networking systems, has made the
network as an important information infrastructure in our
daily life. The main goal of this research is to realize the
much needed dependability and scalability in order to
accomplish a sufficient network system, which will be serving
as the future social infrastructure. Fundamentally, network
technologies for large-scale distributed systems, contents
allocations, search algorithms, combating fault mechanisms,
and expansion of distributed hash table are some examples of
technologies we are currently developing within the group.
5.
6.
センサネットワークシステム
森川博之・青山 友紀・滕 睿・フー イルー
猿渡 俊介・ウダーナ バンダーラ
鹿島 拓也・堀江 信吾
Sensor Network Systems
H. MORIKAWA, T. AOYAMA, R. TENG,
Y. L. FOO, S. SARUWATARI, U. BANDARA,
T. KASHIMA, S. HORIE
ユビキタスネットワーク環境実現のための課題のひと
つに，いかにして物理空間における情報をコンピュータ
ネットワークに取り込むかということが挙げられる．本
研究室では実空間と仮想空間のインタフェースとしての
センサネットワーク技術に着目し，低レイヤの通信技術
からアプリケーション技術までを包括的に研究している．
具体的には無電源センサノードや低消費電力通信プロト
コル，位置情報や動線検出のためのセンシングデータ処
理技術，センサ・アクチュエータ・演算能力などが埋め
込まれた壁などの素材であるスマートマテリアル，セン
サネットワーク空間における実空間サービス構築フレー
ムワークなどの研究・開発を行い，テストベッドを構築
している．
The issue of taking physical world information into a
computer network is one of the key technologies in realizing
ubiquitous network environment. Towards this issue, our
laboratory is focusing on sensor network technology, and
comprehensively researching from communication technology
to application technology of sensor networks. Specifically, we
are doing research on technology for sensor nodes driven by
the energy acquired from environment, low power
56
モバイルネットワーク
森川博之・青山 友紀・山田 浩之
アンドレアス ダーマワン・玉 載旭
Mobile Network
H. MORIKAWA, T. AOYAMA, H. YAMADA,
A. DARMAWAN, J. OK
携帯電話の普及には目を見張るものがあるが，モバイ
ルサービスの高度化・高信頼化を図るためには，モバイ
ルインターネットアーキテクチャを抜本から考え直す必
要がある．このような観点から，本研究では，第 4 世代
(4G)移動通信ネットワークの構築をも視野に入れ，モバ
イルネットワークのあり方ならびに基盤技術の明確化を
図ることを目指す．具体的には，高度化・高信頼無線 LAN，
レイヤ間インタラクションを考慮したモバイルインター
ネットアーキテクチャ，超高速シームレスハンドオーバ，
低消費電力無線通信モジュールなどの検討を進めるとと
もに，新たなモバイルサービスの実証を行っている．
The rapid emergence of cellular phones is clearly
something not to be overlooked at; in order to devise a
high-grade and highly reliable mobile service, the mobile
internet architecture has to be radically reconsidered. Based
on this perspective, the main research of the Mobile Group
aims for the development of the next 4G mobile
communications, including key technologies and definitions.
High-quality and reliability wireless LAN, layers interaction
within mobile internet architecture, ultra high-speed handover,
low-power consumption modules, as well as a novel mobile
service are some technologies currently under investigation
and development.
7.
透過的通信サービスアーキテクチャ
森川博之・青山 友紀・金子 晋丈
林 素娟・小森田 賢史・周 欣
Transparent Communication Service Architecture
H. MORIKAWA, T. AOYAMA, K. KANEKO,
S. LIM, S. KOMORITA, X. ZHOU
デバイスやネットワークの多様化に伴い，ユーザがさ
まざまな場所へ移動したり，適切なデバイスに切り替え
たりしつつもサービスを継続的に享受できることが望ま
れている．本研究では，周辺機器やネットワーク環境の
多様性を隠蔽し，ユーザに対して適切なサービスをシー
ムレスに提供するための通信抽象化技術の開発を目的と
する．具体的には，無線 LAN の基地局間連携機構，セッ
ション層による下層サービスの隠蔽と抽象化機構，ユー
ザが複数サービス空間を透過的に利用するためのセキュ
リティ・認証機構などの開発を行いつつ，コンテキスト
アウェアサービス実現のためのモバイルインターネット
アーキテクチャの検討を進めている．
Service mobility, along with the device and network
diversifications, induces the need for a new service which will
be adequate for an uninterrupted, continuous reception. The
main research of the group focuses on the concealment of
peripherals and network environment. While in regard to the
user, in order to be able to seamlessly deliver an adequate
service, a communication abstraction technique is being
developed. These involve investigating the development of
wireless LAN’s base station cooperation mechanism, lower
layers concealment and abstraction-based session layer
mechanism, security and certification mechanism for utilizing
multiple-service space, as well as mobile internet architecture
for realizing context-aware service.
8.
ユーザ指向サービスネットワーク
森川博之・青山 友紀・渡邊 廣次
チャン ハグエン・三村 和
飛岡 良明・平井 肇
User-Oriented Service Network
H. MORIKAWA, T. AOYAMA, K. WATANABE,
T. H. NGUYEN, N. MIMURA,
Y. TOBIOKA, H. HIRAI
インターネットの普及・浸透が進むにつれ，ユーザは
ネットワーク上にある多様なサービスに対してアクセス
するのみならず，個人で様々なサービス／アプリケーシ
ョンを生成・所有し，利用するようになる．このような
環境の実現に向け，ユーザが自由に構築・管理すること
のできるサービスネットワーク空間の構築技術の開発を
進めている．具体的には，ユーザのポリシに従った柔軟
な経路・到達性の制御やサービス管理によるユーザ主導
型仮想閉域ネットワーク構築技術，サービス記述・発見
機構，セキュリティ機構などに着目し，研究開発ならび
に実装を進めている．
In the ever advancing growth and spread of internet, not
only a user accesses various services, but also creates, owns,
and utilizes personal services and applications over the
network. Techniques where a user can freely construct and
control a service network space are being developed in this
project. Fundamentally, we are working on the development
and implementation of user oriented virtual closed network
construction
technique,
service
descriptor/discovery
mechanisms, and security control obeying the user’s policy by
following a flexible route, accessibility control, and service
management.
[1]
M. Inoue, K. Mahmud, H. Murakami, M. Hasegawa,
and H. Morikawa: "Novel Out-of-Band Signaling for
Seamless Interworking Between Heterogeneous
Networks," IEEE Wireless Communications, Special
Issue on 4G Mobile Communications, vol. 11, no. 2, pp.
56-63, April 2004.
[2]
T. Itao, S. Tanaka, T. Suda, and T. Aoyama: "Adaptive
Creation of Mobile Network Applications in the
Jack-in-the-Net Architecture," Kluwer Academic
Publishers Wireless Networks (WINET), the Journal of
Mobile Communication, Computation and Information,
vol. 10, issue 3, pp.287-299, May 2004.
[3]
K. Nakauchi, Y. Ishikawa, H. Morikawa, and T.
Aoyama: "Exploiting Semantics in Unstructured
Peer-to-Peer Networks," IEICE Transactions on
Communications, vol. E87-B, no. 7, pp. 1806-1817,
July 2004.
[4]
H. Yamada, H. Morikawa, and T. Aoyama: "DDFC:
Decentralized Delay Fluctuation Control Algorithm for
IEEE802.11-based Wireless LANs," 情報処理学会論
文誌, vol. 46, no. 2, pp. 447-458, February 2005.
[5]
橋口 知弘, 王 溪, 森川 博之, 青山 友紀: "WDM
ネットワークにおける波長優先度を用いた波長予
約方式," 電子情報通信学会論文誌, vol. J88-B, no. 3,
pp. 611-621, March 2005.
[6]
K. Mahmud, M. Inoue, H. Murakami, M. Hasegawa,
and H. Morikawa: "Energy Consumption Measurement
of Wireless Interfaces in Multi-Service User Terminals
for Heterogeneous Wireless Networks," IEICE
Transactions on Communications, vol. E88-B, no. 3, pp.
1111-1118, March 2005.
国際会議論文
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
[7]
M. Hasegawa U. Bandara, M. Inoue, and H. Morikawa:
"Service Mobility Proxy for Seamless Handover
between Various Devices," In Proceeding of the
International Conference on Pervasive Computing
(Pervasive 2004), Advances in Pervasive Computing,
vol. 3, pp. 385-388, Linz / Vienna, Austria, April 2004.
[8]
H. Morikawa: "From Mobile to Ubiquitous Network;
Interaction with Physical World," The 1st Academia and
Industry Workshop on Foresights for Future Infocom,
Tokyo, Japan, May 2004.
[9]
H. Morikawa: "Ubiquitous Computing and Sensor
Network for Future Society," Workshop on Future
Sensor Technologies, International Symposium on
Smart Structure technologies and Earthquake
Engineering, Osaka, Japan, July 2004.
[10] M. Minami, K. Hirasawa, H. Morikawa, and T. Aoyama:
"Implementation and Evaluation of a Distributed
研究論文
57
Ultrasonic Positioning System," In Proceedings of First
International Workshop on Networked Sensing Systems
(INSS2004), pp.75-78, Tokyo, Japan, June 2004.
Annual International Conference on Mobile and
Ubiquitous Systems: Networking and Services
(Mobiquitous 2004) demonstration, Boston, U.S.A.,
August 2004.
[11] S. Saruwatari, T. Kashima, Y. Kawahara, M. Minami, H.
Morikawa, and T. Aoyama: "PAVENET: A Hardware
and Software Framework for Wireless Sensor
Networks," In Proceedings of First International
Workshop on Networked Sensing Systems (INSS2004),
Tokyo, Japan, June 2004.
[19] M. Minami, Y. Fukuju, K. Hirasawa, S. Yokoyama, M.
Mizumachi, H. Morikawa, and T. Aoyama: "DOLPHIN:
A Practical Approach for Implementing a Fully
Distributed Indoor Ultrasonic Positioning System," In
Proceedings of the 6th International Conference on
Ubiquitous Computing (UbiComp2004), pp. 347-365,
Nottingham, England, September 2004.
[12] Y. Kawahara, T. Hayashi, H. Tamura, H. Morikawa, and
T. Aoyama: "A Context-Aware Content Delivery Service
Using Off-the-shelf Sensors," In Proceedings of The
Second International Confernce on Mobile Systems,
Applications, and Services (Mobisys 2004), Boston,
U.S.A., June 2004.
[20] Y. Kawahara, T. hayashi, H. Tamura, H. Morikawa, and
T. Aoyama: "Privacy Issues in the Design of
Context-Aware Content Delivery Services," In
Proceedings of Workshop of Ubicomp Privacy: Current
Status and Future Directions (UbiComp2004),
Nottingham, England, September 2004.
[13] K. Nakauchi, H. Morikawa, and T. Aoyama: "Design
and Implementation of a Semantic Peer-to-Peer
Network," In Proceedings of the 7th IEEE International
Conference on High Speed Networks and Multimedia
Communications (HSNMC '04), pp. 961-972, Toulouse,
France, June 2004.
[21] T. Kashima, S. Saruwatari, H. Morikawa, and T.
Aoyama: "A Bind Control Model For Real-space
Programming in Ubiquitous Computing Environment,"
In Proceedings of the 6th International Conference on
Ubiquitous Computing (UbiComp2004), Nottingham,
England, September 2004.
[14] M. Inoue, K. Mahmud, H. Murakami, M. Hasegawa,
and H. Morikawa: "Design and Implementation of
Out-Of-Band Signaling for Seamless Handover in
Wireless Overlay Networks," In proceeding of the IEEE
International Conference on Communications (IEEE
ICC'04), vol. 7, pp. 3932-3936, Paris, France, June
2004.
[22] Y. Taguchi, S. Saruwatari, M. Hasegawa, M. Inoue, H.
Morikawa, and T. Aoyama: "U1-Chip: Wireless
Communication Module for Fast Service Discovery," In
Proceedings of the 6th International Conference on
Ubiquitous Computing (UbiComp2004), Nottingham,
England, September 2004.
[15] Y. Sun, T. Hashiguchi, N. Yoshida, X. Wang, H.
Morikawa, and T. Aoyama: "Architecture and Design
Issues of an Optical Burst Switched Network Testbed,"
In Proceedings of 9th OptoElectronics and
Communications
Conference/3rd
International
Conference on Optical Internet (OECC/COIN2004),
pp.386-387, Yokohama, japan, July 2004.
[23] U. Bandara,M. Hasegawa, M. Inoue, H. Morikawa, and
T. Aoyama: "User Assist Applications with Location
Sensors Integration," In Proceedings of the 6th
International Conference on Ubiquitous Computing
(UbiComp2004), Nottingham, England, September
2004.
[16] H. Kawamichi, T. Sekiguchi, S. Sameshima, H.
Morikawa,
K.
Takashio,
and
H.
Tokuda:
"Opportunities and Issues Relating to Middleware
Technologies for Context-aware Services (2)," SICE
Annual Conference 2004, Hokkaido, Japan, August
2004.
[24] M. Inoue, M. Hasegawa, N. Ryoki, and H. Morikawa:
"Context-Based Seamless Network and Application
Control," In Adjunct Proceedings of the 6th
International Conference on Ubiquitous Computing
(UbiComp2004), Nottingham, England, September
2004.
[17] Y. Kawahara, M. Minami, S. Saruwatari, H. Morikawa,
and T. Aoyama: "Challenges and Lessons Learned in
Building a Practical Smart Space," In Proceedings of
The First Annual International Conference on Mobile
and Ubiquitous Systems: Networking and Services
(Mobiquitous 2004), Boston, U.S.A., August 2004.
[25] U. Bandara, M. Minami, M. Hasegawa, M. Inoue, H.
Morikawa, and T. Aoyama: "Design and Implementation
of an Integrated Contextual Data Management Platform
for Context-Aware Applications," In Proceeding of the
7th International Symposium on Wireless Personal
Multimedia Communications (WPMC2004), vol. 1, pp.
266-270, Abano Terme, Italy, September 2004.
[18] S. Saruwatari, T. Kashima, M. Takimoto, Y. Kawahara,
H. Morikawa, and T. Aoyama: "ANTS: A Framework
for Programming a Physical Environment in Ubiquitous
Computing Environment," In Proceedings of the First
[26] M. Hasegawa, U. Bandara, M. Inoue, and H. Morikawa:
"Cross-Device Handover using Simple Network
Oriented Devices," In Proceeding of the 7th
58
International Symposium on Wireless Personal
Multimedia Communications (WPMC 2004), vol. 3, pp.
402-406, Abano Terme, Italy, September 2004.
Networking Issues in Multimedia Entertainment
(NIME2004), Dallas, TX, U.S.A, November 2004.
[35] Y. Kawahara, N. Kawanishi, H. Morikawa, and T.
Aoyama: "Top-Down Approach toward Building
Ubiquitous Sensor Network Applications," In
Proceedings of Embedded and Ubiquitous Software
Engineering Workshop (EUSE2004), pp. 695-702,
Busan, Korea, December 2004.
[27] M. Inoue, K. Mahmud, H. Murakami, M. Hasegawa,
and H. Morikawa: "A Context Management on
Seamless Networking Platform," In Proceeding of the
7th International Symposium on Wireless Personal
Multimedia Communications (WPMC 2004), vol. 2, pp.
115-119, Abano Terme, Italy, September 2004.
[36] M. Minami, S. Saruwatari, T. Kashima, T. Morito, H.
Morikawa, and T. Aoyama: "Implementation-based
Approach for Designing Practical Sensor Network
Systems," In Proceedings of Embedded and Ubiquitous
Software Engineering Workshop (EUSE2004), pp.
703-710, Busan, Korea, December 2004.
[28] U. Bandara,M. Hasegawa, M. Inoue, H. Morikawa, and
T. Aoyama: "Design and Implementation of a Bluetooth
Signal Strength Based Location Sensing System," In
Proceedings of IEEE Radio and Wireless Conference
2004 (RAWCON 2004), pp. 319-322, Atlanta, U.S.A,
September 2004.
[37] M. Hasegawa, U. Bandara, M. Inoue, and H. Morikawa:
"A Network Oriented Simple Device and its Application
in a Service Mobility Environment," In Proceedings of
Embedded and Ubiquitous Software Engineering
Workshop (EUSE2004), vol. 1, pp. 711-718, Busan,
Korea, December 2004.
[29] M. Inoue, K. Mahmud, H. Murakami, M. Hasegawa,
and H. Morikawa: "Prototype of Context-Based
Adaptive Communication System on Seamless
Networking Platform," In Proceedings of the 15th
Annual IEEE International Symposium on Personal
Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC
2004), vol. 2, pp. 1070-1074, Barcelona, Spain,
September 2004.
[38] Y. Sun, T. Hashiguchi, V. Minh, X. Wang, H. Morikawa,
and T. Aoyama: "Optical Burst Switching Testbed," The
International Conference on IP + Optical Network
(iPOP2005), Tokyo, Japan, February 2005.
[30] K. Mahmud, M. Inoue, H. Murakami, M. Hasegawa,
and H. Morikawa: "Measurement and Usage of Power
Consumption Parameters of Wireless Interfaces in
Energy-Aware Multi-Service Mobile Terminals," In
Proceedings of the 15th Annual IEEE International
Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio
Communications (PIMRC 2004), vol. 2, pp. 1090-1094,
Barcelona, Spain, September 2004.
総説・解説論文
[31] H. Morikawa: "Context-aware Mobile Services," IEEE
Annual Computer Communications Workshop, Bonita
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[40] 森川 博之: "ワイヤレスが開くユビキタスネットワ
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2004.
[32] S. Sameshima, H. Kawamichi, H. Kato, T. Sekiguchi, H.
Morikawa, K. Takashio, and H. Tokuda: "Opportunities
and Issues Relating to Middleware Technologies for
Context-aware
Services,"
IEEE
SMC
2004,
International Conference on Systems, Man and
Cybernetics, The Hague, The Netherlands, October
2004.
[41] 森川 博之: "実空間指向ユビキタスネットワーク,"
人工知能学会誌，vol. 19, no. 4, pp. 447-453, July
2004.
[33] Y. Sun, T. Hashiguchi, V. Minh, X. Wang, H. Morikawa,
and T. Aoyama: "Design and Implementation of Burst
Switching Nodes for WDM Optical Networks," In
Proceedings of Asia-Pacific Optical Communications
Conference(APOC2004), Beijing, China, November
2004.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[39] K. Kitayama, M. Koga, H. Morikawa, A. Hara, and M.
Kawai: "Optical Burst Switching Network Testbed in
Japan,"
In
Proceedings
of
Optical
Fiber
Communications Conference (OFC 2005), Anaheim,
USA, March 2005.
[42] 森川 博之, 井上 真杉, 長谷川 幹雄, 領木 信雄: "
新世代モバイルネットワークへの展開," 情報処理
学会誌, vol. 45, no. 8, pp. 812-816, August 2004.
[43] 森川 博之: "ユビキタスコンピューティングとセン
サネットワーク," 日本学術振興会シリコン超集積
化システム第 165 委員会第 33 回研究会，pp.40-44,
April 2004.
[44] 森川 博之: "[特別講演] ユビキタス社会の実現を目
指す研究ロードマップ," 電子情報通信学会技術研
究報告，RCS2004-22, CQ2004-22, April 2004.
[34] N. Matsumoto, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T.
Aoyama: "A Scalable and Low Delay Communication
Scheme for Networked Virtual Environments," In
Proceedings of 1st IEEE International Workshop on
[45] 森川 博之: "実空間指向ユビキタスネットワーク,"
59
第 5 回日本学術会議モバイル・グローバル通信専門
委員会，April 2004.
[60] 金子 晋丈, 森川 博之, 青山 友紀: "人を主体とし
た安全で柔軟な通信サービスを実現する通信の抽
象化," 電子情報通信学会ソサイエティ大会, B-6-42,
September 2004.
[46] 平澤 一樹, 南 正輝, 横山 成昭, 水町 守志, 森川
博之, 青山 友紀: "自律分散型屋内測位システムの
実 装 と 評 価 ," 電 子 情 報 通 信 学 会 技 術 研 究 報 告 ,
MoMuC2004-3, May 2004.
[61] 三 村 和 , 飛 岡 良 明 , 森 川 博 之 , 青 山 友 紀 :
"MyNetSpace を実現するためのネットワーク空間
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[62] 飛岡 良明, 三村 和, 森川 博之, 青山 友紀: "ユー
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[48] 小森田 賢史, 金子 晋丈, 森川 博之, 青山 友紀: "
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[63] 丸山 達也, 金子 晋丈, 森川 博之, 青山 友紀:
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[78] 飛 岡 良 明 , 三 村 和 , 森 川 博 之 , 青 山 友 紀 :
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[91] 鯉江 尚央, 猿渡 俊介, 水野 浩太郎, 森川 博之,
青山 友紀: "Teleshare: 通話をメタファとしたアク
セ ス 制 御 技 術 ," 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大 会 ,
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[79] 林 智天, 川原 圭博, 田村 大, 森川 博之, 青山 友
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応型コンテンツ配信サービスの設計と実装," 電子
情 報 通 信 学 会 技 術 研 究 報 告 , NS2004-226, March
2005.
[92] V. Minh, T. Hashiguchi, Y. Sun, X. Wang, H. Morikawa,
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March 2005.
[80] 小野 孝之, 三村 和, 川原 圭博, 森川 博之, 青山
友紀: "インフォーマルコミュニケーションを支援
するプレゼンス技術," 電子情報通信学会技術研究
報告, NS2004-296, March 2005.
[93] 橋口 知弘, 孫 咏梅, クアン ミン ヴー, 王 溪,
森川 博之, 青山 友紀: "光バーストスイッチネット
ワークテストベッドにおけるバースト伝送遅延の
一 考 察 ," 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大 会 , B-12-16,
March 2005.
[81] A. Darmawan, S. Kim, H. Morikawa, and T. Aoyama:
"Cooperative Spatial Multiplexing: Decode and
Transmit Scheme," 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大 会 ,
B-5-104, March 2005.
[94] 丸山 達也, 松本 延孝, 金子 晋丈, 森川 博之, 青
山 友紀: "光パケットルーティングのためのブロー
ドキャストを用いた経路情報広告手法," 電子情報
通信学会総合大会, B-12-19, March 2005.
[82] 南 正輝, 西沢 洋平, 平澤 一樹, 森川 博之, 青山
友紀: "位置・方向検出機能統合型磁気通信モジュー
ルの試作," 電子情報通信学会総合大会, A-21-8,
March 2005.
[95] 松本 延孝, 丸山 達也, 金子 晋丈, 森川 博之, 青
山 友紀: "中継ルータのアドレス部分処理による光
パケットルーティング," 電子情報通信学会総合大
会, B-12-20, March 2005.
[83] 飛 岡 良 明 , 三 村 和 , 森 川 博 之 , 青 山 友 紀 :
"MyNetSpace における仮想端末間通信機構の設計
と実装," 電子情報通信学会総合大会, B-6-1, March
2005.
[96] 川西 直, 森川 博之, 青山 友紀: "センサネットワ
ークを用いた実空間指向モンスター収集ゲームの
た め の 通 信 機 構 ," 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大 会 ,
B-15-10, March 2005.
[84] 三村 和, 飛岡 良明, 森川 博之, 青山 友紀: "柔軟
なサービスアクセス制御を実現するユーザ主導仮
想閉域ネットワーク," 電子情報通信学会総合大会,
B-6-2, March 2005.
[97] 林 智天, 川原 圭博, 田村 大, 森川 博之, 青山 友
紀: "コンテキスト適応型コンテンツ配信における
情報通知タイミングに関する検討," 電子情報通信
学会総合大会, B-15-26, March 2005.
[85] 林 辰也, 飛岡 良明, 三村 和, 森川 博之, 青山 友
紀: "MyNetSpace を構築するための端末管理機構,"
61
[98] 川原 圭博, 司 化, 森川 博之, 青山 友紀: "コンテ
キストアウェアサービスプラットフォーム Synapse
の設計と実装," 電子情報通信学会総合大会, B-19-3,
March 2005.
[99] H. Si, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T. Aoyama:
"Performance Evaluation of a Context-aware Service
Platform Synapse," 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大 会 ,
B-19-4, March 2005.
[100] 鹿島 拓也, 猿渡 俊介, 森川 博之, 青山 友紀:
"ANTH: イベント駆動型サービス構築のための実
空間プログラミングフレームワーク," 電子情報通
信学会総合大会, B-19-5, March 2005.
[101] 鈴木 誠, 鹿島 拓也, 猿渡 俊介, 森川 博之, 青山
友紀: "1 チップマイクロコンピュータにおける動
的機能モジュール機構の設計と実装," 電子情報通
信学会総合大会, B-19-6, March 2005.
[102] O. Caron, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T. Aoyama:
"Groupanizer: location awareness' viability to enhance
groupware applications," 電子情報通信学会総合大会,
B-19-11, March 2005.
[103] N. Hoaison, H. Morikawa, and T. Aoyama:
"Performance Evaluation of SENS - A Scalable and
Expressive Naming System using CAN Routing
Algorithm," 電子情報通信学会総合大会, B-19-23,
March 2005.
[104] 岡 敏生, 森川 博之, 青山 友紀: "キーの局所性を
考慮した多次元分散ハッシュテーブル負荷分散の
一 手 法 ," 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大 会 , B-19-24,
March 2005.
[105] 猿渡 俊介, 森川 博之, 青山 友紀: "家庭内センサ
ネットワークにおける低消費電力 MAC プロトコ
ル," 電子情報通信学会総合大会, B-19-38, March
2005.
[106] 小野 孝之, 三村 和, 川原 圭博, 森川 博之, 青山
友紀: "プレゼンスを活用したインフォーマルコミ
ュニケーション支援システムの試作," 電子情報通
信学会総合大会, B-20-10, March 2005.
[107] 神田 敦, 川原 圭博, 森川 博之, 青山 友紀: "柔軟
な入出力形態をもつ周辺認知情報提示システムの
設計と実装," 電子情報通信学会総合大会, B-20-11,
March 2005.
[108] 長谷川 幹雄, 井上 真杉, 森川 博之: "MIRAI シグ
ナリングを用いたサービス発見とネゴシエーショ
ン," 電子 情報通 信 学 会総 合大 会 , BS-3-1, March
2005.
62
原島・苗村研究室
Harashima・Naemura Laboratory
うな研究を行っている．
(1) 都市空間におけるヒューマンコミュニケーションメ
ディアとしての情報技術の構造化と提案
(http://www.hc.ic.i.u‑tokyo.ac.jp/)
(2) 従来型ディスプレイにとらわれないインタラクショ
ンのためのシステムの提案と開発
研究現況
Current Research Projects
1.
(3) 芸術分野とくに合唱における指導法，表記法の検討
と提案
It is important to systematize the Human communication
media as the human in strong relation to the computer. To
realize this, we have many problems to be solved. In this work,
we are studying and investigating not only the hardware but
also the software such as the interface and the content for the
Human interactive media world. And also, the aim of this
work is to combine these technologies and create “Kansei”
space. Our main research interests are in:
ヒューマンコミュニケーションメディア
原島 博・苗村 健・田中 崇・飯田 誠・
ナイワラ チャンドラシリ・大谷智子
Human Communication Media
H.HARASHIMA, T.NAEMURA,
T.TANAKA, M. IIDA,
CHANDRASIRI N.P. and T.OHTANI
コンピュータと映像・音響技術を結び付けたメディア
技術が広く普及し，人とコンピュータの関係は大きく変
わりつつある．これに伴い，感性情報の処理，現実世界
と仮想世界の境界に挑む複合現実感技術，空間を対象と
した情報処理・アート・デザイン・インタフェース，人
に優しいメディア環境などの話題が注目されるようにな
ってきた．この研究では，その目指す方向，技術課題，
メディア社会に与える光と影の問題を論ずるとともに，
人間主体の「ヒューマンコミュニケーションメディア」
へ至る道を総合的に検討している．
The interaction between human and computer has been
drastically changing to a new generation, as the multi-media
technologies in which computers and audio-visual
technologies are systematically integrated have come into
wide use. Moreover, many other promising technologies, such
as virtual reality and “Kansei” information processing, are
making rapid progress. Considering such a situation, we are
studying and investigating the future prospect, technological
problems, and the merits and demerits of human
communication media designed to be very comfortable for the
human.
2.
(1) Proposal and construction of information technology as
the human communication media in the urban space.
(2) Proposal and development of novel interactive display.
(3) Proposal and examination of coaching and the notation in
artistic field, especially in choral.
3.
映像の構造的記述と知的画像符号化
原島 博・苗村 健・飯田 誠・
ナイワラ チャンドラシリ
Structural Representation and
Intelligent Coding of Image Sequences
H.HARASHIMA, T.NAEMURA, M.IIDA and
CHANDRASIRI N.P.
映像を中心とするマルチメディア情報の高度で柔軟な
処理環境の実現に向けて，映像情報の構造的な分析・記
述・合成手法に関する研究を進めている．特に，顔画像
を対象とした，実時間表情情報抽出・認識する新たな技
術や表情合成技術と結び付けて顔画像の知的画像符号化
や感性ユーザ・インタフェースへの応用を行う研究を行
っている．
In order to realize advanced and flexible visual data
processing, we are investigating methods for structural
analysis, description and synthesis of image sequences.
Taking facial image sequences as special targets, novel
techniques for real-time analysis and extraction of facial
expression information are investigated. They are combined
with real time facial expression synthesis techniques for
building intelligent image coding applications and,
man-machine interfaces based on KANSEI interactions.
次世代インタラクティブメディアと感性空間
の創出
原島 博・苗村 健・飯田 誠・
ナイワラ チャンドラシリ・
鳥羽 美奈子・森村久美子
H. HARASHIMA, T. NAEMURA, M.IIDA,
CHANDRASIRI N.P.,
M.TOBA and K.MORIMURA
ヒューマンコミュニケーションメディアにおいて，人
とコンピュータをより密接な関係として構造化すること
は重要である．また，そのための技術課題も多く存在す
る．
本研究では，より人間に近い関係にあるインタラクテ
ィブメディア環境の実現に向けて，インタフェースやコ
ンテンツといったハードおよびソフト技術の融合と新た
な感性空間の創出を目指している．具体的には以下のよ
4.
63
顔画像処理と感性コミュニケーション
原島 博・苗村 健・飯田 誠・
ナイワラ チャンドラシリ・
白木 勇紀・中洲 俊信・松岡 薫
Facial Image Processing and
"Kansei" Communication
H. HARASHIMA, T. NAEMURA, M.IIDA,
CHANDRASIRI N.P.,
Y.SHIRAKI, T.NAKASU and K.MATSUOKA
人の顔・表情や身振り・手振りは，感性的な対人コミ
ュニケーションの基本であり，その研究は将来の情報シ
ステムや通信システムにおけるヒューマンインタフェー
スの設計に大きなインパクトを与えるものと予想される．
本研究では，画像処理並びにコンピュータグラフィック
スの手法を駆使して，顔・表情画像や身振り・手振り画
像の動的な分析と合成を行い，併せて，各種の心理学実
験を通じて，顔・表情や身振り・手振りによる感性コミ
ュニケーションモデルを構築することを目的としている．
また，心理学者などとの共同研究を通じて「顔学」なる
学際的な新分野の開拓を目指している．
Since the facial expressions and gestures are the basics of
“Kansei” communication, the progress in this technical field
will promote the human interface technologies in the future
communication systems. We are examining how to analyze
and synthesize images of facial expressions and gestures by
utilizing the techniques of image processing and computer
graphics. The aim of this work is to construct a “Kansei”
communication model in which the facial expressions and
gestures will play an important role by several kinds of
psychological experiments. We have also opened up the new
academic area of “Facial Studies” in cooperation with
psychologists and so on.
5.
光線記述方式に基づく 3 次元空間情報の処理
苗村 健・原島 博・飯田 誠・
高橋 桂太・
田口 裕一・呉 炳俊・河 宗玄
Ray-Based Approach to 3-D Information Processing
T. NAEMURA, H.HARASHIMA, M.IIDA
K. TAKAHASHI,
Y.TAGUCHI, B.OH, J.HA
(6)３次元構造モデルを用いた実空間光線情報の効率的
処理（Virtual Object Surface，Simplified View-Dependent
Structure）
For realizing recordings and transmissions of a better sense
of presence, it's indispensable to advance research on 3-D
spatial information processing. We are now studying how to
acquire and process 3-D spatial information using a ray-based
description that is independent of the structure of 3-D space.
Our main research interests are in:
(4) Proposing a concept of space coding using ray-based
description.
(5) Theoretical study on the sampling of 3-D spatial
information.
(6) Developing light-ray data acquisition systems.
(7) Real-time processing of dynamic spatial data using a
versatile camera array system
(8) Optical study of thousands of lenslets array system, and
real-time processing of 3-D spatial data with this system.
(9) Processing light-ray data of the real world efficiently using
3-D structure model.
6.
複合現実環境の実現へ向けた実世界とバーチ
ャル世界の融合
苗村 健・原島 博・飯田 誠・
柿本 正憲・塚本 敏弘・
西貝 吉晃・チェン ドミニク・蓑毛 雄吾・
川上 翔治・北村 匡彦
Combining Physical and Virtual Worlds
into Mixed Reality Environment
T. NAEMURA, H.HARASHIMA, M.IIDA,
M.KAKIMOTO, T.TSUKAMOTO
Y.NISHIGAI, D.CHEN, Y.MINOMO
S.KAWAKAMI and K.KITAMURA
情報メディアは人を取り巻く環境へと進化しつつある．
本研究では，我々が生活する「実世界」と，コンピュー
タの中に作り出された「バーチャル世界」を統合的に扱
う情報環境の実現に向け，さまざまな入力方式・実時間
処理・画像合成方式・対話的インタフェース・ディスプ
レイ装置の研究を進めている．具体的には下記のテーマ
が挙げられる．
より高度な臨場感の記録と伝送を実現するためには，
３次元空間情報を対象とした研究が必要不可欠である．
本研究では，標本化対象の空間構造に依存しない「光線
記述方式」による空間情報の取得・処理方法についての
検討を進めている．特に，以下のような研究を行ってい
る．
(2) 空間情報の標本化に関する理論的検討（Depth of Field
in Light Field Rendering，Depth from Focus in Light Fields）
(1) 温度情報を利用してビデオ入力から人物領域を実時
間で自動抽出するシステム（Thermo-key）とその応用
（Thermosaic）
(3) 光線情報取得システムの開発（移動単眼撮像系，
Telecentric 撮像系）
(2) GPU を 利 用 し た 汎 用 的 高 速 画 像 処 理 の 実 装
（General-Purpose Computation Using Graphics Hardware）
(4) カメラアレイシステムを用いた動空間情報の実時間
処理（Video-Based Rendering）
(3) 写真（実写画像）に迫るコンピュータグラフィック
ス（Image-Based Rendering，Photon Mapping）と写真を超
える網膜レベルでのリアリティを実現する
Vision-Realistic Rendering，および実写をアブストラクト
化する Non Photorealistic Rendering
(1) 光線記述方式に関する概念の提唱と理論的体系化
(5) 数千眼レンズアレイシステムの光学的検討と動空間
情報の実時間処理（Computer Graphics Based on Integral
Photography, LIFLET）
64
(4) 没入型仮想環境下での空間情報の対話的操作手法
（Virtual Light Source，Reflection-Based Interface）
わりのデザイン
(3) 人と環境，および人と人とのつながりを表現する実
世界指向インタラクティブメディア (i-trace)
(5) 視線一致光学系によるビジュアルコミュニケーショ
ン（i-ball，透過液晶パネル）
(4) 音楽心理理論に基づくインタラクティブアート
(6) 多チャンネル映像を意図的に混合することで新しい
映像空間を生成するシステム
In these years, IT media is surrounding us more and more.
In this study, we research about various input devices,
real-time processing, image composition, interactive
interfaces, and displays toward accomplishment of MR
environment in which Real-World where we live and
Virtual-World made by computers are combined naturally.
The details of these researches are shown below.
(5) 聴覚情報を視覚化したメディア空間創出による情報
提示とコミュニケーションの演出
(6) 影に彩りや情報を持たせることによる空間の演出
（Graphic Shadow）
With the development of information technology and
growth of information society, it has become a significant
issue to design and direct space generated by them. We are
investigating to generate informational media space focusing
on the real world where we are living, not only in the
laboratories. The major interests are:
(1) Human region segmentation system from video using
thermal information (called "Thermo-key") and its application,
Thermosaic
(1) Interaction and human interface with informational media
space
(2) General-Purpose Computation Using Graphics Hardware
(2) Communication in media space generated in the real world
(3) Image-Based Rendering，Photon Mapping: to composite
images of as high quality as live images. Vision-Realistic
Rendering: to composite images which we see in real world
with simulation of rays including in our eyes. Non
Photorealistic Rendering: to composite abstraction images
from live images to convey their impact or their impression
effectively.
(3) Proposal and implementation of media technologies
representing the relationship between environment/place and
information
(4) Feed back of virtual reality technologies into the real
world and application to space design
(5) Transfiguration and lay out of space using motion pictures
and we are attempting to actualize the design method of space
adjusted to the environment with the know-hows of
architecture, art, and so on.
(4) Virtual Light Source ， Reflection-Based Interface:
interactive manipulations of 3D information in immersive
virtual environment
(5) i-ball: Interactive communication using a crystal ball type
display and Eye-Contactable Optical System Using
Transparent Liquid Crystalline Panel
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
(6) Impressive image composition system (from captured TV
images) with blending multi-channel image sources.
研究論文
7.
実世界指向情報環境のデザイン
苗村 健・原島 博・飯田 誠・
筧 康明・橋田 朋子・
加藤紀雄
Real-world-oriented Information Environment
Design and Generating Media Space Project
T.NAEMURA, H.HARASHIMA, M.IIDA,
Y. KAKEHI, T.HASHIDA, and N.KATO
情報技術の発展と情報化社会の成熟に伴い，それによ
って生み出される空間の演出およびデザインの重要性が
高まっている．本研究では，実験室の枠を超え，我々の
生活する実世界に焦点を当てた情報メディア空間の創
出・デザインについて検討を進めている．特に，
(1) 対面コミュニケーション支援に向けたインタラクテ
ィ ブ な 方 向 依 存 デ ィ ス プ レ イ (Lumisight, Lumisight
Table)
(2) 公共空間におけるユーザセンタードな人と情報の関
65
[1]
Naiwala P. Chandrasiri, Istvan Barakonyi, Takeshi
Naemura, Mitsuru Ishizuka, and Hiroshi Harashima:
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Expression Analysis and Synthesis,'' IEEE Multimedia
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[2]
Yasuaki Kakehi, Makoto Iida, Takeshi Naemura,
Yoshinari Shirai, Mitsunori Matsushita, and Takeshi
Ohguro: ``Lumisight Table: Interactive View-Dependent
Tabletop Display Surrounded by Multiple Users,'' IEEE
Computer Graphics and Applications, Vol.25, No.1, pp
48 -- 53 (2005.1).
[3]
牛田 啓太, 原島 博, 石川 洵: ``i-ball 2: 透 明 球 デ
ィスプレイを備えたインタラクションプラットフ
ォームの開発'', 映情学誌, Vol.58, No.6, pp.842 -845 (2004.6).（Development of i-ball 2: An Interaction
Platform with a Crystal-Ball-Like Display）
[4]
土田 健一: ``「美男子」をめぐる身体とまなざし−
明治 43 年の美男子コンテストを中心に'', 日本顔
学会誌,
Vol.4, No.1, pp.95 -- 106 (2004.9).
[5]
[6]
[7]
（The transfiguration of politics of eyes and body over
`the Good-looking man
‐ On `the Good-looking
man contest held in 43rd year in Meiji period, 1910
A.D. ‐ ）
国際会議論文
稲田 大輔, 倉持 基, N. P. Chandrasiri, 苗村 健, 原
島 博: ``顔の向きに依存しない人物同定システム−
横向き顔画像からの同一人物判定手法の提案'', 日
本顔学会誌, Vol.4, No.1, pp.89 -- 94 (2004.9).（System
for personal identification independent of view angle of
the face image ‐ Method for recognition from
horizontal view -）
[15] Takeshi Naemura: ``3D Computer Graphics Based on
Integral Photography,'' The 11th International Display
Workshops, 3D3-1 (Invited), pp. 1461 -- 1464
(2004.12).
[14] Takeshi Naemura: ``Real World Oriented Human
Media,'' CREST Symposium on Telecommunication,
Teleimmersion and Telexistence II (Invited) (2004.12).
[16] Naiwala P. Chandrasiri, Takeshi Naemura, and Hiroshi
Harashima: ``Interactive Analysis and Synthesis of
Facial Expressions based on Personal Facial Expression
Space,'' 6th Int'l Conf. on Automatic Face and Gesture
Recognition (IEEE FGR 2004), pp.105 -- 110, Seoul
(2004.5).
高 橋 桂 太 , 久 保 田 彰 , 苗 村 健 : ``Light Field
Rendering における合焦判定と全焦点画像合成'', 信
学論, J88-D-II, 3, pp.573 -- 584 (2005.3). （Focus
Measurement and All in-Focus Image Synthesis for
Light Field Rendering）
[17] Keita Takahashi, and Takeshi Naemura: ``All in-Focus
Light Field Viewer, '' ACM SIGGRAPH 2004, Posters,
no.48, Los Angeles, USA, (2004.8).
小島 將, 苗村 健: ``レンズアレイを用いた自由視
点画像合成システムにおける撮像光学系の空間周
波数特性'', 映情学誌, Vol.59, No.4, pp. 569 -- 580
(2005.3).（Spatial Frequency Characteristics of Optical
System for Free Viewpoint Image Synthesis Using Lens
Array）
[18] Keita Takahashi, Akira Kubota, and Takeshi Naemura:
``A Focus Measure for Light Field Rendering,'' IEEE
International Conference on Image Processing
(ICIP2004), Vol.3, pp.2475 -- 2478, Singapore
(2004.10).
[8]
西貝 吉晃, 飯田 誠, 苗村 健: ``Thermosaic: 温度情
報を利用した自動モザイク処理'', 映情学誌, Vol.59,
No.3, pp.80 -- 84 (2005.3).（Thermosaic: Automatic
Obscure Effects Using Thermal Information）
[19] Tomoyuki Yamamoto, Masaru Kojima, and Takeshi
Naemura: ``LIFLET: Light Field Live with Thousands
of Lenslets,'' ACM SIGGRAPH 2004, Emerging
Technologies, etech_0130, Los Angeles (2004.8).
[9]
筧 康明, 苗村 健: ``through the looking glass'', 芸術
科学論文誌, Vol.3, No.3, pp. 185 -- 188 (2004.9).[ 第 3
回論文賞受賞 ]（through the looking glass）
[20] Masaru Kojima and Takeshi Naemura: ``McLiflet:
multiple cameras for light field live with thousands of
lenslets'', IS&T/SPIE Stereoscopic Displays and
Applications XVI, 5664A-78, San Jose (2005.1).
[10] 蓑毛 雄吾, 筧 康明, 飯田 誠, 苗村 健: ``補色を用
いて自己の影を彩りある映像メディアにするマル
チプロジェクションシステム'', VR 論, Vol.10, No.1,
pp. 21 -- 30 (2005.3).（Multi-Projection System for
Transforming Your Shadow into Colorful Visual Media
by Means of Complementary Colors）
[21] Masanori Kakimoto: ``Real-Time Glare Effect for
Reflection Using OpenGL Performer,'' Guest Speech,
Friends of Performer BOF, SIGGRAPH 2004, Los
Angeles (2004.8).
[22] Masanori Kakimoto, Kaoru Matsuoka, Tomoyuki
Nishita, Takeshi Naemura, and Hiroshi Harashima:
``Glare Generation Based on Wave Optics,'' 12th Pacific
Conference on Computer Graphics and Applications
(PG'04), pp.133 -- 142, Seoul (2004.10). [ Best Paper
Award 受賞 ]
[11] Oliver Fleig, Makoto Iida, Chuichi Arakawa: `` Wind
Turbine Blade Tip Flow and Noise Prediction by
Large-eddy Simulation,'' Transactions of the ASME,
Journal of Solar Energy Engineering, 126,
pp.1017-1024, (2004.11).
[12] Oliver Fleig, 飯田 誠, 鈴木 正己, 荒川 忠一:
``LES 大規模計算による風車翼の流れと騒音予測
(第 1 報, 単独翼実験データとの検証) '', 日本機械
学会論文集 B 編, Vol.71, No.701, pp.177-183 (2005.1).
[23] Mitsunori Matsushita, Makoto Iida, Takeshi Ohguro,
Yoshinari Shirai, Yasuaki Kakehi, and Takeshi
Naemura:
``Lumisight
Table:
A face-to-face
collaboration support system that optimizes direction of
projected information to each stakeholder,'' CSCW2004,
pp. 274 -- 283 (2004.11)
[13] Oliver Fleig, 飯田 誠, 荒川 忠一: ``LES 大規模計
算による風車翼の流れと騒音予測(第 2 報, 翼端に
着目した風車翼の空力騒音低減について) '', 日本
機械学会論文集 B 編, Vol.71, No.701, pp.184-190
(2005.1).
[24] Yasuaki Kakehi, Makoto Iida, Takeshi Naemura,
Yoshinari Shirai, Mitsunori Matsushita, and Takeshi
Ohguro: ``Lumisight Table: Interactive View-Dependent
Display-Table Surrounded by Multiple Users,'' ACM
66
SIGGRAPH 2004 Emerging Technologies, etech_0016,
Los Angeles (2004.8).
講習会「可視化フロンティア」, pp.72 -- 94 (2004.11).
ISBN4-906497-28-4
[25] Tomoko Hashida, Yasuaki Kakehi, and Takeshi
Naemura: ``Ensemble system with i-trace,'' International
Conf. on New Interfaces for Musical Expression
(NIME04), 4A-10, pp.215 -- 216 (2004.6).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[37] 牛田 啓太, チャンドラシリ N. P., 原島 博: ``透明
球ディスプレイ i-ball2 におけるリアルタイム表情
認識を用いたインタラクション'', 顔大会, pp.195
(2004.9).
[26] Yugo Minomo, Yasuaki Kakehi, Makoto Iida, and
Takeshi Naemura: ``Movie-in-Shadow: Your Shadow is
a Display,'' ACM SIGGRAPH 2004 Posters, no.15, Los
Angeles (2004.8).
[38] 牛田 啓太, 苗村 健, 原島 博: ``実写動画像マウス
ポインタの提案とその応用'', ヒューマンインタフ
ェースシンポジウム 2004, 3324, pp.1033 -- 1036
(2004.10).
[27] Dominick Chen: ``HIVE - A creative and interactive
archive as a form of social contribution based on
TV-Anytime system'', 31st TV-Anytime meeting
<http://www.tv-anytime.org> (2004.11).
[39] 牛田 啓太, 林 淳哉, 圓藤 知博, 原島 博, 舘 暲: ``
相互テレイグジスタンスへ向けた異種端末間のコ
ミュニケーション ―TWISTER III と i-ball 2 の接
続実験―'', 計測自動制御学会第 5 回システムイン
テグレーション部門講演会 (SICE SI2004), 3D4-3,
pp.911 -- 912 (2004.12).
[28] Dominick Chen: ``Artists and Social Responsibilities:
Maximizing the Publicsphere'', TRANSMEDIALE 2005
<http://www.transmediale.de> (invited) (2005.2).
[29] Akira Kubota, Keita Takahashi, Kiyoharu Aizawa, and
Tsuhan Chen: ``All Focused Light Field Rendering,''
Eurographics Symposium on Rendering (EGSR2004),
pp.235 -- 242, Norrkoping (2004.6).
[40] 牛田 啓太, 原島 博: ``i-ball 2 の開発(3): インタラ
クションとコミュニケーションのプラットフォー
ムを目指して'', 計測自動制御学会第 5 回システム
イ ン テ グ レ ー シ ョ ン 部 門 講 演 会 (SICE SI2004),
3D4-2, pp.909 - 910 (2004.12).
[30] Tomoko Hashida, Takuro Kayahara, Takao Sato:
``Effects of frequency transposition on melody
discrimination,'' International Symposium on Musical
Acoustics 2004, Nara (2004.4).
[41] 牛田 啓太, 石川 洵, 原島 博: ``2 人利用可能なイ
ンタラクティブ空間映像ディスプレイ i-ball 2'', 3D
映像, Vol.19, No.1, pp.40 -- 47 (2005.3).
[31] Makoto Iida, Oliver Fleig, Chuichi Arakawa, Masakazu
Shimooka:`` Wind Turbine Flow and Noise Prediction
by Large Eddy Simulation,'' A Collection of the 2001
ASME Wind Energy Symposium Technical Papers
Presented at the 43th AIAA Aerospace Sciences
Meeting and Exhibit, (AIAA-2005-1188), pp.448-459,
Reno (2005.1)
[42] 倉持基, 稲田大輔, 原島博, 馬場章: ``「歴史写真」
に お け る 新 た な 人 物 比 定 方 法 の 実 践 '', 顔 大 会 ,
pp.179 (2004.9).
[43] 中洲 俊信, N. P. Chandrasiri, 苗村 健, 原島 博: ``対
話型 GA を用いた似顔絵作成におけるユーザ意思反
映の検討 〜顔部品選択・位置形状調節機能の導入
〜'', 顔大会, pp.194 (2004.9).
[32] Oliver Fleig, Makoto Iida, Chuichi Arakawa:
``Prediction of Wind Turbine Tip Noise using Large
Eddy Simulation,'' 2004 EWEC, London, UK,
(2004.11).
[44] 中洲 俊信, チャンドラシリ N. P., 苗村 健, 原島
博: ``対話型 GA を用いた似顔絵作成における髪モ
デルの検討'', 信学技報, MVE2004-55 (2005.1).
[45] 松岡 薫, N. P. Chandrasiri, 苗村 健, 原島 博: ``主成
分分析を用いた顔画像処理プラットホームの開発'',
信学技, HIP2004-106 (2005.3)
[33] Oliver Fleig, Makoto Iida, Chuichi Arakawa: ``Flow and
Noise Prediction of Horizontal Axis Wind Turbines with
Large-Scale Simulation on Earth Simulator,'' WWEC
2004, Wind Power Asia 2004, Beijing, (2004.10)
[46] 高橋 桂太, 苗村 健: ``合焦判定に基づく全焦点
Light Field Viewer'', FIT2004(第 3 回情報科学技術フ
ォーラム), 一般講演論文集, Vol.3, J-010, pp.221 -224 (2004.9).[ 第 3 回ヤングリサーチャー賞受賞 ]
[34] S.Ariga, C.Arakawa, M.Iida: ``Simulation of Wind over
Tokyo Bay Area for Construction of Wind Turbines,''
World Renewable Energy Congress VIII, pp.569,
Denver (2004.8).
[47] 高橋 桂太, 苗村 健: ``Light Field Rendering におけ
る合焦判定法の空間解析'', 信学技報, IE2004-101
(2004.12).
総説・解説論文
[35] 苗村 健: ``バーチャルリアリティ技術の最新動向'',
電気学会誌, Vol.124, No.6, pp. 353 -- 356 (2004.5).
[48] 高橋 桂太, 苗村 健: ``合焦判定に基づくマルチカ
メラ画像からの全焦点自由視点画像合成'', 計測自
動制御学会 システムインテグレーション部門講演
会 (SICE SI 2004), pp.609 -- 610 (2004.12).[ ベスト
[36] 柿 本 正 憲 : `` グ ラ フ ィ ッ ク ス ・ ハ ー ド ウ ェ ア
-OpenGL アーキテクチャの基礎-'', 可視化情報学会
67
セッション講演賞受賞 ]
礎検討'', インタラクション 2005, pp.225 -- 226
(2005.2).
[49] 小島 將, 苗村 健: ``レンズアレイとカメラアレイ
を併用した自由視点画像合成の検討'', 信学技報,
IE2004-122 (2004.12).
[63] 宮田 雅子, 飯田 誠, 苗村 健, 原島 博: ``駅におけ
るサインシステムの Re-Design'', Design Symposium
2004, pp.139 -- 142 (2004.7).
[50] 櫛田 和貴, 高橋 桂太, 苗村 健: ``視点依存簡易モ
デルの実時間生成に基づく多視点画像からの自由
視点画像合成", 3 次元画像コンファレンス, pp.131 -134 (2004.6).
[64] 岡田 敦, 飯田 誠, 苗村 健: ``頭部装着型実音場拡
張システムの基礎検討'', 信学技報, MVE2004-48
(2004.12).
[51] 田口 裕一, 苗村 健: ``自由視点画像合成に基づく
光 線 空 間 符 号 化 方 式 の 基 礎 検 討 '', 信 学 総 大 ,
D-11-144 (2005.3).
[65] 岡田 敦, 飯田 誠, 苗村 健: ``頭部装着型実音場拡
張システム'', インタラクション 2005, pp.227 -- 228
(2005.2).
[52] 河 宗玄, 小島 將, 高橋 桂太, 苗村 健: ``レンズア
レイ方式自由視点画像合成における合焦判定手法
の適用'', 信学総大, D-11-143 (2005.3).
[66] 蓑毛 雄吾, 筧 康明, 飯田 誠, 苗村 健: ``影を映像
メディアにするマルチプロジェクションシステム'',
芸術科学会第 3 回 NICOGRAPH 春季大会, pp.59 -60 (2004.5).
[53] 柿本 正憲, 松岡 薫, 西田 友是, 苗村 健, 原島
博: ``波動光学に基づくグレア生成と実時間表示手
法'', Visual Computing / グラフィクスと CAD 合同シ
ンポジウム 2004, pp.101 -- 106 (2004.6). ［ 優秀研
究発表賞（GCAD 賞）受賞 ］
[67] 柿本 正憲, 芳賀 剛士, 平田 哲也, 向井 亨光: ``裸
眼立体視ディスプレイのための実時間表示ライブ
ラリ'', 映情年大, 18-4 (2004.8).
[54] 池田 大介, 苗村 健: ``多チャンネル映像の同時閲
覧システムに関する基礎検討'', 映像メディア処理
シ ン ポ ジ ウ ム (IMPS2004), I-2.08, pp.29 -- 30
(2004.11).
[68] 柿本 正憲, 芳賀 剛士, 小原 理, 小出 雅人, 立川
智章, 小林 敏彦, 橋本 昌嗣: ``大規模三次元地図情
報の高速表示ライブラリ'', 情報処理学会研究報告
(グラフィクスと CAD 研究会), 2004-CG-117 (6),
pp.31 -- 36 (2004.11).
[55] 池田 大介, 苗村 健: ``多チャンネル映像の同時閲
覧インタフェースの検討'', 信学技報, HIP2004-81
(2004.12).
[69] 橋田 朋子, 茅原 拓郎, 佐藤 隆夫: ``旋律弁別課題
における移調の効果,'' 日本バーチャルリアリティ
学会 第 2 回 VR 心理学研究会, 東京, (2003.11).
[56] 塚 本 敏 弘 , 西 貝 吉 晃 , 苗 村 健 : ``Anisotropic
diffusion を応用した thermo-key の抽出精度改善'', 映
像メディア処理シンポジウム(IMPS2004), I-4.19,
pp.99 - 100 (2004.11).
[70] Oliver Fleig, 飯田 誠, 荒川 忠一：``地球シミュレー
タを用いた風車翼の騒音予測'', ターボ機械協会第
51 回総会講演会, 東京, (2004.5)．
[71] Oliver Fleig, 飯田 誠, 荒川 忠一：``騒音直接計算を
用いた風車翼の騒音低減について'', 2004 年度宇
宙 航 空 研 究 開 発 機 構 シ ン ポ ジ ウ ム , p12, 東 京 ,
(2004.6).
[57] 塚本 敏弘, 西貝 吉晃, 苗村 健: ``非等方性最大値
フィルタを用いた thermo-key の抽出精度改善'', 映
情冬大, 13-10 (2004.12).
[58] 塚本 敏弘, 西貝 吉晃, 苗村 健: ``エッジ保存平滑
化フィルタを用いた Thermo-key の抽出精度改善'',
信学技報, PRMU2004-161 (2005.1).
[72] Oliver Fleig, 飯田 誠, 荒川 忠一：``大規模 LES 計
算による風車回転翼まわりの空力および騒音計算''
日 本 流 体 力 学 会 年 会 2004, E-241, 名 古 屋 ,
(2004.8).
[59] 西貝 吉晃, 飯田 誠, 苗村 健: ``Thermosaic: ライブ
映像の自動モザイク処理'', VR 大, 1A2-1 , pp.59 -- 62
(2004.9).
[73] Oliver Fleig, 飯田 誠, 荒川 忠一：``LES 直接騒音計
算による風車翼のシミュレーション'', 日本機械学
会 2004 年度年次大会講演論文集, 札幌, pp135 -- 136,
(2004.9).
[60] 川上 翔治, 飯田 誠, 筧 康明, 苗村 健, 松下 光
範: ``Lumisight Table におけるカメラと歪ゲージを
併 用 し た 接 触 入 力 の 基 礎 検 討 '', 信 学 技 報 ,
HCS2004-64 (2005.3).
[74] 飯田 誠, 高橋 優, Oliver Fleig, 荒川 忠一：``風車後
流の数値シミュレーション'', 日本機械学会 2004 年
度 年 次 大 会 講 演 論 文 集 , 北 海 道 , pp.137 -- 138,
(2004.9).
[61] 飯田 誠, 松下 光範, 大黒 毅, 白井 良成, 筧 康明,
苗村 健 : ``協調作業支援システム Lumisight Table
を用いた風力発電適地選定教育'', 平成 16 年度工
学・工業教育研究講演会講演論文集，pp.419 -- 420
(2004.7).
[75] 井上 智弘, 岡村 聡, 飯田 誠, 荒川 忠一, 西村 隆
夫：``エネルギー経済シミュレーションによる洋上
風力発電の可能性'', 日本機械学会 2004 年度年次大
会 講 演 論 文 集 (3), No.04-1, pp299 -- 300, 北 海
道,(2004.9).
[62] 筧 康明, 飯田 誠, 苗村 健, 松下 光範: ``Lumisight
Table における卓上オブジェクトへの情報提示の基
68
[76] 井上 智弘, 飯田 誠, 荒川 忠一, "エネルギー経済
シミュレーションによる日本の風力発電賦存量寄
与率の評価", 第 25 回風力エネルギー利用シンポジ
ウム講演論文集, pp307 -- 310, 東京, (2004.11).
よくする」通信へ'', 情報通信ジャーナル, Vol.22,
No.5, pp.10 -- 11 (2004.5).
[89] 原島 博: ``あなたも今日からできる！「いい顔」に
な る 秘 訣 ， 教 え ま す '', ひ ま わ り , Vol.40, pp.23
(2004.5).
[77] 川目 宏幸, 飯田 誠, 荒川 忠一：``設計ツールに向
けた SA モデルを用いた風車翼の 3 次元解析'', 第 18
回数値流体シンポジウム, C1-1, 東京, (2004.12).
[90] 原島 博: ``CG アイドルは不気味？それとも魅力
的？'', act, Vol.1, pp.14 -- 15 (2004.5).
[78] 新宮 泰弘, 飯田 誠, 荒川 忠一：``風車翼型を対象
とした DES と LES の比較'', 第 18 回数値流体シン
ポジウム, A9-2, 東京, (2004.12).
[91] 吉見 俊哉, 原島 博, 港 千尋: ``座談会 ネットワー
ク知の創造『社会情報学ハンドブック』の刊行に寄
せて'', 東京大学出版会, Vol.33, No.6, pp.1 -- 18
(2004.6).
[79] 有賀 清一, 荒川 忠一, 飯田 誠, 高山 糧：``東京
湾埋立地の風況シミュレーションと複合現実感を
用いた流れの可視化'', 第 18 回数値流体シンポジウ
ム, C1-4, 東京, (2004.12).
[92] 原島 博: ``平均顔の世界③ 客室乗務員の顔と局ア
ナの顔'', NATURE INTERFACE, Vol.21, pp.054 -- 055
(2004.6).
[80] 井上 智弘, 飯田 誠, 西村 隆夫, 荒川 忠一, "モデ
ルを用いた日本の風力発電の近未来評価 〜化石燃
料 0%イニシアチブにおける影響評価〜", 第 21 回
エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス講
演論文集, pp167 -- 170, 東京, (2005.1).
[93] 原島 博: ``東大が産業連携のプログラム開講 国際
競争力のあるコンテンツ育成へ'', 民間放送, 4 面
(2004.7.3).
[94] 原島 博: ``平均顔の世界④ 映画スターの顔とテレ
ビ ア イ ド ル の 顔 '', NATURE INTERFACE, Vol.22,
pp.050 -- 051(2004.8).
著書
[95] 原島 博: ``どうすれば街の人が「いい顔」になるの
だろうか？'', 情報通信ジャーナル, Vol.22, No.9,
pp.24 -- 25 (2004.9).
[81] 原島 博, 井口 征士監修: ``感じる・楽しむ・創りだ
す
感 性 情 報 学 '', 工 作 舎 (2004.5).
ISBN4-87502-378-2
[82] 原島 博, 堀 洋一共著: ``工学基礎 ラプラス変換と
z 変換'', 数理工学社 (2004.10).ISBN4-901683-16-0
[96] 原島 博: ``平均顔の世界⑤ ミス日本と女性研究員
の 顔 '', NATURE INTERFACE, Vol.23, pp.052 -053(2004.10).
[83] Takeshi Naemura, Masahide Kaneko, and Hiroshi
Harashima: ``Compression and Representation of 3-D
Images,'' Image Processing Technologies -- Algorithms,
Sensors, and Appications --, chapter 4, pp. 90 -- 115,
Marcel Dekker Inc., (2004.4). ISBN 0-8247-5057-8
[97] 原島 博: ``IT（情報通信技術）は文化の基盤となる
か？'', 情報通信 東海, 特集Ⅱ 情報通信シンポジ
ウム 2004 基調講演, 東海情報通信懇談会, Vol.72,
pp.11 -- 14 (2004.10).
[98] 原島 博: ``「環」とは何か？'', 情報学研究 学環,
Vol.68, pp.1 -- 2(2005.1).
[84] 苗村 健, 原島 博: ``ヒューマンコミュニケーショ
ンメディア'', 人と共存するコンピュータ・ロボット
学 --実世界情報システム--, 東京大学 21 世紀 COE
実世界情報プロジェクト監修, オーム社, pp. 95 -102 (2004.11). ISBN4-274-94694-0
[99] 西貝 吉晃, チェン ドミニク: ``映像現場訪問記
NHK 放送博物館'', 映情学誌, Vol.58, No.10, pp.1396
-- 1399 (2004.10).
[100] 田口 裕一, 松岡 薫: ``映像現場訪問記 東京大学柏
キャンパス一般公開'', 映情学誌, Vol.59, No.1, pp.44
-- 47 (2005.1).
[85] チェン ドミニク: ``ICC HIVE: メディア複合施設
における参加型情報共有地としてのデジタルアー
カイブ'', デジタルアーカイブ白書 2005, デジタル
アーカイブ推進協議会編, pp. 52--53 (2005.3).
[101] 西貝 吉晃, 蓑毛 雄吾: ``映像現場訪問記 本郷リサ
ーチセンター'', 映情学誌, Vol.59, No.2, pp.48 -- 50
(2005.2).
その他（一般向け記事）
[102] 土田 健一: ``明治の美男子を解剖する！'', 学習だ
より, 2004 秋 03 期, 通巻 143 号, pp.22 -- 25 (2004.9).
[86] 原島 博, 星野 幸夫: ``−対談−NEC ソフトが描く
バ イ オ メ ト リ ク ス の 未 来 '', IT s VALWAY,
SPRING2004, No.15, pp.3 -- 5 (2004.4).
[103] チェン ドミニク: ``DiVA 展 2004'', VR 誌, Vol.9 ,
No.3, pp.46 (2004.9).
[87] 原島 博: ``平均顔の世界② J リーグの顔とプロ野球
の顔'', NATURE INTERFACE, No.20, pp.060 -- 061
(2004.4).
[104] チェン ドミニク: ``ポスト・ジャンルのための不透
明な, 弱いリンク'' + ``ART COLUMN: RX プレイリ
ス ト '', FADER, RENEWAL ISSUE, pp.9 + pp.90
(2004.4).
[88] 原島 博: ``美男・美女に映るテレビ電話は詐欺なの
だろうか？−「ありのまま」の通信から「気持ちを
69
[105] チェン ドミニク: ``ART COLUMN: パフォーマン
ス か ら 協 調 聴 取 へ '', FADER 2004, Vol.2, pp.89
(2004.7).
[120] 原島 博: ``デジタルメディアと芸術'', ＪＳＴ異分
野研究者交流促進事業ワークショップ「数理と芸術
の融合（fusion）」(2004.8.10).
[106] チェン ドミニク: ``[DA++]代理表象システムから
代替現実群へ―ネットワーク視覚試論―'' + ``複合
現実を志向するゲーム界の映像表現'', 月刊 BT／美
術手帖, 2004 年 6 月号, pp.100 -- 107 + pp.90 -91(2004.5).
[121] 原島 博: ``情報通信技術（IT）と人間−匿顔コミュ
ニケーション社会の行方を探る−'', 平成 16 年度情
報通信講演会, 電気通信振興会(2004.09.29).
[122] 原島 博: ``顔とコミュニケーション'', 中央区シニ
アカレッジ(2004.10.26).
[107] チェン ドミニク: ``展評: SCAI THE BATHHOUSE:
Dzine 展'', 月刊 BT／美術手帖, 2004 年 7 月号, pp.188
(2004.6).
[123] 原島 博: ``科学と美学の新たな時代 −ダ・ヴィンチ
科学へ向けて−'', 関西デザイナー2004 セミナー,
大阪(2004.10.29).
[108] チェン ドミニク: ``著作権と表現を考える 5 冊'' + ``
オタク／ハッカーを考える 10 冊'', 月刊 BT／美術
手帖, 2005 年 1 月号, pp. 57 + pp.74 -- 75 (2004.12).
[124] 原島 博: ``コンピュータで探る顔の秘密'', 平成 16
年度柏キャンパス一般公開特別講演(2004.10.30).
[125] 原島 博: ``顔学−顔と電子情報科学の遭遇−'', 同
志社ローム記念館オープン１周年記念イベント
(2004.11.2).
[109] チェン ドミニク: ``サウンド・デザイン・テクノロ
ジー: 「generative/reactive」'', 季刊 DESIGN NEWS,
Vol.266, pp.38 -- 39 (2004.6).
[126] 原島 博: ``「顔学への招待：コンピュータで探る顔
の秘密」'', 誠之文化週間講演，広島県立福山誠之館
高等学校, 福山 (2004.11.16).
[110] チェン ドミニク: ``クリエイティブ・コモンズの思
想と実践―ローレンス・ レッシグ インタビュー'',
季刊インターコミュニケーション, 2004 年夏号,
Vol.49, pp.174 -- 183 (2004.7).
[127] 原島 博: `` ダ・ヴィンチ科学へ向けて〜顔学からの
発想〜'', 三菱金曜会(2005.1.14).
[111] チェン ドミニク: ``ICC ワークショップ「リアクテ
ィ ブ ・ ク リ エ イ テ ィ ブ 」 レ ポ ー ト '' ＋ ``ICC
SIG_SOUND: 「コンピュータ音楽の現在形」レポ
ート'', 季刊インターコミュニケーション, 2005 年
冬号, Vol.51, pp.246 -- 249 (2004.12).
[128] 原島 博, イク モハメッド, 河口 洋一郎, さかも
と 未明, 真木 太郎, わたせ せいぞう: `` アニメ・
マンガ立国'', エンジン 01 オープンカレッジ in 穂の
国,豊橋(2005.2.26).
[129] 原島 博: ``ダ・ヴィンチ科学の時代へ'', 宇都宮大学
大学院工学研究科 情報制御システム科学専攻設置
2 周年祝賀式典(2005.3.1).
[112] チェン ドミニク: ``ネットという巨きさ'', 月刊ユ
リイカ―詩と批評, 2004 年 8 月号, 後付 (2004.8).
[113] チェン ドミニク: ``「動く城」の系譜学―心的ネッ
トワークのトポスとして'', 月刊ユリイカ―詩と批
評, 2004 年 12 月号, pp.84 -- 93 (2004.11).
[130] 木村 雅雄, 原島 博, 古川 亨, 山田 和人: ``次世代
の人材に求められるプロデュース能力とは何か'',
現代 GP シンポジウム, 同志社大学寒梅館, 京都
(2005.3.24).
[114] チェン ドミニク: ``メディア・カルチャーとアート
の関係: メディア／アート／アクティビズム'', 季
刊 ART iT 2005 Spring / Winter, Vol.3, No.1, pp.97 -100 (2005.1).
その他（作品展示）
[131] 伊 藤 泉 : ``Mobile City with Mixed Reality'',
SMART-IT 設計競技 (2004.6) [ ユビキタス部門賞受
賞 ]
その他（一般向け講演）
[115] 原島 博: ``学際的なダ・ヴィンチ科学へ向けて−顔
学からのアプローチ−'', 横幹連合講演(2004.4.14).
[132] 伊藤 泉: ``汐留 21 世紀〜IT 公共広場計画案'',
CG-ART 展, (2004.7). [ 東京都産業労働局局長賞受
賞 ]
[116] 原島 博: ``ダ・ヴィンチ科学の新時代に向けて'', 近
畿総合通信局, 大阪 (大阪市)(2004.4.20).
[133] NHK 技術研究所公開 2004: ``ふれあい展示 任意視
点映像生成 インテグラル立体テレビ (2) 視点を自
由に設定: 2-D 表示（LIFLET）'' (2004.5.27-30).
[117] 原島 博: ``匿顔社会のコミュニケーション'', メン
タルヘルス・フォーラム 2004, 財団法人社会経済生
産性本部メンタルヘルス研究所(2004.5.21).
[134] 西 貝 吉 晃, 飯 田 誠 , 苗村 健 : `` 異 次 元 へ ワ ー
プ！？ポストクロマキー・合成技術の新時代展 サ
ーモキー'', SKIP CITY 彩の国ビジュアルプラザ 映
像ミュージアム未来映像ゾーン企画展
(2004.10.15-2005.1.30).
[118] 原島 博: ``いい顔の作り方＝顔学からのアプローチ
＝'', オリリーマネジメントフォーラム 2004, 横浜
(2004.6.22).
[119] 毛利 衛，美馬 のゆり，花田 達朗，原島 博: ``未来
館と東大情報学環の提携〜交流で可能になること
は〜'', 日本科学未来館, (2004.7.12).
[135] NTT コミュニケーション科学基礎研究所 OPEN
HOUSE 2004: `` 自 己 中 心 的 な 情 報 共 有 --
70
public/private を重畳するコミュニケーション場の
デザイン--'' (2004.6.10-11).
ジ ア ム デ ジ ス タ ア ウ ォ ー ド 2004, through the
looking glass (2004.12.23). [インタラクティブ/イン
スタレーション部門 デジスタアウォード 2004・ゴ
ールデンミューズ(年間最優秀作品)受賞]
[136] 筧 康明, 苗村 健: ``through the looking glass'', イン
フォメーションアートの想像力展, 東京都写真美
術館 (2004.4.3-18).
[152] 取材協力（筧 康明）: NHK デジタルスタジアム デ
ジスタ・アウォード 2004 入賞者特集 (2005.1.15)
[137] 筧 康明, 苗村 健: ``through the looking glass'', 第 2
回 DiVA 芸術科学会展(2004.5.20-22).[大賞 受賞]
[153] メールマガジン: ``人物背景をぼかして圧縮率を向
上 −苗村助教授らが手法を提案'', 情報理工 ARA
プログラム メールマガジン 第 25 号 (2004.4.21).
[138] 筧 康明, 苗村 健: ``through the looking glass'', Digital
Art Festival 東 京 2004, 東 京 ガ ジ ェ ッ ト 展
(2004.7.23 - 27).
[139] 筧 康明, 苗村 健: ``through the looking glass'', 第 8
回文化庁メディア芸術祭 (2005.2.25 - 3.6).[審査委
員会推薦作品 アート部門・インタラクティブ]
[154] メールマガジン: ``多視点画像の奥行き推定で 3 次
元 CG を高品位合成 −苗村助教授ら'', 情報理工
ARA プ ロ グ ラ ム メ ー ル マ ガ ジ ン 第 25 号
(2004.4.21).
[140] 橋 田 朋 子 , 筧 康 明 , 苗 村 健 : ``otoato'', ASIA
DIGITAL ART AWARD, インタラクティブアート部
門 (2004.10).[優秀賞受賞]
[155] メールマガジン: ``苗村助教授、第 2 回 DiVA 芸術科
学会展で大賞を受賞'', 情報理工 ARA プログラム
メールマガジン 第 26 号 (2004.5.12).
[141] 橋田 朋子, 筧 康明, 苗村 健: ``otoato <ver. IDE>'',
Design Initiative in Good Design Presentation 2004,
ISUZU DESIGN EXPERIENCE (2004.8.26-28).
[156] メールマガジン: ``原島・苗村研究室、3 次元画像コ
ンファレンス 2004 で優秀論文賞'', 情報理工 ARA
プログラム メールマガジン 第 29 号 (2004.6.23).
その他（報道・取材協力）
[157] メールマガジン: ``多視点画像の合焦を判定して自
由視点画像を合成 ― 苗村助教授 '', 情報理工
ARA プ ロ グ ラ ム メ ー ル マ ガ ジ ン 第 34 号
(2004.9.8).
[142] 取材協力（原島・苗村研究室）: ``現場訪問記 東京
大学 原島・苗村研究室'', 映像情報メディア学会誌,
Vol.58, No.7, pp.920 -- 923 (2004.7).
[158] メールマガジン: ``卓上の物体もディスプレイに―
―苗村助教授らが提案 '', 情報理工 ARA プログラ
ム メールマガジン 第 46 号 (2005.3.9).
[143] 取材協力 (原島 博): ``コンテンツ人材育成 東大
も今秋からプロデューサー，技術開発者の育成に乗
り出す'', NEW MEDIA, No.252, pp.15 -- 15 (2004.5).
[159] ニュースレター: ``筧康明氏 D1(苗村研）の作品が第
2 回 DiVA 芸術科学会大賞に'', 学環学府, no. 5
(2004.5).
[144] 取材協力 (原島 博): ``「顔」で大人らしさを出すに
は'', 週刊 東京大学新聞, 4 面 (2004.8.3).
[160] ニュースレター: ``SIGGRAPH 報告
研究室'', 学環学府, no. 7 (2004.10).
[145] 取材協力 (原島 博): ``心とカラダとキレイに効く
「笑顔」の効用'', 美的, Vol.4, No.7, pp.86 -- 93
(2004.8).
苗村健助教授
[161] http://pc.watch.impress.co.jp/docs/2004/1215/kyokai32.
htm
[146] 取材協力 (原島 博): ``いい顔はいい関係から生ま
れます'', MOM, Vol.162, pp.10 -- 11 (2004.10).
[162] http://pcweb.mycom.co.jp/articles/2004/08/14/siggraph1
/002.html
[147] 取材協力 (原島 博): ``こんな学会知っていますか'',
`笑福亭晃瓶のほっかほかラジオ , KBS 京都ラジ
オ (電話インタビュー形式)(2004.5.11).
[163] http://internet.watch.impress.co.jp/cda/event/2004/05/27
/3264.html
[148] 取材協力（苗村 健）: ``特集２ 最先端テクノロジ
ーを行く 「サーモキー／サーモザイク」
「LIFLET」「ルミサイトテーブル」'', AXIS 誌, vol.
110, pp. 58 -- 59 (2004.7).
[149] 取材協力（筧 康明, 苗村 健）: NHK デジタルスタ
ジアム クワクボリョウタセレクション ``ガジェッ
ト '' 課 題 作 品 特 集 '', through the looking glass
(2004.7.17).
[150] 取材協力（筧 康明, 苗村 健）: NHK デジタルスタ
ジアム 中谷日出セレクション後編, through the
looking glass (2004.12.18).
[151] 取材協力（筧 康明, 苗村 健）: NHK デジタルスタ
71
石塚研究室
Ishizuka Laboratory
文を知識として活用することを目指し，自然言語表現に
適合する知識表現と，関連する推論機構について研究を
行っている．米国，欧州を中心に次世代 Web 基盤として
Semantic Web の研究開発が進行しているが，我々は他機
関とも連携しこれとは異なる視点から，日本発の意味計
算(Semantic Computing)技術に基づく次世代 Web 基盤の
研究と国際標準化を進めている．
Previously, we worked, toward advanced artificial
intelligence functions, on hypothetical reasoning or abduction,
especially on its fast inference mechanisms. In recent years,
we are working on a new knowledge representation and
inference scheme fitted to natural language expressions,
aiming to enable the advanced utilization of a huge volume of
texts on the Web as knowledge. The research and
development of the “Semantic Web” is progressing primarily
in the US and Europe toward a next-generation Web
foundation. In cooperation with other organizations, we are
pushing, with an original viewpoint different from the
Semantic Web, our original approach based on the semantic
computing of natural-language texts, and making efforts to
standardize it internationally as a next-generation Web
foundation.
(http://www.miv.t.u‑tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1.
Web インテリジェンス
石塚
満
Web Intelligence
M.ISHIZUKA
情報・知識の流通と共有の重要なインフラストラクチ
ャになってきている WWW(Web)を，より利用価値の高
い親しみやすい情報空間にするための知能機能の研究を
行っている．特に Web のテキスト部の情報を重視し，そ
のテキスト処理手法に基づく知能化を図っている．関連
する基礎技術として，キーワード抽出法，重要文抽出法，
テキスト要約法，自然言語文による質問応答(Q&A)機構，
などを開発している．これらに基づき，指定した話題に
関する所定期間の Web 新規情報を整理して提示するシ
ステム，複数 Web ページの要約，Web からピンポイント
で必要な情報を探り当てる質問応答，Web からの人間関
係ネットワーク抽出，チャンス発見，などの研究を進め
ている．
The World Wide Web (WWW or Web) is now an important
infrastructure for information/knowledge distribution and
sharing. In order to make the Web more valuable and more
friendly to us, we have been investigating and exploiting Web
intelligence functions. Specifically, we focus on the text
parts of the Web, and are aiming at the Web intelligence based
on text processing. As its basic technologies, we have
developed our methods for keyword extraction, important
sentence extraction, text summarization, question-answering
using natural language queries, etc. Based on these methods,
we have carried out the fallowing system developments. 1) A
system for summarizing new information appeared on the
Web associated with a set of given keywords, 2) A
summarization system of multiple Web pages, 3) Q&A system
for finding pin-pointed information from the Web, 4) An
extraction system of human network from the Web, 5) A
chance discovery function from the Web, etc.
2.
3.
生命的エージェントとマルチモーダルメディ
ア
石塚 満・土肥 浩
Life-like Agents and Multimodal Media
M. ISHIZUKA and H. DOHI
顔と姿，音声対話機能，感情，知能を有する生命的エ
ージェントと，これによるマルチモーダル・メディアに
関する研究開発を行っている．HTML で誰でもが容易に
作成できることにより Web コンテンツが膨大になった
ように，上記のマルチモーダルコンテンツも誰でもが使
用できる記述言語が重要であるのとの考え，
MPML(Multimodal Presentation Markup Language)の開発
を行ってきている．この MPML は各種の機能を統合する
コアの役割も果たしている．MPML は実用的なプレゼン
テーション記述，制作ツールとして使用でき，ソフトウ
ェアを公開している．Web コンテンツを対象とするバー
ジョンに加えて，3 次元 VRML 空間，携帯電話，ヒュー
マノイドロボットを対象とするバージョンも開発してい
る．学習支援システムへの適用なども進めている．
We are developing life-like agents with face, body, voice
communication capability, emotion and intelligence, and
multimodal media systems using these life-like agents. Like
HTML has allowed many people to produce Web contents
easily and thus expanded Web information space
tremendously, we consider that a common and easy-to-use
description language is required for the multimodal contents,
and have been developing such a description language called
MPML (Multimodal Presentation Markup Language).
MPML also serves as a core of integrating a variety of
自然言語テキストの知識化に基づく次世代
Web 基盤
石塚 満
Knowledge Representation/Inference Scheme
for a Next-generation Web Foundation
M.ISHIZUKA
以前には，高次人工知能機能の利用に向けて，不完全
な知識を操作することで有用な枠組みである仮説推論，
アブダクション（発想的推論）の高速化推論メカニズム
について研究してきた．ここ数年は，Web 上のテキスト
72
functionalities. It is provided as a free software, and can be
used to describe and produce practical multimodal
presentations. In addition to its main version for Web
contents, other versions for 3D VRML space, mobile phones
and humanoid robots are developed. We have also studied
on a learning support system and other application systems
associated with MPML.
Int'l Conf. on Industrial and Engineering Applications of
Artificial Intelligence and Expert Systems (IEA/AIE
2004), Ottawa, Canada, Lecture Notes in Computer
Science, LNCS 3029, Springer, pp.653-662 (2004.5).
[9]
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
[10] Gakuto Kurata, Naoaki Okazaki and Mitsuru Ishizuka:
GDQA: Graph Driven Question Answering System NTCIR-4 QAC2 Experiments -, Working Notes of the
Fourth NTCIR Workshop Meeting (NTCIR-4), Tokyo,
Japan, pp.338-344 (2004.6).
研究論文
[1]
[2]
Helmut Prendinger, Sylvain Descamps and Mitsuru
Ishizuka: MPML: A Markup Language for Controlling
the Behavior of Life-like Characters, Journal of Visual
Languages and Computing, Vol.15, No.2, pp.183-203
(2004.4).
松尾豊，友部博教，橋田浩一，中島秀之，石塚満：
Web からの人間関係ネットワークの抽出，人工知能
学会論文誌, Vol.20, No.1, pp.46-56 (2005.1) .
[4]
Helmut Prendinger, Junichiro Mori and Mitsuru
Ishizuka: Using Human Physiology to Evaluate Subtle
Expressivity of a Virtual Quizmaster in a Mathematical
Game, Int'l Journal of Human-Computer Studies, Vol.62,
pp.231-245 (2005).
[5]
[6]
[11] Naoaki Okazaki, Yutaka Matsuo and Mitsuru Ishizuka:
TISS: An Integrated Summarization System for TSC-3,
Working Notes of the Fourth NTCIR Workshop Meeting
(NTCIR-4), Tokyo, Japan, pp.436-443 (2004.6).
Naiwala P. Chandrasiri, Istvan Barakonyi, Takeshi
Naemura, Mitsuru Ishizuka and Hiroshi Harashima:
Internet Communication Using Real-Time Facial
Expression Analysis and Synthesis, IEEE Multimedia
(Special issue on Multisensory Communication and
Experience through Multimedia), Vol.11, Issue3,
pp.20-29 (2004.7).
[3]
[12] Helmut Prendinger, Hiroshi Dohi, Hua Wang, Sonja
Mayer and Mitsuru Ishizuka: Empathic Embodied
Interfaces: Addressing Users' Affective State, Tutorial
and Research Workshop on Affective Dialogue Systems
(ADS-04), Kloster Irsee, Germany, pp.53-64 (2004.6).
[13] Shaikh Mostafa Al Masum, A. S. M. Mahbub Morshed
and Mitsuru Ishizuka: Object Oriented Hybrid Software
Engineering Process (SEP) Model for Small Scale
Software Development Firms, Proc. 2nd Int'l Conf. on
Computer Science and its Applications(ICCSA-2004),
San Diego (2004.6).
[14] Naoaki Okazaki, Yutaka Matsuo and Mitsuru Ishizuka:
Coherent Arrangement of Sentences Extracted from
Multiple
Newspaper
Articles,
PRICAI
2004
Pre-Conference Workshop Notes (Workshop of
Language Sense on Computer), Auckland, New Zealand,
(2004.8).
Hua Wang, Helmut Prendinger, Mitsuru Ishizuka and
Takeo Igarashi: Affective Communication in Online
Chat Using Physiological Sensors and Animated Text,
ヒューマンインタフェース学会論文誌, Vol.7, No.1,
pp.39-45 (2005.2).
[15] Naoaki Okazaki, Yutaka Matsuo and Mitsuru Ishizuka:
Coherent Arrangement of Sentences Extracted from
Multiple Newspaper Articles, PRICAI 2004: Trends in
Artificial Intelligence (C. Zhang, H. W. Guesgen, and W.
K. Yeap (Eds.)). Lecture Notes in AI, LNAI 3157,
Springer, pp.888-891 (Proc. 8th Pacific Rim Int'l Conf.
on Artificial Intelligence, Auckland, New Zealand)
(2004.8).
Helmut Prendinger and Mitsuru Ishizuka: The Empathic
Companion: A Character-based Interface that Addresses
User's Affective States, Int'l Journal of Applied Artificial
Intelligence, Vol.19, No.3-4, pp.267-285 (2005).
国際会議論文
[7]
[8]
Adam Jatowt and Mitsuru Ishizuka: Web Page
Summarization Using Dynamic Content, Poster, Proc.
13th Int'l World Wide Web Conf. (WWW04), New York,
USA, pp.344-345 (2004.5).
[16] Naoaki Okazaki, Yutaka Matsuo and Mitsuru Ishizuka:
Improving Chronological Sentence Ordering by
Precedence Relation, Proc. 20th Int'l Conf. on
Computational Linguistics (COLING-04), Geneva,
Swiss, pp.750-756 (2004.8).
Helmut Prendinger and Mitsuru Ishizuka: What
Affective Computing and Life-like Character
Technology Can Do for Tele-Home Health Care,
Workshop on HCI and Homecare: Connecting Families
and Clinicans (Online Proceedings), in conj. with
CHI-04, Vienna, Austria (2004.4).
[17] Yutaka Matsuo, Hironori Tomobe, Koiti Hasida and
Mitsuru Ishizuka: Finding Social Network for Trust
Calculation, Proc. 16th European Conf. on Artificial
Adam Jatowt, Khoo Khyou Bun and Mitsuru Ishizuka:
Change Summarization in Web Collections, Proc. 17th
73
Intelligence (ECAI2004), Valencia, Spain, pp.510-514
(2004.8).
Oriented Information Sharing using Social Network,
Proc. 25th Int'l Sunbelt Social Network Conf.
(SUNBELT XXV) (2005.2).
[18] Junichiro Mori, Yutaka Matsuo, Mitsuru Ishizuka and
Boi Faltings: Keyword Extraction from the Web for
FOAF Metadata, Proc. 1st Workshop on Friend of a
Friend, Social Networking and the Semantic Web,
Galway, Ireland, pp.1-8 (2004.9).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[27] 谷口智哉，松尾豊，石塚満：Blog コミュニ
ティ抽出と分析，人工知能学会セマンティ
[19] Yohei Asada, Yutaka Matsuo and Mitsuru Ishizuka: A
Method to Automatically find Foaf:Group based on the
Cooccurrence of People with Keywords in the Web,
Proc. 1st Workshop on Friend of a Friend, Social
Networking and the Semantic Web, Galway, Ireland,
pp.34-37 (2004.9).
ックウェブとオントロジー研究会資料，
No.SIG-SWO-A401-08 (2004.7).
[28] 森純一郎，松尾豊，石塚満：語の共起情報
を用いた Web 上からの個人メタデータ抽出，
人工知能セマンティックウェブとオントロ
[20] Yasubumi Nozawa, Hiroshi Dohi, Hitoshi Iba and
Mitsuru Ishizuka: Humanoid Robot Presentation
Controlled by Multimodal Presentation Markup
Language MPML, Proc. 13th IEEE Int'l Workshop on
Robot and Human Interactive Communication
(RO-MAN2004), Kurashiki, Japan, No.026 (2004.9).
ジ ー 研 究 会 資 料 ， No.SIG-SWO-A403-01
(2004.11).
[29] 浅田洋平，松尾豊，石塚満：Web 上の情報
を用いた研究分野の発見（ポスターセッシ
[21] Adam Jatowt and Mitsuru Ishizuka: Summarization of
Dynamic Content in Web Collections, Proc. 8th
European Conf. on Principles and Practice of
Knowledge Discovery in Databases (ECML/PKDD
2004), Pisa, Italy, Lecture Notes in Artificial
Intelligence, LNAI 3202, Springer, pp.245-254
(2004.9).
ョン），2005 年情報学シンポジウム「社会シ
ステムを支える情報学」資料，日本学術会
議・情報処理学会他 (2005.1).
[30] ジュリ・ユスティヌス，石塚満：Web から
の用語説明文の自動抽出，電子情報通信学
[22] Tomoya Taniguchi, Yutaka Matsuo, Koiti Hashida and
Mitsuru Ishizuka: Detecting and Analyzing Blog
Community (Poster Abstracts), Proc. 3rd Int'l Semantic
Web Conf. (ISWC2004), Hiroshima, Japan, pp.45-46
(2004.11).
会第 1 回 Web インテリジェンスとインタラ
ク シ ョ ン 研 究 会 技 術 報 告 ， WI2-2005-02
(2005.2).
[31] 倉田岳人，岡崎直観，石塚満：係り受け解
[23] Junichiro Mori, Yutaka Matsuo, Mitsuru Ishizuka and
Boi Faltings: Keyword Extraction from the Web for
Creation of Person Metadata, Poster Abstracts 3rd Int'l
Semantic Web Conf. (ISWC2004), Hiroshima, Japan,
pp.45-46 (2004.11).
析に基づくグラフ構造を用いた質問応答シ
ステムの構築とその評価，人工知能学会全
国大会論文集，No.1A3-01 (2004.6).
[32] 岡崎直観，石塚満：複数の新聞記事から抽
[24] Junichiro Mori, Yutaka Matsuo, Mitsuru Ishizuka and
Boi Faltings: Keyword Extraction from the Web for
Person Metadata Annotation, ISWC Workshop Notes
VIII (W8) - 4th International Workshop on Knowledge
Markup and Semantic Annotation (Semannot2004) (in
conjunction with 3rd Int'l Semantic Web Conf.
(ISWC2004)), Hiroshima, Japan, pp.51-60 (2004.11).
出した文の並び順の検討，人工知能学会全
国大会論文集，No.2G3-04 (2004.6).
[33] 谷口智哉，友部教博，松尾豊，石塚満：自
然言語と論理をつなぐ知識表現 KRNL の
UNL による拡張，人工知能学会全国大会論
[25] Adam Jatowt and Mitsuru Ishizuka: Temporal
Summarization of Web Pages, Proc. 5th Web
Information Systems Conf. (WISE 2004), Brisbane,
Australia, Lecture Notes in Computer Science, LNCS
3306, Springer, pp.303-312 (2004.11).
文集，No.1H2-01 (2004.6).
[34] 友部教博，谷口智哉，松尾豊，石塚満：知
識表現 KRNL による知識共有システムの構
[26] Junichiro Mori, Tatsuhiko Sugiyama, Yutaka Matsuo,
Hironori Tomobe and Mitsuru Ishizuka: Real-world
築，人工知能学会全国大会論文集，
No.1H2-02 (2004.6).
74
[35] 浅田洋平，友部教博，松尾豊，石塚満：Web
[44] ジュリ・ユスティヌス，石塚満：Web 情報
上の情報からの大規模人間関係ネットワー
を用いた用語説明文の自動抽出，情報処理
クの構築と分析，人工知能学会全国大会論
学会全国大会論文集，No.5R-2 (2005.3).
文集，No.3F1-02 (2004.6).
[45] 鷲田基，岡崎直観，石塚満：Web からの意
[36] 松尾豊，友部教博，橋田浩一，石塚満：イ
見情報抽出とその要約，情報処理学会全国
大会論文集，No.1U-1 (200.3).
ベント空間支援における人間関係ネットワ
ーク抽出技術の活用，人工知能学会全国大
その他
会論文集，No.3C1-03 (2004.6).
[46] 石塚満：会長就任挨拶，人工知能学会誌，
[37] Danushka Bollegala, Naoaki Okazaki, Mitsuru
Vol.19, No.4, p.407 (2004.7).
Ishizuka: A Machine Learning Approach to
Sentence
Ordering
for
Multidocument
Summarization, 自然言語処理学会全国大会
論文集，No.D3-6, pp.636-639 (2005.3).
[38] 櫛田和貴，西村義隆，土肥浩，石塚満，竹
内誉羽，辻野広司：ヒューマノイドロボッ
ト用マルチモーダルプレゼンテーション記
述言語 MPML-HR の開発，情報処理学会全
国大会論文集，No.3K-3 (2005.3).
[39] 小野真裕，石塚満：囚人のジレンマゲーム
におけるネットワーク構造の影響，情報処
理学会全国大会論文集，No.3J-4 (2005.3).
[40] 真川純，土肥浩，石塚満：生体情報と視覚
情報を利用した感性的インタフェースの検
討，情報処理学会全国大会論文集，No.5X-3
(2005.3).
[41] Danushka Bollegala, Naoaki Okazaki, Mitsuru
Ishizuka: A Machine Learning Approach to
Sentence
Ordering
for
Multi
Document
Summarization, 情報処理学会全国大会論文
集，No.5J-3 (2005.3).
[42] 浅田洋平，松尾豊，石塚満：Web 上の情報
を用いた研究者ネットワークのための研究
分野の抽出，情報処理学会全国大会論文集，
No.1U-4 (2005.3).
[43] 小林大祐，谷口智哉，石塚満：Web テキス
ト文からのルール知識の抽出，情報処理学
会全国大会論文集，No.5R-1 (2005.3).
75
広瀬・峯松研究室
Hirose and Minematsu Laboratory
K. Maruyama
音響モデル・言語モデルの効率的な適応，及び韻律の
有効な利用，更には最近提案された音声の音響的普遍構
造に基づく音声認識について研究を進めている。音声認
識性能を劣化させる理由の一つとして，学習環境と評価
環境のミスマッチがあるが，音響モデル，言語モデルの
両者に対してこのミスマッチに対処する手法を考案して
いる。特に，感情音声や非母国語の音声など，その歪み
が大きい音声に対する効果的な手法を提案している。韻
律の利用については，韻律境界情報によって大語彙連続
音声認識の探索幅を動的に制御する手法，韻律境界情報
を用いて複数の音響モデルを切り替える手法，韻律境界
の情報を用いて，言語モデルを切り替える手法を提案し
た。現在は，特にトピックの異なる言語データから得た
複数の言語モデルを動的に制御する手法，文節境界情報
を言語モデルに組み込む手法について研究を進めている。
更に，音響的普遍構造に基づいた音響モデリングについ
ての検討を開始しており，一人の話者の音声を用いた不
特定話者音声認識の基礎技術を構築している。
In order to realize the high performance in speech
recognition, research works have been conducted from several
aspects. One of the major problems in speech recognition is
mismatches between training and testing environments. We
proposed adaptation techniques to solve the mismatch
involved in acoustic modeling and linguistic modeling.
Especially to handle emotional speech and non-native speech ,
which often show large variances and distortions in their
acoustic features, novel techniques for the adaptation are
proposed. As for the use of prosodic features in continuous
speech recognition, we have developed several methods,
where prosodic boundary information was utilized to realize
dynamic control of beam width and dynamic switching of
acoustic models and language models. Currently, our major
focus is placed on the language modeling; to dynamically
control the use of language models, trained with databases
with different topics, and to incorporate “bunsetsu” boundary
information into language models. Further, we started to
investigate effective acoustic modeling of speech based upon
the acoustic universal structure in speech and a new technique
is proposed to realize speaker independent recognition only
with speech samples of a single speaker.
(http://www.gavo.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1. 高品質音声合成
広瀬啓吉・峯松信明・顧文涛・八木裕司・王暁東・
孫慶華・顧広隷・浅野泰史・河村美由紀・黒岩龍
High-Quality Speech Synthesis
K. Hirose, N. Minematsu, W. Gu, Y. Yagi, X. Wang,
Q. Sun, G. Gu, Y. Asano, and R. Kuroiwa
韻律的特徴の側面から高品質の合成音声の実現を目指
している。特に F0 パターンの自動生成の高精度化を検
討している。F0 パターンの生成については，その生成過
程を近似するモデルを構築しており，言語情報を用いた
モデルパラメータの高精度抽出，テキスト音声合成を考
慮した各種言語情報からのパラメータ値の自動生成など
を精力的に研究している。日本語のみならず，中国語音
声合成における F0 パターンのモデリング，及び，テキ
スト音声合成時の F0 パターン生成についても検討して
いる。更に最近では，感情音声データベースより，感情
音声に対応できるモデルパラメータの自動抽出及び，言
語情報・パラ言語情報からモデルパラメータを自動生成
する技術を構築している。また，テキスト音声合成にお
いて必須となる，日本語アクセント変形規則の高精度化
についても研究し，その成果を広く公開している。
Researches are being conducted to realize high-quality
speech synthesis from the prosodic aspect of speech.
Especially automatic generation of F0 patterns is intensively
examined. For that, we already built a functional model to
approximate human physical mechanism to generate F0
patterns. Some researches are currently done to extract the
model parameters automatically from speech samples and to
generate the model parameters automatically only with
linguistic input, which is required for text-to-speech synthesis.
Not only Japanese but also Chinese is used to develop a
text-to-speech system. The Chinese version of estimation of
the F0 model parameters and generation of the F0 patterns is
developed. Further, expressive speech synthesis is also
investigated using a large speech corpus with many emotions
and attitudes. Text-to-speech synthesis requires various
modules for its implementation, one of which is accent sandhi
rules. We’re developing new rules for a better control of word
accent concatenation. The rules are widely used by many
researchers.
3. 音声の韻律解析
広瀬啓吉・峯松信明・河村美由紀・顧輝・丸山和孝
Analysis of Prosodic Features of Speech
K. Hirose, N. Minematsu, M. Kawamura, H. Hu,
and K. Maruyama
音声の音響的特徴のうち，音の高さ，長さ，強さとい
った特徴は韻律的特徴と呼ばれる。ここでは，連続音声
に対して観測される音の高さパターン（以下，F0 パター
ンと呼ぶ）のモデル化を行なうとともに，そのモデルが
2. 高精度音声認識
広瀬啓吉・峯松信明・阿部悠・村上隆夫・丸山和孝
High-Performance Speech Recognition
K. Hirose, N. Minematsu, Y. Abe, T. Murakami, and
76
control based on the dialogue flow, response generation taking
the user’s states into consideration, and prosodic control for
the generation of appropriate responses, and so on. With the
proposed system, a collaborative communication between
user and system is possible. The system can adequately handle
miscommunications when they occur. Further, automatic
estimation of speakers’ attributes is also examined. Currently,
age, gender, speaker, attitude, and emotion are the targets of
estimation. Techniques for identifying these attributes are
developed using speaker identification techniques and
acoustic universal structure analysis.
要求するパラメータの推定を観測パターンから自動推定
する枠組みについて取り組んでいる。抽出された韻律情
報の利用の一貫として，例えば中国語の声調の認識を検
討している。ここでは数シラブルを単位として F0 パタ
ーンを捉えることで効率的な四声モデリングを行なって
いる。本研究室で提案している音声の構造解析（音響的
普遍構造）においては，種々の発話スタイルが構造の歪
みとして観測されることが得られている。この情報を利
用し，発話意図や感情など，パラ言語情報の自動推定に
おける本構造解析の利用方法についても検討している。
Acoustic features of speech are often divided into two
kinds; segmental and prosodic ones. Prosodic features are
related to height, length, and strength of speech. In this study,
a model to approximate a time contour of speech height (F0
contour) is built based on human physical mechanism of the
F0 generation. A method to automatically extract the model
parameters is devised. The extracted parameters are used for
speech synthesis and recognition of Japanese and Chinese; for
example, to identify Chinese tone types, F0 contours are
modeled for a unit including preceding and succeeding
syllables. Acoustic universal structure analysis is also applied
effectively to characterize the prosodic aspect of a given
utterance. The structure is found to be distorted by
para-linguistic features involved in the utterance and is used
to identify speakers’ emotions and attitudes effectively.
5.
語学教育 CAI システム
峯松信明・広瀬啓吉・伊勢井敏子ヤーッコラ・
毛利太郎・平野宏子・朝川智・羅徳安
Development of Language Learning CAI Systems
Using Speech Technologies
N. Minematsu, K. Hirose, T. Isei-Jaakkola, T. Mohri,
H. Hirano, S. Asakawa, and D. Luo
音声分析，認識，合成技術を利用し，外国語学習者の
「なまった」発音を自動的に検出して発音矯正のための
指示を与える高度な計算機支援による語学学習システム
の開発を進めている。例えば，(1)学習者音声と教師音声
の時間対応を取ったうえで，ピッチ，持続時間，パワー
等の発音誤りと矯正方法を指示し，また，PSOLA 音声合
成により，矯正音声を学習者自身の音声で提示する英語
教育システム，(2)拍の平均基本周波数を測定してアクセ
ント型の誤りを自動判定する日本語アクセント型教育シ
ステム，(3)英単語・英文中の強勢音節位置の自動検出シ
ステム，(4)強勢生成に見られる日本人特有の癖を推定し，
理解容易な形態で視覚化するシステム等，の開発を進め
ている。また，これらシステム開発に必要な大規模音声
データベースの作成も行ない，コーパスに基づく日本人
英語の分析，日本語・英語間の言語的差異の分析なども
行なっている。最近では，音声の音響的普遍構造分析に
基づき，地球上に存在する 20 億とも言われる英語学習者
一人一人を異なる対象として記述し，分類するための技
術的枠組みや，学習者の発音を教師の発音と音響的に比
較するのではなく，学習者発音を対象言語と純粋に言語
的に比較する枠組みなども検討している。
An advanced computer aided language learning system has
been developed, in which accented pronunciation in foreign
language learners is automatically detected with instructions
for its correction using speech analysis, recognition and
synthesis techniques. Several sub-systems were already
developed, including:(1) An English learning system, where
learner's utterance is time-aligned to teacher's utterance, and,
then, accented pronunciation on pitch, phoneme duration and
others is pointed out with guides to correction. Corrected
speech is also generated in his own voice using PSOLA-based
speech synthesis. (2) A Japanese word accent type training
system, where accent type errors in learner's pronunciation are
4.
ユーザフレンドリな音声対話システム
広瀬啓吉・峯松信明・八木祐司・高田靖也・
丸山和孝
Development of User-friendly Spoken Dialogue
Systems
K. Hirose, N. Minematsu, Y. Yagi, S. Takada, and K.
Maruyama
音声合成，音声認識などの要素技術の応用として音声
対話システムの構築を行なっている。ここではまず，対
話の流れに則したシステム動作，ユーザの状況に応じた
応答文生成，更にはより適切な応答生成を実現する韻律
制御など，応答音声に着眼したシステムの高精度化を検
討している。特に，ユーザとシステム間に知識の不一致
が生じた場合，そこから起りうる対話の破綻を回避しな
がら対話を進める必要がある。即ち，協調的な対話であ
り，これを実現するシステム構築を目指している。更に，
ユーザの特性に応じてシステムの挙動を変化させること
を検討している。現在着眼している特性は，ユーザの年
代，性別，精神状態（感情）等であり，これらの特性を
音声情報から抽出し，それに応じてシステムの挙動を動
的に制御する。特性の推定に関しては，話者認識技術や，
音響的普遍構造分析をベースに行なっている。
As application of speech synthesis and speech recognition
techniques, several spoken dialogue systems are developed,
where the issue of response generation is focused. To realize
advanced systems, research works are conducted on; dialogue
77
7.
automatically detected by measuring average mora F0 values.
(3) A stressed syllable detector, where a stressed syllable is
located using four acoustic factors of power, pitch, duration
and vowel quality. (4) A pronunciation habit estimator, where
habits peculiar to Japanese learning English are detected and
the strength of the habits is further estimated automatically. To
build the systems, a large speech database of non-native
speech is required. In our study, a project of collecting
non-native speech is also carried out. Using this database,
error analysis of non-native speakers’ pronunciation is
conducted and acoustic-linguistic differences between English
and Japanese are investigated. Recently, a new and novel
acoustic representation of speech sounds is proposed, called
the acoustic universal structure in speech. Based on this
representation, we developed a method to describe 20 billion
English students as different objects and classify them based
on their phonological awareness. Further, a method of
linguistic comparison between a student’s pronunciation and
the target language is also devised.
6.
人間による音声情報処理
峯松信明・広瀬啓吉・渡辺美知子
Human Speech Processing
N. Minematsu, K. Hirose, and M. Watanabe
人間による音声情報処理の様子を定量的に分析し，そ
の知見を種々の音声処理技術へ反映させることを目的と
する。現在 2 つの分析を進めている。一つは日本人英語
を日本人と面会したことが無い米国人に聴取させ，その
書き取り結果を収集している。得られた誤認識結果を分
析することで，日本人英語の何がコミュニケーション障
害をもたらすのか，という問題をデータマイニング的手
法に基づいて解くことを試みている。もう一つの分析は
人間対人間間のコミュニケーションにおけるフィラー
（つなぎ語）の役割の分析である。文字言語として書き
示されることが少ない現象であるが，日常の音声活動の
中には多発する。どのような種類のフィラーがどのよう
な場面で登場し，それによって音声コミュニケーション
がより円滑になるのか，ならないのか，そういった観点
から種々の知覚実験を通して分析を行なっている。
This project aims at investigating human processing of
speech and implementing the findings in machine processing
of speech. Two analyses are being done. The first one collects
data of American listeners’ misrecognition when hearing
Japanese English. A large amount of speech samples of
Japanese English were presented to Americans who were
asked to write down what they heard. With the obtained data,
based on machine learning, a series of analyses were done to
find out what kind of combination of pronunciation errors is
more fatal to the communication. The second analysis
investigates the role of fillers in the smooth human-to-human
communication. Fillers are often ignored when describing
speech events in documents, though they occur frequently.
The analysis focuses on; what types of fillers are observed in
what linguistic situations, and whether fillers contribute to
make the speech communication smoother or not.
音楽・音声情報処理
峯松信明・広瀬啓吉・カデマル イスラム
Music and Speech Information Processing
N. Minematsu, K. Hirose,
and Md. Kahdemul Islam Molla
音楽・音声情報処理として，歌声における韻律制御及
び音源分離に関して検討している。歌声の分析に関して
は日本の古典芸能に着眼し，長唄の韻律分析とそのモデ
ル化を行なった。長唄は基本周波数・パワーが瞬時に大
きく変化する（あたり・ふりと言われる）パターンを有
することが知られており，これを従来のベルカント調の
韻律モデルに対して，装飾音指令という形で実装した。
提案モデルを用いて，任意の五線譜から長唄的な歌声を
合成することに成功した。音源分離に関しては，複数の
音源によって生成された 1 チャネルの音響信号から，そ
の音源を分離し，特定する技術についての検討を開始し
ている。
Acoustic analysis and modeling of singing and instrumental
sounds were investigated. As for analysis of singing, Nagauta,
which is the Japanese classical style of singing, was focused
on. Nagauta is very characteristic as it has very rapid and
sharp F0 and power increases in its prosodic patterns.
Acoustic modeling of these rapid changes, called as Atari’s
and Furi’s, was realized by adding grace note components to a
conventional prosody model of singing in Bel-Canto style.
Using the proposed model for Nagauta, any standard notation
can be converted into Nagauta-like singing as synthetic
speech. As for analysis of instrumental sounds, a novel
technique to separate sound sources from their mixture in
less-condition (the number of microphone is less than the
number of sources) is proposed.
8. 音声に内在する音響的普遍構造
峯松信明・広瀬啓吉・朝川智・村上隆夫・丸山和孝
The Acoustic Universal Structure in Speech
N. Minematsu, K. Hirose, S. Asakawa, T. Murakami,
and K. Maruyama
音声工学は音響音声学を基盤として構築されている。
その結果，音声の物理表象であるスペクトルには，言語・
パラ言語・非言語情報全てが混入する。全てが見えると
いうことは，例えば音声認識のように音声の言語情報の
みを対象とする場合には不都合な表象となる。本研究で
は，音声に内在する非言語的特徴を表現する次元を消失
する形で定義される音声の物理表象を提案している（音
声の音響的普遍構造）。これはある意味，言語学を物理学
として捉え直す方法論である。音響事象を確率論的に分
布として捉え，分布間の距離を情報論的に計算し，最終
的に分布群を構造論的に捉える。こうして得られる構造
78
Speech, & Signal
pp.889-892 (2005-3).
は，一切の非言語情報を保有しない音声の物理表象とな
る。この表象に基づく工学応用として，語学教育支援，
音声認識，更にはパラ言語情報抽出などを検討している。
Speech engineering is built based on acoustic phonetics.
Speech representation of acoustics phonetics, i.e., spectrogram,
inevitably shows linguistic, para-linguistic, and non-linguistic
information of speech. It directly means that spectrogram is
very noisy representation to implement speech recognition on
machine, because the non-linguistic features in speech, e.g.
speaker identity, age, gender, etc, are completely irrelevant to
speech recognition. In this study, a novel representation of
speech is proposed, which can almost completely exclude
dimensions related to the static non-linguistic features in
speech. In a sense, this is an attempt to study linguistics
(structural phonology) as physics. After capturing acoustic
speech events as distributions, distribution-distribution
distance is defined based on information theory. Then, a set
of the distributions is modeled as a structure. The resulting
structure includes (almost) no dimensions related to the
non-linguistic features. Some applications are investigated
based on the representation, such as pronunciation training,
speech recognition, and estimation of users’ attitude and
emotion.
学会誌学術論文
[2]
[4]
J. Zhang and K. Hirose, "Tone nucleus modeling for
Chinese
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analysis and modeling of Nagauta singing to generate
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Dynamics by Ear, Eye, Mouth and Machine), vol.E87-D,
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Shanghainese
F0
contours
based
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command-response model," Proc. Int. Symposium on
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[29] W. Gu, H. Fujisaki, and K. Hirose, "Analysis of
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Processing (ICSLP'2004), pp.993-996 (2004-10).
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[23] W. Gu, K. Hirose and H. Fujisaki, "Analysis of F0
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著書
[24] N. Minematsu, “Pronunciation assessment based upon
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ロジェクト監修: 人と共存するコンピュータ・ロ
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[25] H. Fujisaki, W. Gu, and K. Hirose, "The
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[35] 桜庭京子，坂野秀明，峯松信明，広瀬啓吉， 男性
から女性へ性別の移行を希望する性同一性障害者
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SP2004-142，pp.31-36 (2005-1).
[27] K. Hirose, K. Sato, and N. Minematsu: “Corpus-based
[37] 毛利太郎，広瀬啓吉，峯松信明， ニューラルネッ
80
トワークによるモーラピッチの推定 , 電子情報通
信学会音声研究会，SP2004-144，pp.43-48 (2005-1).
[50] 峯松信明，村上隆夫，丸山和孝，広瀬啓吉，志甫淳，
西村多寿子，西成活裕， 構造不変の定理に基づく
音声の構造的表象とその距離尺度 , 日本音響学会
春季講演論文集，1-5-13，pp.25-26 (2005-3).
[38] Md. Khademul Islam Molla, K. Hirose, and N.
Minematsu,
Audio
source
separation
in
underdetermined case with source localization cues ，
Technical Report of IEICE, SP2004-147, pp.13-18
(2005-1).
[51] 峯松信明，岡部浩司，広瀬啓吉， 米語母語話者を
対象とした日本人読み上げ英語音声の聞き取り調
査 , 日 本 音 響 学 会 春 季 講 演 論 文 集 ， 2-1-9 ，
pp.221-222 (2005-3).
[39] 峯松信明， 構造音韻論の物理実装に基づく学習者
表象と発音学習支援 ， 電子情報通信学会思考と言
語研究会，TL2004-47，pp.47-52 (2004-12).
[52] 渡辺美知子，伝康晴，広瀬啓吉，峯松信明， 節境
界のポーズ・フィラーが非母語話者の聞き取りに及
ぼす影響 , 日本音響学会春季講演論文集，2-2-2，
pp.325-326 (2005-3).
[40] 古山悠介，広瀬啓吉，峯松信明， 基本周波数パタ
ーン生成過程モデルによる韻律コーパスの作成 ，
電子情報通信学会音声研究会，SP2004-53，pp.1-6
(2004-8).
[53] 八木裕司，高田靖也，広瀬啓吉，峯松信明， 音声
対話システムにおける応答生成手法の検討 , 日本
音 響 学 会 春 季 講 演 論 文 集 ， 3-5-14 ， pp.653-654
(2005-3).
[41] 朝川智，峯松信明，広瀬啓吉， 音響的普遍構造の
サイズと単語境界における音響的分離度に着眼し
た米語音声の音響分析 , 電子情報通信学会音声研
究会，SP2004-28，pp.53-58 (2004-6).
[54] 毛利太郎，広瀬啓吉，峯松信明， 日本語 CALL に
おけるアクセント型識別のためのピッチ推定 , 日
本音響学会春季講演論文集， 2-2-15 ， pp.351-352
(2005-3).
[42] 峯松信明，松井健，広瀬啓吉， 構造音韻論の物理
実装に基づく新しい音声の音響的表象 , 電子情報
通信学会音声研究会，SP2004-27，pp.47-52 (2004-6).
[55] 伊勢井敏子・ヤッコラ，広瀬啓吉，峯松信明，
Japanese L2's and English speaker's cognitions of the
English emotional statement: "This is a pen , 日本音響
学会春季講演論文集，2-2-4，pp.329-330 (2005-3).
[43] Md. Khademul Islam Molla, Keikichi Hirose, and
Nobuaki Minematsu,
Audio source separation by
deriving independent basis vectors from single mixture
spectrogram ， Technical Report of IEICE, SP2004-5,
pp.23-28 (2004-4).
全国大会論文
[56] 顧文濤, 広瀬啓吉, 藤崎博也，"生成過程モデルに基
づく広東語音声の基本周波数パターンの合成," 日
本 音 響 学 会 春 季 講 演 論 文 集 ， 3-P-31, pp301-302
(2005-3).
[44] 藤野真紀，峯松信明，広瀬啓吉， 音声の音響的普
遍構造に着眼したパラ・非言語情報推定に関する実
験的検討 ， 日本音響学会春季講演論文集，2-5-3，
pp.59-60 (2005-3).
[57] 渡辺美知子，伝康晴，広瀬啓吉，峯松信明， 後続
句の複雑さに関する聞き手の予測にフィラーが及
ぼす影響 , 日本音響学会秋季講演論文集，2-5-13，
pp.463-464 (2004-10).
[45] 朝川智，峯松信明，広瀬啓吉， 強勢・弱勢母音に
おける音響的普遍構造のサイズと発音習熟度に関
する分析 ， 日本音響学会春季講演論文集，2-1-11，
pp.225-226 (2005-3).
[58] 村上隆夫，峯松信明，広瀬啓吉， 音声の構造化に
よる非言語情報の消失に関する定量的分析, 日本
音 響 学 会 秋 季 講 演 論 文 集 ， 2-P-9 ， pp.379-380
(2004-10).
[46] 孫慶華，広瀬啓吉，峯松信明， 音調核を利用した
中国語 F0 パターンの生成 , 日本音響学会春季講
演論文集，1-1-10，pp.173-174 (2005-3).
[59] Lina Diao, Keikichi Hirose, and Nobuaki Minematsu，
Tone recognition for Chinese continuous speech
based on neural network , Proc. Spring Meeting of
Acoust. Soc. Japan, 1-5-8, pp.435-436 (2004-10).
[47] 古山悠介，広瀬啓吉，峯松信明， F0 モデルパラメ
ータ自動抽出における統計的手法の利用 , 日本音
響学会春季講演論文集，1-1-9，pp.171-172 (2005-3).
[60] Md. Khademul Islam Molla, Keikichi Hirose, and
Nobuaki Minematsu， Separation of audio signal from
the mixture by spatial localization of the sources , Proc.
Spring Meeting of Acoust. Soc. Japan, 2-4-21,
pp.313-314 (2004-10).
[48] 岡部浩司，シュー・ヘンリック，峯松信明，広瀬啓
吉， 日本人大学生による読み上げ英語音声の明瞭
度に関する分析 , 日本音響学会春季講演論文集，
2-1-8，pp.219-220 (2005-3).
[61] 顧文濤, 広瀬啓吉, 藤崎博也，"広東語音声の基本周
波数パターンの生成過程のモデル化," 日本音響学
会秋季講演論文集，2-P-17, pp.395-396 (2004-9).
[49] 丸山和孝，村上隆夫，峯松信明，広瀬啓吉， 音声
の構造的表象に基づく音響的照合に関する実験的
検討 , 日本音響学会春季講演論文集，1-5-14，
pp.27-28 (2005-3).
[62] 顧文濤, 広瀬啓吉, 藤崎博也，"上海語音声の基本周
波数パターンの生成過程のモデル化," 日本音響学
81
会秋季講演論文集，2-P-16, pp.393-394 (2004-9).
[63] 渡辺美知子，伝康晴，広瀬啓吉，峯松信明， 節境
界の種類とフィラーの出現頻度 , 日本音声学会全
国大会予稿集，pp.65-70 (2004-9).
[64] 峯松信明， 外国語発音における音韻構造の歪みに
着眼した発音の自動評定 , 日本音声学会全国大会
予稿集，pp.119-124 (2004-9).
[65] 峯松信明， 学習者が呈する音韻構造と対象言語の
語彙構造との整合性に基づく発音明瞭度の自動推
定
日本音 声学会 全国 大 会予稿 集，pp.125-130
(2004-9).
[66] 峯松信明， 学習者を記述する音声科学の提案とそ
れに基づく学習支援 , 人工知能学会春季講演論文
集，3E1-06，CD-ROM (2004-6).
82
近山・田浦研究室
Chikayama and Taura Laboratory
Large scale clusters and widely distributed environments
are difficult to manage, operate, and use. Firewalls and NATS,
for example, block direct connections between some pairs of
nodes, making it troublesome to merely invoke a remote
command. For another example, we often need explicitly copy
files because file systems are not usually shared across local
area networks. We conducted research to improve these
situations, including: (1) a shell supporting quick command
submissions in wide area, and (2) a multi-node file
synchronization tool, and (3) a CPU cycle stealing tool.
(http://www.logos.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
共有クラスタ・広域分散環境での高性能な並
列計算
遠藤敏夫，金田憲一，斎藤秀雄，堀田勇樹，
小林弘和，高橋慧，田浦健次朗，近山隆
Performance-Robust Parallel Computation in
Shared and Widely Distributed Clusters.
T. Endo, K. Kaneda, H. Saito, Y.Horita,
H. Kobayashi, K. Takahashi, K. Taura
and T. Chikayama
3.
広域分散環境で多数の資源を利用して動作する並列プ
ログラムには，大きなネットワーク遅延や，他のプロセ
スの存在によって引き起こされるスケジューリング遅延
に対する耐性が必要になる。我々は，(1)広域分散環境用
の高性能通信ライブラリ，(2)そのような環境下で，占有
環境並みの性能を安定して示す数値計算(LU 分解)，(3)
ネットワーク/CPU の性能や負荷状況によってタスク配
置を変更する資源管理システム，(4)適応的集合通信，(5)
スケーラブルな故障検知，などに関する研究を行った。
Parallel programs on widely distributed, large-scale
environment need tolerate network latencies and scheduling
latencies introduced by competing processes. Our research in
this area includes the following. (1) message passing library
for wide area, (2) a parallel numeric algorithm (LU
factorization) that exhibits robust performance in such
environments, (3) a resource manager that makes decision
based on network/CPU capacity and load, (4) adaptive
collection operations, and (5) scalable failure detectors.
耐故障並列計算
堀田勇樹，鴨志田良和，田浦健次朗，近山隆
Fault-Tolerant Parallel Computation
Y. Horita, Y. Kamoshida, K. Taura
and T. Chikayama
大規模な並列計算では一部のノードの故障を越えて，
計算が動き続けることは必須の要件となる。我々は，(1)
広域分散環境で耐故障並列計算をサポートするための通
信ライブラリの拡張，(2)充足可能性問題を題材とした，
実用的な耐故障並列計算のケーススタディを行った。
Increasing scale of parallel computation requires a
tolerance to crash of some nodes. We conducted research on
the following. (1) an extension to a message passing library to
support fault tolerance of wide area parallel computation. (2) a
case study using satisifiability problem (SAT) of a practical
fault-tolerant parallel computation.
4.
Web Crawler および情報検索
柳内啓司，シムウォンボ，田浦健次朗，近山隆
Web Crawlers and Information Retrieval
K. Yanagiuchi, Shim WonBo, K. Taura
and T. Chikayama
自然言語処理や情報抽出・検索の研究基盤として，Web
ページの収集・蓄積を行っており，本年度は高速で再利
用の容易な並列 Web Crawler の研究を行った。
We are gathering and archiving web pages for
infrasctructure of natural language processing and information
extraction/retrieval research. This year, we conducted a
research on fast reusable web crawler.
2.
広域に分散した資源を効率的に利用するツー
ル
カンデル・スニル，吉田仁，田浦健次朗，近山隆
Tools for Efficiently Using Widely Distributed
Resources
K. Sunil, H. Yoshida, K. Taura and T. Chikayama
大規模クラスタや広域分散環境では，日常の対話的利
用の効率を妨げるいくつもの要因が存在する。たとえば
Firewall や NAT は一部の計算機間の直接的なアクセスを
禁止し，遠隔にコマンドを起動することを面倒にする。
また多くの場合 LAN を越えてファイルを透明に共有す
ることはできないため，データやプログラムの一貫性維
持のために明示的なファイルのコピーが必要である。
我々はこの状況を改善するための，(1) 広域環境で高速
かつスケーラブルなコマンド投入を可能にするシェル，
(2)ファイル同期ツール，(3) CPU の空き時間を利用した
並列計算の研究を行った。
5.
逐次プログラムの半自動並列化
早津政和，田浦健次朗，近山隆
Semi-automatic Parallelization of Sequential
Programs
M. Hayatsu, K. Taura and T. Chikayama
与えられた逐次プログラムの並列化を支援する手法と
して，競合検出技術を元に，プログラムの実行を監視し
て，可能な並列化を処理系が自動的に推論してプログラ
マに提示する，「半自動的な」並列化に関する研究を行っ
た。本手法は静的解析と異なり，保守的な近似によって，
実際には可能な並列化を見逃すことはない。したがって
83
これまで自動並列化が適用不可能であったプログラムに
対しても有効である。その一方でどんな入力に対しても
正しいと保証された並列化のみを出力するわけではない
ので，プログラマの介入は必要である。 したがって本研
究は対話的にプログラマを支援する道具として有用であ
り，今後その有効範囲，効率，使いやすさを改良してい
く予定である。
We conducted a research on "semi-automatic"
parallelization, which help parallelization of sequential
programs by executing the program and reporting safe
parallelizations for the given run. This approach, unlike static
analysis, does not miss parallelism by conservative
approximation, thus is effective for programs for which
traditional automatic parallelization has not been effective. On
the other hand, this method does not guarantee the safety of
reported parallelism for all possible inputs to the program,
therefore the programmer needs to be involved in the
parallelization. We believe this is useful as an interactive tool
for parallelization and plan to improve its coverage, efficiency,
and ease of use.
6.
and T. Chikayama
複雑なネットワークトポロジによって接続された広域
分散計算環境の普及など、現在の並列計算は旧来の計算
モデルでは扱い切れない。我々は、それらさまざまな計
算機環境を統一的にかつ簡便に扱えるような新しい計算
量モデル「計算連続体」を提案し、その有効性について
検討している。
Distributed computing on widely distributed and
complicated resources has become common. Traditional
computing models cannot apply to such environments. We
have proposed "Access complexity", a new computational
complexity model that can model these various environments
in a uniform way. We are studying the effectiveness of this
model.
8.
自動メモリ管理
白井達也，遠藤敏夫，田浦健次朗, 近山隆
Automatic Memory Management
T. Shirai, T. Endo, K. Taura and T. Chikayama
ほとんどの自動メモリ管理はプログラムが実際に利用
するデータ量に対して一定の(数割から同程度)の余剰メ
モリが存在することではじめて効率的に動作する。一方，
利用可能なメモリ量で解ける問題の規模が決まる応用も
多く，高級言語の自動メモリ管理も，メモリを物理搭載
量いっぱいまで使い切ることができることが望まれてい
る。本研究では，参照カウントとマークスイープ方式を
組み合わせ，ヒープ利用率が高くても効率が低下せず，
かつ停止時間の短いごみ集め方式に関する研究を行った．
Most automatic memory management systems make an
assumption that some fraction of the memory is available for
allocation of short-lived data. On the other hand, many
applications are memory-bound, in that the size of the
problem solvable on a system is determined by the available
memory, so memory management systems of garbage
collecting languages should work efficiently when much of
the available memory is occupied by long-lived data. In this
research, we proposed a garbage collection algorithm that
combines reference counting and mark and sweep. This
algorithm exhibits good performance when heap occupancy is
high and a short pause time.
7.
並列計算の統一的モデルと言語
今竹春彦，横山大作，田浦健次朗，近山隆
A Uniform Model of Parallel Computational
Complexity
H. Imatake, D. Yokoyama, K. Taura
コンピュータゲームプレイヤ
三輪誠, 石井宏和，池西俊介，阿部崇，
横山大作, 近山隆
Game-Playing Programs
M. Miwa, H.Ishii, S. Ikenishi, T. Abe,
D. Yokoyama and T. Chikayama
計算機によるゲームプレイヤの研究は、人工知能を含
むコンピュータサイエンスの多くの分野に応用できる実
用的な題材として多くの成果を挙げてきた。我々は、そ
の中で、より効率的な探索手法、大量の棋譜からの知識
獲得とその応用などについて研究を行っている。その応
用例として、強い将棋プレイヤ「激指」を作り、高い評
価を得ている。
Research on game-playing programs has yielded practical
results in many areas of computer science, including artificial
intelligence. We are investigating methods for searching
game-trees more efficiently, discovering and applying
knowledge from game records, and so on. Appling these
methods, we have developed a strong computer shogi player
"Gekisashi" that is drawing much attention in computer shogi
community.
9.
機械学習可能な文法記述体系の確立
柴田剛志, 近山隆
Identifying Machine-Learnable Grammar
Categories
T. Shibata and T. Chikayama
機械学習は対象をどのように記述するかが基本的問題
となる。我々は、よく知られている Q 学習が可能な文法
記述体系の確立を目指した研究を進めている。
In machine learning, the way of describing learned object is
a fundamental issue. We are looking into identifying
grammar categories to which the popular Q-learning method
can be applied.
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
84
2004.
研究論文
[1]
山田雅信, 田浦健次朗, 近山隆, 高橋俊行: インク
リメンタル PageRank による重要 Web ページの効率
的 な 収 集 戦 略 . In IPSJ Transactions on Advanced
Computing Systems, Vol.45, No.SIG11(ACS7),
pp.465-473, Oct. 2004.
[2]
Hideo Saito, Kenjiro Taura, Takashi Chikayama:
Expedite: An Operating System Extension to Support
Low-Latency Communication in Non-Dedicated
Clusters. In IPSJ Transactions on Advanced Computing
Systems, Vol.45, No.SIG11(ACS7), pp.229-237, Oct.
2004.
[3]
[10] Hideo Saito, Kenjiro Taura, Takashi Chikayama:
Expedite: An Operating System Extension to Support
Low-Latency Communication in Non-Dedicated
Clusters. Symposium on Advanced Computing Systems
and Infrastructures(SACSIS2004), IPSJ Symposium
Series, Vol.2004, No.6, pp.443-450, May 2004.
[11] 堀田勇樹, 田浦健次朗, 近山隆: 分散環境における
耐故障並列計算を支援する通信ライブラリ. 先進
的計算基盤システムシンポジウム (SACSIS2004)・
ポスター, May 2004.
[12] 田浦健次朗: Grid Explorer: A Tool for Discovering,
selecting, and using Distributed Resources Efficiently.
2004 年並列/分散/協調処理に関する「青森」サマー・
ワークショップ(SWoPP 青森 2004), 情報処理報告
2004-HPC-99, Vol.2004, No.81, pp.235-240, Aug. 2004.
Masakazu Hayatsu, Kenjiro Taura, Takashi Chikayama:
実行時依存解析に基づく半自動並列化の効率的実
装. 情報処理学会論文誌: プログラミング, Vol.46,
No.SIG 1(PRO 24), 2004.
[13] 金田憲二, 田浦健次朗, 米沢明憲: 接続を動的に制
御するメッセージパッシングシステム. 2004 年並列
/分散/協調処理に関する「青森」サマー・ワークシ
ョ ッ プ (SWoPP 青 森 2004), 情 報 処 理 報 告
2004-HPC-99, Vol.2004, No.81, pp.241-246, Aug. 2004.
国際会議論文
[4]
[5]
[6]
Daisaku Yokoyama, Nobuya Watanabe, and Takashi
Chikayama: "AccessComplexity: A New Framework for
Computational Complexity", in Tetsuo Tamaied.,
Proceedings of Workshop on New Approaches to
Software Construction, WNASC 2004, pp. 59-64, Sep.
2004.
[14] 鴨志田良和, 田浦健次朗, 近山隆: 論理式の充足可
能性問題の並列化における Clause 共有の効果につ
いて. 2004 年並列/分散/協調処理に関する「青森」
サマー・ワークショップ(SWoPP 青森 2004), 電子
情 報 通 信 学 会 技 術 研 究 報 告 , Vol.104, No.240,
pp.25-30, Aug. 2004.
Toshio Endo, Kenji Kaneda, Kenjiro Taura, Akinori
Yonezawa. High Performance LU Factorization for
Non-Dedicated Clusters. IEEE/ACM Symposium on
Cluster Computing and the Grid (CCGrid2004),
Chicago, pp.678-685, Apr. 2004.
[15] 早津政和, 田浦健次朗, 近山隆: 実行時依存解析に
基づく半自動並列化の効率的実装. 2004 年並列/分
散/協調処理に関する「青森」サマー・ワークショ
ップ(SWoPP 青森 2004), Aug. 2004.
Kenji Kaneda, Toshio Endo, Kenjiro Taura, Akinori
Yonezawa. Routing and Resource Discovery in Phoenix
Grid-Enabled Message Passing Library. IEEE/ACM
Symposium on Cluster Computing and the Grid
(CCGrid2004), Chicago, pp.670-677, Apr. 2004.
[16] 斎藤秀雄, 田浦健次朗, 近山隆: Phoenix プログラミ
ングモデル用の集団通信. 2004 年並列/分散/協調処
理に関する「青森」サマー・ワークショップ(SWoPP
青森 2004), 情報処理報告 2004-HPC-99, Vol.2004,
No.81, pp.223-228, Aug. 2004.
解説論文
[7]
[17] 堀田勇樹, 田浦健次朗, 近山隆: Phoenix プログラ
ミングモデルにおける故障検知ライブラリ. 2004 年
並列/分散/協調処理に関する「青森」サマー・ワー
ク シ ョ ッ プ (SWoPP 青 森 2004), 情 報 処 理 報 告
2004-HPC-99, Vol.2004, No.81, pp.229-234. Aug. 2004.
近山隆: 20 世紀の名著名論 Lisp 1.5 Programmer's
Manual, 情報処理 vol.45, no.12, Dec. 2004.
シンポジウム／研究会／全国大会等
[8]
[9]
山田雅信, 田浦健次朗, 近山隆, 高橋俊行: インク
リメンタル PageRank による重要 Web ページの効率
的な収集戦略. 先進的計算基盤システムシンポジ
ウム (SACSIS2004), IPSJ Symposium Series, Vol.2004,
No.6, pp.103-110, May 2004.
[18] 三輪誠, 横山大作, 近山隆: SVM を用いた将棋の詰
みの予測とその応用, 第 9 回 ゲームプログラミン
グワークショップ, pp.143-151, Nov. 2004.
[19] 柳内啓司: ユーザーの興味を反映した RSS リーダ
ー. 情報処理学会第 67 回全国大会, 4Z-6, Mar. 2005.
安藤雅享, 田浦健次朗, 近山隆: Grid 環境での並列
ジョブ投入を支援するシェル. 先進的計算基盤シ
ス テ ム シ ン ポ ジ ウ ム (SACSIS2004), IPSJ
Symposium Series, Vol.2004, No.6, pp.225-232, May
85
西田・黒橋研究室
Nishida and Kurohashi Laboratory
text-based knowledge archive into the conversational space
more naturally. We have developed a method to learn such
paraphrase patterns automatically from the web.
(http://www.kc.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
3.
1.
文章の構造的理解
黒橋禎夫・河原大輔・笹野遼平
Studies on Text Understanding
S. KUROHASHI, D. KAWAHARA, R.SASANO
計算機による文章理解の第一段階を、文章中の語/句間
の関係性の把握ととらえる。関係性の把握のためには、
語がどのような語と必須的な結び付きを持つかという、
格フレームと呼ばれる知識を計算機に与える必要がある。
これを、大規模コーパスでの語の共起や国語辞典などか
ら自動的に獲得する方法を考案した。また、格フレーム
を用いて関係性の解析を行うシステムを構築し、評価・
高度化を進めている。
We regard the computational understanding of text as
clarifying relations between words/phrases in the text. In
order to do that, we need to provide machines with a
knowledge, called case frames, which describes each word or
concept has an indispensable or requisite relation with what
concepts. We have developed a method to acquire such case
frames automatically from large text corpora and an ordinary
dictionary. We have been also implementing, evaluating and
enhancing such a relation-detection system based on case
frames.
2.
書き言葉話し言葉変換
黒橋禎夫・岡本雅史
Studies on Paraphrase from Written Language to
Spoken Language
S.KUROHASHI and M.OKAMOTO
映像・言語の統合解析とコミュニケーション
のモデル化
黒橋禎夫・柴田知秀・大西貴士・岡部浩司
Studies on Multi-media Analysis and
Communication Modeling
S. KUROHASHI, T.SHIBATA, T.OONISHI and
K.OKABE
計算機と人間のコミュニケーションのモデル化につい
て、対話システムの構築・高度化を行いながら実践的な
研究を行う。すでに、マイクロソフトの製品に関する対
話的へルプシステム「ダイアログナビ」を構築し、実際
のサービスを行っている。さらに、料理映像について映
像情報と言語情報を統合的に構造化に基づく対話的料理
教示システムの構築を行っている。これらの対話システ
ムを運用し、人間と計算機の実際の対話現象を観察しな
がら研究を進める。
We studied a modeling of human-human and
human-machine
communication.
A
dialogue-based
helpsystem has been developed which advises users in using
Microsoft products. The system has been working in
practice with real users via Microsoft WWW site since April
2002. By running the system, the real dialogue database can
be accumulated. Based on this database, we study the
phenomena of human-machine conversation and to extend our
work to user modeling, user intention estimation, and other
interesting dialogue research areas. We are also developing
a dialogue cooking instruction system based on multi-media
analyses of cooking videos and their closed captions.
4.
多くの知識は web をはじめとするテキストの状態で蓄
積されている。一方、人間が意見を交換し、新たな知識
を創造する場として会話の場が重要である、そこで、テ
キスト、すなわち書き言葉で蓄積された知識を、会話の
場に話し言葉として導入することを目的として、書き言
葉話し言葉変換の研究を行っている。これまでに、書き
言葉特有の語彙と話し言葉として自然に利用される語彙
を web から自動的に学習し、これによって書き言葉特有
語彙を話し言葉語彙に変換する方式を考案した。また、
語彙や文体を状況、話し相手に応じて柔軟に切り替える
文章生成の問題にも取り組んでいる。
Most of human knowledge has been accumulated in the
form of texts, such as the web. On the order hand,
conversation is very important to exchange and share our
knowledge, leading to the creation of new knowledge. In view
of this, we are developing a paraphrase system from written
language to spoken language, aiming to introduce the
次世代機械翻訳
黒橋禎夫・中澤敏明・劉浩・金拏嶸
Next Generation Machine Translation
S. KUROHASHI, T. NAKAZAWA, H.RIU and
N.KIM
機械翻訳の研究は 1940 年代から始まり、今日では多く
の商用システムが存在する。しかし、その質はまだ本当
の意味での実用に耐えうるものではない。機械翻訳をよ
り人間的な翻訳に近づけるために、言葉の理解・パラフ
レーズを通した翻訳や、大量の用例を利用した次世代翻
訳方式の研究を行う。実際にシステムを構築し、サービ
スを行うことを目標とする。
Though tens of commercial machine translation (MT)
systems are available these days, their quality is not
satisfactory yet. In order to develop next generation MT
systems, we studied a method of automatic acquisition of
translation patterns from parallel/comparable corpora. We
are also investigating a novel MT approach based on text
understanding and paraphrasing. We aim at constructing a
86
practical and robust MT system which can provide a real
service though the Internet.
[13] Nobuhiro Kaji, Masashi Okamoto, Sadao Kurohashi:
Paraphrasing Predicates from Written Language to
Spoken Language using the Web. In Proceedings of the
Human Language Technology Conference, pp.241-248
(2004.5).
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
[14] Nobuhiro Kaji and Sadao Kurohashi Recognition and
Paraphrasing of Periphrastic and Overlapping Verb
Phrases In Proceedings of LREC2004 workshop on
Methodologies and Evaluation of Multiword Units in
Real-world Application (MEMURA2004), pp.24-30
(2004.5).
研究論文
[1]
河原大輔，黒橋禎夫:自動構築した格フレーム辞書
と先行詞の位置選好順序を用いた省略解析，自然言
語処理, Vol.11, No.3, pp. 3-19, (2004.7).
[2]
清田陽司,黒橋禎夫,木戸冬子: 自動抽出した換喩表
現を用いた係り受け関係のずれの解消, 自然言語
処理, Vol.11, No.4, pp.127-146 (2004.10).
[3]
鍜治伸裕,岡本雅史,黒橋禎夫: WWW を用いた書き
言葉特有語彙から話し言葉語彙への用言の言い換
え，自然言語処理, Vol.11, No.5, pp. 19-38, (2004.10)
[4]
黒橋禎夫,大泉敏貴,柴田知秀, 鍜治伸裕,河原大輔,
岡本雅史,西田豊明: 会話型知識プロセスのための
言語情報のメディア変換, 社会技術研究論文集,
Vol.2, pp.173-180 (2004.11).
[15] Daisuke Kawahara, Ryohei Sasano, Sadao Kurohashi:
Toward Text Understanding: Integrating Relevancetagged Corpus and Automatically Constructed Case
Frames In Proceedings of The 4th International
Conference on Language Resources and Evaluation
(LREC-04), pp.1833-1836 (2004.5).
[5]
河原大輔，黒橋禎夫:格フレーム辞書の漸次的自動
構 築 , 自 然 言 語 処 理 , Vol.12, No.2, pp. 109-131
(2005).
[16] Ryohei Sasano, Daisuke Kawahara and Sadao
Kurohashi: Automatic Construction of Nominal Case
Frames and its Application to Indirect Anaphora
Resolution, In Proceedings of the 20th International
Conference
on
Computational
Linguistics,
pp.1201-1207 (2004.8).
[6]
Yukiko I. Nakano, Toshiyasu Murayama, and Toyoaki
Nishida: Multimodal Story-based Communication:
Integrating a Movie and a Conversational Agent, IEICE
Transactions Information and Systems, Vol. E87-D, No.
6, pp. 1338-1346 (2004).
[17] Daisuke Kawahara and
Japanese Zero Pronoun
Sense Disambiguation,
International Conference
pp.343-349 (2004.8).
[7]
西田豊明：知識チャンネルを用いたリスクコミュニ
ケーション支援，社会技術論文集，vol. 2, pp. 140-150,
2004.
[8]
久保田秀和, 西田豊明：知識チャンネルを用いたリ
スクコミュニケーション支援, 社会技術論文集，vol.
2, pp. 151-158, 2004.
[9]
中野有紀子，村山敏泰，西田豊明：会話エージェン
トによる情報提供 ― 非言語情報による重要概念
の強調 ― , 社会技術論文集，vol. 2, pp. 159-166,
2004.
[18] Tomohide Shibata, Masato Tachiki, Daisuke Kawahara,
Masashi Okamoto, Sadao Kurohashi, and Toyoaki
Nishida: Structural Analysis of Instruction Utterances
using Linguistic and Visual Information, In Proceedings
of
Eighth
International
Conference
on
Knowledge-Based
Intelligent
Information
and
Engineering
Systems
(KES2004),
pp.393-400,
Wellington, New Zealand (2004.9).
Sadao Kurohashi: Improving
Resolution by Global Word
In Proceedings of the 20th
on Computational Linguistics,
[19] Burin Anuchitkittikul, Masashi Okamoto, Sadao
Kurohashi,Toyoaki Nishida, and Yoichi Sato: Video
Content Manipulation by Means of Content Annotation
and Nonsymbolic Gestural Interfaces, In Proceedings of
Eighth International Conference onKnowledge-Based
Intelligent
Information
and
Engineering
Systems(KES2004), pp.385-392, Wellington, New
Zealand (2004.9).
[10] 中野有紀子, 村山敏泰, 西田豊明：パノラマ画像に
よる没入型会話環境, 社会技術論文集，vol. 2, pp.
167-172, 2004.
[11] 松村憲一, 西田豊明：コミュニケーションツール評
価手法の構築, 社会技術論文集，vol. 2, pp.181-190,
2004．
[12] Naohiro Matsumura, Asako Miura, Yasufumi Shibanai,
Yukio Ohsawa and Toyoaki Nishida: The dynamism of
2channel, AI & Society, Volume 19, Number 1, pp. 84 92, 2005.
[20] Eiji Aramaki and Sadao Kurohashi: Example-based
Machine Translation using Structural Translation
Examples, In Proceedings of International Workshop on
Spoken Language Translation (IWSLT), pp.91-94,
(2004.10).
国際会議論文
[21] Jean-Charles CAMPAGNE, Alain CARDON, Etienne
COLLOMB, and Toyoaki NISHIDA.
Massive
87
multi-agent systems control, M.G. Hinchey et al. (Eds.):
FAABS 2004, LNAI 3228, Springer, pp. 275–280, 2005.
(Third NASA-Goddard/IEEE Workshop on Formal
Approaches to Agent-Based Systems (FAABS III),
Greenbelt, Maryland, USA, April 26–28, 2004)
pp. 87-93, 2004.
[30] Yukiko I. Nakano, Toshihiro Murayama, and Toyoaki
Nishida: Engagement in Situated Communication by
Conversational Agents, in Proceedings of Multimedia
and Network Information Systems, Vol.2: the 1st
International Workshop on Intelligent Media
Technology for Communicative Intelligence (IMTfCI),
pp. 95-101, 2004.
[22] Koji Yamashita, Hidekazu Kubota, Toyoaki Nishida:
Can
Conversational
Agents
Promote
Our
Comprehension: Effects of Knowledge Level and
Representational
Form,
The
Eighth
World
Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and
Informatics（July 21, Orland, Florida, USA）, 2004.
[31] Takashi Tajima, Yong Xu, and Toyoaki Nishida:
Entrainment based Human-Agent Communication of
Tacit Intention, in Proceedings of Multimedia and
Network Information Systems, Vol.2: the 1st
International Workshop on Intelligent Media
Technology for Communicative Intelligence (IMTfCI),
pp. 157-166, 2004.
[23] Takashi Tajima, Yong Xu, Toyoaki Nishida:
Entrainment Based Human-Agent Interaction, Proc. of
IEEE Conf. on Robotics, Automation and Mechatronics
(RAM2004), Singapore, pp.1042-1047, December,
2004.
[32] Hung-Hsuan Huang, Yasuyuki Sumi, and Toyoaki
Nishida: Gallery: In support of human memory, in
M.Gh.Negoita, R.J.Howlett, L.C.Jain (Eds), 8th
International
Conference
on
Knowledge-Based
Intelligent Information and Engineering Systems (KES
2004), LNAI 3213, pp.357-363, September, 2004.
[24] Toyoaki Nishida: Towards Intelligent Media Technology
for Communicative Intelligence, Keynote Speech, in
Proceedings of International Workshop on Intelligent
Media Technology for Communicative Intelligence
(IMTCI), pp. 1-7, 2004.
[25] Tomohiro Fukuhara, Toshihiro Murayama, and Toyoaki
Nishida: IC-Portal: an Integrated Communication
Support System for Understanding a Social Problem, in
Proceedings of International Workshop on Intelligent
Media Technology for Communicative Intelligence, pp.
60-63, 2004.
[33] Yukiko I. Nakano, Masashi Okamoto, Daisuke
Kawahara, Qing Li, and Toyoaki Nishida: Converting
Text into Agent Animations: Assigning Gestures to
Texts, in Proceedings of Human Language Technology
Conference of the North American Chapter of the
Association
for
Computational
Linguistics
(HLT-NAACL 2004), Companion Volume, pp. 153-156,
2004.
[26] Ken'ichi Matsumura, Yukiko I. Nakano, and Toyoaki
Nishida: The Analysis of Conversational Contents
Creation Process on SPOC system, in Proceedings of
International Workshop on Intelligent Media
Technology for Communicative Intelligence (IMTCI),
pp. 100-103, 2004.
[34] Toyoaki Nishida: Conversational Knowledge Process
for Social Intelligence Design, Invited Talk, in: A.
Aagesen et al. (Eds.): INTELLCOMM 2004, LNCS
3283, Springer, pp. 28–42, 2004.
[27] Yukiko I. Nakano, Masashi Okamoto, and Toyoaki
Nishida: Enriching Agent Animations with Gestures and
Highlighting Effects, in Proceedings of International
Workshop on Intelligent Media Technology for
Communicative Intelligence (IMTCI), pp. 112-115,
2004.
総説・解説論文
[28] Masashi Okamoto, Yukiko I. Nakano, and Toyoaki
Nishida: Towards Enhancing User Involvement via
Empathy Channel in Human-Computer Interface Design,
in Proceedings of International Workshop on Intelligent
Media Technology for Communicative Intelligence
(IMTCI), pp. 129-132, 2004.
[36] 堀井 秀之、西田 豊明、中尾 政之、岡本 浩一、
城山 英明、 古田 一雄、田辺 文也、松田 光
司、清野 純史、加藤 浩徳、 永井 良三： 特
集２：ﾐｯｼｮﾝ･ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑⅠ:安全性に係る知識体系の構
築と社会技術の設計手法の開発（中間報告），社会
技術研究論文集，2004．
[29] Toshihiro Murayama, Yukiko I. Nakano, and Toyoaki
Nishida: Participatory Information Sharing System by
Using an Interface Agent and a Situation, in Proceedings
of Multimedia and Network Information Systems, Vol.2:
the 1st International Workshop on Intelligent Media
Technology for Communicative Intelligence (IMTfCI),
[37] R
Fruchter, T
Nishida, D
Rosenberg:
Understanding mediated communication: the social
intelligence design (SID) approach, AI & Society,
Volume 19, Number 1, pp. 1-7, 2005. DOI:
10.1007/s00146-004-0297-y
[35] Toyoaki Nishida: Conversation Quantization for
Conversational Knowledge Process, Special Invited
Talk, S. Bhalla (Ed.): DNIS 2005, LNCS 3433, Springer,
pp. 15 – 33, 2005.
88
[38] 西田豊明：分身エージェントを用いた知識流通，計
測と制御，第 43 巻，第 12 号，pp. 969-974, 2004.
知能学会第 18 回全国大会，1H1-02, 2004.
[53] 黄 宏軒, 角 康之, 西田 豊明：Gallery: 人間記憶支
援システム，人工知能学会第 18 回全国大会，2E1-02,
2004.
シンポジウム／研究会／全国大会等
[39] 小笠原嘉靖, 田島敬士, 畠山誠, 西田豊明: 引き込
み現象に基づく人間とロボットの暗黙情報のコミ
ュニケーション,人工知能学会 第 18 回全国大会
2B3-05(2004.6).
[54] 許 宰源, 西田 豊明：相互適応的な知識外化手法を
用いた知識編集支援，人工知能学会第 18 回全国大
会，2E1-05, 2004.
[55] 久保田秀和，西田豊明：分身エージェントに媒介さ
れたコンテンツマネジメントシステム，人工知能学
会第 18 回全国大会，2C2-07, 2004.
[40] 黒橋禎夫,大泉敏貴,大西貴士,柴田知秀,鍛治伸裕,河
原大輔,岡本雅史,西田豊明: 会話型知識プロセスの
ためのテキストの自動プレゼンテーション, 2005 年
情報学シンポジウム,pp.145-152 (2005.1.20-21).
特許出願
[41] 荒牧英治, 黒橋禎夫, 柏岡秀紀, 加藤直人: 確率的
用例ベース翻訳の実現,言語処理学会 第 11 回年次
大会, pp.843-846 (2005.3).
[56] 荒牧英治, 黒橋禎夫, 柏岡秀紀, 加藤直人: 句アラ
インメント装置、及びコンピュータプログラム 特
願 2004-236972, 平成 16 年 8 月 17 日出
[42] 鍜治伸裕, 黒橋禎夫: 話し言葉への言い換えのため
の話題を考慮した単語選択,言語処理学会 第 11 回
年次大会, pp.1137-1140 (2005.3).
会議・ワークショップの主催
[57] Anton Nijholt (Program Chair), Toyoaki Nishida,
Renata Fruchter, Duska Rosenberg (Program co-chairs):
SID2004 (Social Intelligence Design 2004), University
of Twente, Enschede, the Netherlands, July 5-7, 2004.
[43] 大西貴士, 黒橋禎夫: 様々な表現のずれを吸収する
テキスト検索システム,言語処理学会 第 11 回年次
大会, pp.1161-1164 (2005.3).
[58] Toyoaki Nishida, Jerzy Paweł Nowacki (Workshop
Chairs): IMTCI International Workshop on Intelligent
Media Technology for Communicative Intelligence in
Warsaw, Poland, September 13-14, 2004
[44] 加藤紀雄, 柴田知秀, 黒橋禎夫: 言語情報と映像情
報の統合による物体のモデル学習と認識,言語処理
学会 第 11 回年次大会, pp.105-108 (2005.3).
[45] 柴田知秀, 黒橋禎夫: 隠れマルコフモデルによるト
ピックの遷移を捉えた談話構造解析,言語処理学会
第 11 回年次大会, pp.109-112 (2005.3).
[59] Toyoaki Nishida, Elzbieta Kukla (Workshop Chairs):
IMTfCI 1st International Workshop on "Intelligent
Media Technology for Communicative Intelligence"
affiliated with 4th National Conference on Multimedia
and Network Information Systems, Szklarska Poreba,
Poland, September 16-17, 2004
[46] 河原大輔,黒橋禎夫: 大規模格フレームに基づく構
文・格解析の統合的確率モデル,言語処理学会 第 11
回年次大会, pp.923-926 (2005.3).
[47] 中澤敏明, 河原大輔, 黒橋禎夫: 日本語辞書整備の
ための日本語カタカナ複合名詞の自動分割,言語処
理学会 第 11 回年次大会, pp.588-591 (2005.3).
[48] 中野有紀子，西田豊明，植田一博，黒橋禎夫，伝康
晴，中村裕一：会話インタフェースにお稀有
affordance と engagement ― 会話情報学をめざして，
認知科学会 第 21 回大会，pp.420-425, 2004
[60] Renate Fruchter (Program Chair), Toyoaki Nishida,
Kincho H. Law, Duska Rosenberg (Program co-chairs):
SID2005 (Social Intelligence Design 2005), Stanford
University, Stanford, CA, USA, March 24-26, 2005
招待講演・依頼講演
[49] 岡本和憲，中野有紀子，西田豊明：台本に基づく会
話エージェントのジェスチャ自動生成，人工知能学
会第 18 回全国大会，1E1-02, 2004.
[61] 黒橋禎夫,柴田知秀: 特別講演：作業教示映像の構造
的理解へ向けて, 電子情報通信学会 PRMU 研究会
2004-86, pp.19-23 (2004.10).
[50] 村山敏泰，福原知宏，西田豊明：図解を積極的に用
いる会話環境からの会話的コンテンツ作成システ
ムの提案，人工知能学会全国大会（第 18 回）論文
集，1B1-01(CD-ROM), 2004.
[62] Toyoaki Nishida: Towards Intelligent Media Technology
for Communicative Intelligence, Keynote Speech, in
Proceedings of International Workshop on Intelligent
Media Technology for Communicative Intelligence
(IMTCI), pp. 1-7, 2004. (論文は国際会議論文の項に
掲載)
[51] 山下耕二，福原知宏，西田豊明：パブリック・オピ
ニオン・チャンネルにおけるストーリー創造の分析，
人 工 知 能 学 会 全 国 大 会 （ 第 18 回 ） 論 文 集 ，
1D1-04(CD-ROM), 2004.
[52] 福原知宏, 村山敏泰, 西田豊明：社会問題理解のた
めの統合型コミュニケーション支援システム，人工
89
[63] Toyoaki Nishida: Conversational Knowledge Process
for Social Intelligence Design, Invited Talk, in: A.
Aagesen et al. (Eds.): INTELLCOMM 2004, LNCS
3283, Springer, pp. 28‐ 42, 2004. (論文は国際会議
論文の項に掲載)
[64] Toyoaki Nishida: Conversation Quantization for
Conversational Knowledge Process, Special Invited
Talk, S. Bhalla (Ed.): DNIS 2005, LNCS 3433, Springer,
pp. 15 ‐ 33, 2005. (論文は国際会議論文の項に掲
載)
[65] Toyoaki Nishida: Towards Communicative Intelligence
-- Enabling Conversations Beyond Space and Time，第
20 回 (2004) 京都賞記念ワークショップ 先端技術
部門シンポジウム，「パーソナルコンピュータと教
育の将来像」，国立京都国際会館，2004 年 11 月 12
日
[66] 西田豊明：FIT 賢人会議：情報学のセントラルドグ
マ ― 会話情報学，FIT2004 第 3 回情報科学技術
フォーラム，同志社大学，2004 年 9 月 8 日
その他発表
[67] 西田豊明：虚と実，巻頭言，認知科学会誌，第 11
巻第 4 号，pp. 309-310, 2004.
[68] 西田豊明：20 世紀の名著名論:Russell, S. and Norvig,
P.: Artificial Intelligence - A Modern Approach -（古川
監訳：エージェントアプローチ 人工知能） Russell,
S. and Norvig, P. : Artificial Intelligence - A Modern
Approach -，情報処理， Vol.45， No.9，p. 977, 2004
年 9 月．
90
相田研究室
Aida Laboratory
tackle with the long-fat-pipe problem, loss recovery algorithm
and burst traffic in TCP. We have implemented R-M/TCP
and investigated its performance in the ns2 network simulator
and a FreeBSD platform.
(http://www.aida.k.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
2.
より広範囲で、容易に利用可能なグリッドコ
ンピューティング環境
相田 仁・岩村 尚・神堀 真也
Grid Computing environment for more widespread
and easier use
H.Aida, T.Iwamura and S.Kambori
1.
インターネット上における複数経路通信
相田 仁・ロットウィブンチャイ グンティダー
・大須賀 徹・板谷 俊輔・岡野 諭
Multi-path Communication over the Internet
H.Aida, K.Rojviboonchai, T.Osuga, S.Itadani and
S.Okano
グリッドコンピューティングはここ数年活発に研究さ
れ、徐々に実用化され始めている。しかし、本格的実用
化にはまだ様々な課題が残されている。当研究室ではグ
リッドコンピューティングがより広範囲で利用できるよ
うに、次のような研究を行っている。
1) これまでのグリッドコンピューティングシステム
はすべて Unix オペレーティングシステム上に構築され
ていたが、EcoGrid.Net プロジェクトでは、マイクロソフ
トの.NET プラットフォーム上にグリッドコンピューテ
ィング環境を構築し、より広い範囲の利用者から利用可
能とすることを目指している。
2) 従来のグリッドコンピューティングシステムでは、
事前の入念な準備、高コストの管理によって性能、信頼
性、QoS を確保してきた。しかし現在、短時間あるいは
１回きりの実験のためにグリッドを構築する(Ad hoc
Grid)要求が高まっている。このような場合、従来通りの
入念な準備をするのではコスト、時間がかかってしまう。
そこで当研究室では Ad hoc Grid において QoS を管理す
る手法について研究を行っている。
Grid Computing has been an active research area in recent
years and the practical application of it is being developed
gradually. But, there are a lot of challenges for full-scale use.
In our laboratory, we are doing research on following items to
make Grid Computing available for wide use.
1) Until now, all existing flatforms for Grid Computing
have been built on Unix operating system. Our project,
EcoGrid.Net, proposes a new implementation built on the
Microsoft .NET framework. It will give the access to the
Grid platform, to a wider range of users.
2) In the traditional Grid system, the realization of the
performance, reliability and QoS control needs an elaborative
setup in advance and high cost administrations. Now,
geographically distributed scientists want to establish Grid for
short term or one time experiment (Ad hoc Grid). In Ad hoc
Grid, the setup and administration in the traditional Grid
may too costly and takes too much time. In our laboratory,
we are doing research about QoS control in Ad hoc Grid
environment.
近年、インターネットにおける信頼性や通信性能の向
上を目指す様々な研究がされている。ネットワーク層に
おいては、IP マルチホーミング技術が提案されており、
複数の IP アドレスを用いて異なる ISP に接続し、一部の
回線がダウンしたときに別の ISP 経由でパケットを送る
ことで、障害に対する冗長性を実現している。またトラ
ン ス ポ ー ト 層 に お い て は 、 SCTP(Stream Control
Transmission Protocol)が提案されており、これは 1 つの通
信ストリームにおいて複数の通信路を設けることで、耐
故障性に優れた通信を提供している。
しかしこれらの技術は、複数の経路を予備回線として
だけ用いており、複数の経路を同時に活用してはいない。
当研究室ではレートに基づく複数経路通信プロトコル
R-M/TCP(Rate-based Multi-path Transmission Control
Protocol)を提案し、複数の経路を同時に活用する研究を
している。このプロトコルには、ロングファットパイプ
問題、Loss Recovery Algorithm、バーストトラフィックを
解決するため、ネットワークの状態に素早く追従して輻
輳や損失を回避する輻輳制御や送信レート制御なども組
み込んでいる。
現在、ネットワークシミュレータの ns-2 においてシミ
ュレーションを行うとともに、FreeBSD を用いた実験環
境において実装を行い、性能の評価と改善を行っている。
Recently, there have been several efforts to improve
reliability and performance of the Internet. In network
perspective, multihoming techniques have been proposed.
Multiple addresses could be from different ISPs. If the link
to one ISP fails, a different link can be used to carry the traffic,
resulting in better fault redundancy. In transport protocol
perspective, Stream Control Transmission Protocol (SCTP)
has provided network-level fault tolerance by supporting host
multihoming at either end of the connection. However, these
solutions have focused only on providing fault tolerance by
having multiple standby paths but not yet considered a
simultaneous use of multiple paths to achieve the improved
throughput. Therefore, our protocol, Rate-based Multi-path
Transmission Control Protocol (R-M/TCP), aims at providing
a simultaneous use of multiple paths. Moreover, it performs
a rate-based and loss-avoidance congestion control in order to
3.
91
ウェーブレットに基づくスケーラブル動画像
符号化の高品質化
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
相田 仁・佐藤 大将
High performance Wavelet-based scalable video
coding
H.AIDA and D.SATO
研究論文
従来の MPEG 符号化システムでは、様々なスピードを
持つネットワークや、様々な容量の蓄積メディアにあわ
せるためには、その都度符号化を行う必要があった。一
方、現在標準化中の MPEG SVC(Scalable Video Coding)で
は、符号化したビットストリームから必要な部分だけ復
号することにより、様々な解像度・画質・フレームレー
トの動画を得ることができる。この拡張性を実現する一
つの手段がウェーブレット符号化である。本研究では、
ウェーブレット符号化向けの高画質かつ高速な動き推定
手法について研究を行った。
In traditional MPEG encoding system, we have to
re-encode video contents several times to adapt networks or
storage media having different speeds or capacity. Recently,
MPEG SVC (Scalable Video Coding) is proposed and now
under standardization. In this scheme, we can get various
video streams with different resolution, image quality, or
frame rate, from single stream by decoding necessary bits
by encoding only once. Wavelet coding is a way to achieve
this scalability. We are doing research on motion estimation
methods for Wavelet coding with both high image quality and
high speed.
4.
[1]
K. Rojviboonchai, and H. Aida: An Evaluation of
Multi-Path Transmission Control Protocol (M/TCP)
with Robust Acknowledgement Schemes, IEICE Trans.
Commun., Vol.E87-B, No.9, pp.2699-2707 (2004.9).
国際会議論文
[2]
K. Rojviboonchai, T. Tsukamoto, and H. Aida: Addition
of Explicit Congestion Notification (ECN) to Multi-path
Transmission Control Protocol (M/TCP), IEEE
International Symposium on Communication and
Information Technologies (ISCIT2004), Sapporo,
(2004.10).
[3]
K. Rojviboonchai, T. Osuga, and H. Aida :
R-M/TCP:
Protocol for Reliable Multi-path Transport over the
Internet, IEEE AINA 2005, Taipei, (2005.3).
シンポジウム・研究会・大会等発表
電子メールの送信元認証と返信メール自動集
計機能
相田 仁・光田 智史・川村 泰二郎
Email Sender Authentication and Automatic
Reply-Mail Aggregation
H.Aida, S.Mitsuda and T.Kawamura
近年電子メールは、コミュニケーションの手段の 1 つ
として、商業的にも個人的にも非常に重要な役割を果た
している。しかし、電子メールの普及と共に、いわゆる
迷惑メールが増加し、最近では実在する企業のメールア
ドレスを騙ってユーザをだまそうとするフィッシングと
呼ばれる詐欺も問題となっている。そこで本研究では、
メールの送信元ドメインをサーバ上で認証する仕組みに
ついて検討を行った。また、メールのより高度な機能と
して、メーリングリストなどを利用して、多数の人にア
ンケートなどを取った際の返信メールを自動に集計する
方法についても研究を行った。
E-mail has a important role in communication with others.
As e-mail is widely used, however, the number of SPAM has
increased and "Phishing Attacks" using spoofed e-mails has
become a big social problem. So, we are discussing a new
mail transfer system to authenticate the domain name of
sender email address. We are also studying about automatic
reply mail aggregation by extending functions of Mailing List
system.
92
[4]
板谷, 前川, K. Rojviboonchai, 相田, 複数経路通信
プ ロ ト コ ル M/TCP の FreeBSD へ の 実 装
(Implementation of Multi-path Transmission Control
Protocol (M/TCP) on FreeBSD), 電気学会通信研究会,
CMN-04-22 (2004.6).
[5]
佐藤, 相田: ウェーブレットの位置情報保存性を利
用 し た 高 精 度 動 き 推 定 (High-Precision Motion
Estimation using Wavelet's Conservation Property of
Position Information), 電 気 学 会 通 信 研 究 会 ,
CMN-04-39 (2004.9).
[6]
光田, 相田: 電子メールの送信元認証におけるハン
ドシェ ーク 活 用の提 案 (Handshake Approach for
Sender Authentication in Email System), 情報処理学
会グループウェアとネットワークサービスワーク
ショップ 2004, No.1 (2004.11).
[7]
大須賀, ロットウィブンチャイ, 相田: レートに基
づく複数経路通信プロトコル R-M/TCP におけるデ
ー タ 分 配 手 法 (Packet Scheduling Algorithm for
Rate-based Multi-path TCP (R-M/TCP)), 信学技報,
IA2004-34, pp.93-98 (2005.1).
坂井・五島研究室
Sakai & Goshima Laboratory
2. ディペンダブル・コンピュ−ティング
坂井 修一・五島 正裕・葛 毅・入江 英嗣・ルォン
ディン フォン・豊島 隆志・初田 直也・栗田 弘之・
清水 一人・仲村 邦彦
Dependable Computing
S. SAKAI, M. GOSHIMA, Y. GE, H. IRIE, L. D.
HUNG, T. TOYOSHIMA, N. HATTA, H. Kurita, K.
SHIMIZU and K. NAKAMURA
(http://www.mtl.t.u‑tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1. 省電力チップマルチプロセッサ
坂井 修一・五島 正裕・ルォン ディン フォン・
豊島 隆志・初田 直也・栗田 弘之・清水 一人
Power Efficient Chip Multiprocessor
S. SAKAI, M. GOSHIMA,
L. D. HUNG, T. TOYOSHIMA, N. HATTA, H.
KURITA and K. SHIMIZU
コンピュ−タとインタ−ネットを中心とする情報シス
テムが重要な社会基盤のひとつとなるにつれ, そのディ
ペンダビリティの確保が大きな課題となっている。ディ
ペンダビリティは, 信頼性・安全性・可用性・堅牢性・
拡張性などの複合的・総合的な性質である。現在の情報
処理環境は, 場当たり的にできている部分が大きく, 真
にディペンダブルなシステムを形成しているとは言い難
い。本研究では, 急速に発展を続ける情報処理環境に必
須なディペンダビリティを高度に実現する情報処理基盤
の中で, 特にディペンダブル・ア−キテクチャおよびコ
ンパイラの技術開発を行う。具体的には, 近未来の超デ
ィペンダブル CPU ア−キテクチャの研究開発を行う。
As our society deeply depends on information system
consisting of the computers and Internet, how to satisfy the
“dependability” of the system becomes one of the biggest
subjects. Dependability means the complex and integrated
property of the followings properties: reliability, safety,
availability, robustness and extensibility. Since many major
parts of the current information processing environment are
built up in an ad hoc way, it cannot be said “dependable.” Our
research focuses on the dependable architecture and compiler,
to realize really dependable information processing platforms
required for rapidly expanding distributed information
processing environment. More precisely, we are researching
and developing dependable CPU architectures which will be
fabricated in the near future.
現在の VLSI 設計においては, 低消費電力の要求が大
きく高まっている。それを満たすためには, 従来行われ
ているデバイスや回路の低レベルでの低消費電力技術に
加えて, ア−キテクチャ, コンパイラ, アルゴリズムな
ど, より抽象度の高いレベルで低消費電力を実現するこ
とが必要になっている。
我々は, CPU チップの設計におけるア−キテクチャと
コンパイラのレベルでの省電力技術について研究し, そ
れをスレッド投機実行チップマルチプロセッサに応用す
ることを検討している。チップマルチプロセッサの利点
である設計の容易さと, スレッド投機によって得られる
高い性能に加え, 低消費電力という特性を盛り込むこと
が狙いである。
研究テ−マとして, 以下のものがある。
− 省電力のためのア−キテクチャ技術
− 省電力のためのソフトウェア技術
− 投機実行の管理と制御
− グロ−バル通信の最適化
Low power VLSI design is highly required. To meet the
low power requirement, we should reduce power not only at
device or circuit level but also at more abstract levels, i.e.,
architectural, compiler, algorithm, operating system, and
programming language levels.
Our research investigates power reduction techniques for
CPU chip design. It focuses the reduction at architectural and
compiler levels. The techniques are adopted to a speculative
multithreading chip multiprocessor, a central architecture of
near future CPUs. Here, we consider it ‘central’ since it has
possibilities to combine the scale advantage of less design
complexity of chip multiprocessors and the performance
advantage of speculative multithreading, with the reduction in
power consumption.
The research includes the following topics:
− Architectural techniques for power reduction
− Software techniques for power reduction
− Management and control of speculations
− Optimization of global communication
3.
統合メディア処理手法の研究
坂井 修一・浜田 玲子
Research on Integrative Media Processing Methods
S. SAKAI and R. HAMADA
マルチメディア, すなわちテキスト・画像・音声を統
合的に処理する統合メディア処理手法の研究を行なって
いる。具体的には, 統合メディア処理を適用する有効な
対象として, ニュ−ス番組や教養番組の映像への自動的
索引付けの実現を目指している。このような技術は, 増
大するマルチメディア資源を効率的かつ省力的に管理す
るために不可欠である。また, このような機構に必要な
映像解析や自然言語処理, そして応用システムの研究を
行なっている。マルチメディア化した料理映像を利用し
た調理支援システムの研究では, 情報処理分野からの料
理に対する支援という, これまでのマルチメディア研究
にはない実用的かつ新しい提案を行っている。
Our aim is to realize integrative media processing, which
93
processes multimedia: text, image and audio interactively.
Concretely, we are aiming to index automatically to news
programs and cultural programs, taking advantage of the
effectiveness of integrated media processing. Such a
technology is essential to handle the increasing amount of
multimedia resource effectively, avoiding laborious manual
work. On the other hand, we are dealing with natural language
processing and video analysis necessary to enable such
mechanisms. Adding to that, we propose a novel and practical
system to support cooking activities as an application system
which performs interactive presentation of visual information
and ideal order of cooking procedures for users.
4.
SSE、SSE2、SSE3 と、毎年のように命令セットを拡張す
ることで新しい要求に対応している。
そこで、命令セットはスカラのまま、動的に SIMD 命
令を生成することを試みる。このことによって、SIMD
命令セットを規定する必要がなくなるほか、通常の
SIMD 命令では対応できない非定型的な処理も可能にな
ると考えられる。
Since a SIMD instruction executes typically four operations
simultaneously, it is effective especially for regular programs
such as multimedia processing. The application of SIMD
instruction, however, strongly depends on the variety of
instructions included in the instruction set. For example, Intel
Pentium has been extending the instruction set almost
annually; from MMX, SSE, SSE2, then SSE3.
In order to avoid this problem, we try to produce SIMD
instructions dynamically from usual scalar instructions. This
scheme will also enable SIMD execution of irregular
programs that cannot be accelerated by usual SIMD
instruction sets.
フロントエンド実行
五島 正裕・坂井 修一・葛 毅・入江 英嗣・
ルォン ディン フォン
Front-end Execution
M. GOSHIMA, S. SAKAI, Y. GE, H. IRIE,
L. D. HUNG
通常のスーパースカラ・プロセッサでは、命令はまず
命令ウィンドウにディスパッチされた後、演算器に対し
て発行され、実行される。フロントエンド実行とは、命
令ウィンドウより上流側 ―― フロントエンドにも演算
器を置いて、命令を実行することである。フロントエン
ド実行は、バックエンドに同数の演算器を追加するより
性能が向上することが分かっている。
今後は、より積極的にフロントエンド演算器を活用す
ることを試みる。
In usual superscalar processors, instructions are once
dispatched in the instruction window, and then issued to the
execution units. The upper stream of the pipeline than the
instruction window is referred to as the front-end, while the
lower as the back-end. The front-end execution is to add
execution units to the front-end, and to execute instructions in
the front-end in addition to the back-end. The evaluation
results show that the front-end execution is more effective
than adding the same number of execution units to the
back-end.
We try to utilize the front-end execution units more
aggressively for more efficiency.
5.
6.
Dualflow アーキテクチャ
五島 正裕・坂井 修一・葛 毅・入江 英嗣・
ルォン ディン フォン
Dualflow Architecture
M. GOSHIMA, S. SAKAI, Y. GE, H. IRIE,
L. D. HUNG
Dualflow は、通常の制御駆動型とは全く異なる、レジ
スタのない命令セット・アーキテクチャである。レジス
タを介さずに命令間で直接データのやり取りを行うため、
レジスタ・リネーミングを行うことなくスーパースカラ
実行が可能となる。元々の Dualflow では、データの生産
者がその消費者を指定していたが、消費者の数が規定で
きないことが無用なコピー命令を増加させる原因になっ
ていた。
そこで、その逆 ―― つまり、消費者が生産者を指定
するタイプが考えられる。ソース・オペランドの数は原
理的に一定であるので、このことによってコピー命令の
挿入を避けることができると考えられる。
Dualflow is a novel instruction set architecture without
registers. Since the Dualflow processor passes data directly
between instructions without storing them into registers, it
enables superscalar execution without register renaming. In
the original Dualflow architecture, the producer of data
specifies their consumers. But it increases unnecessary copy
instructions, because the number of the consumers cannot be
intrinsically bound.
We try to design the “opposite” scheme, in which the
consumer of data specifies the producers. Since the number of
the source operands is intrinsically fixed, this scheme can
avoid insertion of copy instructions.
動的 SIMD
五島 正裕・坂井 修一・葛 毅・入江 英嗣・
ルォン ディン フォン
Dynamic SIMD
M. GOSHIMA, S. SAKAI, Y. GE, H. IRIE,
L. D. HUNG
SIMD 命令は、同じ演算を 4 つ程度、1 命令で同時に
実行できるため、マルチメディアなどの定型処理に威力
を発揮する。しかしこの SIMD 命令は、どんな命令が用
意されているかによって、その適用範囲が大きく左右さ
れてしまう。そのため、例えば Intel Pentium では、MMX、
94
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
(2004).
[10] M. Takayama, S. Mori, Y. Shinomoto, M. Goshima, Y.
Nakashima and S. Tomita: Cell-Projection Parallel
Volume Rendering with Early Ray Termination, Int'l
Conf. on Visualization, Imaging and Image Processing
(VIIP 2004) (2004).
研究論文
[1]
[2]
[3]
[4]
服部直也, 高田正法, 入江英嗣, 坂井修一, 田中英
彦: クリティカルパス情報を用いた分散命令発行
型マイクロプロセッサ向けステアリング方式, 情
報処理学会 ACS 論文誌, Vol. 45, No. SIG 6(ACS 6),
pp. 12−22 (2004).
総説・解説論文・招待講演
[11] 坂井修一: 性能からディペンダビリティへ：プロセ
ッサのこれから, 情報処理学会関西支部大会招待
講演 (2004).
服部直也, 高田正法, 岡部淳, 入江英嗣, 坂井修一,
田中英彦: 依存命令間の発行時間差に基づいた命
令ステアリング方式, 情報処理学会 ACS 論文誌,
Vol. 45, No. SIG 11(ACS 7), pp. 80−93 (2004).
[12] 五島正裕: シリーズ「20 世紀の名著名論」、「David
A. Patterson, Carlo H. Sequin: RISC I: A Reduced
Instruction Set VLSI Computer」, 情報処理, Vol. 46,
No. 3 (2005)
Niko Demus Barli, Luong Dinh Hung, Hideyuki Miura,
Chitaka Iwama, Daisuke Tashiro, Shuichi Sakai and
Hidehiko Tanaka, Cache Coherence Strategies for
Speculative Multithreading CMPs: Characterization and
Performance Study: 情報処理学会 ACS 論文誌, Vol.
45, No. SIG 11(ACS 7), pp. 119−131 (2004).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[13] 服部直也, 高田正法, 岡部淳, 入江英嗣, 坂井修一,
田中英彦: 依存命令間の発行時間差に基づいた命
令ステアリング方式, 先進的計算基盤システムシ
ンポジウム SACSIS 2004, pp. 167−176 (2004).
入江英嗣, 服部直也, 高田正法, 坂井修一, 田中英
彦, クラスタ型プロセッサのための分散投機メモ
リフォワ−ディング, 情報処理学会 ACS 論文誌,
Vol. 45, No. SIG 11(ACS 7), pp. 94−104 (2004).
[5]
丸山悠樹, 中田智史, 高山征大, 篠本雄基, 五島正
裕, 森眞一郎, 中島康彦, 富田眞治: 汎用グラフィ
クスカードを用いた並列ボリュームレンダリング
システム, 情報処理学会 ACS 論文誌, Vol. 45, No.
SIG 11(ACS 7), pp. 332−345 (2004).
[6]
額田匡則, 小西将人, 五島正裕, 中島康彦, 富田眞
治: 参照の空間局所性を最大化するボリューム・レ
ンダリング・アルゴリズムの改良, 情報処理学会
ACS 論文誌, Vol. 45, No. SIG 11(ACS 7), pp. 356−
367 (2004).
[14] Niko Demus Barli, Luong Dinh Hung, Hideyuki
Miura, Chitaka Iwama, Daisuke Tashiro, Shuichi Sakai
and Hidehiko Tanaka: Cache Coherence Strategies for
Speculative Multithreading CMPs: Characterization and
Performance Study, 先進的計算基盤システムシンポ
ジウム SACSIS 2004, pp. 111−120 (2004).
[15] 入江英嗣, 服部直也, 高田正法, 坂井修一, 田中英
彦, クラスタ型プロセッサのための分散投機メモ
リフォワ−ディング, 先進的計算基盤システムシ
ンポジウム SACSIS 2004 (2004).
[16] 小西将人, 額田匡則, 五島正裕, 中島康彦, 森眞一
郎, 富田眞治: フロントエンド実行,先進的計算基
盤システムシンポジウム SACSIS 2004 (2004). (ポス
ター).
国際会議論文
[7]
Luong Dinh Hung, Chitaka Iwama, Niko Demus Barli,
Naoya Hatta, Shuichi Sakai and Hidehiko Tanaka,
Dynamic Cache Way Allocation for Power Reduction,
Coolchips 2004 (2004).
[8]
Reiko Hamada, Koichi Miura, Ichiro Ide, Shin ichi
Satoh, Shuichi Sakai and Hidehiko Tanaka: Multimedia
integration for cooking video indexing, Advances in
Multimedia Information Processing − PCM2004 5th
Pacific Rim Conf. on Multimedia, Proc. Part II, Vol.
3332, pp. 657−664 (2004).
[9]
[17] 森眞一郎, 津邑公暁, 五島正裕, 中島康彦, 富田眞
治: 汎用グラフィックスカードを用いた並列ボリ
ュームレンダリングシステム, 先進的計算基盤シ
ステムシンポジウム SACSIS 2004, pp. 415−424
(2004).
[18] 津邑公暁, 中島康彦, 五島正裕, 森眞一朗, 富田眞
治: 大容量汎用 3 値 CAM を用いた並列事前実行
機構の効率的実現, 先進的計算基盤システムシン
ポジウム SACSIS 2004, pp. 251−260 (2004).
[19] 額田匡則, 小西将人, 五島正裕, 中島康彦, 富田眞
治: 参照の空間局所性を最大化するボリューム・レ
ンダリング・アルゴリズムの改良, 先進的計算基盤
システムシンポジウム SACSIS'04, pp. 333−340
(2004).
M. Takayama, S. Mori, Y. Shinomoto, M. Goshima, Y.
Nakashima and S. Tomita: Implementation of CellProjection Parallel Volume Rendering with Dynamic
Load Balancing, Int’l Conf. on Parallel and Distributed
Processing Techniques and Applications (PDPTA)
[20] 劉小路, 額田匡則, 小西将人, 五島正裕, 中島康彦,
95
森眞一郎, 富田眞治: クリティカリティ予測のため
のスラック予測, 先進的計算基盤システムシンポ
ジウム SACSIS 2004, pp. 187−196 (2004).
利用および並列事前実行機構における高速化手法,
情 報 処 理 学 会 研 究 報 告 2004 − ARC − 149
(HOKKE-2004) (2004).
[21] 高山征大, 篠本雄基, 五島正裕, 森眞一郎, 中島康
彦, 富田眞治: セル投影型並列ボリュームレンダリ
ングの Early Ray Termination による高速化, Visual
Computing/グラフィクスと CAD 合同シンポジウム,
pp. 169−174 (2004).
[31] 小西将人, 五島正裕, 中島康彦, 森眞一郎, 富田眞
治: フロントエンド実行, 情報処理学会研究報告
2004−ARC−158 (2004).
[32] 高山征大, 篠本雄基, 五島正裕, 森眞一郎, 中島康
彦, 富田眞治: セル投影型並列ボリュームレンダリ
ングの Early Ray Termination による高速化, Visual
Computing/グラフィクスと CAD 合同シンポジウ
ム (2004).
[22] 小松原誠, 五島正裕, 森眞一郎, 中島康彦, 富田眞
治: 汎用グラフィクスカードを用いた格子ボルツ
マン法による流体シミュレーション, 2005 年ハイパ
フォーマンスコンピューティングと計算科学シン
ポ ジ ウ ム (HPCS 2005) ポ ス タ ー 論 文 集 , p. 22
(2005). (ポスター).
[33] 小西将人, 福田匡則, 五島正裕, 中島康彦, 森眞一
郎, 富田眞治: フロントエンド実行によるプリロー
ドの提案, 報処理学会研究報告 2004−ARC−159
(SWoPP 2004), pp. 31−36 (2004).
[23] 浜田玲子, 佐藤真一, 坂井修一, 田中英彦, 背景情
報に基づく映像ショットのクラスタリング, 情報
処理学会 画像の認識・理解シンポジウム
(MIRU2004), Vol. 2004, SUP−C1 (2004).
[34] 福田匡則, 小西将人, 五島正裕, 中島康彦, 森眞一
郎, 富田眞治: グローバル分岐履歴を用いたスラッ
ク予測, 情報処理学会研究報告 2004−ARC−159
(SWoPP 2004), pp. 25−30 (2004).
[24] Hidetsugu Irie, Naoya Hattori, Masanori Takada, Naoya
Hatta, Takashi Toyoshima, Shota Watanabe and Shuichi
Sakai: Steering and Forwarding Techniques for
Reducing Memory Communication on Clustered
Microarchitecture, 8th Int’l Workshop on Innovative
Architecture for Future Generation High-Performance
Processors and Systems (IWIA) (2005).
[35] 清水雄歩, 笠原寛壽, 中島康彦, 五島正裕, 森眞一
郎, 富田眞治: 汎用 CAM を用いた区間再利用プロ
セッサシミュレータの高速化, 電子情報通信学会
技術研究報告 CPSY2004−16 (SWoPP 2004), pp.43
−48 (2004).
[36] 森一郎, 篠本雄基, 五島正裕, 中島康彦, 富田眞治:
汎用グラフィクスカード上での簡易シミュレーシ
ョンと可視化,電子情報通信学会技術研究報告
CPSY2004−24 (SWoPP 2004), pp. 25−30 (2004).
[25] 葛毅, 櫻井隆雄, 阿部公輝, 坂井修一: RSA 暗号に
おける高基数剰余除算回路, 電子情報通信学会研
究報告（情報セキュリティ研究会）, Vol. 2004, No. 75,
pp. 15−20 (2004).
[37] 清水雄歩, 笠原寛壽, 中島康彦, 五島正裕, 森眞一
郎, 富田眞治: 汎用 CAM を用いた区間再利用プロ
セッサシミュレータの高速化,平成 16 年度情報処理
学会関西支部大会, No. C-10, pp. 175−178 (2004).
[26] 入江英嗣, 高田正法, 坂井修一: メモリ依存予測を
利用したフォワ−ディング局所化手法, 情報処理
学会計算機ア−キテクチャ研究会 2004−ARC−159,
Vol. 2004, No. 80, pp. 49−54 (2004).
[38] 森眞一郎, 五島正裕, 中島康彦, 富田眞治: 並列ベ
クトルプロセッサとしてのグラフィクスプロセッ
サ,平成 16 年度情報処理学会関西支部大会, No. C-11,
pp. 179−182 (2004).
[27] Naoya Hatta, Niko Demus Barli, Chitaka Iwama, Luong
Dinh Hung, Daisuke Tashiro, Shuichi Sakai and
Hidehiko Tanaka: Bus Serialization for Reducing Power
Consumption, 情報処理学会報告書計算機ア−キテ
クチャ研究会 2004−ARC−159, pp. 163−169 (2004).
（若手プレゼンテ−ション賞受賞）.
[39] 岡村大, 五島正裕, 森眞一郎, 中島康彦, 富田眞治:
並列可視化処理向け FPGA 搭載 PCI カードへのボリ
ュームレンダリングの予備実装, 電子情報通信学
会技術報告 CPSY2004−76, pp. 1−6 (2005).
[28] Luong Dinh Hung, Masanori Takada, Yi Ge and Shuichi
Sakai: A Cost−effective Technique to Mitigate Soft
Errors in Logic Circuits, 電子情報通信学会技術研究
報告 VLD2004−49〜60, Vol. 104, No. 477, pp. 31−
36 (2004).
[40] 高田正法, 入江英嗣, 服部直也, 渡邊翔太, 清水一
人, 坂井修一, クラスタ型プロセッサにおける SMT
実行, 情報処理学会計算機ア−キテクチャ研究会
(2005).
[29] 豊島隆志, 田代大輔, バルリ ニコ デムス, 坂井修
一, メモリ投機を支援する CMP キャッシュコヒ−
レンスプロトコルの検討: 情報処理学会報告 2004
−ARC−160, pp.47−52 (2004).
[41] 渡邊翔太, 入江英嗣, 高田正法, 坂井修一: クラス
タ型ス−パスカラプロセッサにおけるストア命令
の早期発行手法, 情報処理学会計算機ア−キテク
チャ研究会 (2005).
[30] 笠原寛壽, 清水雄歩, 津邑公暁, 中島康彦, 五島正
裕, 森眞一郎, 富田眞治: 2 次キャッシュを用いた再
[42] 松井康作, 浜田玲子, 井手一郎, 坂井修一: 監視映
像におけるオブジェクト移動履歴検索, 情報処理
96
学会第 67 回全国大会, 4K−3 (2005).
[43] 福山智久, 額田匡則, 三輪忍, 小西将人, 五島正裕,
中島康彦, 森眞一郎, 富田眞治: スラック予測を用
いた省電力アーキテクチャ向け命令スケジューリ
ング, 先進的計算基盤システムシンポジウム
SACSIS 2005 (2005).
表彰
[44] 優秀若手論文賞: Niko Demus Barli, Luong Dinh Hung,
Hideyuki Miura, Chitaka Iwama, Daisuke Tashiro,
Shuichi Sakai and Hidehiko Tanaka: Cache Coherence
Strategies for Speculative Multithreading CMPs:
Characterization and Performance Study, 先進的計算
基盤システムシンポジウム SACSIS 2004, pp. 111−
120 (2004).
[45] 若 手 プ レ ゼ ン テ − シ ョ ン 賞 : Naoya Hatta, Niko
Demus Barli, Chitaka Iwama, Luong Dinh Hung,
Daisuke Tashiro, Shuichi Sakai and Hidehiko Tanaka:
Bus Serialization for Reducing Power Consumption, 情
報処理学会報告書計算機ア−キテクチャ研究会
2004−ARC−159, pp. 163−169 (2004).
97
伊庭研究室
Iba Laboratory
changes. EHW is implemented on a programmable logic
device (PLD), whose architecture can be altered by
downloading a binary bit string, i.e., architecture bits. These
bits are adaptively acquired by genetic algorithms (GAs). We
study the fundamental principle of the gate-level. The
effectiveness of our approach is shown by comparative
experiments and successful applications.
(http://www.iba.k.u‑tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1.
進化型計算と遺伝的プログラミングの研究
伊庭斉志
Evolutionary Computation and Genetic
Programming
H. IBA
3.
本研究では, 進化型計算手法の１つとして主に遺伝的
プログラミングの理論的解析と実際的応用を試みている。
遺伝的プログラミングは個体の遺伝子としてプログラム
を扱い、生殖や選択によって望ましいプログラムを進化
させる。これにより、従来は人手でプログラムを書くこ
とが困難であったような領域（例えば動的な環境でのロ
ボットの制御）での大規模なプログラム合成が可能にな
った。我々は遺伝的プログラミングを用いたマルチエー
ジェント学習、システム同程問題の解法、金融データの
予測、ロボットプログラム、及び並列実装などを研究し
ている。
The theoretical and practical aspects of Genetic
Programming (GP) have been studied for the purpose of
establishing genetic-based evolutionary learning. The goal of
GP is to enable the automatic generation of computer
programs. It combines biological metaphors of evolution with
computer science approaches, such as machine learning or
artificial intelligence. Our experiments show the promising
results for various applications, such as multi-agent learning,
system identification tasks, financial data prediction, robot
programming, and parallel processing.
2.
進化するハードウェアに関する研究
伊庭斉志
ゲノム情報処理
伊庭斉志
Genome-informatics and Bio-informatics
H. IBA
21 世紀は遺伝子（ゲノム）の世紀と言われている。ヒ
トゲノム計画はあと数年で終了するが、遺伝子に関する
情報処理にはまだ多くの未解決問題が残っている。当研
究室では、ゲノム解析グループとの共同研究などを通し
て、遺伝子・蛋白質系のダイナミクス、蛋白質ネットワ
ークモデルの進化論的手法による解析などを目指してい
る。
The 21st century is said to be that of Genome and Biology.
Human Genome Project has been finished successfully, i.e.,
most of the DNA arrangements have been analyzed and
identified. However, many problems remain to be solved.
Among them is the understanding and control of the
dynamical behavior of gene regulatory networks. We are
currently working on the simulation and inference of these
dynamics by means of several methods. More precisely, our
target tasks include inferring of gene networks by using DNA
microarray data, simulating inter- and intra-cellular signaling
loops of the mRNA products, and analyzing the metabolic
pathways.
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
研究論文
Evolvable Hardware
H. IBA
本研究では, 進化型計算手法を用いてハードウェア進
化(Evolvable Hardware, EHW)の実験とその応用を試みて
いる。EHW の基本的なアイディアは、プログラム論理素
子（ソフトウェアの書き換えで内容が可変な素子）を用
いてハードウェア構成を適応的に変化させていこうとい
うものである。従来のハードウェアは設計後の変更がで
きないため動的な環境にはうまく適応できない。しかし
ながら、設計者が予期しない新たな環境にも適応できる
点が EHW の大きな特長である。我々は、遺伝的アルゴ
リズムを用いた EHW の実現、PAC 学習法などによる探
索能力の解析、およびパターン認識への応用を研究して
いる。
Evolvable Hardware (EHW) is a hardware, which modifies
its own hardware structure according to the environmental
98
[1]
矢吹太朗, 伊庭斉志:
関数の回帰的なネットワー
クを用いた言語判定装置の生成 , 情報処理学会論
文誌 Vol. 45 No.SIG 2(TOM10), pp.66― 76, (2004)
[2]
神尾正太郎, 三橋秀行, 伊庭斉志:
遺伝的プログ
ラミングと強化学習の統合に基づく実ロボットの
行動獲得 , 情報処理学会論文誌 Vol. 45 No.SIG
2(TOM10), pp.134― 143, (2004)
[3]
井前讓, 伊庭斉志:
進化型計算と創発のシミュレ
ーション , シミュレーション第 23 巻第 3 号, pp.2
― 6, (2004)
[4]
矢吹太朗, 伊庭斉志:
Swarm による複雑系のシミ
ュレーション , シミュレーション第 23 巻第 3 号,
pp.7― 12, (2004)
[5]
杉本直也, 坂本栄里奈, 伊庭斉志:
遺伝的プログ
ラミングによる微分方程式系の推定 , 人工知能学
of Genes for Gene Expression-Based Classification”,
IEEE 2004 Congress on Evolutionary Computation,
pp.2076—2083, (2004)
会論文誌 19 巻 6 号 A, pp.450― 459, (2004)
[6]
伊庭斉志:
対話型進化計算による３次元動作設
計 , 計測と制御第 44 巻第 1 号,pp.44― 49, (2005)
[7]
Iba,H., Tohge,T., Inoue,Y. : ”Cooperative Transportation
by Humanoid Robots-Solving Piano Mover’s
Problem”,International Journal of Hybrid Intelligent
Systems, Vol.1 No.4, pp.1189-201, (2004)
[8]
Ando,S., Iba,H.: ”Classification of Gene Expression
Profile Using Combinatory Method of Evolutionary
Computation and Machine Learning”, Genetic
Programming and Evolvable Machines Vol.5,
pp.145—156, Kluwer Academic Publishers, (2004)
[9]
[18] Kamio,S., Iba,H.: ”Evolutionary Construction of a
Simulator for Real Robots”,IEEE 2004 Congress on
Evolutionary Computation, pp.2202—2209, (2004)
[19] Inoue,Y., Thoge,T.,Iba,H.: ”Learning to Acquire
Autonomous Behavior–Cooperation by Humanoid
Robots–”, Proceedings of the Genetic and Evolutionary
Computation Conference (GECCO 2004), pp.590—602,
(2004)
[20] Liu,H,,Iba,H.: ”Humanoid Robot Programming Based
on CBR Augmented GP”,Proceedings of the Genetic
and Evolutionary Computation Conference (GECCO
2004), pp.708—709, (2004)
Inoue,Y., Tohge,T., Iba,H.: ”Learning for Cooperative
Transportation by Autonomous Humanoid Robots”,
Evolvable Machines, Nedjah,N., Mourelle,L.de
Macedo(eds.),Studies in Fuzziness and Soft Computing,
Vol.161, pp.3—20, Springer Verlag, (2004)
[21] Paul,T.K.,Iba,H.: ”Identification of Informative Genes
for Molecular Classification Using Probabilistic Model
Building Genetic Algorithm”, Proceedings of the
Genetic and Evolutionary Computation Conference
(GECCO 2004), pp.414—425, (2004)
[10] Sugimoto,N., Iba,H.: ”Inference of Gene Regulatory
Networks by Means of Dynamic Differential Bayesian
Networks and Nonparametric Regression”, Genome
Informatics 2004, Akutsu,T. et al.(eds.), Genome
Informatics Series, Vol.15, No.2, pp.121—130,
Universal Academy Press, (2004)
[22] Yanai,K.,Iba,H.: ”Program Evolution by Integrating
EDP and GP”, Proceedings of the Genetic and
Evolutionary Computation Conference (GECCO 2004),
pp.774—785, (2004)
[11] Yabuki,T., Iba,H.: ”Genetic Programming Using a
Turing-Complete Representation : Recurrent Network
Consisting of Trees”, Recent Developments in
Biologically Inspired Computing (Chap.IV), de
Castro.L.N., Von Zuben,F.J.(eds.), pp.61—81, Idea
Group Publishing, (2005)
[23] Kamio,S., Iba,H.: ”Incremental Learning of a Robot
Controller by Means of Genetic Programming”, Joint
2nd International Conference on Soft Computing and
Intelligent Systems and 5th International Symposium on
Advanced Intelligent Systems (SCIS & ISIS 2004),
2004
[12] Takagi,H.,
Iba,H.:
”Interactive
Evolutionary
Computation”, New Generation Computing 23,
Furukawa,K.,
Sato,T.,
Chikayama,
T.(eds.),
pp.113—114, Ohmsha, Ltd. and Springer, (2005)
[24] Hasegawa,Y.,Iba,H.: ”Multimodal Search with Immune
Based
Genetic
Programming”,3rd
International
Conference on Artificial Immune Systems (ICARIS
2004), pp.330—341, (2004)
国際会議論文
[13] Ando,S., Iba,H.: ”Real-coded GA with Multimodal
Uniform Distribution”, IEEE 2004 Congress on
Evolutionary Computation, pp.827—834, (2004)
[25] Yanai,K.,Iba,H.: ”Probabilistic Model-Building Genetic
Programming based on Dependency Relationship”,
Proceedings of the 7th Asia-Pacific Conference on
Complex Systems (Complex 2004), (2004)
[14] Inoue,Y., Thoge,T., Iba,H.: ”Object Transpotration by
Two Humanoid Robots using Cooperative Learning”,
IEEE 2004 Congress on Evolutionary Computation,
pp.1201—1208, (2004)
[26] Liu,H.,Iba,H.: ”An Evolution-Adaptation Approach of
GP for Programming Humanoid Robot”, Proceedings of
the 7th Asia-Pacific Conference on Complex Systems
(Complex 2004), (2004)
[15] Liu,H., Iba,H.: ”A Hierarchical Approach for Adaptive
Humanoid Robot Control”, IEEE 2004 Congress on
Evolutionary Computation, pp.1546—1553, (2004)
[27] Liu,H.,Iba,H.: ”A Layered Control Architecture for
Humanoid Robot”, 2nd International Conference on
Autonomous Robots and Agents , (2004)
[16] Noman,N., Okada,K., Hosoyama,N., Iba,H.: ”Use of
Clustering to Improve the Layout of Gene Network for
Visualization”, IEEE 2004 Congress on Evolutionary
Computation, pp.2068—2075, (2004)
著書
[28] Fogel,G.B., Corne,D.W. 編，伊庭斉志監訳：ソフトコ
ンピューティングとバイオインフォマティクス，東
京電気大学出版局，pp.377 (2004).
[17] Paul,T.K., Iba,H.: ”Selection of the Most Useful subset
99
[29] 伊庭斉志:
知の科学
ム社, (2005)
進化論的計算手法
, オー
シンポジウム・研究会・大会等発表
[30] 長谷川禎彦, 伊庭斉志:
免疫系を用いた遺伝的プ
ログラミングの多様性維持 , 第１３回日本感性工
学会あいまいと感性研究部会ワークショップ,
(2004)
[31] 柳井孝介, 伊庭斉志: λ 関数群がなす自己触媒ネ
ットワークの構造 , 情報処理学会研究報告
2004-ICS-136 vol.2004, No.85, pp.227― 234, (2004)
[32] 井上豊, 峠隆広, 伊庭斉志:
ヒューマノイドロボ
ットによる協調搬送‐ 目標位置を考慮した修正学
習‐
, 第 22 回 日本 ロボッ ト 学会 学術講 演 会
(RSJ2004), (2004)
[33] 三橋秀行, 峠隆広, 伊庭斉志:
強化学習によるヒ
ューマノイドロボットの動作獲得‐ 斜面における
持ち上げ運動‐
, 第 22 回日本ロボット学会学術
講演会(RSJ2004),(2004)
[34] 神尾正太郎, 伊庭斉志:
漸次的なシミュレータ構
築に基づく実時間ロボット行動学習 , 第 22 回日
本ロボット学会学術講演会(RSJ2004), (2004)
[35] 柳井孝介, 伊庭斉志:
条件付き確率に基づく分布
推定アルゴリズムによるプログラム進化 , 第 52
回数理モデル化と問題解決(MPS) 研究会，情報処理
学会研究報告,pp.45― 48, (2004)
[36] 安藤大地, Dahlstedt,P., Nordahl,M., 伊庭斉志: 対話
型進化論的計算による作曲支援システム:CACIE ,
情報処理学会研究報告 Vol.2005, No.14, pp.55― 60,
(2005)
[37] 唯野隆一, 伊庭斉志:
強化学習に基づく実ロボッ
トによる追跡問題の解法 , 情報処理学会第 67 回
全国大会, pp.239― 240, (2005)
[38] 上西康太, 伊庭斉志:
進化的ニューラルネットを
用いたロボットの動作制御 , 情報処理学会第 67
回全国大会, pp.231― 232, (2005)
[39] 矢吹崇広, 伊庭斉志:
GP によるタンパク質の HP
モデル格子型二次元構造予測 ,情報処理学会第 67
回全国大会, pp.287― 288, (2005)
[40] 柳瀬利彦, 伊庭斉志:
対話型進化計算を用いたヒ
ューマノイド・ロボットの動作設計 , 情報処理学
会第 67 回全国大会, pp.233― 234, (2005)
[41] 安藤大地, Dahlstedt,P., Nordahl,M., 伊庭斉志: 対話
型進化論的計算によるクラシック音楽作曲支援シ
ステム:CACIE , インタラクション 2005 論文集，
情報処理学会シンポジウムシリーズ Vol.2005, No.4,
pp.185― 186, (2005)
100
江崎 研究室
Esaki Laboratory
っている。産学協同による研究開発プロジェクトであり、
ほぼすべての BSD(FreeBSD、NetBSD、OpenBSD、BSD/OS)
において、正式版用の参照ソフトウェアとしての位置を
確立した。IPv6 を基盤プロトコルとして、総合的な次世
代インターネットに関する各国の R&E/R&D ネットワー
クや研究グループや IPv6 準拠の 商用製品において、広
く参照利用されている。
IP version 6 is a core protocol stack for the next generation
Internet. The research on software architecture and the
development for it’s referenced implementation has been
performed. This is joint effort among industries and academia,
to be adopted by almost all BSD official software releases, i.e.,
FreeBSD, Open BSD, NetBSD, BSD/OS. The implementation
has been widely and globally adopted by various research
groups and R&D/R&E networks, as well as in the commercial
products.
(http://www.hongo.wide.ad.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
次世代経路制御技術
江崎 浩、吉田 薫
Next Generation Routing Architecture
Hiroshi ESAKI, Kaoru YOSHIDA
現在の経路制御アーキテクチャは、今後の高速広帯域
かつ高機能の次世代インターネット基盤を提供するため
には、さまざまな問題が顕在化しつつある。 現在のイン
ターネット基盤への変更を加えずに、新しい機能の実現
を行う経路制御アーキテクチャのフレームワークの提案
と、それに基づいた実証システム例を実装評価した。
The existing routing architecture can not provide sufficient
functionalities, that the next generation Internet is going to
require. The new architecture must have interoperability and
migration capability for practical operation.
We have
proposed new routing architecture paradigm and framework.
Based on this proposed architecture, we have designed traffic
management architecture for OSPF network and evaluate the
proposed system architecture.
2.
4.
IPv6 対応機器の IPv6 機能の評価検証手法の確立と、そ
れを実現するソフトウェアシステムの研究開発を行って
いる。 研究開発したシステムは、FeeBSD のプラットフ
ォーム上で動作し、国際的に広く参照されかつ利用され
ている。 IPv6 Forum IPv6 Ready Logo プログラムを発足
させ、委員会議長を務めている。
We have researched on the evaluation and validation
methodology for IP version 6 node, and have implemented the
referenced software for this purpose. We have implemented
on the FreeBSD platform, and it is widely referenced and used
by many organizations in the world. We have initiated the
(global) IPv6 Ready Logo Program at the IPv6 Forum and we
serve as a chairperson of this particular committee.
ラベルスイッチ技術
江崎 浩、葦名 保雄、坂巻 俊明
Label Switch Technology
Hiroshi ESAKI, Y. ASHINA, T. SAKAMAKI
高速広帯域かつ高機能の次世代インターネット基盤を
提供するための技術として、ラベルスイッチ技術の研究
開発および国際標準化が推進されている。ラベルスイッ
チ技術用いた広域インターネット イクスチェンジ(IX;
Internet eXchange)アーキテクチャを提案し、全国規模の
実証実験網を用いて、その性能評価を展開した。
Label switch technology, that has been standardized at the
IETF (Internet Engineering Task Force), promises to provide
high speed, large capacity and wide variety of service
functions for the next generation Internet. We has proposed
the next generation internet exchange (IX) architecture using
the label switching technology. The practical nation-wide
testbed has been established and operated with many
industrial partners.
3.
TAHI プロジェクト；IPv6 評価検証システム
江崎 浩
TAHI Project ; IPv6 Test and Evaluation Suite
Hiroshi ESAKI
5.
USAGI プロジェクト
江崎 浩
USAGI Project ; IPv6 for Linux
Hiroshi ESAKI
Linux システムは、組み込み用 OS などさまざまな用途
で広く利用されている。そこで、Linux システム用の IP
バージョン 6 対応ソフトウェアアーキテクチャの研究と、
参照ソフトウェアの実装と公開を行っている。産学協同
による研究開発プロジェクトであり、継続的に実装ソフ
トウェアの研究開発を公開を行っている。 研究開発の成
果は、正式に Liniux のソースコードとして正式に採用さ
れるにいたっている。
Linux system is widely used operating system for various
purposes and systems. This research studies and implements
the software architecture of Linux system in order to work
with IP version 6, that is promising network protocol stack for
the next generation Internet. This research is joint work
KAME プロジェクト: IPv6 カーネル
江崎 浩
KAME Project ; IPv6 Protocol Stack for BSD
Hiroshi ESAKI
次世代インターネットにおける基盤プロトコルとなる
IP バージョン 6 の基本ソフトウェアアーキテクチャに研
究を行うとともに、参照ソフトウェアの実装と公開を行
101
among multiple companies and universities, so as to carry on
the continuous software releasing of IPv6 protocol stack for
Linux community. The output of research activity, i.e,
source code has been adopted as an original Linux source
code tree.
研究論文
[1]
M.Tatipamula, F.L.Faucheur, T.Otani, H.Esaki, "Design
Implementation of IPv6 Services over GMPLS based
IP/Optical Network", IEEE Communication Magazine,
2005.
[2]
Kengo Nagahashi, Hiroshi Esaki, "A Research on the
Routing Consistency in Internet Routing Registry",
IEICE Transactions on Information Systems,
Vol.J87-D1 No.5 p.553, May 2004.
[3]
S.Katsuno,
K.Yamazaki,
T.Asami,
H.Esaki,
"Performance Evaluatin of Layer 2 over MPLS", IEICE
Transactions on Information Systems, Vol.J87-D1
No.5 p.526, May 2004.
[4]
Z.Uda, N.Ogashiwa, K.Nagami, K.Kondo, I.Nakagawa,
Y.Shinoda,
H.Esaki,
"A New
Multi-Homing
Architectiure based on Overlay Network", Vol.J87-B
No.10 pp.1564-1573, October 2004.
[5]
長橋，江崎,
iBGP におけるルートリフレクター
のスケーラビリティに関する研究 、 第 67 回 情報
処理学会全国大会、2005 年 3 月..
7.
BGP システムにおける安定性向上
江崎 浩、長橋 賢吾
Robust and Stable Global BGP System Operation
Hiroshi ESAKI, Kengo NAGAHISHI
[6]
葦名,江崎,
ルートリフレクタを用いた大規模
IP-VPN 網 の 安 定 化 お よ び 負 荷 軽 減 手 法 の 一 提
案
、 第 67 回 情報処理学会全国大会、2005 年
3 月.
グローバルな経路制御を実現している BGP の安定運
用と耐障害性の向上を実現するグローバル経路制御シス
テムのアーキテクチャと定量的評価の研究開発を進めて
いる。
We need a robust and stable global routing system against
various incidents and mis-configuration by the users. Current
BGP system must improve it’s operational robustness and
performance.
[7]
坂巻, 江崎,
エニキャスト技術を用いた広域マル
チリンク接続プロバイダにおける経路最適化手法
の提案 , 第 67 回 情報処理学会全国大会、2005 年
3 月..
[8]
吉田、江崎、 OSPF ネットワークにおける疑似経
路広告手法を用いた動的経路制御手法の提案 , 第
67 回 情報処理学会全国大会、2005 年 3 月
[9]
石田、江崎、 エンドホストにおけるパケット処理
負荷の計測方法の提案 , 第 67 回 情報処理学会全
国大会、2005 年 3 月
6.
マルチホームアーキテクチャ
江崎 浩, 吉田 薫、坂巻 俊明、菅 洋輝
Multi-Home Architecture in IPv6 Networks
H.ESAKI, K.Yoshida, T.Sakamaki, H.Kan
インターネット通信の信頼性向上と負荷分散、さらに、
より高度な通信サービスを提供するために必要となるマ
ルチホームアーキテクチャの研究開発を行っている。
Mobile IP を用いる方法とプロバイダ中にマルチホーム
サーバを用いる方法の 2 つのアプローチを並行して進め
ている。
Multi-Home technology does provide not only robust and
load balanced internet communication service, but also
provides the functions for new generation internet application.
We have researched via two approaches; (1) Using the mobile
IP technology, (2) Using the multi-home server in the ISP.
8.
ネットワークプロトコル処理の高速化
江崎 浩, 藤田 詳、石田 真一
Software Architecture for High Performance
Network Protocol Processing
Hiroshi ESAKI, Sho FUJITA, Shinichi ISHIDA
[10] 菅，江崎，峰野，石原、 通信回線共有方式におけ
る動的トラフィック分配方式の提案 , 第 67 回 情
報処理学会全国大会、2005 年 3 月
[11] 藤田、江崎、 拡張可能なネットワーク処理を行う
オペレーティングシステムアーキテクチャ 、 第
67 回 情報処理学会全国大会、2005 年 3 月
広帯域化する計算機ネットワークシステムへの対応を
行うための計算機におけるネットワークスタックのソフ
トウェア処理アーキテクチャの研究開発を行っている。
処理手順の数値解析環境の確立とアーキテクチャの検討
を進めている。
We have researched on the architecture of high
performance TCP/IP protocol stack. The research includes (1)
the performance analysis of TCP/IP protocol stack on the
Linux system and (2) propose of new software architecture.
[12] 山本、江崎、 パケットフローを利用したマルチキ
ャスト品質測定に関する研究 、 第 67 回 情報処理
学会全国大会、2005 年 3 月
国際会議論文
[1]
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
102
K.Fukuda, K.Cho, H.Esaki, "The Impact of Residential
Broadband Traffic on Japanese ISP backbones", ACM
SIGCOMM Computer Communication Review CCR
Special Section on Measuring the Internet s Vital
Statistics, Jan.2005.
[2]
I.Yamanouchi, T.Yamauchi, T.Miyake, JShimada,
Y.Mikamo, K.Kobayashi, H.Esaki, "JGN II (Japan
Gigabit Network II)", Workshop on IPv6 and
Application at IEEE/IPSJ SAINT2005, February 2005.
103
杉本研究室
Sugimoto Laboratory
帯端末間での直感的な情報移動を実現する技術を提案す
る。Toss-It と呼ばれるシステムでは、相手の PDA あるい
は周囲の情報機器に対し、ボールを toss する感覚あ
るいは、カードを配るような感覚で、自分の PDA に対し
垂直に振る（ toss ）あるいは水平に振る( swing )こ
とで、情報を送ることができる。
(http://www.itl.u‑tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1.
物理世界と仮想世界を統合することによるヒ
ューマンインタフェースに関する研究
杉本雅則
Innovative Human Interfaces by Integrating
Physical and Virtual Worlds
M. SUGIMOTO
日頃人間が使う道具は、実世界での自然物や人工物の表
象そのものによる制約を受けており、道具とその機能と
は、視覚的あるいは触覚的な感覚を通して関係付けられ
ている、という主張がなされている。一方、従来の HCI
研究ではコンピュータ画面を介した人間−コンピュータ
間のインタラクションの設計に重点が置かれているため、
実世界における我々の日頃の認知活動とは必ずしも一致
しない。そこで我々では、実オブジェクトとの相互作用
が可能な物理世界と、コンピュータが作り出す仮想世界
とを連携させることによる新しいヒューマンインタフェ
ースについて研究を進めている。
In design of computational tools and their human interfaces,
we have to examine how recognize objects in real worlds,
because functions of tools should easily guessed through their
design (e.g. its appearances). Conventional interface designs
for human-computer interaction are based on the interaction
using a mouse, a keyboard, and computer display. We think it
is not natural and intuitive for our cognition derived from the
affordance theory. In this research, therefore, we pursue
intuitive and natural human interfaces that enable users to use
computers by manipulating physical artifacts. We have so far
developed a novel sensing board used by a group of users in a
face-to-face setting.
2.
In recent years, mobile devices have rapidly penetrated into
our daily lives. Several drawbacks of mobile devices have
been mentioned so far, such as their limited computational
capability, small screen real estate, and, so on, as compared
with notebook or desktop computers. However, by fully
utilizing the most notable feature of mobile devices, that is,
mobility, we can explore possibilities for a new user interface
of the devices. In this study, we use PDAs and propose
intuitive information transfer techniques for them, which
could not be achieved with notebook or desktop computers.
By using the developed system called Toss-It, a user can send
information from the user's PDA to other electronic devices
with a “toss” or “swing” action, as the user would toss a ball
or deals cards to others.
3.
複数の飛行ロボットによる自律飛行とその応
用に関する研究
細井一弘，新田亮，屋比久保史，杉本雅則
Problem Solving by Multiple Autonomous Flying
Robots
K.HOSOI, R.NITTA, Y.YABIKU, M. SUGIMOTO
本研究では、複数の飛行ロボットが協調しつつ自律的
に航行する手法について検討する。飛行ロボットとして
は、飛行船を用いる。Blimp の体積を出来るだけ小さく
するためにはペイロードを小さくする必要がある。本研
究では、1 台の無線カメラから得られる画像情報を基に、
位置認識を行うとともに、位置情報を基に行動プランニ
ングを行う。本研究の応用として、博物館等を対象とし
た監視システムを構築する。部屋の上方を航行できるこ
とで、地上の障害物を避けて移動でき、小さい死角で監
視を行うことが可能となる。さらには、人間のジェスチ
ャを認識することによるナビゲーションシステムにも応
用する。
In this study, we investigate a method for the autonomous
navigation of multiple flying robots. We use an airship for a
flying robot. The payload of an airship must be small, in order
to make its blimp as small as possible. Therefore only a
wireless light-weight camera is mounted on an airship, which
is used for its position detection and motion planning. We
apply multiple flying robots to a monitoring system used in an
indoor place such as a museum. The merits of the application
are that flying robots can move freely without being disturbed
by obstacles on a floor, and make un-monitored areas smaller
than robots moving on a floor. Another application of multiple
flying robots is to navigate a person by recognizing his/her
gesture.
携帯端末を対象としたジェスチャ入力に関す
る研究
矢谷浩司，田村晃一，杉本雅則，橋爪宏達
A Study on Gestural Input for Mobile Devices
K.YATANI, K.TAMURA, M.SUGIMOTO,
H.HASHIZUME
携帯端末が急速に我々の社会に広まっている。デスクト
ップコンピュータやノートブック型コンピュータと比較
した場合の携帯端末の問題点として、計算処理能力や表
示画面の小ささ等の欠点が指摘されている。しかし、携
帯端末の長所である 携帯性 を最大限活用することに
より、デスクトップコンピュータやノートブック型コン
ピュータでは実現できない新しいユーザインターフェイ
ス技術の可能性があると考える。そこで、本研究では、
携帯端末として PDA(Personal Digital Assistant)を用い、携
104
4.
金子歩，菅野裕介，矢谷浩司, 杉本雅則, 橋爪宏達
A Study on Relative Positioning Technique by Using
Ultrasonic Communication
A, KANEKO, K, YATANI, M. SUGIMOTO, H.
HASHIZUME
ロケーションアウェアコンピューティングに
関する研究
竹内雄一郎，杉本雅則
A Study on Location-aware Computing
Y. TAKEUCHI, M. SUGIMOTO
本研究では、複数のユーザ間の相対的な位置データを、
超音波通信を用いて取得する技術を構築する。異なる周
波数の複数超音波信号を用いることにより、正確な位相
情報を取得することが可能になり、それによって従来の
位置認識手法よりも高精度の距離測定が、外部の機器を
必要とせずに実現できる。構築された技術を用いること
で、室内環境における位置情報を用いた様々なアプリケ
ーションに応用できると考えられる。
We have been developing an innovative relative positioning
technique by using ultrasonic sensors, in order to accurately
and rapidly identify distances and orientations among multiple
people and electronic devices in an indoor environment. The
proposed method uses multiple ultrasonic signals of different
frequency, in order to identify an epoch (designated time
stamp) by differentiating the phases of the signals. The
accurate estimation of distances and orientations makes it
possible to develop various applications such as indoor
positioning systems.
本研究では、ユーザの居る場所に依存して適切な支援
を行うためのシステムを構築する。本研究では、GPS 付
きの携帯端末を用いる。ユーザの文脈に応じて適切な支
援を行うため、本研究では、屋外でのユーザの行動を常
に記録する。そして、これまでのユーザ自身の行動と、
別のユーザの行動と類似度を基に、協調フィルタリング
の手法を利用して、次に取るべき行動や情報を推薦する。
本システムを実世界で利用し、評価を進める。
In this study, we develop a location-aware system for
supporting users. We use mobile devices (PDAs) with GPS
receivers. In order to support users appropriately based on
their context, the system records users behavior outdoors. The
system then provides users with recommendation for their
next action or useful information, by considering the
similarity between multiple users’ past behaviors with a
collaborative filtering method. We evaluate the system in a
real world and discuss its effects.
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
5.
触覚フィードバックを用いた音楽学習支援シ
ステムに関する研究
三浦宗介、杉本雅則
A Study on Systems for Supporting Music Learning
S.MIURA, M. SUGIMOTO
研究論文
本研究では、幼児や児童を対象に、他者と協調しつつ
行う音楽学習を支援するシステムを構築する。音楽に関
する知識や技術の習得においては、幼児期での音楽体験
が豊富なほど重要であると言われている。そこで、本研
究では、学習者に楽器の演奏技術を要求することなく、
音楽の知識と技術の習得支援を目指す。具体的には、複
数の学習者が合唱、合奏を行う状況で、各自に与えられ
たデバイスを通して触覚フィードバックを学習者に伝え
ることにより、各パートのリズムを理解、習得できるシ
ステムを構築し、その評価を行う。
In this study, we develop a system for supporting preschool
and school children in learning music through collaboration. It
has been pointed out that to enrich musical experiences is
critical for children to acquire musical knowledge and skills.
The proposed system uses tactile feedback for learning
rhythm. When a group of learners sing or play in ensemble,
each of them is given a tactile device. The system sends
different rhythms based on the learner’s part through wireless
communication. Therefore, learners are not interfered by other
learners’ performance.
6.
[1]
Sugimoto, M., Kusunoki, F., Inagaki, S., Takatoki, K.,
and Yoshikawa, A.: A System for Supporting
Collaborative Learning with Networked Sensing Boards,
Systems and Computers in Japan, Vol.35, No.9,
pp.39-50 (2004).
[2]
Yatani, K., Onuma, M., Sugimoto, M., Kusunoki, F.:
Musex: A System for Supporting Children's
Collaborative Learning in a Museum with PDAs,
Systems and Computers in Japan, Vol. 35, No. 14, pp.
54-63 (2004).
国際会議論文
超音波通信を用いた相対的位置認識技術に関
する研究
[3]
Sugimoto, M., Hosoi,K., Hashizume, H.: Caretta: A
System for Supporting Face-to-Face Collaboration by
Integrating Personal and Shared Spaces, In Proceedings
of ACM CHI2004, Vienna, Austria, pp.41-48 (2004)
[4]
Yatani, K., Tamura, K., Sugimoto, M., Hashizume, H.:
Information Transfer Techniques for Mobile Devices by
Toss and Swing Actions, In Proceedings of IEEE
Workshop on Mobile Computing Systems and
Applications, pp. 144-151 (2004).
招待講演等
105
[5]
ス の 設 計 , 情 報 処 理 学 会 第 67 回全 国大 会 , pp.
3-759-3-760 (2005).
杉本 雅則, 実世界とのインタラクションによる協
調学習支援環境, ユビキタス技術による新しい学
習環境の創生シンポジウム, 徳島大学 (2005)
[18] 菅野 裕介，金子 歩，矢谷 浩司，杉本 雅則，橋爪
宏達, 超音波センサを用いた相対位置認識技術に
おける通信及び測距技術, 情報処理学会第 67 回全
国大会, pp. 3-761-3-762 (2005).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[6]
[7]
杉本 雅則，楠 房子，稲垣 成哲，山口 悦司, 個人
空間と共有空間を統合することによる協調学習支
援システム, 日本科学教育学会第 28 回年会 (2004)
[19] 宮原 耕介，井上 博司，常定 裕司，杉本 雅則，
HOTARU: 携帯端末画面を投影することによるイ
ンタラクション手法の提案, インタラクシ ョン
2005 (2005).
宮原 耕介，井上 博司，常定 裕司，杉本 雅則，携
帯端末画面を投射することによるインタラクショ
ン手法の提案,ヒューマンインタフェース学会研究
報告集，Vol.6，No.4，pp.25-30，2004.
[8]
山口 尚子，楠 房子，矢谷 浩司，杉本 雅則,
Wpalette（ワットパレット）―博物館において一
緒に経験を高めるツール , インタラクティブシス
テムとソフトウェアに関するワークショップ
(WISS) (2004).
[9]
矢谷 浩司, 岸村 俊哉, 田村 晃一, 杉本 雅則, 橋
爪 宏達, Toss-It: モバイルデバイスにおける情報
の移動を直感的に実現するインタフェース , 電子
情報通信学会 技術研究報告, vol. 104, No. 169, pp.
19-24 (2004).
[20] 新田 亮, 細井一弘, 屋比久 保史, 杉本 雅則, イン
タラクション 2005 (2005).
[10] 竹内 雄一郎, 杉本 雅則：位置情報を利用した屋外
用推薦システム, 2004 年電子情報通信学会ヒューマ
ン情報処理研究会, pp.13-18 (2004)
[11] 細井 一弘，杉本 雅則，群飛行ロボットを用いた自
動監視システム， 人工知能学会第 18 回全国大会
(2004)
[12] 矢谷 浩司, 田村 晃一, 杉本 雅則, 橋爪 宏達, ユ
ーザの位置、方向、ジェスチャを認識することによ
るモバイルデバイスのための情報移動手法
ヒュ
ーマンインタフェース学会研究報告集, vol. 6 No. 4
pp. 31-36 (2004).
[13] 楠 房 子 , 山 口 尚 子 , 矢 谷 浩 司 , 杉 本 雅 則 ,
Pi_book−博物館での体験を高めるツールのデザイ
ン, 教育システム情報学会, TD-3 (2004).
[14] 三浦 宗介, 杉本 雅則 : 触覚フィードバックを用
いることによる協調的な音楽学習支援システム,
インタラクション 2005, C-309 (2005).
[15] 矢谷 浩司, 田村 晃一, 廣木 桂一, 杉本 雅則, 橋
爪 宏達, Toss-It: モバイルデバイスにおける「トス」
や「振り」の動作を用いた情報の移動を直感的に実
現 す る イ ン タフ ェ ー ス 技 術, イ ン タラ クション
2005, pp. 151-158 (2005).
[16] 廣木 桂一, 矢谷 浩司, 杉本 雅則, モバイルデバ
イスの表裏両面からの操作を連携させることによ
る効率的な入力手法, インタラクション 2005, pp.
61-62, (2005).
[17] 金子 歩，菅野 裕介，矢谷 浩司，杉本 雅則，橋爪
宏達, 超音波センサを用いた相対位置認識デバイ
106
岡部研究室
Okabe Laboratory
短い時間での情報処理を可能にするためには「高度にク
ラスタリングされつつ、しかもそのクラスター同士が少
ないステップで辿りつくような」 small-world が脳の中
に存在する必要があるように思われる。そこで、パルス
の タ イ ミ ン グ に 着 目 し た 学 習 則 で あ る STDP(Spike
Timing-Dependent Plasticity)を用いて small-world network
を学習させたときの振る舞いについて調べた。
As a important point in neural research, there is a question
what carries information in the brain. The traditional view is
that the mean firing rates, spike firing rates measured in a
psychological time scale, carry information. But recently, the
high variability of inter-spike intervals of cortical neurons was
revealed, and many experimental and theoretical researches
on the temporal neuronal dynamics have been worked. In
order to process information quickly, a message must
propagate from one neuron to distant neurons in a few steps.
For this reason, in the brain, small world networks which have
high clustering units with short characteristic path lengths are
needed. So, using a temporal learning rule, STDP
(Spike-Timing-Dependent Plasticity), we discuss how such
small world network constructed.
(http://www.is.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
超伝導 SFQ 回路で用いられる基本構造のイン
ダクタンス値推定
岡部洋一・西野智弘・Lee Hyerin
Inductance estimation for fundamental structures in
SFQ circuit
Y.OKABE , T.NISHINO and H.LEE
単一磁束量子（SFQ）回路の設計において、インダク
タンス値は重要な値である。しかし、高精度のインダク
タンス計算には膨大な時間がかかる。そこで、私たちは
改訂版 FastHenry を用いてコーナー構造、T 字構造、十字
構造および Via 構造などの、実際の回路中で使われてい
る基本構造のインダクタンス値を推定した。私たちは基
本構造を次のような等価回路とした。コーナー構造は、
インダクタンスを 1 つ付加した等価回路、T 字構造は、3
つのインダクタンスを用いた T 字型等価回路、十字構造
は、2 つの対角線を持つひし形の等価回路である。そし
て、実際の回路設計で用いられる寸法では、単位長さあ
たりの直線構造のインダクタンス値で正規化した基本構
造のインダクタンス値が、ほぼ一定となることを導いた。
Inductance value is very important for the design of Single
Flux Quantum(SFQ) circuits, but it takes a long time to
calculate accurate values. Then we have estimated
inductances of fundamental structure in real circuits such as
corner bends,
T-shapes and cross-shapes by using a
modified version of
FastHenry. We determine that
inductance of a corner is well expressed by an additional
inductance, that inductance of a T-shape is well expressed by
T-shape equivalent circuit of 3 inductances, and that
inductance of a cross-shape is well expressed by a diamond
shape of 4 inductances with 2 diagonal inductances. Moreover
we have concluded that those inductance values of the
fundamental structures, normalized by its unit length of a
simple line structure, become almost constant for wide
variations of size parameters for realistic circuits.
2.
3.
モデレーティズムを用いたニューラル
ネットワーク
岡部洋一・M.Tanvir Islam・中野寛之・永渕誠之
Learning rules for neural networks based on
Moderatism
Y.OKABE , M.T.ISLAM, H.NAKANO and
M.NAGAFUCHI
本研究室で提案する「モデレーティズム」とは「ニュ
ーロンは入出力ともにある適度なレベルを好み、入出力
がモデレートレベルに近付くように学習を進める」とい
う仮説を元にしたニューロンの学習則である。また、脳
における情報処理の過程で、神経回路は外部環境とどの
ような相互作用をするかについてもそのメカニズムを示
している。そこで、モデレーティズムに基づき、脳によ
り近い情報処理のモデルを考えパターン認識の実験によ
って実証を行った。またこの概念に基づき、極大値を用
いて発振を獲得するモデルを構築した。この学習モデル
を確立するために生体を用いた心理実験を行った。
We have proposed a new learning rule called "Moderatism"
which is based on the hypothesis that neurons have a tendency
to sustain a moderate level of both input and output signals.
Moderatism also provides hints on how neural nets interact
with surrounding environment during information processing.
We considered a plausible information processing model of
brain and their effectiveness and validity are proved through
experiments of pattern recognition. We also constructed
self-oscillation network learned using their own maximum
value. Besides, we conducted psycho-phsiological
experiments to mathematically establish this learning rule.
パルスニューラルネットワークに関する研究
岡部洋一・秋光淳生
Research on Pulse Neural Networks
Y.OKABE and T.AKIMITSU
従来の神経回路の情報表現は、ニューロンの平均発火
頻度に注目し、解析がなされてきた。しかし近年、パル
スの発火のタイミングに着目したより精緻な時間スケー
ルにおけるニューロン活動のダイナミクスが、脳の情報
処理において重要な役割を果たしているということを示
す実験、およびその理論的研究がされている。このよう
107
Publications List
4.
ロボットの学習制御
岡部洋一・小山純平・田中隆浩
Learning Control of Robots
Y.OKABE, J.KOYAMA and T.TANAKA
研究論文
生物が行っているような複雑な運動を、ロボットが学
習によって自動獲得するメカニズムを探索している。
色々な運動のモデルロボットとして、4 関節蛇型ロボッ
ト、尾鰭を持つ魚型ロボットを作成した。今までのニュ
ーロを用いたロボット制御においては、ロボットの状態
を表現するセンサ情報がどれだけニューロによって生成
される運動に寄与しているかが不明瞭であった。そこで、
ロボットの機械系を含めたシンプルなネットワークによ
るフィードバックグループモデルを構築した。そして、
人間に対する心理物理実験によって得られた学習則であ
る中庸主義を制御則として用い、蛇型ロボットの関節同
士の協調発振と、それによる前進運動を獲得することに
成功した。
The purpose of this research is to make a robot acquiring
motions by learning, like animals. We made a serpent-shaped
robot with four joints and a fish-shaped robot with tail fin. In
previous researches, it is not clear that to what extent torque
information which represents condition of a robot affect a
motion generated by a neural control system. We construct the
simple feedback-loop model which contains a mechanism of a
robot. Using moderatism,, learning rule based on
psycho-physical experiments, we showed they can obtain
cooperative oscillation among joints and forward movement
of the snake robot.
5.
[1]
M. Tanvir Islam, and Y. Okabe, "Gradient Type
Learning Rules for Neural Networks Based on
Watcher-environment Model", Lecture Notes On
Computer Science, vol.3316, pp.536-542
[2]
N. Fujimaki, T. Hayakawa, A. Minami, and Y. Okabe,
"Right-lateralized neural activity during inner speech
repeated by cues", NeuroReport, vol.15 No.15, 25 Oct.
2004, pp.2341-2345
シンポジウム・研究会・大会等発表
ニューラルネットワークによる投資戦略支援
システムの構築
岡部洋一・納谷元子
The support System for Strategic Trading using
Neural Network
Y. OKABE and M.NAYA
非線型学習性や、汎化能力に優れた性能を示すニュー
ラルネットワークを用いて経済時系列を実際に予測し、
その性能の向上について考察した。翌日の予測値を使っ
て売買の判断を行い、また、逆指値注文におけるロスカ
ット幅を自動で定めることによって、日経平均先物にお
いて効率的に収益をあげることのできる投資戦略ツール
を作成した。
We research on non-linear learning and implementation of
artificial neural networks in prediction of economical time
sequences. We have constructed an investment strategic tool
which judges buying or selling by using the predicted value
and decides the loss cutting width in stop-loss order
automatically to increase the profit in the Nikkei futures
efficiently.
[3]
M. Tanvir Islam and Y. Okabe, "Gradient Type
Learning Rules for Neural Networks Based on
Watcher-environment Model", Proceedings of 11th
International Conference On Neural Information
Processing(ICONIP2004), India, November 2004
[4]
西野智弘,岡部洋一, L 字構造およびＴ字構造のイ
ンダクタンス構造 ,2004 年電子情報通信学会総合
大会,D8-1,2005
[5]
小山純平,岡部洋一, モデレーティズム学習則を用
いたニューラルネットワークによる蛇型ロボット
の 学 習 制 御 ,2004 年 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大
会,D2-6,2005
[6]
納谷元子,岡部洋一, ニューラルネットワークによ
る投資戦略支援システムの構築 ,2004 年電子情報
通信学会総合大会,D2-7,2005
[7]
秋光淳生,岡部洋一, STDP を用いた small-world
network の学習 ,2004 年電子情報通信学会総合大
会,D2-8,2005
[8]
秋光淳生,岡部洋一, STDP を用いた small-world
network の学習 ,信学会ニューロコンピューティン
グ研究会,NC2004-153 (2005)
著書
[9]
.論文・著書一覧（2004 年度）
108
岡部洋一, "素人が書いた複式簿記", オーム社, 2004
柴田・三田研究室
Shibata and Mita
Transistor”(neuMOS or νMOS) which mimics the action of a
nerve cell neuron at a single transistor level. Based on such
architecture that "asso-ciation" is the very computing
primitive, we are pursuing human-like intelligence system
implementation directly in silicon integrated circuits.
Currently research is in progress for robust image recognition
and voice recognition processing. The sate-of-the-art silicon
technology has been utilized to implement such associative
processors in both analog and digital CMOS VLSI chips. As a
practical application of the circuit technology developed for
the associative processor chips, CDMA matched filter chips
have also been developed.
Laboratory
(http://www.if.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
右 脳 型 ソ フ ト コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グ VLSI:
連想プロセッサ・システム
柴田 直・小川 誠・小林 大輔・中山 友之・
早川 仁・高田 謙・シーサムラーヌ サックダー
Right-Brain-Computing Integrated Circuits:
Asso-ciative Processing Systems
T. Shibata, M. Ogawa, D. Kobayashi,
T. Nakayama, H. Hayakawa, K. Takata,
Srisomrun Sakda
2.
画像の特徴ベクトル抽出 VLSI 及びそのパター
ン認識への応用
柴田 直・伊藤 潔人・山崎 英男・
トンプラシット ベンジャマース
A Robust Feature-Vector Generation VLSI’s and
their Application to Handwriting Pattern
Recognition and Medical X-ray Analysis
T. Shibata, K. Ito, H. Yamasaki,
B. Tongprashit
現在のコンピュータは四則演算の超高速処理に特化し
たマシンであり、人間のように「ものを見て柔軟に判断・
理解し、即座に適切な行動をとる」といった情報処理は
非常に不得手である。入力情報に対し、過去の膨大な記
憶の中から最も近しい事例を瞬時に想起しこれによって
次の行動を決定する。こんなアーキテクチャを持つコン
ピュータの基本ハードウェアを、シリコン超ＬＳＩ技術
で実現する研究を進めている。論理演算を得意とする現
在のマイクロプロセッサに対し、直感・連想・推論とい
った処理を得意としたＬＳＩチップを設計・試作してシ
シテムを構成する。単体で脳細胞ニューロンと類似の機
能を持つ高機能トランジスタ（ニューロンＭＯＳ､
neuMOS）を導入、膨大な template 群の中から最短距離ベ
クトルを完全並列探索するアナログ連想プロセッサ、
0.18 ミクロンＣＭＯＳ技術を用いた超高速ディジタル連
想プロセッサ等をこれまで開発した。今後連想を階層的
に連鎖させヒトのように思考できるシステムを、これら
のチップ用いて構築して行く。そのために我々の思考過
程を柔軟に記述できる APROL (Association Programming
Language) の 開 発 も 行 う 。 四 則 演 算 に 代 わ り 連 想 を
computing primitive とする実時間事象認識知能システ
ム実現を目指す研究である。現在、画像認識・音声認識
をテーマに研究を進めている。ここで開発した VLSI 回
路技術は、実用的な応用として、CDMA マッチトフィル
タへの応用技術等も開発している。
Digital computers are dedicated machines for vary fast
execution of numerical calculations. However, their
perform-ance is extremely poor in such tasks like seeing,
recognizing, and taking immediate actions, which are
effortless tasks in our daily life. This research aims at building
intelligent VLSI systems based on the psychological model of
a brain. In our system past experience is stored as template
vectors in non-volatile vast memories and the
maximum-likelihood event to the current event is recalled in
real time by a fully parallel processing. The key ingredient of
the system is a new functional device called “Neuron MOS
我々の連想プロセサアーキテクチャを画像認識に用い
るには、２次元の画像情報を特徴ベクトル、即ち一次元
の数値列で表現しなければならない。我々はこの目的で、
主 方 向 線 分 投 影 法 （ PPED: Projected Principal-Edge
Distribution）と呼ぶ新たな特徴ベクトル表現法を開発し
た。２次元画像に対し、縦・横・斜め２方向、計４方向
の線分を抽出してフィーチャーマップを作成、そのビッ
トフラッグを線分検出方向に垂直な主軸上にそれぞれ投
影加算して４組の一次元数値列を形成する。これらをつ
なぎ合わせて６４次元ベクトルとし、６４×６４ピクセ
ルの画像を表現する。これは、元画像の特徴を実にうま
く表現しており、手書きによるパターンの変形、歪みに
対しほとんど影響を受けない。従って、単純なテンプレ
ートマッチングの手法で手書き文字やパターンの認識が
大変ロバストに実行できる。特にこれまで認知の問題と
して困難だった重なりパターンの分離認識もできること
がわかった。さらにこの手法を矯正歯科診療におけるセ
ファロＸ線写真解析に応用、歯学部学生にとっても高度
な訓練を必要とする解剖学的特徴点抽出の困難な作業が、
専門医と同様にできることがわかった。今後、連想プロ
セッサと統合し、一般的な知的画像認識システム構築へ
と発展させていく。このベクトル抽出はソフトウェアで
は非常に時間のかかる処理であり、neuMOS を用いたア
ナログ CMOS 回路技術、および最先端のディジタル
CMOS 回路技術の両方を用いて、独自のアーキテクチャ
を持つ特徴ベクトル生成 VLSI チップの開発を行ってい
る。
Since image data are massive in quantity, an effective
dimensionality reduction technique is quite essential in
recog-nition problems. The maximum-likelihood search VLSI
109
chips we are developing accept image data in the form of a
vector. Therefore we need to generate a feature vector, well
repre-senting the characteristic features of the original image.
In the representation, human perception of similarity among
images must be preserved in the vector space. A robust image
repre-sentation technique for recognition has been developed
based on a hardware intensive algorithm. An input image
either in a binary or grayscale format is subjected to adaptive
spatial filtering to generate feature maps, which are reduced to
a 64-dimension vector by "Projected Principal-Edge
Distribu-tion (PPED)" algorithm. The representation has been
applied to handwriting pattern recognition and the
cephalometric landmark identification (the clinical practice in
orthodontics in dentistry), to investigate the performance.
Interestingly, in hand written pattern recognition, it is shown
the separation of handwritten overlapping patterns has been
successfully car-ried out based on the representation, although
it is a difficult problem in artificial intelligence. Using a
simple template matching technique, identification of Sella
(pituritary grand), Nasion, and Orbitale has been successfully
carried out. Since the vector formation processing is
computationally very ex-pensive, dedicated VLSI chips have
been developed both in digital CMOS technology and analog
CMOS technology.
3.
algorithm we have developed, the chip contains the
process-ing circuit only at the peripheries of the photo sensor
array. As a result, a very large fill factor has been obtained in
each pixel processor. Furthermore, a VLSI system that
extracts three-dimensional information from the object of
interest has been also developed. Since charge redistribution
among mul-tiple capacitors are utilized for computation, it
enables us to build very low-power systems. In these two
VLSI systems, neuron MOS technology has been utilized in
realizing flexible hardware processing.
4.
Multi‑Clue サーチアルゴリズムによるロバス
トな顔検出
柴田 直・鈴木 康文・川原 邦男
Multiple Clue Search Algorithm for Robust Face
Detection
T. Shibata, Y. Suzuki, K. Kawahara
顔の検出は、ヒューマンインタフェースの研究におい
て重要な課題である。従来、肌色に着目したり、ニュー
ラルネットによる分類等さまざまな手法が開発されてい
るが、写真の撮影条件の影響を受けたり、あるいは本当
の顔を逃してしまう、いわゆる false negative の発生とい
った問題が多かった。本研究では、多少の false positive
（顔以外のものでも似ていると顔として検出）はあって
も、「本当の顔を絶対に逃さない」ことを目標とするロバ
ストな顔検出アルゴリズムの基礎を、これまでの成果で
あるエッジベースのベクトル表現法(PPED)を発展させ
て確立した。PPED 法による検出は、例えば壁のしみで
も眺めていると人間の顔に見えてくるといった、人間の
認識に非常に近い検出アルゴリズムであるが, 本研究で
は PPED とは補完的な性質を持つ、新たな 2 つのベクト
ル表現法を開発、オリジナル PPED ベクトルと同時に用
いた多重照合法（multiple cluematching）の開発により、
大変ロバストな顔検出を実現した。さらに PPED ベクト
ルの各エレメントの持つ重要性を、各クラスの統計的性
質より導き出す手法を開発、これを距離計算に取り込む
ことによりさらに検出精度を上げることができた。
Face localization is an important issue in new generation of
human interface. There have been many approaches such as
skin color detection and using neural networks. They have,
however, many problems such as high sensitivity to
photo-graph exposure conditions, and existence of "false
negatives". The objective in our approach is to try to minimize
the num-ber of "false negatives", even it might increase the
number of "false positives". Our algorithm can detect
non-face images that are very similar to faces. A preliminary
research is done by extending our edge-based vector image
representation method (PPED). Besides the PPED-based
detection method, two other new vector representations,
which are complemen-tary to PPED, have been developed.
Using the multiple clue method with these three
representations, a very robust per-formance in face detection
実時間動画像処理プロセッサ
柴田 直・亀谷 曉・オゥグ
オストルク・
ハオ ジア
Real-Time Moving Image Processing VLSI Systems
T. Shibata, T. Yamasaki, Öztürk Övgü, Hao Jia
リアルワールド画像の実時間情報処理を目標に、視野
中の運動物体を着目・連続追尾する Saliency Catcher、及
びキャッチした物体の 3 次元計測を瞬時に行える VLSI
プロセッサの研究を行っている。Saliency Catcher につい
ては、擬似二次元処理と呼ぶ新たな手法を導入、すべて
の処理回路をフォトダイオードアレイの周辺部に配置す
る構成がとれるため、各画素部では大きなフィルファク
タが実現できた。フィルファクタとは、各ピクセルプロ
セッサ内でフォトダイオードが占める面積の割合で、こ
れが大きいほど多くの画像情報が処理に取り込める。こ
のチップは、複雑な背景の中から複数の動いている物体
を、動きの大きさとともに検出できる。さらにカメラ自
身がブレて背景が動いていても検出できるという特徴を
もつ。実際にチップで基本性能を確認した。さらに運動
物体の３次元計測をリアルタイムで行うチップも開発し
た。これはキャパシタ間での電荷の再配置のみを演算に
使う回路であり、究極の低消費電力システム実現の可能
性を秘めている。
Aiming at real time processing of moving images, a
sa-liency catcher chip that detects objects in motion in
non-stationary complicated background sceneries has been
developed. Due to the new quasi-two dimensional processing
110
has been achieved. We also devel-oped a new distance
measure in which the statistical charac-teristics of a class are
taken into account to determine to the relative significance
among elements. The new distance measure has improved the
classification performance.
5.
Development of fabrication technology of nano-holes
and applications to bio- and optical systems.
(France-Japan collaboration project: SAKURA)
Y. Mita, F. Marty*, M. Kubota, K. Ito,
T. Bourouina*, T. Shibata
* Ecole Supérieure d'Ingenieurs en Electronique et
Electrotechnique (ESIEE), Paris
初期視覚プロセッシングシステム
三田 吉郎・中下 友介・高橋 徳浩・
清水 健・柴田 直
Early-vision processing systems
Y. Mita, Y. Nakashita, N. Takahashi,
K. Shimizu T. Shibata
日仏の研究者が共同し、VDEC 所有 EB 装置を利用し
てナノリソグラフィを行ない、ESIEE 所有の深掘り RIE
装置でエッチングを行なって、デザイン相乗り型ナノサ
イズ構造を作製, 様々な応用に供する試みを行なってい
る。現在、最小サイズ 370 ナノメートル、アスペクト比
1:107 のトレンチ構造を作製することに成功している。
MEMS 用サブミクロンサイズの深掘り構造は、これまで
せいぜいアスペクト比 1:10 程度であったが、本研究では
一桁優れた結果を出した。一般に EB リソグラフィは時
間がかかるとされ、またこれほど微細な構造に最適なエ
ッチング条件は逆に、10μm 以上の大きな開口部のエッ
チングには不向きであることが問題となっていたが、微
細な構造と大きな開口の輪郭のみを EB リソグラフィ及
び、ナノエッチング条件であらかじめエッチングした後、
大開口部のエッチングを行なう、「輪郭リソグラフィ法」
を開発しこの問題を解決した。これらの技術によれば、
サブミクロンの微細パタンをリソグラフィのとおりに垂
直に転写できることになるので、薄膜を水平に積んでリ
ソグラフィするというこれまでのマイクロマシーニング
を深化させ、垂直方向に展開できるという「パラダイム
シフト」が起こる。このパラダイムシフトの恩恵を受け
る一例として、光通信用フィルタをリソグラフィどおり
サンプル表面に対し垂直に作製する、「Vertical DBR フィ
ルタ」を提唱し作製した。また、これら MEMS 構造の性
能を決める長さ(Critical Dimension)を、電子顕微鏡などの
光学手法ではなく、電気的測定によって求める簡便な手
法を開発し、電子顕微鏡よりも優れた繰り返し精度を得
ることができた。
A multi-design nano-fabrication technology and
applica-tion to different domains is under development with
collabo-ration of French and Japanese researchers. VDEC’s
EB writer performs lithography and Deep RIE at ESIEE
performs etch-ing. Our top data is aspect ratio 1:107 for
trenches of 370nm. This is the record ten times deeper as
compared to ordinal submicron Deep-RIE technology. The
two potential draw-backs were (1) the time consumption of
EB lithography, and (2) the optimal etching condition for
nanoscale structure is not applicable to larger openings.
These
problems
were
solved
by
“contour-lithography-method” that first forms nanoscale
pat-terns as well as contours of larger openings by EB
lithog-raphy followed by nano-DRIE, and then the larger
opening is etched by the optimal condition. This technology
provides us with a vertical nanostructures defined by
lithography. This is a complete paradigm shift from ordinal
フォトセンサと情報処理回路を融合した高機能イメー
ジセンサは発展が期待できる。本研究では、イメージセ
ンサを内蔵して、外界の状況から特徴を瞬時に抽出する
知的情報処理 VLSI の研究を行なっている。これは本研
究室の「右脳的情報処理システム」の入力フロントエン
ドとして用いる予定である。このような VLSI は, フォト
ダイオードと処理回路とで演算単位「セル」を構成し、
セルを碁盤の目状に並べる構造が一般的であるが、生体
で行なわれているようにセル間を配線するためには三次
元配線が必要となる。ひるがえって VLSI の配線は原理
的に二次元であるから、セル同士の配線をいかに工夫し
て行なうかが問題となる。センサをセル同士の交点にず
らし、また各セルで一旦情報処理を行なった結果のみを
近接セルに転送する二段階方式を用いることで、3 近傍
セルまでの演算をできることを提唱した。0.35μm テク
ノロジにおいてチップを試作しリアルタイム動作を行な
うことに成功した。また基礎的データを収集するため、
0.35μm バルク基板、0.15μmSOI 基板において光電変換
効率の測定を行なった。
Intelligent image sensor array system is an integral part in
humanlike intelligent systems. An image-sensor integrated
smart feature extraction VLSI is under investigation in this
project. Distributed cellular architecture is popular for these
systems: a photodiode sensor and some information
process-ing circuits compose a unit “cell” and the array of
cells con-stitutes the system. However, if the cellular
architecture tries to physically imitate living body,
three-dimensional wiring is mandatory. However, VLSI
wiring is 2-dimensional in nature so that some architectural
innovation to augment the miss-ing-one-dimension is
necessary. We are proposing two solu-tions: (1) topology
reordering, and (2) introduction of MEMS to VLSI in this
project.
6.
ナノホールアレイの作製技術高度化と応用
(日仏共同研究 SAKURA プロジェクト)
三田 吉郎・フレデリック マーティ*・
久保田 雅則・伊藤 晃太・
タリク ブルイナ*・ 柴田 直
*電子工業技術高等学院 (ESIEE, パリ)
111
micromachin-ing, whose nature was deposition of thin films
and lithography in horizontal axis, to the vertical direction.
A “vertical Dis-tributed Bragg Reflec-tor” system is
fabricated as an example of a benefit from this paradigm shift.
Also, measurement of the Critical Dimension is an important
issue. Different from ordinal methods such as observation by
SEM, our method can determine the CD only by a simple
electrical measurement. The experiments showed better
repeatability than SEM ob-servation.
normal operation mode. The time-to-the-failure is shortened
by inversely expo-nential to the applied tension. That will
enable us to the accelerated test of MEMS devices. Also, an
electrical testing method of paral-lely-connected electrostatic
microactuators is devel-oped.
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
研究論文
7.
マイクロアクチュエータアレイの信頼性自動
測定手法
三田 吉郎・ベンジャミン カイヤー*・
福田 和人*・藤田 博之*・柴田 直
*生産技術研究所集積化マイクロメカトロニクス研
究室 (LIMMS, CNRS-IIS)
Automated and accelerated life-time measurement
of electrostatic actuator array
Y. Mita, B. Caillard*, Y. Fukuta*, H. Fujita*,
T. Shibata
* Laboratory for Integrated MicroMechanic
Sys-tems (LIMMS, CNRS-IIS)
マイクロアクチュエータをアレイ状に無数にならべて
協調的に動作させるアレイ化マイクロシステムを実用に
供するには、アクチュエータの信頼性を高めることが必
要であるが、信頼性が高いが故に、故障までの検証時間
が飛躍的に増大するジレンマが問題となる。特に現在開
発中の、エアフローによるマイクロアクチュエータは、1
アクチュエータが接触したままになる故障を起すまでの
待ち時間が 3 ヶ月以上であり、加速試験手法が必須であ
る。周波数は機械的周波数で kHz 前後と決まっているた
め集積回路のような高速試験ができないことが問題であ
る。本アクチュエータのような、平行平板型の静電気力
アクチュエータでは、通常の動作電圧に比べ高い動作電
圧で試験を行なうことで、加えた電圧の exponential に反
比例して故障までの時間を短縮することを見出し、加速
試験法への一歩をふみだすことができた。同時に、並列
に接続された複数の平行平板アクチュエータが正常に動
作しているか否かを、電気的測定のみによって判別でき
る手法を開発した。
To put an arrayed micro actuator system to a practical use,
high reliability of actuator must be must be de-mon-strated.
However, since the actuator gets more and more reliable, it
takes longer and longer time to test the fail-ure. That is the
dilemma of microactuator. Our air-flow actuator under
development needs more than 3 months and it underlines the
necessity of accel-erated testing.
Unlike VLSI,
high-frequency reliability testing is impossible because
operation frequency is fixed at around 1kHz due to
mechanical resonant fre-quency. We have found that the
parallel-plate electro-static microactuator, that is our case, can
be tested in an accelerated way, by applying higer tension than
[1]
H. Kimura and T. Shibata, “A Simple-Architecture
Mo-tion-Detection
Analog
VLSI
Based
on
Quasi-Two-Dimensional Hardware Algorithm,” Analog
Integrated Circuits and Signal Processing,39 (3): pp.
225-235, June 2004.
[2]
D. Kobayashi, Y. Mita, T. Shibata, T. Bourouina, and H.
Fujita, “Batch bulk-micromachined high-precision
metal-on-insulator microspires and their application to
scanning
tunneling
microscopy,”
Journal
of
Microme-chanics and Microengineering, vol. 14, no. 9,
pp. S76-S81, Sept. 2004.
[3]
Yamato Fukuta, Masashi Yanada, Atsushi Ino, Yoshio
Mita, Yves-Andre Chapuis, Satoshi Konishi, and
Hiro-yuki
Fujita,
"Conveyor
for
Pneumatic
Two-Dimensional Manipulation Realized by Arrayed
MEMS and its Con-trol", Journal of Robotics and
Mechatronics (JRM), Vol. 16, No. 2, pp. 163-170, Apr
2004.
国際会議論文
112
[4]
Y. Mita, S. Komatsu, M. Ikeda, M. Fujishima, and
K .Asada, “Practical Course of Design, Fabrication and
Testing of CMOS Gate Array,” 5th European Workshop
on Microelectronics Education (EWME04), April 15-16,
Lausanne, Switzerland 2004.
[5]
Y. Fukuta, Y. Mita, Y.-A. Chapuis, Makoto Arai and H.
Fujita, “MEMS Conveyance System for Pneumatic
Two-Dimensional Manipulation based on Autonomous
Distributed Systems,” Proc. IEEE International
Confer-ence on Robotics and Automation (ICRA '04),
Apr. 26- May 1,New Orleans, USA, WM14-1 2004.
[6]
B. Saadany, F. Marty, Y. Mita, Dhaa Khalil, and
T. Bourouina, “A MEMS Tunable Optical Filter Based
on Vertical DBR Architecture,” Design, Test, Integration
and Packaging of MEMS/MOEMS, 12-14 May 2004,
Montreux, Switzerland 2004.
[7]
Y. Suzuki and T. Shibata, “Multiple-Clue Face Detection
Algorithm Using Edge-Based Feature Vectors,” in the
Proceedings of 2004 IEEE International Conference on
Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP
2004),pp. V-737 - V-740, Montreal, May 17-21, 2004.
[8]
[9]
M. Umejima, T. Yamasaki, and T. Shibata, “A
Bump-Circuit-Based
Motion
Detector
Using
Pro-jected-Activity Histograms,” Proceedings of The
2004 IEEE International Symposium on Circuits and
Systems (ISCAS 2004), pp. I-749-752, Vancouver,
Canada, May 23-26 2004.
France, pp.25-28 2004.
[17] Y. Fukuta, Y.-A. Chapuis, Y. Mita and H. Fujita,
“Air-flow MEMS Array Conveyor Which Provide Clean
and Contact-Free Manipulations for Micro TAS,” 8th
Inter-national Conference on Miniaturised Systems for
Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2004), Sep.
26-30, Malmoe, Sweden 2004.
H. Yamasaki and T. Shibata, “A Real-Time VLSI
Me-dian
Filter
Employing
Two-Dimensional
Bit-Propagating Architecture,” Proceedings of The 2004
IEEE International Symposium on Circuits and Systems
(ISCAS 2004), pp. II-349-352, Vancouver, Canada, May
23-26 2004.
[18] Y. Fukuta, Y.-A. Chapuis, Y. Mita and H. Fujita, “A
MEMS Arrays for Pneumatic Conveyor and its Control
Based on Distributed System,” IEEE International
Con-ference on MicroElectroMechanical Systems
(MEMS 2005), Jan. 31- Feb. 3, Florida, USA 2005.
[10] T. Nakayama, T. Yamasaki, and T. Shibata
“Quasi-Parallel Multi-Path Detection Architecture Using
Floating-Gate-MOS-Based CDMA Matched Filters,”
Proceedings of The 2004 IEEE International
Symposium on Circuits and Systems (ISCAS 2004), pp.
I-425-428, Vancouver, Canada, May 23-26 2004.
[19] K. Hoshino, T. Nagai, Y. Mita, M. Sugiyama, K.
Ma-tsumoto, and I. Shimoyama, “Active Ink-Jet
Nozzles Equipped with Arrayed Visual Sensors for
Parallel Alignment Control,” IEEE International
Conference on MicroElectroMechanical Systems
(MEMS 2005), Jan. 31- Feb. 3, Florida, USA 2005.
[11] T. Yamasaki, T. Nakayama, and T. Shibata, “A
Low-Power Switched-Current CDMA Matched Filter
with On-Chip V-I and I-V Converters,” Digest of
Tech-nical Papers of 2004 Symposium on VLSI Circuits,
pp.214-217, Hawaii, USA, June 17-19 2004.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[20] Y. Mita, M. Takada, and T. Shibata, “A Simple and fast
PC interface for VLSI Measurement,” Proceedings of
2004 IEEE Asia-Pacific Conference on Advanced
Sys-tem Integrated Circuits (AP-ASIC), pp. 398-400,
Fu-kuoka, Japan, Aug. 4-5, 2004.
[12] Y. Suzuki and T. Shibata, “An Edge-Based Face
Detec-tion Algorithm Robust Against Illumination,
Focus, and Scale Variations,” in Proc. of the 12th
European Signal Processing Conference, pp.2279-2282,
Vienna, Austria, September 6-10, 2004.
[21] 中山友之, 山崎俊彦, 柴田直, 「フローティングゲ
ート MOS CDMA マッチトフィルタにおける擬似並
列マルチパス検出アーキテクチャ」, 電子通信学会
技術研究報告, (集積回路回路技術研究専門委員会
(ICD)), 論文番号 ICD2004-137, pp. 103-108, 2004 年
8月
[13] H. Hayakawa, M. Ogawa and T. Shibata, “A
Right-Brain/Left-Brain Integrated Associative Processor
Employing Convertible MIMD Elements,” in Ext.
Ab-stracts of the International Conference on Solid
State Devices and Materials (SSDM ’04), pp.398-399,
Tokyo, Japan, Sept.19-22, 2004.
[22] 中山友之, 山崎俊彦, 柴田直, 「V-I および I-V 変換
回路を搭載した低消費電力スイッチトカレント
CDMA マッチトフィルタ」, 電子通信学会技術研究
報告, (集積回路回路技術研究専門委員会(ICD)), 論
文番号 ICD2004-138, pp. 109-114, 2004 年 8 月
[14] Y. Nakashita, Y. Mita, and T. Shibata, “An Analog
Edge-Filtering
Processor
Employing
Only-Nearest-Neighbor Interconnects,” in Ext. Abstracts
of the International Conference on Solid State Devices
and Materials (SSDM ’04), pp.356 -357, Tokyo, Japan,
Sept. 19-22, 2004.
[23] 山崎英男, 八木雅和, 柴田直, 「アナログ・デジタ
ル融合アーキテクチャに基づく実時間画像特徴ベ
クトル生成 VLSI プロセッサ」, 電子通信学会技術
研究報告, (集積回路研究専門委員会(ICD)), 論文番
号 ICD2004-70, pp. 49-54, 2004 年 8 月
[15] M. Ogawa, and T. Shibata, “A Delay-Encoding-Logic
Array Processor For Dynamic Programming Matching,”
in Proc. of the 30th European Solid-State Circuits
Con-ference (ESSCIRC), pp.311-314, Leuven, Belgium,
September 21-24 2004.
[24] Y. Mita, D. Kobayashi, T. Bourouina, et T. Shibata,
“Fabrication en parallèle de micro-aiguilles de 150um
avec un rayon de courbure nanomètrique pour
l'applica-tion à la microscopie à l’éffet tunnel,” Journées
Scieti-fique Francophone 2004, 4-5, Novembre, Tokyo
2004. (in French)
[16] F. Marty, L. Rousseau, B. Saadany, B. Mercier, O.
Fran-cais, Y. Mita, and T. Bourouina, “Advanced Silicon
Etching Techniques Based on Deep Reactive Ion
Etch-ing (DRIE) for Silicon HARMS and 3D Microand Nano-Structures,” ASME European Micro and
Nano Systems (EMN04), 20-21 October 2004, Paris,
[25] Y.-A. Chapuis, Y. Fukuta, L. Zhou, Y. Mita and H. Fujita,
“Control of MEMS-based actuators array for
mi-cro-smart system,” Proc. SPIE International
113
Sympo-sium on Smart Materials, Nano-, and
Micro-Smart Sys-tems, Sydney, Australia, December
12-15, 2004.
[26] B. Caillard, Y. Mita, Y. Fukuta, Y.-A. Chapuis, T.
Shibata, and H. Fujita, “Electrical Detection of Failures
of MEMS Electrostatic Microactuators for Test Circuit,”
IEEE 6th Latin-American Test Workshop, pp.201-206,
Salvador, Brazil, Mar.30-Apr.2 2005.
114
大津研究室
Ohtsu Laboratory
特に化学気相堆積のための分子解離において、我々の見
い出した近接場光特有の非断熱過程を用いて高精度な化
学気相堆積を実現した。この過程をリソグラフィにも応
用し、光学不活性の電子ビーム用レジストの微細加工も
可能にした。さらにまた、近接場光による脱離における
寸法依存共鳴効果を利用して、作成された微小物質の寸
法を制御した。これらにより Zn, Al, Au, ZnO, Si, GaN な
どのナノドットを高い寸法、位置精度で作製した。
Nanophotonic fabrication, i.e., fabrication for realizing
nanometer-sized materials, is studied in order to realize
nanophotonic devices and their integration. Local
photochemical reactions between optical near fields and
molecules are utilized for ultrahigh accuracies in sizes and
positions of fabricated materials. Photochemical vapor
deposition, desorption, photolithography, and etching are
being developed. A nonadiabatic photodissociation process,
which we have found, was utilized to improve the accuracy.
This process was also applied to photolithography for
realizing a novel nanofabrication using an optically inactive
electron-beam resist film. Further, a size-dependent resonance
effect in optical near field desorption was found and utilized
to control the size of the fabricated materials. Fabrications of
Zn, Al, Au, ZnO, Si, and GaN nanodots were demonstrated
with ultrahigh accuracies in their sizes and positions.
(http://www.nanophotonics.info/)
研究現況
Current Research Projects
1.
ナノフォトニックデバイス
大津元一・中山義宣・林定植・野村航
Nanophotonic Devices
M. OHTSU, Y. NAKAYAMA, J.-S. LIM, and W.
NOMURA
将来の超高速、超大容量の光システムを支えるために、
光の回折限界を超えて光波長以下の寸法をもつ新機能の
光デバイス、すなわちナノフォトニックデバイスの実現
のための研究を行っている。これはナノ寸法物質間の近
接場光エネルギー移動を利用する。数個の量子ドットを
用いた光スイッチの他、デジタル論理ゲート、A/D 変換
器、ナノ集光器などを提案し、CuCl 量子ドットや ZnO
量子井戸を用いた動作確認、特に動特性について実験、
理論により評価した。さらにこれらを新しい光子コンピ
ュータ、光通信システムへ応用する可能性について検討
した。また、外部の巨視的光デバイスとの結合のために
金属微粒子の間のプラズモン・ポラリトンエネルギー移
動を利用したナノ寸法光導波路を開発した。
Nanophotonic devices, i.e., sub-wavelength sized (beyond
diffraction limit) photonic devices with novel functions, were
studied in order to support future ultrahigh speed and
ultralarge capacity optical systems. Optical near field energy
transfer between nanometric particles are utilized for their
operations. We proposed novel devices composed of a few
quantum dots, e.g., a nanophotonic switch, digital logic gates,
a A/D converter, and an optical nano-fountain. Their
operations and dynamic properties were experimentally and
theoretically evaluated using CuCl quantum dots and ZnO
quantum wells. Possibilities of realizing a novel nanophotonic
computer and an optical communication system using these
devices were studied. Further, a plasmon-polariton
nano-coupler was developed in order to connect these devices
with external macroscopic photonic devices.
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
研究論文
2. ナノフォトニック加工
大津元一・小林一智・柳楽崇・北村心・米満広樹・
仲島祐樹
Nanophotonic Fabrication
M. OHTSU, K. KOBAYASHI, T. NAGIRA, K.
KITAMURA, H. YONEMITSU and Y. NAKAJIMA
ナノフォトニックデバイスを作製し、それらを集積化
するためのナノ寸法微細加工法を研究している。作製さ
れるナノ物質の寸法、位置の精度を高く保つために近接
場光と物質との局所的光化学反応を利用し、化学気相堆
積、脱離、リソグラフィ、エッチングを開発している。
115
[1]
T. Kawazoe, K. Kobayashi, and M. Ohtsu, “Optical
nanofountain: A biomimetic device that concentrates
optical energy in a nanometric region”, Appl. Phys. Lett.,
Vol.86, No.10, pp.No.103102 1 – 3 (2005)
[2]
T. Kawazoe, K. Kobayashi, and M. Ohtsu,
“Anti-parallel coupling of Quantum Dots with an
Optical Near-Field Interaction”, the e-J. Surface Science
and Nanotechnology, Vol. 3, pp. 74-78 (2005)
[3]
K. Yatsui, M. Gunji, S.-C. Yang, H. Suematsu, W. Jiang,
T. Yatsui, and M. Ohtsu, “Blue Light Emission from
Ultrafine Nanosized Powder of Silicon Produced by
Intense Pulsed Ion-Beam Evaporation”, Jpn. J. Appl.
Phys., Vol.44, No.2, pp.L92-L94 (2005)
[4]
T.-W. Kim, T. Kawazoe, S. Yamazaki, and M. Ohtsu,
“Low-temperature synthesis and room temperature
ultraviolet lasing of nanocyrystalline ZnO films”, Appl.
Phys. A, Vol. 80, pp.1049-1051 (2005)
[5]
M. Naruse, T. Miyazaki, F. Kubota, T. Kawazoe, K.
Kobayashi, S. Sangu, and M. Ohtsu, “Nanometric
summation architecture based on optical near-field
interaction between quantum dots”, Opt. Lett., Vol. 30,
No.2, pp.201-203(2005)
[6]
A. Neogi, B.P. Gorman, H. Morkoc, T. Kawazoe, and M.
Ohtsu, “Near-field optical spectroscopy and microscopy
of self-assembled GaN/AlN nanostructures”, Appl. Phys.
Lett., Vol.86, No.4, pp.043103 1 – 3(2005)
“Anti-parallel coupling of Quantum Dots with an
Optical
Near-Field
Interaction”,
International
Symposium on Nano-organization and Function, Tokyo
(11-A-7) (2004)
[7]
T. Kawazoe, K. Kobayashi, S. Takubo, and M. Ohtsu,
“Nonadiabatic photodissociation process using an
optical near field”, J. Chem. Phys., Vol.122, No.2,
pp.024715 1-5(2005)
[8]
G. H. Lee, T. Kawazoe, M. Ohtsu, “Room temperature
near-field photoluminescence of zinc-blend and wurtzite
ZnO structures”, Applied Surface Science, Vol. 239, pp.
394-397(2005)
[17] Y. Saito, S. Mononobe, I. Kato, M. Ohtsu, and H.
Honma, “Fabrication of a Near-Field Optical Probe by
Electroless Plating under Ultrasonic Irradiation”,
International Symposium on Nano-organization and
Function, Tokyo (12-C-1) (2004)
[9]
[18] S. Mononobe, I. Kato, H. Honma and M. Ohtsu,
Surface Activation Based on Oxygen-Reactive
Sputtering of Palladium to Plate Near-Field Optical
Fiber Probe
, International
Symposium on
Nano-organization and Function, Tokyo (12-C-2) (2004)
S. Yamazaki, T. Yatsui, M. Ohtsu, T.W. Kim, H. Fujioka,
“Room-temperature synthesis of ultraviolet-emitting
nanocrystalline GaN films using photochemical vapor
deposition”, Appl. Phys. Lett., Vol. 85, No.15,
pp.3059-3061(2004)
[19] M. Ohtsu, “Optical Near Field Phenomena and
Applications to Devices,Fabrication,and Systems”, The
4th NSF-MEXT joint Symposium, Tokyo, Japan (2004)
<Invited>
[10] A. Takamizawa, H. Ito, S. Yamada, and M. Ohtsu,
“Observation of cold atom output from an
evanescent-light funnel”, Appl. Phys. Lett., Vol.85,
No.10, pp.1790-1792(2004)
[20] Y. Saito,S. Mononobe, I. Kato, M. Ohtsu, H. Honma,
“Electroless Nickel Plating under Ultrasonic Irradiation
And Its Application to a Scanning Near Field Optical
Microscopy Probe”, The Electrochemical Society
Hawaii, USA ,(2004)
[11] T. Yatsui, J. Lim, M. Ohtsu, S.J. AN, and G.C. Yi,
“Evaluation of the discrete energy levels of individual
ZnO nanorod single-quantum-well structures using
near-field ultraviolet photoluminescence spectroscopy”,
Appl. Phys. Lett., Vol.85, No.5, pp.727-729(2004)
[21] Y. Saito,S. Mononobe, M. Ohtsu, H. Honma,
“Fabrication of a SNOM probe using lelctroless nickel
plating with ultrasonic irradiation”, International Society
of Electrochemistry,Greece ,(2004)
[12] S. Mononobe, Y. Sato, M. Ohtsu, and H. Honma,
“Fabrication of a Near-Field Optical Fiber Probe Based
on Electroless Nickel Plating under Ultrasonic
Irradiation”, Jpn. J. Appl. Phys., Vol.43, No.5B,
pp.2862-2863(2004)
[22] S. Mononobe, I. Kato, Y. Saito, H. Honma, and M.
Ohtsu, “Fabrication of a Near-Field Optical Fiber Probe
Based on Size-Dependent Electroless Nickel Plating”,
The 8th International Conference on Near-field Nano
Optics & Related Techniques, Seoul (MoP24) (2004)
[13] T-W. Kim, T. Kawazoe, S. Yamazaki, M. Ohtsu, and T.
Sekiguchi, “Low-temperature orientation-selective
growth and ultraviolet emission of single-crystal ZnO
nanowires”, Appl. Phys. Lett., Vol.84, No.17,
pp.3358-3360(2004)
[23] K. Kobayashi and M. Ohtsu, “Quasi-Particle Model for
Optical Near-Field Interaction with Single Atom,
Molecule and Nanomaterials”, The 8th International
Conference on Near-field Nano Optics & Related
Techniques, Seoul (MoO48) (2004)
国際会議論文
[24] V. Polonski, B. Martin, R. Netterfield, T. Yatsui, T.
Kawazoe, and M. Ohtsu, “Optical near-field-assisted
dry etching of silica in a sulfur hexafluoride
atmosphere”, The 8th International Conference on
Near-field Nano Optics & Related Techniques, Seoul
(TuO15) (2004)
[14] T. Yatsui, S. Yamazaki, T. Nagira, M. Ohtsu, T.W. Kim,
and H. Fujioka, “Room-temperature synthesis of
ultraviolet-emitting nanocrystalline GaN films using
photochemical vapor deposition”, Material Research
Society, 2004 Fall Meeting, Boston, MA (E11.8) (2004)
[15] T. Yatsui, J. Lim, T. Kawazoe, M. Ohtsu, S.J. An, and
G.C. Yi, “Evaluation of the Fine Structure of Isolated
ZnO Nanorod Single-Quantum-Well Structures using
Near-Field Ultraviolet Photoluminescence Spectroscoy”,
Material Research Society, 2004 Fall Meeting, Boston,
MA (O3.4) (2004)
[16] T.
Kawazoe,
K.
Kobayashi,
and
M.
[25] T. Yatsui, W. Nomura, and M. Ohtsu, “Plasmon
polariton transfer along nano-dot coupler for optical
far/near field conversion”, Technical Digest of 2004
ICO International Conference on Optics & Photonics in
Technology Frontier, Makuhari, (12B3-4) (2004)
[26] M. Ohtsu, “Nanophotonics: Devices, fabrications, and
systems”, Technical Digest of 2004 ICO International
Ohtsu,
116
Conference on Optics & Photonics in Technology
Frontier, Makuhari, (13C4-2) (2004) <Invited>
nano-fountain for concentrating optical energy to a
nanometric region”, Technical Digest of Conference on
Lasers and Electro-Optics, San Francisco, CA, (IFC1)
(2004)
[27] S. Sangu, K. Kobayashi, and M. Ohtsu, “Nanophotonic
functional devices using optical near-field energy
transfer”, Technical Digest of 2004 ICO International
Conference on Optics & Photonics in Technology
Frontier, Makuhari, (13D2-19) (2004)
著書
[37] M. Ohtsu (ed.), Progress in Nano-Electro-Optics IV,
Characterization of Nano-Optical Materials and Optical
Near-Field Interactions, Springer-Verlag, (2005)
[28] M. Naruse, T. Miyazaki, F. Kubota, S. Sangu, K.
Kobayashi, T. Kawazoe, and M. Ohtsu, “Nanoscale
matching architecture using optical near-field coupling”,
Technical Digest of 2004 ICO International Conference
on Optics & Photonics in Technology Frontier,
Makuhari, (13D2-20) (2004)
[38] M. Ohtsu, “Physics and Applications of Nanophotonics”,
Chapter 7, New Photonics Technologies for Information
Age, ed. by S. Sudo and K. Okamoto, Artech House Inc.,
(2004)
[39] M. Ohtsu (ed.), Progress in Nano-Electro-Optics III,
Industrial Applications and Dynamics of the
Nano-Optical System, Springer-Verlag, (2004)
[29] K. Kobayashi, S. Sangu, T. Kawazoe, and M. Ohtsu,
“Exciton dynamics and logic operations in a near-field
optically coupled quantum-dot system”, Abstract of the
6th International Conference on Excitonic Processes in
Condensed Matter, Cracow, Poland, (O8) (2004)
[40] M. Ohtsu and K. Kobayashi, Optical Near Fields,
Springer-Verlag(2004)
[30] T.Yatsui and M. Ohtsu, “Development of nanophotonic
devices and their integration by optical near-field”,
Proceedings of the 5th International Symposium on
MEMS and Nanotechnology, Costa Mesa, CA,
pp.10-15(2004) <Invited>
総説・解説論文
[41] 八井崇、大津元一、「近接場光による微細加工」、精
密工学会誌、Vol. 71, No.3, pp.311-314 (2005)
[42] 八井崇、大津元一、「ナノフォトニクス：近接場光
による寸法・位置制御ナノ光加工」、日本写真学会
誌、第６７巻、第３号、pp.281-287 (2004)
[31] T. Yatsui, W. Nomura, M. Kourogi, and M. Ohtsu,
“Plasmon polariton transfer along a nano-dot coupler for
optical far/near field conversion”, Technical Digest of
International Quantum Electronics Conference, San
Francisco, CA, (IFC3) (2004) <Invited>
[43] 大津元一、「近接場光とは何か？」、O plus E、第２
６巻、第４号、pp.372-377(2004)
[44] 小林潔、三宮俊、大津元一、
「ナノ領域の電子-光子
相互作用システムとしての近接場光」、O plus E、第
２６巻、第４号、pp.406-411(2004)
[32] T. Yatsui, J. Lim, T. Kawazoe, K. Kobayashi, M. Ohtsu,
W.I. Park, and G.-C. Yi, “Observation of optical
near-field energy transfer in closely spaced
ZnO/ZnMgO multiple-quantum-well nanorods for
nanophotonic devices”, Technical Digest of Conference
on Lasers and Electro-Optics, San Francisco, CA,
(CTuM4) (2004)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[33] T.
Kawazoe,
R.
Haga,
and
M.
Ohtsu,
“Nano-photolithography using a visible light based on
the nonadiabatic near-field photochemical reaction”,
Technical Digest of Conference on Lasers and
Electro-Optics, San Francisco, CA, (IWA28) (2004)
[46] 大津元一： ナノフォトニクスの基礎：さらなる新
規機能とシステム応用のために 、第 52 回応用物理
学関係連合講演会、埼玉大学、30p-YZ-1 (2005) シ
ンポジウム
[45] 大津元一： 光の限界を超えるナノフォトニクス 、
世界物理年特別講演会 限界を超える応用物理 、
埼玉大学、 (2005)
[47] 八井崇・G.-C.Yi.・大津元一： Zn0 ナノロッドの近
接場分光とナノフォトニクスへの応用 、第 52 回応
用物理学関係 連合講演会、 埼玉大学、29p-YE-8
(2005) シンポジウム
[34] T. Kawazoe, S. Maruyama, and M. Ohtsu, “Fiber optical
devices using a gigantic Faraday rotation in nanometric
region”, Technical Digest of Conference on Lasers and
Electro-Optics, San Francisco, CA, (CWD5) (2004)
[48] 八井崇･三宮俊・J.Yoo・S.J.An・G.-C.Yi.・大津元一：
2 重量子井戸構造を有する Zn0 ナノロッドの近接
場分光測定 、第 52 回応用物理学関係連合講演会、
埼玉大学、29p-V-23 (2005)
[35] A. Neogi, H. Morkoc, A. Tackeuchi, T. Kuroda, M.
Ohtsu, and T. Kawazoe, “Near field optical
spectroscopy of GaN/AlN quantum dots”, Technical
Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics, San
Francisco, CA, (IThM2) (2004)
[49] 川添忠・小林潔・米満広樹・大津元一： 非断熱近
接場光リソグラフィを利用した Si 基板上のテスト
パターンの転写 、第 52 回応用物理学関係連合講演
[36] T. Kawazoe, K. Kobayashi, and M. Ohtsu, “The optical
117
東北学院大学、1a-X-13 (2004)
会、埼玉大学、30a-YW-5 (2005)
[65] 中山義宣・今井一宏・興梠元伸・大津元一： 光周
波数コム発生器のための光路長と群屈折率の精密
な測定 、第 65 回応用物理学会学術講演会、東北学
院大学、2p-ZV-11 (2004)
[50] 仲島祐樹・野村航・八井崇・大津元一： 近接場ナ
ノ光インプリント 、第 52 回応用物理学関係連合講
演会、埼玉大学、30a-YW-1(2005)
[51] 米満広樹・川添忠・小林潔・大津元一： 電子線レ
ジストを用いた非断熱近接場光リソグラフィ 、第
52 回 応 用 物 理 学 関 係 連 合 講 演 会 、 埼 玉 大 学 、
30a-YW-6(2005)
[66] 川添忠・小林潔・大津元一： CuCl 単一量子点の吸
収スペクトル測定 、第 65 回応用物理学会学術講演
会、東北学院大学、3p-ZV-12 (2004)
[52] 野村航・八井崇・大津元一： レーザ光照射による
金属ナノ微粒子列の自己組織的形成 、第 52 回応用
物理学関係連合講演会、埼玉大学、29a-YZ-9(2005)
[67] 川添忠・小林潔・成瀬誠・大津元一： 量子ドット
間の近接場光エネルギー移動を用いたナノ光 NOT
ゲート 、第 65 回応用物理学会学術講演会、東北学
院大学、3a-ZV-12 (2004)
[53] 柳楽崇・八井崇・金太源・藤岡洋・大津元一 光化
学気相堆積法を用いた室温での GaN ナノ微結晶の
作製 、第 52 回応用物理学関係連合講演会、埼玉大
学、31a-YC-9(2005)
[68] 米満広樹・川添忠・吉田健次・大津元一： 非断熱
近接場光リソグラフィの高速化 、第 65 回応用物理
学会学術講演会、東北学院大学、2p-R-18 (2004)
[54] 北村心・八井崇・大津元一 光化学エッチングによ
り作製した GaN ウィスカーにおける量子サイズ効
果の発現 、第 52 回応用物理学関係連合講演会、埼
玉大学、1a-YＨ-9(2005)
[69] 柳楽崇・八井崇・金太源・藤岡洋・大津元一： 光
化学気相堆積法により室温で作製した
AIN/GaN/AIN の紫外発光 、第 65 回応用物理学会
学術講演会、東北学院大学、1p-M-10(2004)
[55] 林定植・八井崇・Jinkyoung Yoo・G.-C.Yi.伊藤治彦・
大津元一： MOVPE 法で作製した Zn1-xMgxO/ZnO
ナノロッドの光学特性 第 52 回応用物理学関係連
合講演会、埼玉大学、31p-T-15(2005)
[70] 野村航・八井崇・興梠元伸・大津元一： 金属ナノ
微粒子列の光エネルギー伝送特性の測定 、第 65 回
応用物理学会学術講演会、東北学院大学、3a-ZV-5
(2004)
[56] 大津元一： ナノフォトニクス：光デバイス、加工、
システムの質的変革 、平成１６年度固体エレクト
ロニクス・オプトエレクトロニクス研究会、東京大
学柏キャンパス、 (2005) ＜特別講演＞
[71] 小林一智・川添忠・大津元一： 非断熱過程を用い
た近接場光 CVD による Zn ナノドットの初期成長過
程 、第 65 回応用物理学会学術講演会、東北学院大
学、3a-ZV-6 (2004)
[57] 大津元一： 光の小さな粒:２１世紀の社会を支える
新しい光技術 、第 8 回東京大学公開学術講演会、
東京大学、 (2004)
[72] 林定植・八井崇・W.I.Park・G.-C.Yi.伊藤治彦・大津
元一： MOVPE 法による金属触媒を用いない ZnO
ナノロッドの作製 、第 65 回応用物理学会学術講演
会、東北学院大学、3a-ZL-10 (2004)
[58] 川添忠・大津元一： 可視光源を用いた費断熱過程
による近接場リソグラフィー 、ＮＧＬ2004、コク
ヨホール (2004) ＜招待講演＞
[59] 大津元一： ナノフォトニクスデバイス:それがもた
らす質的変革 、「次世代ナノ技術に関する研究専
門委員会第 2 回研究会、銀座ラフィナート、(2004)
＜招待講演＞
[60] 大津元一： ナノフォトニクス:光技術の質的変革 、
科学技術振興機構 2004 第２回基礎研究報告会、Ｊ
Ａビル内国際会議室、(2004) ＜招待講演＞
[61] 大津元一： ナノ寸法の光加工と光デバイス、シス
テムへの展開 、レーザーアライアンズシンポジウ
ム、東京大学工学部 11 号館、(2004) ＜招待講演＞
[62] 大津元一： ナノフォトニクスとは何か？ 、第 4 回
日米合同シンポジウム、東京大学武田ホール、(2004)
[63] 大津元一： ナノフォトニクス 、レーザー夏の学校、
大阪府立羽衣青少年センター、(2004)＜招待講演＞
[64] 八井崇･林定植・川添忠・S.J.An・G.-C.Yi.・大津元
一： 単一量子井戸構造を有する Zn0 ナノロッドの
近接場分光測定 、第 65 回応用物理学会学術講演会、
118
保立・山下研究室
Hotate and Yamashita Laboratory
Brillouin Optical Correlation Domain Analysis (BOCDA).
Using fibers which have multi peaks in Brillouin Gain
Spectrum, simultaneous measurement of temperature and
strain has been tried. Additionally, a BOCDA system besed
on low coherence interferometry has also been proposed and
studied. A preliminary experiment has successfully been
performed. Spatial resolution of mm order is expected by
this scheme.
(http://www.sagnac.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
ブリルアン散乱光相関領域解析方式光ファイ
バ分布型歪センシングのシステム機能拡充
保立和夫・阿部浩士・新井 寛
Performance Improvement of Fiber Optic
Distributed Strain Sensing System by Brillouin
Optical Correlation Domain Analysis
K. HOTATE, K. ABE and H. ARAI
3.
光波コヒーレンス関数の合成法による同一ブ
ラッグ波長 FBG センサの多重化技術
保立和夫・何 祖源・林 哲也
Multiplexing Technique for FBG Sensors with Same
Bragg Wavelength by Synthesis of
Optical Coherence Function
K. HOTATE, Z. HE and T. HAYASHI
光ファイバに沿う歪分布を測定する手法として、ポン
プ光・プローブ光の相関を制御して誘導ブリルアン散乱
を光ファイバに沿って局在発生させる技術（BOCDA 法）
を提案・開発した。従来技術を数桁凌ぐ 1cm の空間分解
能と 57Hz のサンプリング速度の実現に加えて、測定レ
ンジの拡大を図った。光ファイバ中での偏波変動による
雑音を低減する方法を提案・実証した。また、簡素化し
たシステムに整合した測定レンジ拡大法も考案し、8cm
の空間分解能で 250m の測定レンジを達成した。
Fiber-optic distributed strain sensing schemes have been
proposed and studied, based on fiber Brillouin scattering.
Correlation between pump and prove lightwaves, propagating
in a fiber in opposite directions, are controlled, which realizes
localized excitation of stimulated Brillouin scattering.
Spatial resolution of 1.0cm and sampling rate of 57Hz has
already been realized. Additionally, measurement range has
been enhanced. A polarization diversity scheme has been
newly introduced, and a way to enlarge the range has also
been adopted to a simplified system. A range of 250m has
been realized with a spatial resolution of 8cm.
光ファイバグレーティング多点型歪センサでは反射波
長の異なる多種類の FBG を用意する必要があり､多重化
数に制限ができる等の欠点を有する｡そこで、光波コヒー
レンス関数の合成法を用い､多重化された同一波長の
FBG から一つのみを選択し､その反射周波数を測定する
手法を開発した｡動的・ランダムアクセス歪センシング機
能を実現したのに続いて、測定速度の向上を図った。
1kHz のサンプリング速度を達成し、更なる高速化を進め
ている。
Traditional multiplexed Fiber Bragg Grating (FBG) strain
sensor requires FBGs with different Bragg wavelength, which
restricts the number of multiplexed sensors. We have
developed a system with FBGs having the same reflection
wavelength, in which one FBG can be selected using the
synthesis of optical coherence function (SOCF) technique.
Besides dynamic and random-access strain measurement
function, measurement speed is improved to be 1kHz recently.
4.
光波コヒーレンス関数の合成法による EDF ダ
イナミックグレーティング応用センシングと
光ファイバ振動分布センシング
保立和夫・何 祖源・樊 昕昱・浜中 啓
EDF-Dynamic-Grating Applied Sensing and Fiber
Optic Distributed Vibration Sensing by Synthesis of
Optical Coherence Function
K. HOTATE, Z. HE, X. FAN and
K. HAMAMAKA
2.
ブリルアン散乱光相関領域解析方式光ファイ
バ分布型歪センシングへの新機能の付与
保立和夫・山﨑健司・石川雄太
New Functions in Fiber Optic Distributed Strain
Sensing System by Brillouin Optical Correlation
Domain Analysis
K. HOTATE, K. YAMASAKI and Y. ISHIKAWA
ブリルアン光相関領域解析法（BOCDA 法）によるフ
ァイバ歪分布センシングシステムに新たな機能を付与す
る研究を進めている。ブリルアン散乱スペクトル中に複
数のピークを示す光ファイバを用いて、各ピークの温度
と歪み依存性を測定することで、両者を同時に求めるた
めの検討を深めた。また、低コヒーレンス干渉計を基盤
にした新しいシステム構成を提案して基礎実験に成功し
た。ミリメートルオーダの空間分解能の実現を目指して
いる。
New functions has been introduced into a system for
エルビウムドープ光ファイバ（EDF）のゲイン飽和に
より形成されるダイナミックグレーティングの特性とそ
の形成位置を制御することによる歪分布センシング技術
を提案した。シミュレーションにより性能を評価したの
につづき、基礎実験として、ダイナミックグレーティン
グの反射特性の合成に成功した。また、2 モード光ファ
イバによる振動分布センシング技術を提案した。実験系
を構成して基礎実験に成功し、ゴースト信号の低減にも
成功した。
119
A scheme to control characteristics and the location of
dynamic grating in an Er-doped fiber due to its gain saturation
has been proposed for strain sensing by applying SOCF
technology. As a basic study, reflection spectrum has been
successfully synthesized. Additionally, a system to measure
vibration distribution along an optical fiber has also been
proposed and experimented, utilizing mode coupling in a
two-mode fiber.
5.
temperature. Evidence of the β-phase formation was obtained
through microscopic Raman spectroscopy and TEM analysis.
7.
光ファイバグレーティング(FBG)に関する研
究
山下真司・ディンチュンキエン・横大路宗生
Studies on Fiber Bragg Gratings (FBG)
S. YAMASHITA, D. C. KIEN and M. YOKOOJI
光波コヒーレンス関数の合成法によるリフレ
クトメトリシステム
保立和夫・何 祖源・柏木正浩・欧陽 慧
Reflectometry Systems by Synthesis of
Optical Coherence Function
K. HOTATE, Z. HE, K. KASHIWAGI and
H. OUYANG
光源のコヒーレンス長を超える光路差を有する信号光
と参照光に光波コヒーレンス関数の合成法を適用してリ
フレクトメトリが実現可能であることを示し、光ファイ
バ加入者系の診断用に検討を深めた。5Km の光ファイバ
にわたり約 20cm の空間分解能で反射光分布を測定する
ことに成功した。さらに、ダイナミックレンジの拡大法
も考案して、実験系により 15dB の改善を果たした。光
波コヒーレンス関数の合成法により、分解能等の性能を
アダプティブに変化できるトモグラフィの検討も進めた。
We have shown that an interferometer, in which two
lighwaves have an optical path-length difference longer than
the coherence length, can also be used as a reflectometry
system using SOCF technology. Spatial resolution of 20cm
has been realized with 5km measurement range.
Additionally, schemes for enhancing dynamic range have also
been proposed and successfully experimented. An optical
tomography system has also been studied, which realizes
adoptive performance suitable for measurement targets.
6.
β‑FeSi2 ドロップレットの低温形成
Low temperature formation of
M. KISHI
岸 眞人
-FeSi2 droplets
インタリーブ法でサンプル FBG の広帯域化を行ない、
適切な場所に位相シフトを与える方法（多点位相シフト
法）によってサンプル FBG の高密度化を行った。また、
櫛型反射特性と分散補償機能を持つチャープサンプル
FBG の作成に成功した。さらに、チャープサンプル FBG
のチャープレートを制御することによって、分散やチャ
ネル間隔を可変にできることを示した。
また、歪みを利用することにより、サンプル FBG の
波長間隔が可変に制御できることを提案・実証し、多波
長ファイバレーザに応用した。
We have succeeded in realizing wide bandwidth and high
density simultaneously of sampled FBGs by using
interleaving and multiple-phase shift (MPS) methods. And we
realized chirped and sampled FBGs having multi-channel
reflection and dispersion-compensating characteristics. We
found that their characteristics are tunable by changing the
chirp rate.
We also proposed and demonstrated wavelength
spacing-tunable sampled FBGs by using nonuniform strain
distribution along the sampled FBGs. It is applied to the
multiwavelength fiber lasers.
8.
光照射による光導波路デバイス作製および光
ファイバ特性トリミング
山下真司・柏木謙・布洋平
Fabrication of Waveguide Devices and Trimming of
Optical Fibers Properties by Light Irradiation
S. YAMASHITA, K. KASHIWAGI and Y. NUNO
本研究では光誘起屈折率変化を利用して光導波路デバ
イス作製および光ファイバ特性トリミングを行っている。
導波路デバイスについては、紫外光照射により作製され
た導波路の屈折率分布測定を行い、そのデータを基に 3
次元 BPM による導波路分散および光ファイバとの結合
損などのシミュレーションを行った。さらに、屈折率の
周期構造を利用した GACC (Grating Assisted Codirectional
Coupler)の作製を行った。
また、光ファイバのコア中に光を導波させることによ
り屈折率変化を誘起し、光ファイバ特性（分散等）のト
リミングを試みた。紫外光では損失が大きいため、可視
光の２光子過程を用いたところ、0.1%程度の屈折率変化
が得られた。これは数 nm の零分散波長変化に相当する。
This studies use the light-induced refractive index change
to fabricate waveguide devices and trim the optical fiber
properties. We measured the cross-sectional index distribution
光エレクトロニクス材料として有望視されるβ-FeSi2
が，パルスレーザ堆積法により Si 基板上に形成した Fe-Si
ドロップレットを 350°C 以下の低温熱処理することで
形成できることを明らかにした．顕微ラマン分光分析と
断面透過電子顕微鏡の格子像及び回折像から，Fe-Si 混合
液滴の急冷により形成された Fe-Si アモルファスが，低
温の熱処理によりβ-FeSi2 相に相変化することが明らか
となった．
β-FeSi2 is an attractive material for the development of
silicon-based integration of optical devices and electronic
devices. β-FeSi2 polycrystalline microstructure was
successfully formed below 350°C by thermal treatment of
droplets deposited by pulsed laser deposition at room
120
in the UV-induced waveguides, and made simulations to
evaluate the dispersion and coupling loss to fibers using the
3-D BPM method. And we succeeded in fabrication of a
grating-assisted codirectional coupler (GACC).
We also tried to trim the fiber properties (dispersion, etc.)
by the light-induced refractive index change. We used a
two-photon process of the visible light since the fiber is not
transparent at UV wavelength. We obtained the refractive
index change of ~0.1%, which corresponds to the change of
zero-dispersion wavelength by a few nm.
9.
スペースにおける雑音の抑圧が実現できる。その出力を
ポンプ光として続けて FWM を行うと、飽和効果により
マークにおける雑音も抑圧できる。これに我々の提案し
ている信号・ポンプ光同期位相変調法を適用することに
より、高効率な光ファイバ２Ｒ再生中継器が実現できる。
高非線形光ファイバを用いた実験系を構成し、10Gb/s
NRZ PRBS 信号を用いて、アイパターンとビットエラー
レートの改善が得られることを実証した。
We improved our proposed 2R regenerator based on
injection locking of a Fabry-Perot laser diode (FP-LD). We
found that we could regenerate two different signals
simultaneously. We successfully demonstrated transmission of
two 10Gb/s signals through 100km standard single-mode
fiber.
And we proposed a fiber four-wave mixing (FWM) based
all-optical 2R regeneration technique with near-ideal
(step-like) transfer function. By setting proper modulation
index and wavelength relations in a two-stage cascaded
approach, we succeeded in near spectral-spread free 2R
regeneration, with demonstration of improved performance
for 10Gbps NRZ PRBS data transmission.
短パルスおよび波長可変光ファイバレーザ
山下真司・稲葉淳・浅野将弘
Pulsed and Widely Tunable Fiber Lasers
S. YAMASHITA, A. INABA and M. ASANO
多波長モード同期ファイバレーザの安定化手法の研究
を行った。高非線形ファイバと光フィルタを組み合わせ
た方法、および利得媒質としてエルビウムドープ光ファ
イバ(EDF)と半導体光増幅器(SOA)を組み合わせる方法
でのレーザ安定化を検証し、安定化に成功した。
また、高速で波長可変な光ファイバレーザの研究を行
った。波長 1.3 m 帯において、増幅媒質として SOA、
フィルタとして透過波長を高速に切り替えられる音響光
学可変フィルタ(AOTF)を用いることで、10kHz 以上の高
速で、100nm を越える広帯域波長可変範囲を実現した。
We studied stabilization methods of the multiwavelength
mode-locked fiber lasers. We tested two methods, one uses a
combination of highly nonlinear fiber and optical filter, and
the other uses erbium-doped fiber (EDF) and semiconductor
optical amplifier (SOA) simultaneously as gain media. We
succeeded in stable operations with both methods.
We also studied fast tunable fiber lasers. Using a SOA at
1.3 m as the gain medium and an acousto-optic tunable filter
(AOTF) as the tuning filter, we realized fast tunable (>10kHz)
and broad tuning range (>100nm).
11. カーボンナノチューブの光応用
山下真司・ソンヨンウォン・井上悠介・安岡充昭・
吉田剛士
Photonic Applications of Carbon Nanotubes
S. YAMASHITA , Y-W. SONG, Y. INOUE,
M. YASUOKA, and T. YOSHIDA
10. 全光型 2R 再生中継器
山下真司・マズムダルシャヘド・グエンホアンマン
All-Optical 2R Regenerators
S. YAMASHITA, M. SHAHED, and H. M.
NGUYEN
光ファイバブラッググレーティング（FBG）を利用し
て、ファブリペロー半導体レーザ（FP-LD）の自己注入
同期によって波形再生（2R 中継）の研究を行っている。
今年度は、さらなる高機能化を目指して、多チャンネル
全光 2R 中継器を目標として研究を行った。2 つの 10Gb/s
NRZ 光信号を 100km SMF の伝送実験を行ない、2R 中継
器を用いることにより信号波形が再生されることを確認
できた。
また、光ファイバ中の四光波混合(FWM)を用いた光フ
ァイバ２Ｒ再生中継器の研究を行った。高次の四光波混
合を用いることにより光パワー伝達関数が非線形になり、
121
カーボンナノチューブ（CNT）を用いたデバイスの研
究を行っている。今年度は CNT を利用したモード同期光
ファイバレーザの波長範囲を拡大する研究を行った。実
際の CNT サンプルはいくつかの種類の CNT が混ざって
いるため，光吸収スペクトルに広がりをもつ。このため、
1.55 m 帯（C バンド）だけでなく、1.6 m 帯（L バンド）
や 1.48 m 帯（S バンド）でも受動モード同期光ファイ
バレーザを構成できることを示した。さらに，モード同
期光ファイバレーザの利得媒質としてプラセオジウム
(Pr)ドープ光ファイバを用いた 1.3 m 帯動作、イッテル
ビウム(Yb)ドープ光ファイバを用いた 1 m 帯動作につ
いても成功した。
We have been studying the novel photonic devices using
carbon nanotubes (CNT). This year, we concentrated on
enlarging the operating wavelength of the CNT-based
passively mode-locked fiber lasers. We used broadband CNT
samples, and realized stable short-pulse generation at
wavelengths of 1.55 m (C-band), 1.6 m (L-band), and
1.48 m (S-band). We also succeeded in realizing a 1.3 m
operation by using Pr-doped fiber as a gain media, and a 1 m
operation by using Yb-doped fiber.
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
spread in SBS-suppressed fiber wavelength converters
using a single phase modulator,” IEEE Photonics
Technology Letters, vol.16, no.9, pp. 2096-2098, Sept.
2004.
研究論文
[1]
M. Kashiwagi and K. Hotate: “Elongation of
measurement
range
by
successively
shifting
measurement window in a high spatial resolution
reflectometry for optical subscriber networks by
synthesis of optical coherence function,” Measurement
Sci. and Tec., Vo.15, No.8, pp.1512-1518 (2004).
[2]
Z. He, S.Yoshiyama , M, Enyama and K. Hotate:
“High-reflectance-resolution optical reflectometry with
synthesis of optical coherence function,” Jpn. J. of
Applied Physics, Vol.44, No.3A, pp.L117 - L119 (2005).
[3]
X. Fan, Z. He and K. Hotate: “Novel distributed
fiber-optic strain sensor by localizing dynamic grating
in polarization maintaining Erbium-doped fiber :
Proposal and Theoretical Analysis,” Jpn. J. of Applied
Physics, Vol.44, No.2, pp.1101-1106 (2005).
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[11] S. Yamashita and J. Nishijima, “An adjustable interleave
filter using stress-induced mode coupling in a
polarization maintaining fiber,” Optics Communications,
vol.241,no.1-3, pp.73-77, Nov. 2004.
[12] S. Yamashita, T. Baba and K. Kashiwagi,
“Frequency-shifted multiwavelength FBG laser sensor,”
Japanese Journal of Applied Physics (JJAP), vol.43,
no.12, pp.8322-8324, Dec. 2004.S. Yamashita and R.
Hayashi, “Measurement of fiber chromatic dispersion
using a mode-locked fiber laser,” IEICE Transactions on
Electronics, vol.E86-C, no.5, pp.838-841, May 2003.
国際会議論文
[13] T. Yamauchi and K. Hotate: “Distributed and dynamic
strain measurement by BOCDA with time-division
pump-probe generation scheme,” the 2004 CLEO/IQEC
conference, CWA57, San Francisco (2004).
M. Enyama, Z. He, and K. Hotate: “Expansion of spatial
measurement range by use of vernier effect in
multiplexed fibre Bragg grating strain sensor with
synthesis of optical coherence function,” Measurement
Sci. and Tech., Vol.16, No.4, pp.977-983, (2005).
[14] K. Hotate: “Trends and prospects for optical distributed
sensing -Fiber-optic nerve systems for smart materials
and smart-structures-,” SPIE Vol.5502, 2nd European
Workshop on Optical Fiber Sensors, Santander,
pp.51-58 (2001) <Invited>.
H. Sugawara, S. Nakamura, M. Oouchi, Y. Kumura, T.
Shishido, T. Igarashi, M. Kishi, M. Tsuchiya, “Low
temperature formation of β-FeSi2 polycrystalline
microstructure by pulsed laser deposition and thermal
annealing,” IEICE Electronics Express, Vol. 1, No. 9,
pp253-257 (2004).
[15] Hotate: “Potential applications of optical fiber sensing
technology for future society,“ International Symposium
on Network and Center-Based Research for Smart
Structures Technologies and Earthquake Engineering,
Osaka (2004) <Invited>.
S. Yamashita and J. Suzuki, “All-optical 2R
regeneration using a two-mode injection-locked
Fabry-Perot laser diode,” IEEE Photonics Technology
Letters, vol.16, no.4, pp.1176-1178, Apr. 2004.
[16] H. Kumagai, H. Iwaki, K. Shibuya and K. Hotate:
“Crack detection in concrete structures using fiber optic
distributed sensor,“ International Symposium on
Network and Center-Based Research for Smart
Structures Technologies and Earthquake Engineering,
Osaka, pp.253-256 (2004).
S. Yamashita, S. Maruyama, Y. Murakami, Y. Inoue, H.
Yaguchi, M. Jablonski, S.Y.Set, “Saturable absorbers
incorporating carbon nanotubes directly synthesized
onto substrates/fibers and their application to
mode-locked fiber lasers,” OSA Optics Letters, vo.29,
no.14, pp.1581-1583, July 2004.
[17] T. Yamauchi and K. Hotate: “BOTDA fiber strain
sensing system with pump-probe time-division generation scheme,” Ninth Optoelectronics and Communications Conference/Third International Conference on
Optical Internet(OECC/COIN2004), Yokohama, 15D3-5,
pp.680-681 (2004).
K. Kashiwagi and S. Yamashita, “Fabrication of
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scanning,” Japanese Journal of Applied Physics (JJAP),
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[18] Z. He, S. Yoshiyama M. Enyama and K. Hotate:
“Reflectivity precision improvement in optical
reflectometry by synthesis of optical coherence
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Conference/Third International Conference on Optical
Internet(OECC/COIN2004),
Yokohama,
15D3-7,
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regeneration
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self-injected
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コヒーレンストモグラフィと光ドップラートモグ
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研究会, LST-33-3, pp.17-22 (2004).
[58] 阿部浩士, 保立和夫:
偏波ダイバーシティ法を用
いた BOCDA 分布型光ファイバ歪センサの測定距
離の拡大, 電子情報通信学会光エレクトロニクス
研究会, OPE2004-223 (2005).
[59] 保立和夫, 新井 寛:
ポンプ・プローブ時分割発
生方式 BOCDA 光ファイバ歪み分布センシング系
における時間ゲート法による測定レンジの拡大,
電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会,
OPE2004-224, pp.37-42 (2005).
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学会第 33 回光波センシング技術研究会, LST-33-8,
pp.53-60 (2004).
[60] 樊 昕昱, 水野洋輔, 何 祖源, 保立和夫: エルビ
ウム添加ファイバにおけるダイナミックグレーテ
ィングを用いた光波コヒーレ ンス関数の合成法に
よる帯域可変光フィルタ, 電子情報通信学会光エ
レ ク ト ロ ニ ク ス 研 究 会 , OPE2004-225, pp.43-48
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[50] 保立和夫, 阿部浩士:
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イバ歪センサの測定距離の拡大,
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動制御学会センシングフォーラム, 東洋大学,
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コヒーレンス長を超えた領
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カーボンナノチューブを用い
た 5GHz 繰り返しパルス短共振器光ファイバレー
ザ,
第 27 回フラーレン・ナノチューブ総合シン
ポジウム, no.2-6, July 2004.
[63] 阿部浩士, 保立和夫:
BOCDA 方式分布型光ファ
イバ歪センサにおける偏波変動の影響の検討, 電
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２モード光ファイバを用い
た分布型振動センサにおける雑音低減手法の検
討,
電子情報通信学会ソサイエティ大会, 徳島大
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間隔可変サンプル光ファイバグレーティング,
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Sept. 2004.
[65] 山﨑健司, 保立和夫:
光ファイバ中のブリルアン
散乱による歪みと温度の分離測定の高精度化, 電
子情報通信学会ソサイエティ大会, 徳島大学,
B-13-23, p.365 (2004).
[77] 柏木謙, 山下真司, UV 光照射による石英系光導波
路作製技術を利用した GACC の作製,
2004 年電
子情報通信学会ソサエティ大会, no.C-3-47, Sept.
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[66] 新井 寛, 保立和夫:
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生法による BOTDA 方式光ファイバ動的歪み分布測
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[78] 井上悠介, 山下真司, 矢口寛, M. Jablonski, S.Y. Set,
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光ファイバレーザ, 2004 年電子情報通信学会ソサ
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[67] 柏木正浩, 保立和夫:
コヒーレンス長を超えた領
域における光波コヒーレンス関数の合成法による
リフレクトメトリのダイナミックレンジ拡大, 電
子情報通信学会総合大会, 大阪大学, C-3-92, p.262
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信学会ソサエティ大会, no. C-4-29, Sept. 2004.
[68] 浜中 啓, 保立和夫:
2 モード光ファイバを用い
た分布型振動センサにおける雑音低減手法の検討
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子情報通信学会ソサエティ大会, no. B-10-62, Sept.
2004.
[69] 阿部浩士, 保立和夫:
偏波ダイバーシティを用い
た BOCDA 方式分布型光ファイバ歪みセンサの測
定距離の拡大
電子情報通信学会総合大会, 大阪
大学, C-3-94, p.264 (2005).
[81] 山下真司, カーボンナノチューブを利用したフェ
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[70] 何 祖源, 水野洋輔, 樊 昕昱, 保立和夫: エルビ
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Fiber-FWM Device, 2005 年電子情報通信学会総合
大会, no. B-10-110, Mar. 2005.
[71] 新井 寛, 保立和夫:
ポンプ・プローブ時分割発
生方式 BOCDA 光ファイバ歪み分布センシング系
における時間ゲート法による測定レンジの拡大,
第 52 回応用物理学関係連合講演会, 埼玉大学,
31p-D-9, p.1355 (2005).
[83] 柏木謙, 那須悠介, 山下真司, UV 光照射により作
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した Fe-Si 非晶質ドロップレットの形状への基板表
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[85] Yong-Won Song, Sze Y. Set, Shinji Yamashita, Chee
Seong Goh, Tomoharu Kotake,
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2005 年電子情報通信学会総合大会,
no.C-3-131, Mar. 2005.
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償デバイスや広帯域高密度 OWDM デバイスへ応用
できる機能サンプル FBG の検討および作製, 電子
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125
[86] 稲葉淳, 山下真司, 半導体光増幅器(SOA)を用いた
多波長発振モード同期ファイバレーザの安定化,
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2005.
[87] 井上悠介, 山下真司, 丸山茂夫, 村上陽一, 矢口寛,
小竹智晴, S. Y. Set,
垂直配向したカーボンナノチ
ューブを用いたモード同期光ファイバレーザ,
2005 年電子情報通信学会総合大会, no.C-4-23, Mar.
2005.
[88] Chee Seong Goh, Kazuro Kikuchi, Sze Yun Set,
Daisuke Tanaka, Tomoharu Kotake, Jablonski Mark,
Shinji Yamashita, Takao Kobayashi, “A 180fs
mode-locked ytterbium-doped fiber laser using an
ultra-wide absorption band carbon-nanotube-based
saturable absorber,
2005 年電子情報通信学会総合
大会, no.C-4-34, Mar. 2005.
126
菊池･多久島研究室
Kikuchi and Takushima Laboratory
the Bi fibers with > 1000W-1km-1, which was achieved by
enhancement of n2 as well as reduction of the effective core
area, we have demonstrated data demultiplexing of OTDM
signals and all-optical wavelength conversion. Owing to the
short fiber length, device stability is greatly improved, and
operation at 160 Gbit/s becomes feasible.
We also study nonlinear optical devices based on Carbon
nano-tube (CNT) saturable absorber and periodic-poled
LiNbO3 (PPLN) waveguides.
(http://www.ginjo.rcast.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
ファイバグレーティングと光ネットワークへ
の応用
菊池 和朗・C.S.Goh・Dexian Wang・Liu Tao
Fiber Bragg gratings and their applications to
photonic networks
K. Kikuchi, C.S. Goh, Dexian Wang and Liu Tao
2. 全光信号処理
菊池 和朗・Ju Han Lee・五十嵐浩司・種村 拓夫・
Fong Kok Hann・鈴木順・Kiatchanog Thanakom
All-optical signal processing technologies
K. Kikuchi, Ju Han Lee, Koji Igarashi, T.Tanemura ,
Fong Kok Hann, J.Suzuki, and Kiatchanog
Thanakom
2.2 超短光パルスの発生と測定（Ultra short optical pulse
generation and measurement）
高速光変調器を用いるパルス発生法は、モード同期レ
ーザに比べ、安定性・信頼性に優れる。今回、位相変調、
チャープ補償および非線形フィルタの組合せによる高品
質 10 GHz ピコ秒パルス列発生に成功した。得られたパ
ルス列の時間幅及び消光比は、それぞれ 5 ps 及び>20 dB
である。また、C バンドをカバーする 1530-1560 nm の動
作波長範囲を持つ。
また，光ファイバ型光サンプリングシステムについて
も研究を行なった。非同期サンプリングシステムにおい
て，アイダイアグラムを再生する新しいアルゴリズムを
開発し，その有効性を 160Gbit/s 信号の測定により実験的
に検証した。
We propose a simple scheme for 10-GHz picosecond pulse
generation for OTDM systems, combing phase modulation
(PM) of CW light, linear chirp compensation, and SPM-based
nonlinear filtering for pulse reshaping. Using the proposed
pulse generator, we obtain a 10-GHz, 2-ps pulse train tunable
over the entire C band. The high quality of the 10-GHz
pulse train enables us to multiplex it to a 160-Gbps OTDM
signal.
We propose a novel algorithm based on Fourier transform
that can construct the eye diagram in an asynchronous optical
sampling system with a short calculation time. Real-time
eye-diagram monitoring of a 160-Gb/s signal is demonstrated
by using this software synchronization scheme.
2.1 高非線形ファイバ（Highly nonlinear fibers）
全光信号処理デバイス応用へ向けて、酸化ビスマス系
ガラス光ファイバ（ Bi ファイバ ）の研究、開発を行っ
ている。Bi ファイバは波長 1.55 mm 帯において高い光
学的非線形性を示す。これまで，n2 の増強，コアの細径
化により， = 1360W-1km-1 の高非線形性を達成してい
るが，今年度はこのファイバを用いて，OTDM 信号の時
間多重分離, 全光学的波長変換を実現した。短尺である
ためデバイスの安定度は大幅に向上し，160Gbit/s での動
作に見通しが得られた。
また，カーボンナノチューブや分極反転ニオブ酸リチ
ウム導波路を用いた非線形デバイスの開発も行なってい
る。
We study a Bismuth Oxide-based glass fiber (Bi-fiber)
aiming at applications to all-optical signal processing. Using
2.3 捻 り 光 フ ァ イ バ 中 の 非 線 形 光 学 効 果 (Nonlinear
optical effects in twisted optical fibers)
ファイバ中で生じる XPM 効果の大きさは入射光間の
偏波状態に依存する。これに対して、ファイバの長手方
向に対して十分な ねじり を加えた円偏波維持光ファ
イバに円偏波状態のポンプ光を伝搬させた場合は、XPM
効果が信号光の偏波状態に依存しなくなることが知られ
ている。今年度は、十分に ねじり を加えた光ファイ
バを，XPM を用いた DEMUX に適用することにより、
信号光の偏波状態に無依存のスイッチングが実現できる
ことを実験的に明らかにした。さらに円偏波維持ファイ
バに円偏波状態のポンプ光を入射することにより、偏波
無依存の非対称 FWM が実現できることを理論的・実験
的に初めて明らかにした。
ファイバブラッググレーティング(FBG)は、波長分割
多重ネットワークにおいて多彩な応用が可能である。
我々のグループではこれまで，FBG を用いた広帯域波長
可変フィルタ，多波長可変分散補償デバイスなどを開発
してきた。今年度は、任意の特性を持つファイバグレー
ティングを設計するための逆散乱法アルゴリズムに関し
て研究を行なった。これを用いて 40Gbit/s 信号に対する
ナイキストフィルタの試作に成功している。
Fiber Bragg Grating (FBG) has various applications in
WDM optical networks. We have demonstrated the use of
FBG as tunable filters, and 2nd-order and 3rd-order tunable
dispersion compensators by applying strain on a uniform FBG.
In this year, an inverse scattering algorithm has been
developed to design specific fiber gratings. Using the design
method, we have succeeded in fabricating Nyquist filters for
40 Gbit/s signals.
127
Since the coefficient of cross-phase modulation (XPM)
effect in fiber is equal between the parallel and orthogonal
polarizations when the lights are circularly polarized,
polarization-insensitive XPM is realized by using a circularly
polarized pump. We employ such a twisted fiber in
time-division demultiplexers based on the XPM-induced
wavelength shift and subsequent optical filtering.
We
successfully realize error-free demultiplexing of 160 Gb/s to
10 Gb/s with a polarization-sensitivity as low as 0.4 dB.
We also demonstrate both theoretically and experimentally
that the polarization-insensitive asymmetrical FWM is
possible by using two circularly polarized pump waves in a
highly twisted circularly birefringent fiber. We realize
effective reduction of the polarization-sensitivity from 5.8 dB
to 0.9 dB.
important issues in the next-generation broadband optical
network. In this work, using the homodyne phase-diversity
receiver followed by digital signal processing (DSP), we
demonstrate transmission of 16-GHz-spaced 40-Gbit/s
polarization-multiplexed QPSK signals, whose symbol rates
are 10 Gsymbol/s, over a 200-km dispersion-shifted fiber
(DSF). To the best of our knowledge, the record spectral
efficiency of 2.5 bit/s/Hz is obtained in this experiment
4.
光ファイバを用いた量子情報技術
菊池 和朗・Han Chen Lim・Fukase Marcos
Quantum information processing using optical
fibers
K.Kikuchi, Han Chen Lim, and Fukase Marcos
光ファイバにおけるパラメトリック自然放出光を用い
れば，比較的容易に Entangled 光子対を発生させることが
できる。このような光子対の効率的発生・検出，情報処
理への応用に関して検討を開始した。
Using parametric spontaneous emission from optical fibers,
we can generate entangled photon pairs. We have started
researches on generation and measurement of entangled
photon pairs, and their applications to quantum information
processing.
2.4 光ファイバ中の XPM を用いた光 3R（Optical signal
regeneration based on XPM in optical fibers）
将来のフォトニックネットワークでは 3R(等化増幅、
波形整形及びリタイミング)機能を持つ全光中継器が 1
つのキーコンポーネントになると考えられる。また、こ
の技術を誤り訂正符合(FEC)技術と同時に用いるには、比
較的劣化した光信号を再生できることが求められる。
我々はこれまで光ファイバ中の相互位相変調(XPM)によ
る波長シフトを用いた全光 3R 中継器を提案してきた。
今年度は提案手法を用いて，様々な Q 値の光信号の再生
を 40Gb/s のシステムで実証した。
We demonstrate all-optical regeneration of a 40-Gb/s low-Q
signal whose BER is as low as 10-4. Regeneration is based on
the scheme that uses the wavelength shift induced by
cross-phase modulation (XPM) in a highly-nonlinear
dispersion-shifted fiber (HNL-DSF). The proposed scheme
successfully improves the Q-factor of optical signals ranging
from 16 to 11 dB by more than 1 dB.
5.
光周波数変調法を用いた実時間波長分散測定
多久島 裕一・廣田 洋一・大濱宏之
Real-time measurement of chromatic dispersion by
using optical frequency modulation method
Y. Takushima, Y. Hirota and H. Ohama
3.
コヒーレント光通信技術
菊池 和朗 ・加藤 一弘・ Kim Sang-Yeup・
Ly-Gagnon Dany-Sebastien・塚本聡
Coherent optical communication technologies
K. Kikuchi, K. Katoh, Kim Sang-Yeup, Ly-Gagnon
Dany-Sebastien and S. Tsukamoto
今後，光周波数利用効率の極限的な改善をはかる場合，
変復調方式に関する再検討を行うことが重要である。今
年度は，多値 PSK 信号を復調するための位相ダイバーシ
ティー受信器に関する研究を行なった。まず，ホモダイ
ン受信信号を高速 AD 変換器でデジタル信号に変換する。
次に，デジタル信号処理を行なってキャリア位相を推定
することにより，どのような変調フォーマットにでも対
応することが可能になった。40Gbi/s 偏波多重 QPSK 伝送
実験により，世界最高の周波数利用効率 2.5bit/s/Hz を達
成した。
The efficient use of the optical spectrum is one of the most
128
光ファイバ伝送路や光回路の波長分散を実時間で測定
する手法を開発している。提案手法は光周波数変調法と
呼ばれるもので、光源の周波数と強度を同時に変調し、
測定対象の分散値を強度変調成分の位相変化から読み取
る。この方法は、群遅延時間のドリフトの影響を受けず、
また測定対象からの出力のみを用いて分散測定が可能で
あるという利点を持つ。今年度は、信号処理部の改善に
より、10 ミリ秒以下で±2ps/nm 以下の測定精度を達成し
た。我々はこの方法を波長分散オシロスコープとして用
い、ファイバブラッググレーティング型可変分散測定器
の過渡応答の観測に成功した。
We develop a real-time measurement method for chromatic
dispersion of optical fiber transmission systems and optical
components. This method is called optical frequency
modulation method. In the proposed method, we modulate
both the carrier frequency and the intensity of the probe light,
and derive the dispersion value directly from the phase
deviation of the probe light induced through the dispersion.
This method is insensitive to the variation in the group delay,
and the dispersion can be obtained only from the output light
from the device under test. By the improvement of the signal
processing algorithm, we achieved a resolution of 2 ps/nm
with a measurement time less than 10 msec. We utilized this
method as a dispersion oscilloscope, and successfully
demonstrated the transient response of tunable dispersion
compensators.
6.
リコンフィギャラブルフォトニックネットワ
ークにおける適応分散等化技術
多久島 裕一・廣田 洋一・大濱宏之
Adaptive dispersion equalization in reconfigurable
photonic networks
Y. Takushima, Y. Hirota and H. Ohama
本研究では、ディザフィルタ法と呼ばれる新しいイン
サービス分散モニタ法を提案し、適応分散等化システム
へ応用した。提案手法では、波長可変フィルタで受信光
信号のスペクトルの一部を切り出し、残留分散量をクロ
ック信号の位相シフト量から求める。提案手法はこれま
でに提案されてきたインサービス分散モニタとは異なり、
光送信機の変更を全く必要とせず、変調フォーマットに
も依存しない。また、ディザ法による同期検波のおかげ
で、伝送信号光を用いているにもかかわらず短い測定時
間で高い精度を保つことが出来る。本研究においては、
40Gbit/秒のビットレートで動作するインサービス分散
モニタを作成し、フォトニックネットワークにおいて適
応分散等化実験を行った。これまでの実験で、パスの切
り替えに伴う分散変動を 300 ミリ秒以内に補償すること
に成功している。
We propose a novel in-service dispersion monitor that uses
the dithered filtering method, and apply it to adaptive
dispersion equalization. In the proposed method, we filter out
the received signal light by a tunable band-pass filter and
derive the accumulated dispersion from the phase shift of the
extracted clock signal. This method does not require any
modification of the transmitter. In addition, owing to the
dithering and the lock-in detection, high accuracy is realized
with a short measurement time less than 100 msec. In this
study, we constructed the in-service dispersion monitor
operated at 40 Gbit/s and carried out the adaptive dispersion
compensation experiment in a laboratory setup. We showed
that the variation of residual chromatic dispersion associated
with the reconfiguration of optical paths was automatically
compensated within 300 msec.
インコヒーレント光を用いたスーパーコンテ
ィニューム発生
多久島 裕一・水野 雄介・Atul Kumar
Super-continuum generation using incoherent light
sources
Y. Takushima, Y. Mizuno, and A. Kumar
線形光学効果を誘起することが出来る。本研究において、
我々は、擬似モード同期ファイバレーザを用いて雑音状
パルス光源を用いたスーパーコンティニューム発生につ
いて検討し、スペクトル幅が 1000nm を超える広帯域光
限の開発に成功した。試作した広帯域光源はインコヒー
レント光特有のスペクトルの安定性とレーザ光特有の高
強度性を併せ持つ。このような光源は、光部品検査や光
センサに非常に有用であり、実際にアクセス系光部品や
フォトニック結晶などの特性評価などで実績を得ている。
今後は、更なる安定化・高出力化を目指してモード同期
レーザを用いない新しいタイプの雑音光パルス発生の研
究を行っていく。
We investigate super-continuum generation in optical fibers
by using noise-like light (incoherent light) as a seed pulse.
The incoherent light has a fine temporal structure in its
waveform, and hence it can be assumed as a bunch of
ultrashort pulses. Therefore, if the intensity of the incoherent
light is sufficiently high, it can induce nonlinear effects in
optical fibers. In this study, we examined super-continuum
generation by using noise-like pulses from a quasi
mode-locked fiber laser, and successfully demonstrated a
broadband source whose spectral width exceeded 1000 nm.
This broadband source has a sufficient output power like laser
sources, and simultaneously it has an excellent spectrum
stability originating from the incoherent light. These features
are very attractive in applications for device characterization
and optical sensing. In fact, we've already demonstrated the
evaluation of photonic crystal devices and optical components
for passive optical networks. For further improvement of the
stability and the output power level, we proposed and
developed a new configuration which does not use
mode-locked laser sources.
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
研究論文
[1]
D.-S. Ly-Gagnon, K .Katoh, and K. Kikuchi,
“Unrepeated transmission of 20-Gbit/s quadrature
phase-shift keying signals over 210 km using a
homodyne phase-diversity receiver and digital signal
processing,” Electron. Lett., vol.41, no.4, pp.59-60,
2005
[2]
Y. Takushima, K. Yasunaka, Y. Ozeki, and K. Kikuchi,
“87-nm bandwidth noise-like pulse generation from
Erbium-doped fiber laser, ” Electron. Lett., vol. 41, no.
7, pp. 399-400, 2005
[3]
C.S.Goh, S.Y.Set, and K. Kikuchi, “Spectrum tuning of
fiber Bragg grating by strain distributions and its
applications,” IEICE Trans. Electron., vol.E88-C, no.3,
pp.363-371, 2005
7.
光増幅器などから発生する雑音光（インコヒーレント
光）を用いたスーパーコンティニューム発生に関する研
究を行っている。通常、雑音光は時間軸上でみると非常
に細かい強度変化をもち、擬似的に超短パルスの集まり
とみなされる。このため、十分な強度が得られれば、非
129
[4]
多久島,
化技術,
[5]
J. Suzuki, T. Tanemura, K. Taira, Y. Ozeki, and K.
Kikuchi, “All-optical regenerator using wavelength shift
induced by cross-phase modulation in highly nonlinear
dispersion-shifted fiber,” IEEE Photonics Technol. Lett.,
vol.17, no.2, pp.423-425, 2005
[6]
[7]
[8]
[9]
“Unrepeated 210-km transmission with coherent
detection and digital signal processing of 20-Gb/s QPSK
signal,” OFC/NFOEC 2005, March 6-11, 2005,
Anaheim, OTuL4
高速光ファイバ伝送における適応分散等
レーザ研究, vol. 33, no. 2, pp. 89-94, 2005
[16] S. Tsukamoto, D.-S. Ly-Gagnon, K. Katoh and K.
Kikuchi, “Coherent demodulation of 40-Gbit/s
polarization-multiplexed QPSK signals with 16-GHz
spacing after 200-km transmission,” OFC/NFOEC 2005,
March 6-11, 2005, Anaheim, PDP29
Y. Ozeki, Y. Takushima, H. Yoshimi, K. Kikuchi,
H.Yamauchi, and H.Taga, “Complete characterization of
picosecond
optical
pulses
in
long-haul
dispersion-managed transmission systems,” IEEE
Photonics Technol. Lett., vol.17, no.3, pp.648-650, 2005
[17] J.H. Lee, T. Nagashima, T. Hasegawa, S. Ohara, and N.
Sugimoto, T. Tanemura, and K. Kikuchi, “Wavelength
conversion of 40-Gbit/s NRZ signal using four-wave
mixing in 40-cm-long Bismuth Oxide based highly
nonlinear optical fiber,” OFC/NFOEC 2005, March 6-11,
2005, Anaheim, PDP23
Y. Ozeki, Y. Takushima, K. Aiso, K. Taira, and K.
Kikuchi, “Generation of 10 GHz similariton pulse trains
from 1.2 km-long erbium-doped fibre amplifier for
application to multi-wavelength pulse source,” Electron.
Lett., vol.40, no.18, pp.1103-1104, 2004
[18] K. Kikuchi, “Highly functional photonic networks using
photonic nanostructure devices,” CPT 2005, Jan.12-14,
2005, Tokyo, Paper G1
Y. Takushima, H.A. Haus and F. X. Kärtner, “The noise
of ultrashort pulse mode-locked lasers beyond the
slowly varying envelope approximation, ” Journal of
Optics B, vol. 6, no. 8, s746-756, 2004
[19] K. Kikuchi, “Ultra-high speed optical signal processing
through third-order fiber nonlinearity,” Photonics West,
San Jose, Jan. 22-27, Paper 5725-36
T. Tanemura, Y. Ozeki, and K. Kikuchi, “Modulation
instability and parametric amplification induced by
loss dispersion in optical fibers,” Phys. Rev. Lett.,
vol.93, no.16, pp.163902-1 - 163902-4, 2004
[20] D.-S. Ly-Gagnon, K. Katoh, and K. Kikuchi, ”Coherent
demodulation of differential 8-phase-shift keying with
optical phase diversity and digital signal processing,”
IEEE LEOS Annual Meeting, Rio Grande, Puerto Rico,
Nov. 7-11, 2004, Paper WR2
[10] 菊池，種村, 光ファイバ中の四光波混合効果を用
いた波長変換,
レ ー ザ ー 研 究 , vol.32, no.8,
pp.505-511, 2004
[21] D.Wang, J. Suzuki, K. Thanakom, C.S. Goh, S.Y. Set,
and K. Kikuchi, “Multiplication of optical-pulse
repetition rate from 40 GHz to 160 GHz by using
phase-sampled fiber Bragg gratings,” IEEE LEOS
Annual Meeting, Rio Grande, Puerto Rico, Nov.7-11,
2004, Paper TuZ2
国際会議論文
[11] T. Nagashima, T. Hasegawa, S. Ohara, N. Sugimoto, and
K. Kikuchi, “Transparent Bi2O3-based nonlinear optical
fiber with erbium doping,” OFC/NFOEC 2005, March
6-11, 2005, Anaheim, OThA1
[22] K. Kikuchi, K. Taira, and T. Tanemura, “All-optical
signal processing using nonlinear fibers,” ITCom 2004,
Philadelphia, Oct.25-28, 2004, Paper 5595-39
[12] T. Nagashima, T. Hasegawa, S. Ohara, N. Sugimoto, and
K. Kikuchi, “Multi-step-index Bismuth-based highly
nonlinear fiber with low propagation loss and splicing
loss,” OFC/NFOEC 2005, March 6-11, 2005, Anaheim,
OThA2
[23] Y. Takushima, H. Sotobayashi, M.E. Grein, E.P. Ippen
and H.A. Haus, “Linewidth of mode combs of passively
and actively mode-locked semiconductor laser diodes,”
Proc. SPIE, Active and Passive Optical Components for
WDM Communications IV, part of the International
Symposium on Optics East, vol. 5595, pp. 213-227,
Philadelphia, Oct.25-28, 2004, Paper 5595-31
[13] J. Suzuki, T. Tanemura, K. Taira, Y. Ozeki, and K.
Kikuchi, “All-optical regenerator using wavelength shift
induced by cross-phase modulation in highly-nonlinear
fibers,” OFC/NFOEC 2005, March 6-11, 2005,
Anaheim, OME64
[24] Y. Ozeki, Y. Takushima, and K. Kikuchi, “Reduction of
mode partition noise in mode-locked semiconductor
lasers by using nonlinear optical loop mirror,” 30th
European Conference on Optical Communication,
Stockholm, Sweden, Sept. 5-9, 2004, We4.P.097
[14] T. Tanemura, J. Suzuki, K. Katoh, and K. Kikuchi,
“Polarization-insensitive 40-Gb/s wavelength converter
using cross-phase modulation in twisted fiber and
optical filtering,” OFC/NFOEC 2005, March 6-11, 2005,
Anaheim, OFH8
[15] D.-S.
Ly-Gagnon,
K.
Katoh
and
K.
[25] Y. Hirota, Y. Takushima, S. Matsumoto and K. Yoshiara,
“Measurement of Transient Response of Tunable
Dispersion Compensators by Using Optical Frequency
Kikuchi,
130
Modulation Method, ” 30th European Conference on
Optical Communication, Stockholm, Sweden, Sept. 5-9,
2004, Mo4.5.3
“Clean similariton generation from an initial pulse
optimized by the backward propagation method,”
Conference on Lasers and Electro Optics (CLEO'04),
San Francisco, May 16-21, 2004, CTuBB5
[26] D.X. Wang, C.S. Goh, S.Y. Set, and K. Kikuchi,
“Tunable multi-channel dispersion compensators based
on phase sampled fibre Bragg gratings,” 30th European
Conference on Optical Communication, Stockholm,
Sweden, Sept. 5-9, 2004, Tu1.3.6
[37] Y. Ozeki, Y. Takushima, K. Taira, and K. Kikuchi,
“Generation of 10-GHz similariton pulses using
Erbium-doped fiber amplifiers for application to
multiwavelength sources,” Conference on Lasers and
Electro Optics (CLEO'04), San Francisco, May 16-21,
2004, CTuK2
[27] D.-S. Ly-Gagnon and K. Kikuchi, “Cancellation of
nonlinear phase noise in DPSK transmission systems
using optical phase conjugation,” OECC/COIN 2004,
July 12-16, 2004, Yokohama, Paper 14C3-3
[38] K. Yasunaka, Y. Takushima, Y. Ozeki, and K. Kikuchi,
“87-nm bandwidth noise-like pulse generation from
Erbium-doped fiber laser,” Conference on Lasers and
Electro Optics (CLEO'04), San Francisco, May 16-21,
2004, CThGG6
[28] K. Ishida, K. Shimizu, T. Mizuochi, K. Motoshima, D.-S.
Ly-Gagnon and K. Kikuchi, “Performance evaluation of
SSB
modulator-based
20
Gb/s
RZ-DQPSK
transponder,” OECC/COIN 2004, July 12-16, 2004,
Yokohama, Paper 16C2-2
シンポジウム・研究会・大会等発表
[29] C. S. Goh, S. Y. Set, and K. Kikuchi,
“Variable-bandwidth optical add/drop multiplexers
based on fiber Bragg gratings,” OECC/COIN 2004, July
12-16, 2004, Yokohama, Paper 16D1-1
[39] 菊池, D.-S. Ly-Gagnon， 光位相情報の活用を目指し
た光複素振幅測定システムの構築,
第 52 回応用
物理学関係連合講演会，2005 年３月 29 日-４月１日，
埼玉大学, 30p-ZH-5
[30] T. Sakamoto, Y. Fukuchi, and K. Kikuchi, “Ultra-fast
operation of optical limiter based on modulation
instability in highly-nonlinear dispersion-shifted fiber,”
OECC/COIN 2004, July 12-16, 2004, Yokohama, Paper
16E1-5
[40] カーン，市村，森山，上原，水野，多久島, バラ
ンスドフィルタ安定化ループ方式によるスーパー
コンティニューム光のスペクトル長期安定化 第
52 回応用物理学関係連合講演会，2005 年３月 29 日
-４月１日，埼玉大学, 29a-YT-9
[31] T. Liu, C.S. Goh, S.Y. Set, and K. Kikuchi,
“Dispersion-enhanced tunable dispersion compensators
based on cascaded strain-chirped fiber Bragg gratings,”
OECC/ COIN 2004, July 12-16, 2004, Yokohama, Paper
16D2-4
[41] 坂本, 川西, 宮崎, 井筒, 菊池, 外部変調方式によ
る光位相連続周波数偏移変調実験, 電子情報通信
学会 2005 年総合大会 2005 年 3 月 21 日-24 日，大
阪大学, B-10-50
[42] 鈴木, 種村, 菊池,
光ファイバ中の相互位相変調
による波長シフトを用いた全光 3R 中継器の 40Gb/s
再生特性,
電子情報通信学会 2005 年総合大会
2005 年 3 月 21 日-24 日，大阪大学, B-10-109
[32] D. Wang, C.S. Goh, S.Y. Set, and K. Kikuchi,
“Fablication of purely phase sampled fiber Bragg
gratings by the technique of displacing and dithering
phase mask,” OECC/COIN 2004, July 12-16, 2004,
Yokohama, Paper 16D1-2
[43] 種村, 加藤, 菊池,
ねじり光ファイバを用いた偏
波無依存型非対称四光波混合, 電子情報通信学会
2005 年総合大会 2005 年 3 月 21 日-24 日，大阪大学,
C-4-9
[33] Y. Takushima, “In-service dispersion monitoring
techniques in long haul WDM transmission systems, ”
OECC/COIN2004, July 12-16, Yokohama,
2004,
Paper 14C2-2
[44] 五十嵐, 加藤, 菊池,
位相変調、チャープ補償お
よび非線形フィルタを用いる広帯域 10 GHz ピコ秒
パルス列発生, 電子情報通信学会 2005 年総合大
会 2005 年 3 月 21 日-24 日，大阪大学, C-4-36
[34] T. Tanemura, Y. Ozeki, and K. Kikuchi, “Modulational
instability induced by loss dispersion in optical fiber,”
Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO'04),
San Francisco, May 16-21, 2004, CTuS5
[45] T. Liu, D. Feng, C. S. Goh, S. Y. Set, and K. Kikuchi,
Fabrication of dispersion-free FBG designed by
inverse scattering algorithm in time domain
representation, 電子情報通信学会 2005 年総合大会
2005 年 3 月 21 日-24 日，大阪大学, C-3-42
[35] J. Suzuki, K. Taira, Y. Fukuchi, Y. Ozeki, T. Tanemura,
and K. Kikuchi, “All-optical time-division add-drop
multiplexer using an optical fiber Kerr shutter,”
Conference on Lasers and Electro Optics (CLEO'04),
San Francisco, May 16-21, 2004, CTuV5
[46] J.H. Lee, T. Tanemura, Y. Takushima, and K. Kikuchi,
All-optical 80 Gbit/s OTDM add-drop multiplexer
using a single fiber-based nonlinear optical loop
[36] Y. Ozeki, Y. Takushima, K. Taira and K. Kikuchi,
131
mirror,
電子情報通信学会 2005 年総合大会 2005
年 3 月 21 日-24 日，大阪大学, C-4-8
大学, C-4-43
[58] K. H. Fong, C. S. Goh, K. Taira, S. Y. Set, K. Kikuchi,
A Tuneable all-fibre chirped pulse amplification
system based on wideband linearly chirped fibre Bragg
gratings,
電子情報通信学会 2004 年ソサイエティ
大会 2004 年 9 月 21 日-24 日，徳島大学, B-10-41
[47] T. Kiatchanog, T. Tanemura, J. Suzuki, and K. Kikuchi,
Software-based real-time optical sampling system,
電子情報通信学会 2005 年総合大会 2005 年 3 月 21
日-24 日, 大阪大学, C-4-10
[48] C. S. Goh, K. Kikuchi, S. Y. Set, D. Tanaka, T. Kotake,
M. Jablonski, S. Yamashita, and T. Kobayashi,
A
180fs mode-locked Ytterbium-doped fiber laser using an
ultra-wide absorption band Carbon-nanotube-based
saturable absorber,
電子情報通信学会 2005 年総合
大会 2005 年 3 月 21 日-24 日，大阪大学, C-4-34
[59] D. Wang, C. S. Goh, S. Y. Set, and K. Kikuchi,
Tunable multi-channel dispersion compensators using
phase-sampled fibre Bragg gratings, 電子情報通信学
会 2004 年ソサイエティ大会 2004 年 9 月 21 日-24 日，
徳島大学, C-3-30
[60] 多久島, フォトニックネットワークにおける適応
等化のためのモニタ技術, 電子情報通信学会 2004
年ソサィエティ大会シンポジウム, BCS1-3, 2004 年
9 月、徳島大学, BCS1-3
[49] K. H. Fong, C. S. Goh, S. Y. Set, and K. Kikuchi,
Intracavity dispersion tuning for modelocked fibre
lasers based on tuneable chirped fibre Bragg gratings,''
電子情報通信学会 2005 年総合大会 2005 年 3 月 21
日-24 日，大阪大学, C-4-35
[61] 菊池,
光変復調−光情報の極限利用のために−,
応用物理学会/日本光学会/微小光学研究グループ
第 14 回微小光学特別セミナー「今こそ微小光学の
基礎」2004 年 6 月 1-2 日，早稲田大学
[50] 廣田, 多久島,
ディザフィルタ法を用いた実時間
インサービス分散モニタ , 電子情報通信学会 2005
年総合大会, 2005 年 3 月 21 日-24 日, 大阪大学,
B-10-83
[62] 菊池, 位相を用いる光変復調方式の新展開, 電子
情報通信学会第２種研究会 超高速光ネットワーク
のための光変復調符号化技術に関する研究会, 2004
年 6 月 17 日，米沢
[51] 多久島, ASE 雑音光源を用いた超広帯域スーパー
コンティニューム発生 , 電子情報通信学会 2005
年総合大会, 2005 年 3 月 21 日-24 日, 大阪大学,
C-4-38
[63] 菊池, 光ファイバにおける非線形現象と高非線形
ファイバ, ニューガラスフォーラム 平成１６年
度 第４回情報通信デバイス研究会，2005 年 2 月 16
日，東京
[52] 上原，森山，市村，安仲，多久島, 擬似モード同
期レーザを用いたスーパーコンティニューム光発
生と高非線形光ファイバ長の最適化 , 日本光学会
年次学術講演会, 2004 年 11 月, 大阪大学, 5pH8
[64] 廣田, 多久島, 松本, 吉新, 光周波数変調法による
高速分散モニタと可変分散補償器の過渡応答測定
への応用,
電子情報通信学会技術報告,
OCS2004-39, 伝国の社（米沢）, 2004 年 6 月
[53] 鈴木, 種村, 平, 小関, 菊池, 光ファイバ中の相互
位相変調による波長シフトを用いた全光 3R 中継
器,
電子情報通信学会 2004 年ソサイエティ大会
2004 年 9 月 21 日-24 日，徳島大学, B-10-61
[65] 多久島, 小関泰之, 上原, 菊池, 光ファイバ中の非
線形光学効果を用いた超広帯域光源,
電子情報
通信学会技術報告, OFT2004-49, 千葉大学（千葉）,
2004 年 10 月
[54] 坂本, 川西, 宮崎, 井筒, 菊池, 光 SSB を用いた位
相連続 FSK 変調のための条件, 電子情報通信学会
2004 年ソサイエティ大会 2004 年 9 月 21 日-24 日，
徳島大学, B-10-77
[55] 石 田 , D.S. Ly-Gagnon, 清 水 , 水 落 , 本 島 , 菊 池 ,
SSB 変調器を用いた RZ DQPSK 送受信器の検
討, 電子情報通信学会 2004 年ソサイエティ大会
2004 年 9 月 21 日-24 日，徳島大学, B-10-78
[56] 福地, 歩行田, T. Kiatchanog, 坂本, 菊池, 擬似位相
整合ニオブ酸リチウム光導波路の縦続二次非線形
光学効果を用いた全光識別回路, 電子情報通信学
会 2004 年ソサイエティ大会 2004 年 9 月 21 日-24 日，
徳島大学, C-4-42
[57] 種村, 鈴木, 加藤, 菊池, ねじり光ファイバ中の相
互位相変調効果と光フィルタを用いた偏波無依存
型全光時間多重分離器,
電子情報通信学会 2004
年ソサイエティ大会 2004 年 9 月 21 日-24 日，徳島
132
浅田・池田研究室
Asada and Ikeda Laboratory
長を示した。一方で、ランダムパターン投射光を用いた
新しい 3 次元計測手法を提案した。性能に関わるパター
ンウインドウサイズを周波数解析により決定し、高精度
な距離情報取得に成功した。また、マンハッタン距離を
用いた校則連想プロセッサをデジタル方式で実現し、3
次元映像からの物体抽出における有効性を示した。
We have developed a real-time high-accuracy 3-D
measurement system based on the light-section method. It
consists of multiple cameras with the smart image sensors and
laser sources. The calibration parameters are acquired in
advance, and a 3-D model is captured by time-division light
projection. Furthermore, we measured the spectral sensitivity
of the CMOS process to determine the most efficient
wavelength of the laser beam. We have also
proposed a new 3-D measurement method using a random
patterned light projection. The pattern window size is
determined by the frequency analysis for a high-accuracy 3-D
measurement. Then, we have proposed a high-speed digital
associative engine with wide-range Manhattan distance search.
The associative engine is efficient for high-speed 3-D object
clipping.
(http://www.mos.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
スマートイメージセンサの研究
浅田邦博, 池田誠, 大池祐輔, 谷内出悠介,
橋本紘和, 松尾清隆
Smart Image Sensors
K. Asada, M. Ikeda, Y. Oike, Y. Yachide, H.
Hashimoto, K. Matsuo
高速・高精細 3 次元映像取得を目的として、1024 x 768
画素の高速 3 次元イメージセンサを開発した。本イメー
ジセンサは、数メートルの距離に対して 1 mm 以下の精
度を持つ 3 次元映像を 31.8 枚/秒で取得できる。この小型
な画素構造を用いた列並列タイミング補償回路を提案し
た。本手法により、背景光抑圧、低輝度投射光、デバイ
ス特性ばらつきの影響軽減などを実現する。また、光電
流を受光部上で磁界により検波するデバイスを提案、試
作した。高速検波によって光伝搬法(レーダ法)における
高精度距離計測を実現できると期待される。さらに、微
細化されたメタル層を利用して、LSI 上のメタル層パタ
ーンによって偏光や回折などの効果が得られることをデ
バイス試作により示した。
We have developed a high-speed 3-D image sensor with
1024 x 768 pixels. The image sensor achieves 31.8 range
maps/s with less than 1 mm range accuracy at a target
distance of several meters. We have also proposed a
column-parallel timing calibration technique using the
compact pixel configuration. It achieves ambient light
suppression, low-intensity beam projection, and suppression
of the access timing variations. We have proposed a new
device based on MAGFET for a high-accuracy time-of-flight
range finding system. A photo current is directly correlated by
a magnetic field on the photo receiver. Furthermore we have
shown a light diffraction and a light polarization using a
scaled metal pattern on a chip in the latest process technology.
3.
高速トランジスタ配置を用いたセル特性見積
もり手法
浅田邦博, 吉田浩章
Cell Characteristics Estimation Using Quick
Transistor Placement
K. Asada, H. Yoshida
半導体プロセスの微細化に伴って VLSI の大規模化が
進むにつれ、設計の早い段階においてレイアウトや物理
的な影響を考慮することが必須になってきている。本研
究では高速なトランジスタ配置手法を用いて寄生成分の
見積もりを行い、セルの特性を正確に見積もる手法を提
案した。本手法では階層的配置手法と
グラフ 2 分割に基づく配置手法の 2 手法を利用し、高
速なトランジスタ配置を実現している。また 0.13um 商用
セルライブラリに対する計算機実験を行い、本手法の妥
当性を示した。
With the advent of deep-submicron technologies, it has
become essential to model the impact of layout parasitics
up-front in all design flows. In our novel approach, we
proposed a feasible technique that estimates cell
characteristics accurately using quick transistor placement. To
achieve a fast runtime, the proposed placement algorithm is
based on hierarchical placement and bi-partitioning based
placement techniques. Experimental results on a 0.13um
industrial standard cell library showed the feasibility of the
proposed approach.
2.
高性能 3 次元計測システム
浅田邦博, 池田誠, 大池祐輔, 谷内出悠介,
新宅宏彰, 山本一統, 金允璟
High-Performance 3-D Range Finding System
K. Asada, M. Ikeda, Y. Oike, Y. Yachide, H.Shintaku
K.Yamamoto, Y. K. Kim
光切断法を用いた複数視点 3 次元計測システムを構築
した。スマートイメージセンサと投射光源を搭載したカ
メラを複数設置し、全カメラの位置補正値をあらかじめ
得る。本システムは光切断法で最も高精度な実時間 3 次
元形状取得を実現する。また、システムの律速要因とな
る受光部感度の特性を測定し、最も効果的な投射光の波
4.
133
非相補型 CMOS 回路にも適用可能な最小幅トラ
ンジスタ配置手法
浅田邦博, 池田誠, 飯塚哲也
optimization of performance deviations.
Exact Minimum-Width Transistor Placement for
Dual and Non-Dual CMOS Cells
K. Asada, M. Ikeda ,T. Iizuka
6.
電子ビームブロック一括露光におけるショッ
ト削減手法
浅田邦博, 池田誠, 風間大輔
Shot Reduction Strategy for Character Projection
Lithography
K. Asada, M. Ikeda, D. Kazama
非相補型の CMOS 回路にも適用可能な最小幅トラン
ジスタ配置手法を提案した。従来までに提案されている
最小幅トランジスタ配置手法は相補型の CMOS 回路の
みを適用範囲としており、非相補型の回路に対する最小
幅トランジスタ配置手法は存在しなかった。本手法では、
最小幅トランジスタ配置問題を充足可能性判定問題に定
式化し、トランジスタのゲート入力信号により P/N ペア
を構成することができない回路に対しても最小幅の配置
を生成することができる。実験結果から、本手法により
従来手法では適用不可能な回路に対してもトランジスタ
配置を生成できることが示された。
We proposed a minimum-width transistor placement
method for CMOS cells in presence of non-dual P and N type
transistors using Boolean Satisfiability (SAT). The exact
layout synthesis methods proposed previously are not
applicable to non-dual CMOS cells and an exact transistor
placement problem of non-dual CMOS cells is defined for the
first time. The experimental results showed that the proposed
method is applicable to the circuits which can not be solved
by the conventional exact method.
LSI の微細化に伴い、マスクコストの高騰が問題とな
っている。マスクコストの削減のため、電子ビームブロ
ック一括露光が提案されているが、スループット向上に
課題が残されている。本研究では電子ビームブロック一
括露光におけるスループット向上を目的とし、スループ
ットに大きく寄与する露光ショット数の削減手法を提案
した。従来マスク上のブロックはセルライブラリの一つ
のセルのレイアウトに対応しているが、提案手法では接
続関係の多い２つのセルをレイアウト上に等間隔で並べ、
その部分を一回で露光することによってショット数を削
減する。提案手法により、従来法と比較してショット数
を 16.3%削減できることを示した。
Due to the recent improvement of VLSI process technology,
the VLSI mask cost is increasing significantly. Electron beam
Character Projection Lithography, using stencil masks, has
been proposed to reduce the mask cost. The throughput,
however, is very low. We proposed a shot reduction technique
for the character projection to enhance the throughput. The
conventional block patterns on a stencil mask are generated
from cell layouts of a standard cell library, while the proposed
method place two cells supposed to have connections into one
block. The experimental results show 16.3% shots have been
reduced compared with the conventional method.
5.
アナログ回路の性能ばらつきのシンボリック
解析
浅田邦博, 池田誠, 山本崇也
Symbolic Analysis on Performance Fluctuation of
Analog Circuits
K. Asada, M. Ikeda ,T. Yamamoto
アナログ回路設計者にとって性能ばらつき解析の重要
度は益々増加しているが、最も一般的に用いられる
SPICE による MonteCarlo 法(MC)は多数の繰り返し演算
を必要とする。提案手法では、解析式を用いたシンボリ
ックなアプローチを用いて AC 解析を高速に行い、セン
シティビティを用いることで MC の繰り返し演算を避け
る。動作点解析部のうち、回路トポロジ非依存の前半部
は非線形解析を行い、回路トポロジ依存の後半部は線形
近似を行いシンボリックに解析を行う。シンボリック解
析には行列式決定グラフを用いたダイアグラム構造を利
用して計算の効率化を図る。本手法は、SPICE によりも
ばらつき解析を高速に解析可能であり、ばらつき最適化
に対して有効な精度を実現できることを示した。
Process variation is getting serious problem as the feature
size becomes small. Fast and accurate analysis on the
process variation is needed for high performance analog
circuit design. SPICE Monte Carlo simulation has been
commonly employed for the fluctuation analysis, which
requires a large number of simulations. We proposed a
sensitivity-based symbolic analysis using determinant
decision diagrams, DDD. We demonstrated the proposed
method is faster than MC with sufficient accuracy for an
7.
基板ノイズ低減手法
浅田邦博, 池田誠, 名倉徹, モハメドアバス
Substrate Noise Reduction using di/dt Detector
K. Asada, M. Ikeda, T. Nakura, A. Mohamed
LSI の高速化・低電圧化とアナログ・デジタル混載シ
ステムの発展に伴い、電源ノイズ・基板ノイズによって
引き起こされるエラーが深刻化している。基板はグラン
ド線と低インピーダンスで接続されているため、グラン
ドノイズと基板ノイズは密接な関係がある。グランド線
インピーダンスの主成分がインダクタンスである場合、
グランドノイズと基板ノイズは di/dt に比例する。昨年の
研究成果として di/dt を測定するオンチップ回路を開発
したが、本研究では、di/dt 測定回路出力を基板に注入す
ることにより、基板ノイズを低減することが可能である
ことを示した。
Power supply noise and substrate noise are becoming
critical issues, due to operations of higher frequency,
lower-voltage and the development of analog/digital mixed
signal LSIs. Since ground lines and substrates are connected
together with low impedance, the substrate noise has close
134
relation to the ground bounce. The amplitude of the ground
noise and the substrate noise are proportional to the di/dt. We
have developed a di/dt detector last year. This year, we have
shown that the output current from the di/dt detector injected
into the substrate reduces the substrate noise.
8.
Logic) circuits. To enhance the speed performance and to
reduce the load of the precharge signals for the DCVSL
circuits, footless DCVSL with self-timed precharge scheme is
proposed. The proposed footless DCVSL achieves 1.12 times
speed improvement over the conventional DCVSL circuit if
implemented in CMOS SOI technology. We also proposed a
“Smart Clock Driver” for the non-pipeline microprocessor to
enhance the reliability of the processor. The "Smart Clock
Driver" adopts operation according to the variations such like
precharge time, supply voltage, and threshold voltage, and
controls self-recovery from fault status.
EMI ノイズ解析および低減
浅田邦博, 池田誠, 顔子翔, 李楠
EMI noise analysis and EMI noise reduction
K. Asada, M. Ikeda, T. Yen, N. Li
LSI の高速化にともない、電磁干渉(EMI)が問題となっ
てきた。LSI のレイアウトとシミュレーション結果を用
い、個々の配線から放射される電磁波を計算し、それら
全てを足し合わせることで、チップから放射される EMI
ノイズを解析する手法を検討した。また、チップ上の長
距離高速データ伝送に向けた、３信号線を用いてデータ
およびクロックを符号化伝送する３相式データ伝送方式
の検討を行った。常に近接した 2 本の線が相補的に信号
遷移するため、電界・磁界分布がより小さい領域内に制
限され、ＥＭＩの削減が可能であることを示した。
We have proposed an EMI noise analysis method using
wiring shapes from layout and current waveform by circuit
simulation. We summed up electro-magnetic field from every
segment of wires and obtained the total EMI emissions from
LSIs. We studied a delay insensitive data communication
architecture using 3-wire data encoding, 3-phase data
encoding, which is applicable to the on-chip long and hi-speed
communication lines. Since adjacent wires switch to the
different directions, the electric and magnetic fields are
restricted in a smaller loop, resulting in EMI noise reduction.
10. 配列型 CMOS 論理回路方式の検討
浅田邦博, 池田誠, Ulkuhan Ekinciel, 山内裕史, 戎
野浩平
A Study on Array Logic Circuits
K.Asada, M.Ikeda, H.Yamaoka, U.Ekinciel,
H.Yamauchi, K. Ebisuno
高速性、低消費電力性及び面積効率の高い配列型
CMOS 論理回路方式として、 2 入力論理セルを内部構造
に有し、さらに 2 線式閾値論理を組み込んだ 2 線式プロ
グラマブル・ロジック・アレイを提案した．提案方式は
配列型回路構造であるため設計容易性が高く、任意の 2
入力論理関数が表現可能である 2 入力論理セルを用いる
ことで、複雑な論理式を効率良く実現できる．これによ
り従来の配列方論理回路方式と比較して、高速化、低消
費電力化、高面積効率化が可能である．また本回路方式
は、2 線式回路であるため、同相ノイズに対する耐性が
高く、高い動作信頼性を実現可能である．本回路方式を
用いた回路設計を容易化するために、論理記述から LSI
レイアウトを自動生成するモジュール・ジェネレータを
開発した．また、排他的論理和ベースの配列型回路を提
案し、この構造を利用したハミング符号器を作成した。
We proposed a high-speed, low-power, and area-efficient
dual-rail PLA with 2-input logic cells and dual-rail
multiple-threshold logic circuit. The structural regularity of
the PLA enhances the designability, and 2-input logic cells,
which can realize any 2-input Boolean functions, efficiently
realize complex logic functions. The structure enabled
high-speed, low-power and area efficiency compared with
usual PLA. We employed dual-rail structure to improve the
common-mode noise immunity and reliability. We developed
a module generator for the proposed PLA structure, which
produces layouts and simulation models for given Boolean
expressions. We proposed exclusive OR based PLA and
developed hamming code generator using the architecture.
9.
DCVSL 回路を用いた非パイプライン型低雑音
CPU の設計
浅田邦博, 池田誠, 鄭若丹彡, 鈴木真一,
ディア キン フィ, 梁 志成
Low noise non-pipeline microprocessor design using
DCVSL Cell Library
K.Asada, M.Ikeda, R.Zheng, S. Suzuki, K.H.Dia, Z.
Liang
本研究では,非パイプライン型低雑音マイクロプロセ
ッサを自己同期の DCVSL 回路で設計した。従来の
DCVSL 回路の速度を向上するため、プリチャージ信号の
負荷を減らす手法(footless DCVSL)を考案した。CMOS
SOI プロセスでの試作結果、従来の DCVSL 回路より 1.12
倍の速度改善がわかった。さらに、マイクロプロセッサ
の動作信頼性を改善するため、スマートクロックドライ
バを提案した。回路のプリチャージ時間、電源電圧、閾
値電圧などのパラメータの変化に対応して誤動作状態か
ら回復するため、高信頼性を実現できることが期待され
る。
An non-pipeline microprocessor was designed with
self-timed DCVSL(Differential Cascoded Voltage Switch
11. ガラス基板上のシステム構築
浅田邦博, 池田誠, 田島貴明
System on Glass Panels
K.Asada, M.Ikeda, T.Tajima
ガラス基板上の TFT 製造技術の向上に伴い、液晶パネ
135
ル上へのシステムの搭載に向けた研究が進行している。
ここではガラス基板の電子ペーパ等としての利用を念頭
において、容量性結合・誘導性結合によるガラス基板へ
の非接触データ伝送を考える。受信側の素子の大きさ、
伝送距離、最適データレートの見積もりを行った。
We have been studying embedded systems onto LCD
panels. We studied systems on LCD glass panels for such
applications like electrical papers. We studied capacitive
coupling and inductive coupling for contact-less
communication systems between terminals and LCD panels.
We estimated the optimized data transmission rate against the
transmission distance, and element size assuming TFT circuit.
[3]
H.Yamaoka, M.Ikeda, and K.Asada, "A High-Speed and
Area-Efficient Dual-Rail PLA Using Divided and
Interdigitated Column Circuits," IEICE Trans. on
Electronics, Vol.E87-C, No.6, pp.1069-1077, Jun. 2004.
[4]
大 池 , 池 田 , 浅 田 , "Smart Image Sensor with
High-Speed and High-Sensitivity ID Beacon Detection
for Augmented Reality System," 映像情報メディア学
会誌, Vol.58, No.6, pp.835-841, Jun. 2004.
[5]
Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A High-Speed and
Low-Voltage Associative Co-Processor With Exact
Hamming/Manhattan-Distance
Estimation
Using
Word-Parallel and Hierarchical Search Architecture,"
IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.39, No.8,
pp.1383-1387, Aug. 2004.
[6]
Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "Hierarchical
Multi-Chip Architecture for High Capacity Scalability
of Fully Parallel Hamming-Distance Associative
Memories," IEICE Trans. On Electronics, Vol. E87-C,
No.11, pp.1847-1855, Nov. 2004.
[7]
Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A Pixel-Level Color
Demodulation Image Sensor for Support of Image
Recognition," IEICE Trans. on Electronics, Vol.E87-C,
No.12, pp.1651-1658, Dec. 2004.
[8]
T. Iizuka, M.Ikeda, and K.Asada, "High Speed Layout
Synthesis for Minimum-Width CMOS Logic Cells via
Boolean Satisfiability," IEICE Trans. Fundamentals, Vol.
E87-A, No. 12, pp. 3293-3300, Dec. 2004.
[9]
T. Nakura, M. Ikeda, and K. Asada, "Stub vs. Capacitor
for Power Supply Noise Reduction," IEICE Trans. on
Electronics, Vol.E88-C, No.1, pp.125-132, Jan. 2005.
12. SoC のテスト手法
浅田邦博, 池田誠, 村田泰亮
A Testing method For SoC
K. Asada, M. Ikeda, T. Murata
フィールドでの LSI のテスト手法として現在広く使わ
れているのが、セルと呼ばれるシフトレジスタを LSI ロ
ジックと I/O ピンとの間に配置する、バウンダリスキャ
ン法である。本研究では、より柔軟なテストを可能にす
るため、バウンダリスキャンテストのセルの操作を、チ
ップ上の CPU 及びその上で動作するインタプリタによ
り行う手法について提案し、搭載するインタプリタの設
計を行った。インタプリタは、セルの値の操作とホスト
コンピュータとのデータ通信を行うための文を実装した
言語仕様とし、C 言語によって実装し動作確認を行い、
その後チップ上への搭載を可能にするためにアセンブラ
言語により記述した。
A boundary scan testing method is used widely for testing
LSIs in the field. In this method, shift registers called cells are
placed between LSI logic and I/O pins. We have proposed a
testing method using an on-chip CPU and interpreter
operating on the CPU to enable easier testing. This interpreter
operates operation of cells and communication to host
computer. We described the interpreter in C language at first
to confirm its operation. Secondary we described the
interpreter in assembler language to enable implementation on
chips.
[10] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A 375 x 365
High-Speed 3-D Range-Finding Image Sensor Using
Row-Parallel Search Architecture and Multi-Sampling
Technique," IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.40,
No.2, pp.444-453, Feb. 2005.
国際会議論文
[11] U.Ekinciel, H.Yamaoka, H.Yoshida, M.Ikeda, and
K.Asada, "Constrain Driven Dual-Rail PLA Module
Generator with Embedded 2-Input Logic Cells," in Proc.
of IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference
(MELECON), pp.189-192, May. 2004.
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
研究論文
[1]
Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "Design and
Implementation of Real-Time 3-D Image Sensor With
640x480 Pixel Resolution," IEEE Journal of Solid-State
Circuits, Vol.39, No.4, pp.622-628, Apr. 2004.
[2]
Y. Murakami and K. Asada, "Development of a
Grounded-Trench MOS-Assisted Bipolar-Mode FET,"
Electronics and Communications in Japan, Part2, Vol.87,
No.3, pp.828-837, Sep.2002.
[12] T.Nakura, M.Ikeda, and K.Asada, "Power Supply di/dt
Measurement using On-chip di/dt Detector Circuit,"
IEEE Symposium on VLSI Circuits (VLSI Symp.), Dig.
of Tech.Papers, pp. 106-109, Jun. 2004.
[13] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A Pixel-Level Color
Image Sensor With Efficient Ambient Light Suppression
Using Modulated RGB Flashlight and Application to
TOF Range Finding," IEEE Symposium on VLSI
136
Circuits (VLSI Symp.) Dig. of Tech. Papers, pp.298-301,
Jun. 2004.
in VLSI Systems (DFT 2004), pp.87-97, Oct. 2004.
[24] M. Ikeda and K. Asada, "Low Noise and
Manufacturable Circuit Structures for Advanced SoCs,"
in Proc. of International SoC Conference, Oct. 2004.
[14] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "Smart Access Image
Sensors for High-Speed and High-Resolution 3-D
measurement based on Light-Section Method," Int.
Journal of Intelligent Automation and Soft Computing
(AutoSoft.), AutoSoft Press, Vol.10, No.2, pp.105-128,
Jun. 2004.
[25] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "Digital Associative
Memories Based on Hamming Distance and Scalable
Multi-Chip Architecture," in Proc. of IP Based
System-on-Chip Design Forum & Exhibition (IP-SOC),
pp.127-130, Dec. 2004.
[15] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A High-Speed XGA
3-D Image Sensor and Its Application," in Proc. of the
6th Biannual World Automation Congress (WAC 2004),
Jun. 2004.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[26] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A High-Speed 3-D
Range Finder Using Row-Parallel Search Architecture,"
IEICE Technical Report, Vol.104, No.174, pp.7-10, Jun.
2004.
[16] T.Iizuka, M.Ikeda, and K.Asada, "Minimum-Width
Transistor Placement Method via Boolean Constraints
for Non-Complementary Transistors," in Proc. of
IPSJDA Symposium 2004, pp.121-126, Jul. 2004.
[27] 浅 田 , 大 池 , "Real-Time and High-Resolution 3-D
Imaging System Based on Light-Section Method," 画
像ラボ, Vol.15, No.7, pp.40-44, Jul. 2004.
[17] T.Nakura, M.Ikeda, and K.Asada, "Preliminary
Experiments for Power Supply Noise Reduction using
Stubs," in Proc. of IEEE Asic-Pacific Conference on
Advanced System Integrated Circuit (AP-ASIC),
pp.286-289, Aug. 2004.
[28] M.Abbas, M.Ikeda, and K.Asada, "Statistical Evaluation
of Logic Errors in Low Power Design Schemes," in
Proc. of IEICE Society Conference 2004, A-9-3, Sep.
2004.
[18] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "Design and
Implementation of Word-Parallel Digital Associative
Memories," in Proc. of IEEE Asia-Pacific Conference
on Advanced System Integrated Circuits (AP-ASIC),
University Design Forum, pp.428-429, Aug. 2004.
[29] TH. Yen, M.Ikeda, and K.Asada, "Estimation of
Radiated Electromagnetic Emission from Integrated
Circuit Using Short Wire Antenna," in Proc. of IEICE
Society Conference 2004, B-4-30, Sep. 2004.
[19] T.Nakura, M.Ikeda, and K.Asada, "Design and
Measurement of On-chip di/dt Detector Circuit for
Power Supply Line," in Proc. of IEEE Asic-Pacific
Conference on Advanced System Integrated Circuit
(AP-ASIC), University Design Forum, pp.426-427, Aug.
2004.
[30] T.Nakura, M.Ikeda, and K.Asada, "Power Supply Noise
Reduction on LSIs using Off-chip stubs," in Proc. of
IEICE Society Conference 2004, C-12-1, Sep. 2004.
[20] Y.Oike,
M.Ikeda, and K.Asada, "A 1024x768
High-Speed and High-Accuracy 3-D Image Sensor," in
Proc. of ITE Annual Conference 2004, pp. 19-1, Aug.
2004.
[32] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "Design of Digital
Associative Engine for Manhattan Distance Search," in
Proc. of IEICE Society Conference 2004, C-12-7, Sep.
2004.
[21] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A Word-Parallel
Digital Associative Engine with Wide Search Range
Based on Manhattan Distance," in Proc. of IEEE
Custom Integrated Circuits Conference (CICC),
pp.295-298, Oct. 2004.
[33] Y.Oike, H.Hashimoto, M.Ikeda, and K.Asada, "A Color
Demodulation Image Sensor for Support of Image
Recognition," IEICE Technical Report, Vol.28, No.59,
pp.9-12, Oct. 2004.
[31] N.Li, M.Ikeda, and K.Asada, "Study of Low EMI
Circuit with 3-Phase Transmission Protocol," in Proc. of
IEICE Society Conference 2004, C-12-5, Sep. 2004.
[34] Y. Yachide, Y. Oike, M.Ikeda, and K.Asada,
"Implementation of a Real-Time 3-D Imaging System
and Application to Multi-Viewpoint Measurement," in
Proc. of IEICE the 8th Workshop on System LSI,
pp.255-258, Nov. 2004.
[22] M.Abbas, M.Ikeda, and K.Asada, "On High Noise
Immunity CMOS Design Scheme with Low Leakage
Poser Consumption," in Proc of The 17th International
Conference on Solid State and Integrated Circuit
Technology (ICSICT 2004), pp. 2031-2034, Oct. 2004.
[35] T.Iizuka, H.Yoshida, and M.Ikeda, and K.Asada,
"Hierarchical Layout Synthesis for CMOS Logic Cells
via Boolean Satisfiability," IEICE Technical Report,
Vol.104, No.478, pp.1-6, Dec. 2004.
[23] M.Abbas, M.Ikeda, and K.Asada, "Noise Effects on
Performance of Low Power Design Schemes in Deep
Submicron Regime," in Proc. of The 19th IEEE
International Symposium on Defect and Fault Tolerance
[36] H.Yoshida, K.De V.Boppana, M.Ikeda, and K.Asada,
137
"Accurate Pre-Layout Estimation of Intra-cell Parasitics
Using Fast Transistor-level Placement," IEICE
Technical Report, Vol.104, No.478, pp.7-12, Dec. 2004.
138
藤田研究室
Fujita Laboratory
2.
ソフトウェア・ハードウェア協調システム設
計技術に関する研究
藤田 昌宏・瀬戸 謙修・小松 聡・小島 慶久・高 尚
華・Kamal Adhikari
Computer Aided Design for Software / Hardware
Combined Systems
M. FUJITA, K. SETO, S. KOMATSU, Y. KOJIMA,
S. GAO and K. ADHIKARI
(http://www.cad.t.u‑tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1. 設計の形式的検証に関する研究
藤田 昌宏・Thanyapat Sakunkonchak・松本 剛史・
Cho Moon Ki・石井 健・西原 佑
Formal verification of designs
M. FUJITA, T. SAKUNKONCHAK, T.
MATSUMOTO, M. K. CHO, K. ISHII and T.
NISHIHARA
デジタルシステムを実現する際に，ソフトウェアとハ
ードウェアが適切に役割を分担することにより，価格性
能比を最適にする設計技術，および設計支援技術につい
て研究している．本研究では、高位合成においてパイプ
ライン化する前にソースレベルの最適化を適用すること
で、高位合成ツールをそのまま使用した場合よりも高性
能なパイプラインを合成する手法を提案した。実験結果
から、提案手法によりパイプラインの性能が大幅に向上
することが示された。また、配線遅延などのレイアウト
の影響を考慮したパイプライン化についても研究してい
る。
Design methodologies and corresponding CAD techniques
for software/hardware combined digital systems are studied.
In such methodologies, the specification of the overall system
is usually described by a C-based design language, and the
optimal hardware/software partitioning is performed by using
profiling information. In this research, we propose a method
for synthesizing high-performance pipeline by applying
several source-level optimizations before loop pipelining
using high-level synthesis. Experimental results showed that
the performance of pipeline can be largely improved by the
proposed method. We are also working on pipelining method
considering layout effect such as interconnect delay.
VLSI 設計の大規模化に伴い、設計の検証に要する時
間は長期化しており、現在では全設計期間の大半を占め
るまでになっている。本研究では、C ベース設計言語で
記述されたシステム設計やビヘイビア設計における形式
的検証手法として SpecC 設計記述の同期検証手法と C 言
語記述の等価性検証に取り組んだ。同期検証では、正し
い同期設計がなされているかどうかを検証する 2 手法を
提案した。1 つ目の手法は、同期に関する文のある位置
関係が、決められた規則に従っているかを非常に高速に
検証し、誤った同期設計である可能性のある部分を報告
する。2 つ目の手法は、正しい同期であるかどうかを整
数線形計画法の問題に帰着させて、より正確に検証する。
C 言語に対する等価性検証では、記号シミュレーション
に基づく、記述間の差異を利用した効率的な手法を提案
した。これらの検証手法は、実験によって正しい結果が
得られることが確認された。これらの検証手法に加えて、
設計記述を数学的なモデルに変換し、既存の形式的検証
ツールを用いて検証を行うことにも取り組んだ。
As VLSI designs become larger and more complex,
verification of designs takes more time. Verification process
dominates the whole design process. In this research, two
formal verification methods targeting C-based system-level or
behavior-level designs are proposed: one is synchronization
verification for designs in SpecC and the other is equivalence
checking of C descriptions. In synchronization verification,
our method, at first, checks potential synchronization errors
based on locations of syntactical elements related to
synchronization designs. Then, more precise verification is
carried out using integer linear programming solver. In
equivalence checking, we proposed the efficient verification
method utilizing textual differences between the given
descriptions. All verification methods described above were
evaluated by experiments, and obtained correct results. We
also developed the transformation method from SpecC
designs to Finite State Machines (FSMs) and from HW/SW
co-designs to FSMs, so that existing verification tools can be
used to verify high-level designs.
3.
高位設計記述に対するデバッグ支援技術に関
する研究
藤田 昌宏・田辺 健・松本 剛史・佐々木 俊介
Debug Support Techniques in High-Level Designs
M. FUJITA, K. TANABE, T. MATSUMOTO and S.
SASAKI
VLSI 設計の大規模化・高機能化に伴い、検証で発見さ
れた設計誤りを修正する作業もより複雑になっており、
設計者にとって理解が容易なデバッグ支援技術が不可欠
となっている。本研究テーマでは、近年、広く行われる
ようになってきているシステムレベル設計や動作設計と
いった高位設計を対象としたデバッグ支援技術の研究を
行った。まず、対象とする言語としてシステムレベル記
述言語である SpecC 言語を取り上げ、ソフトウェア工学
における解析手法であるプログラムスライシング手法を
導入する研究を行った。さらに、C 言語記述の等価性検
証における反例解析手法の研究も行った。例題を用いた
実験によって、デバッグに有用なほどに狭い範囲で等価
でない部分を特定することができることを示した。
As VLSI designs are becoming larger and more complex,
139
debugging design errors is also becoming a difficult task.
Therefore, debug support techniques that are useful and
understandable to designers are inevitable in VLSI design. In
this research topic, we developed the debug support
techniques targeting high-level designs such as system-level
designs and behavior-level designs, which are widely applied
recently. We proposed program slicing method, which is a
software analysis method, of SpecC language, which is a
system level design language. We also proposed a
counter-example analysis method in equivalence checking of
C descriptions. By experiments on a few examples, we have
shown that the method could effectively identify the portions
that were not equivalent and should be modified for
equivalence.
列で動作しているデジタル部分とアナログ部分の同期を
考慮しなければならない。本研究では、AD イベントと
DA イベントを利用し、アナログ部分とと timed/untimed
デジタルビヘイビアとを同期する手法を提案した。実験
結果から、提案手法が timed/untimed デジタルシステムレ
ベル記述で動作していることを示した。
Recently, System-Level Design Languages (SLDL) which
can describe both hardware and software aspects of the
design are getting attentions. Mixed-signal extensions of
SLDL enable current discrete-oriented SLDL to describe
and simulate not only digital
systems but also
Digital-Analog mixed-signal systems. The synchronization
layer is one of the most critical work in mixed-signal
extensions. In the research, we provide an event-driven
synchronization approach for both timed and untimed
system-level designs through which discrete and continuous
time systems are synchronized via Analog-Digital(AD)
events and Digital-Analog(DA) events. A preliminary
evaluation shows that the extended kernel works well under
the system-level description.
4.
UML を用いた上位設計手法に関する研究
藤田 昌宏・小松 聡・松井 健
Specification and Design of Hardware Systems with
UML and SpecC
M. FUJITA, S. KOMATSU and K. MATSUI
オブジェクト指向設計方法論はソフトウェア開発分野
で広く利用され、設計生産性の向上に寄与しているとさ
れる。そこで、これに倣うことでハードウェアの設計に
おいても同様の効果を得ることを期待し、そのための手
法について研究している。本研究では、オブジェクト指
向モデルの標準表記法である UML（統一モデリング言
語）とシステム設計記述言語である SpecC とを組み合せ
て用いることを考え、これによりシステムの上位設計を
オブジェクト指向設計方法論に沿って行うための開発プ
ロセスを考案した。
Object-Oriented (OO) methodologies have been widely
adopted in many application domains, and the Unified
Modeling Language (UML) has become the industry standard
for modeling software systems. And interest in hardware
design using UML has been growing significantly since OO
and UML improve product quality and productivity, which is
a major issue in hardware design. So in this research, we
examine and propose a process of high-level system design
using OO, UML and SpecC.
6.
低電力システム設計技術に関する研究
藤田 昌宏・小松 聡
Low Power System Design Method
M. FUJITA and S. KOMATSU
現在の VLSI システム設計において、消費電力は最も
重大な設計制約のうちの 1 つである。加えて、VLSI シス
テムのエラーに対する耐性もまた現在あるいは将来の微
細化された VLSI テクノロジーにおいて重要な要素の一
つである。本研究では、オンチップデータ伝送での、高
信頼データ伝送方式に対する低消費電力符号の影響につ
いての検討を行った。SPEC2000 ベンチマークを利用し
た実験により、低消費電力符号化と高信頼符号化を組み
合わせることで、将来の VLSI システムにおいて有効な
データ伝送方式を実現可能であることを示した。
Energy consumption is one of the most critical constraints
in the current VLSI system designs. In addition, fault
tolerance of VLSI systems is also one of the most important
requirements in the current shrunk VLSI technologies. This
study presents an impact of the low power encoding on the
fault tolerant data encoding methods in on-chip data transfer
scheme. Experiments using SPEC2000 benchmark programs
show that bus signal swing optimization can increase the
effectiveness of the encoding method.
5.
ディジタル/アナログ混載システムの設計支
援技術に関する研究
藤田 昌宏・小松 聡・劉 宇
Computer Aided Design for Digital-Analog Mixed
Systems
M. FUJITA, S. KOMATSU and Y. LIU
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
近年、ハードウェアとソフトウェア両方とも記述でき
るシステムレベル設計言語(SLDL)が注目されている。現
在のデジタルシステムのみを対象としている、SLDL に
対してミックスド・シグナル拡張を行うことで、アナロ
グ・デジタル混在システム設計を支援できることを目標
している。SLDL のミックスド・シグナル拡張には、並
研究論文
[1]
140
小島慶久，藤田昌宏, 分割二分決定グラフによる
有限状態機械の到達可能性解析の PC クラスタを用
いた並列実装手法の提案,
情報処理学会論文誌
Vol. 46, No. 3，pp. 803-815，2005 年 3 月.
[11] Thanyapat Sakunkonchak, Satoshi Komatsu, Masahiro
Fujita, A Framework on Synchronization Verification
of System-Level Design,
電子情報通信学会技術研
究報告 Vol.104, No.708, pp.71-76, 2005 年 3 月.
国際会議論文
[2]
T. Matsumoto, H. Saito, and M. Fujita, An Efficient
Equivalence Checking of Similar C Descriptions with
Use of the Textual Difference,” Proc. of IEEE/ACM
International Workshop on Logic and Synthesis 2004,
pp.314-320, June 2004.
[12] 佐々木俊介, 田辺健, 藤田昌宏, SpecC 記述のプロ
グラムスライシングを利用した未初期化変数・未使
用変数の検出,
電子情報通信学会技術研究報告
Vol.104, No.708, pp.59-64, 2005 年 3 月.
[3]
K. Seto, Y. Kojima, and M. Fujita, “Compiler
Techniques for Field Modifiable Architectures,” Proc. of
2004 Workshop on Compilers and Tools for Constrained
Embedded Systems (CTCES 04), pp. 58-66, Sep. 2004.
[13] 松井健, 小松聡, 藤田昌宏, UML と SpecC を用い
たハードウェアの上位設計手法に関する検討, 電
子 情 報 通 信 学 会 技 術 研 究 報 告 VLD2004-136,
pp.65-70, 2005 年 3 月.
[4]
S. Komatsu, M. Fujita, “Low Power and Fault Tolerant
Encoding Methods for On-Chip Data Transfer,” Proc. of
the Workshop on Synthesis And System Integration of
Mixed Information Technologies (SASIMI 2004), pp.
34-40, Oct. 2004.
[14] 西原佑, 松本剛史, 小松聡, 藤田昌宏,
FSM への
変換に基く HW/SW 協調設計の形式的検証手法に関
す る 研 究 ,
情 報 処 理 学 会 研 究 報 告
2005-SLDM-119(7), pp. 37-42, 2005 年 3 月.
[5]
T. Matsumoto, H. Saito, and M. Fujita, “An Equivalence
Checking Method for C Descriptions based on Symbolic
Simulation with Textual Differences,” Proc. of IASTED
International Conference on Advances in Computer
Science and Technology, pp.246-251, Nov. 2004.
[6]
K. Tanabe, S. Sasaki and M. Fujita, “Program Slicing
for System Level Designs in SpecC,” Proc. of the
IASTED, International Conference on Advances in
Computer Science and Technology, pages 252-258, Nov.
2004.
[7]
M. Fujita, “On equivalence checking between
behavioral and RTL descriptions,” Proc. of IEEE
International High Level Design Validation and Test
Workshop 2004 (HLDVT2004), pp. 179-184, Nov.
2004.
著書
[8]
S. Komatsu, H. Saito, K. Seto, Y. Kojima, and M. Fujita,
Chapter 14: Engineering Changes in Field Modifiable
Architectures in “Formal Methods and Models for
System Design -- A System Level Perspective --,”
(Editors: R. Gupta, P. Le Guernic,S.K. Shukla, J.P.
Talpin) Kluwer Academic Publishers, (全 374 ページ,
pp. 353-372 ), 2004.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[9]
松本剛史, 齋藤寛, 藤田昌宏, C 言語動作記述の既
存 RTL 用検証ツールを用いた検証の提案, DA シ
ンポジウム 2004 論文集, pp.241-146, 2004 年 7 月.
[10] 小松聡, 藤田昌宏, データ符号化による VLSI にお
ける低消費電力・高信頼データ伝送手法の検討,
電子情報通信学会技術研究報告 Vol. 104, No. 478,
VLD2004-92, pp. 185-190, 2004 年 12 月.
141
中野・杉山研究室
Nakano and Sugiyama Laboratory
14.7dB/mm for the first time in the world. Besides these, we
are researching on low-threshold cooler-less semiconductor
lasers and laser triodes for optical interconnect applications,
and high-power visible-wavelength edge emission devices
with nitride semiconductors.
(http://www.ee.t.u‑tokyo.ac.jp/ nakano/lab/we
lcome‑j.html)
研究現況
Current Research Projects
2.
高度量子マイクロ構造に基づく光変調器／光
スイッチと光制御デバイス
中野義昭・杉山正和・清水大雅・C. カントゥーン
キッティクル・周小平・任田玲子・大谷洋・
大江英輝・S. イブラヒム
Optical Modulators/Switches and Light-Controlling
Devices Based on Advanced Quantum
Microstructures
Y. NAKANO, M. SUGIYAMA, H. SHIMIZU,
C. KUMTORNKITTIKUL, X.-P. ZHAO,
R. TOHDA, H. OTANI, H. OHE, and S. IBRAHIM
1. 次世代半導体レーザ・光能動機能素子
中野義昭・杉山正和・清水大雅・宋学良・池田健志・
王書栄・土谷正彦・梁吉鎬・千野根崇子・
S.T. キム・J. ダルジャ・雨宮智宏
Next Generation Semiconductor Lasers and Active
Optical Devices with Advanced Functions
Y. NAKANO, M. SUGIYAMA, H. SHIMIZU,
X.-L. SONG, K. IKEDA, S.-R. WANG,
M. TSUCHIYA, J.-H. LIANG, T. CHINONE,
S.-T. KIM, J.DARJA, and T. AMEMIYA
次世代光通信・光情報処理を担う小型高性能光源の開
発を目的に，以下の研究を行っている．これまで世界に
先駆けて行ってきた利得結合(GC)分布帰還型(DFB)半導
体レーザに関し，最近は特に，マストランスポートによ
り形成される V 溝 InP 基板上の InAsP 圧縮歪み量子細線
を，活性層および利得結合回折格子に適用せんとしてい
る．また，異波長 GC DFB レーザを縦続接続・集積化し
た構成の光短パルス発生器に関し理論解析を行い，良好
な特性が予測されたことから，試作を開始した．一方，
磁性金属と半導体光アンプから形成される集積化可能な
導波路型光アイソレータの提案と試作実証を進めており，
2004 年度は 14.7dB/mm におよぶ非相反光伝搬実験に世
界で初めて成功した．これらと並行して，光インタコネ
クト向きの低閾値・クーラーレス半導体レーザの研究，
レーザトライオードの研究，窒化物材料による可視域高
出力端面発光素子の研究，などを行っている．
For the purpose of developing compact and
high-performance light sources for next generation optical
communication and optical information processing
applications, we are pursuing the following research subjects.
Concerning the gain-coupled (GC) distributed feedback
(DFB) semiconductor laser that we have been pioneering, we
are recently trying to apply compressively-strained InAsP
quantum wires formed by mass transport on V-grooved InP
substrates to the active region as well as to the gain grating.
We also conducted theoretical analysis on an optical
short-pulse generator composed of two GC DFB lasers
cascaded and integrated, whose result turned out to be very
promising. Therefore, we have recently started to fabricate the
pulse generator of this type. Concurrently, proposal and
fabrication of an integratable waveguide optical isolator
consisting of magnetic metal and a semiconductor optical
amplifier are being carried out, to result in optical
non-reciprocal propagation demonstration in 2004 reaching
142
半導体量子井戸／超格子構造のポテンシャル形状を人
工的に原子層オーダで制御すると，本来半導体の持って
いた光物性を大幅に改変することができる．本研究では，
そのような人工光物性を利用して，半導体光変調器／光
スイッチや光制御デバイスの性能革新を行うことを目的
としている．特に，吸収端から離れた透明波長域におい
ても大きな電界屈折率変化の得られる 3 重結合量子井戸
構造を新たに考案し，InGaAlAs/InP 系材料による実証実
験を進めている．また，EA 変調器を光非線型媒質とし
て用いる新しい全光波長変換器／全光スイッチを提案し，
マッハツェンダー干渉計(MZI)型素子の試作開発を進め
ている．一方，将来の超高速全光スイッチに向けて，窒
化物ヘテロ構造におけるサブバンド間遷移(ISBT)の研究
を行っており，有機金属気相エピタキシャル成長
(MOCVD)による AlN/GaN 多重量子井戸構造における
ISBT 吸収世界最短波長記録を更新した．また，5 に述べ
る誘導結合プラズマエッチング技術を適用し， GaN/AlN
多重量子井戸ハイメサ導波路を試作して，良好な 1.55μ
m 帯の光導波を確認した．
By artificial manipulation of potential profiles in
semiconductor quantum well and super lattice structures with
accuracy of atomic order, one may significantly alter inherent
optical properties of semiconductors. The purpose of this
research is to bring about innovation in semiconductor optical
modulators/switches and light-controlling devices by making
use of such artificial optical properties. More specifically, a
special triple coupled quantum well structure is investigated
based on InGaAlAs/InP materials for large electro-refraction
in transparent wavelength range apart from the absorption
edge. We have also proposed new all-optical wavelength
conversion/all-optical
switching
concept
using
electro-absorption (EA) modulators as optical nonlinear media,
and are developing Mach-Zehnder interferometer (MZI) type
devices. Besides these activities, we are conducting research
on intersubband transition (ISBT) in nitride heterostructures
for future ultrafast all-optical switches, and have renewed our
record on the shortest ISBT absorption wavelength in
AlN/GaN multiple quantum well structures by metal-organic
vapor phase epitaxy (MOCVD). Moreover, by applying the
inductively-coupled plasma (ICP) etching technology
described in 5, GaN/AlN multiple quantum well high-mesa
waveguides have been fabricated, where excellent light
transmission at 1.55µm wavelength band has been confirmed.
integrating multi-mode interference (MMI) couplers and
semiconductor optical amplifiers (SOAs), and successfully
realized the circuit by the selective-area MOCVD for the first
time. The research is deployed toward integration of
arrayed-waveguide gratings (AWGs) and active devices by the
selective area growth. We started research on OPLEAF
concept that enables single-step connection of an optical fiber
array with input/output optical ports which are ever increasing
in number in the current photonic integrated circuits. The
study on metal optical wiring has become active recently
toward ultra-compact photonic circuits. At the same time, the
research on all-optical flip-flop, that is one essential element
for photonic digital processing, has made a significant
progress; two types of the devices, namely, directional coupler
type and MMI type, have been proposed and fabricated. A
new device structure with integrated Bragg mirrors for
incorporating cascadability is now being fabricated.
Concurrently, design and demonstration of optical switching
node subsystem is studied for photonic networking, which is
one important application area of the photonic integrated
circuits.
3.
半導体モノリシック光集積回路とフォトニッ
クネットワーキング
中野義昭・杉山正和・清水大雅・竹中充・
M. レイバーン・A. アルアミン・H. ビンスマ・
広井典良・C.W. ソン・清水克宏・F.C. イット・
堀口勝正・M.J. チャン・武田浩司
Monolithically-Integrated Semiconductor Photonic
Circuits and Photonic Networking
Y. NAKANO, M. SUGIYAMA, H. SHIMIZU,
M. TAKENAKA, M. RABURN, A. AL AMIN,
H. BINSMA, N. HIROI, C.-W. SON, K. SHIMIZU,
F.-C. YIT, K. HORIGUCHI, M. J. CHAN,
and K. TAKEDA
4.
InGaAsP 系化合物半導体面積選択気相成長
(SA‑MOCVD)プロセスの CAD ツール開発
杉山 正和・中野 義昭・霜垣 幸浩・塩田 倫也
Development of the CAD-tool for the selective-area
MOCVD process of InGaAsP
M. SUGIYAMA, Y. NAKANO, Y. SHIMOGAKI,
and T. SHIODA
モノリシック集積された光デバイス／回路では，単体
素子では得られない多くの機能や高い性能が実現され得
るため，高度な光通信，光情報処理・記録，光計測を行
う際の切り札として期待されている．本課題では，新し
いモノリシック光集積デバイスの試作・開発を行うとと
もに，能動素子／受動素子一括集積技術を研究している．
近年は特に，多モード干渉(MMI)カプラと半導体光アン
プを集積化した MZI 型全光スイッチ集積回路の設計と
試作に取り組み，MOCVD 選択成長による同光回路を世
界で初めて実現した．選択成長によるアレイ導波路格子
(AWG)と能動素子の集積化も試みている．このような光
集積回路で増大する入出力光ポートと光ファイバアレイ
を一括で接続する OPLEAF 技術の研究を開始した．光集
積回路の超小型化に向けて，金属光配線の研究も活発化
している．並行して，光回路でデジタル処理を可能にす
る全光フリップフロップの研究が進展してきており，方
向性結合器型，MMI 型，を提案・試作するとともに，そ
の多段接続に向けた集積反射鏡構造素子の試作を行って
いる．一方，光集積回路の重要な応用であるフォトニッ
クネットワークについて，ノード装置サブシステムの設
計と実証に関する検討を行っている．
Monolithically-integrated semiconductor optical devices
and circuits are the key to advanced optical communication,
optical information processing, and optical measurement
applications since they could provide more complex functions
and higher performances over discrete devices. In this work,
we are studying novel monolithically-integrated photonic
devices as well as the processing technology for monolithic
active/passive integration. Over the past years, we tackled
design and fabrication of an MZI all-optical switch circuit
InGaAsP 系４元混晶の面積選択 MOCVD プロセスは，
赤外波長帯用半導体光通信デバイスのモノリシック集積
化に不可欠な技術である．本プロセスにおいては，基板
表面に形成する SiO2 マスクの形状を変化させることに
より，マスク近傍に形成される多重量子井戸構造のバン
ドギャップを基板面内で局所的に変調することができる．
デバイスの集積度が上がるとマスク間の干渉が顕著にな
るため，マスクパターンを設計するためのシミュレーシ
ョンツールが必須となる．
選択成長におけるマスクの効果は，製膜種の気相拡散
係数と表面取り込み係数の比で決定される成長速度の増
大および組成の変化による．マスク効果のシミュレーシ
ョンに必要な速度パラメータは，本グループによるこれ
までの実験により求められている．このモデルを数値シ
ミュレーションに実装し，成長速度および組成を求める
とともに，量子井戸構造における格子ひずみを考慮して
量子準位を計算した．これにより，マスク幅の増大に伴
う MQW からのフォトルミネッセンス波長シフトをシミ
ュレーションした結果，実測値を高精度に再現すること
に成功した．
今後，マスク近傍に見られるファセット成長の効果を
シミュレーションに取り込んで予測精度を高め，マルチ
バンドギャップデバイスの設計に役立てる予定である．
143
The selective-area MOCVD (Metalorganic Chemical Vapor
Deposition) of InGaAsP alloys is an indispensable technology
for the monolithic integration of semiconductor infrared
optical devices. By tailoring the shape of SiO2 masks on a
substrate, we can locally modulate the bandgap of multiple
quantum well (MQW) structure in a single substrate by a
single growth. As the device integration proceeds, the
interference between neighboring masks becomes significant.
In order to take such complicated factors into account, we
need the CAD tool for the mask design of selective area
growth.
The masks affects the enhancement of the growth rate and
the change in the composition of crystal layers, which are
determined by the ratio between the gas-phase diffusivity and
the surface reaction rate constant of film-forming precursors.
We have obtained the kinetic parameters that are necessary for
simulating the effect of masks by experiments. We then
implemented the model and the parameters into the numerical
simulation to obtain the modulation of the growth rate and the
composition brought about by masks. We further calculated
the quantum energy levels in a MQW structure considering
the effects of lattice stains. In this way, we simulated the
shift of photoluminescence wavelength from the MQW with
the increase of mask width. The results reproduced the
experimental data precisely.
The effect of facetted growth at the mask edges will be
incorporated in the next step to improve the accuracy of the
prediction. The simulation will be used to design of
multi-bandgap devices.
ICP plasma with Cl2-based chemistry and succeeded in
fabricating waveguide structures with vertical sidewalls.
This enabled us to fabricate a 32-channel arrayed waveguide
grating (AWG) using InGaAsP and InP.
In addition,
although the etching of AlN and GaN with smooth and
vertical sidewalls was regarded to be hard, we succeeded in
the fabrication of a waveguide structure with GaN/AlN
muitiple quantum wells.
We will further reduce the propagation loss by optimizing
the lithography process.
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
研究論文
5.
As/P 系および窒化物系化合物半導体のドライ
エッチング
杉山正和・中野義昭・清水大雅・A. アルアミン・
C. カントゥーンキッティクル・大谷洋
Dry etching of As/P and nitride compound
semiconductors
M. SUGIYAMA, Y. NAKANO,
H. SHIMIZU, A. AL AMIN,
C. KUMTORNKITTIKUL, and H. OTANI
半導体光デバイスには，低伝搬損失の導波路構造が必
須である．塩素系ガスの高密度 ICP プラズマを用い，垂
直性に優れた高アスペクト比の導波路構造を形成するこ
とができた．これにより，InGaAsP/InP を用いた 32 チャ
ネルアレイ導波路回折格子(AWG)を作製することに成功
した．また，従来 GaN/AlN の垂直かつ加工面の平坦なエ
ッチングは困難とされていたが，エッチング条件を最適
化することにより GaN/AlN 超格子構造を含む導波路を
形成することに成功した．
今後，リソグラフィー手法の改善により，さらなる低
損失化を目指す．
Semiconductor optical devices requires waveguide
structures with low propagation loss. We used high density
144
[1]
Kazumasa Sakurai, Hideki Yokoi, Tetsuya Mizumoto,
Daisuke Miyashita, and Yoshiaki Nakano, "Fabrication
of semiconductor laser for integration with optical
isolator", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 43,
no. 4A, pp. 1388-1392, April 2004.
[2]
Ning Li, Ichitaro Waki, Chaiyasit Kumtornkittikul,
Ji-Hao Liang, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki,
and Yoshiaki Nakano, "Fabrication of AlGaN-based
waveguides by inductively coupled plasma etching",
Japanese Journal of Applied Physics, vol. 43, no. 10B,
pp. L1340-L1342, September 24, 2004.
[3]
梁吉鎬, 笹倉賢, 中野義昭, "高速光ワイヤレス通信
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[4]
Katsumasa Horiguchi, Yoshitada Katagiri, Yoshiaki
Nakano, Ikutaro Kobayashi, and Yasuyuki Mitsuoka,
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consideration
of
surface-plasmon
polaritons based on dynamics of electric dipoles formed
on
metal
surfaces",
Proceedings
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and Systems," vol. 5604, pp. 185-194, Philadelphia,
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[5]
Tadashi Suga, Takao Niimi, Ikutaro Kobayashi,
Yoshitada Katagiri, Yoshiaki Nakano, and Yasuyuki
Mitsuoka, "Investigation of splitting SPP modes
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Devices, and Systems," vol. 5604, pp. 173-184,
Philadelphia, Pennsylvania, October 27-28, 2004.
[6]
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an InGaAsP/InP active waveguide for an integratable
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vol. 43, no. 12A, pt. 2 (Express Letter), pp.
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著書
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総説・解説論文
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Kim, T. Tsumura, Y. Kajikawa, S. Noda, and H.
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2004 年 3 月 31 日.
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2004 年 3 月 23-25?日.
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渉カプラ型双安定半導体レーザを用いた全光フリ
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解明(2) (Investigation of surface reaction mechanism
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2004 年 3 月 28 日.
[71] 中野貴之, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "MOVPE
法における結晶成長中での表面反応メカニズムの
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24 日.
[87] 櫻井謙司, アルアミン アブドゥッラー, 塩田倫也,
杉山正和, 中野義昭, "選択成長による光合分波器と
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demultiplexer)", 電子情報通信学会総合大会(大阪大
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[77] 清水大雅, 中野義昭, "非相反損失変化に基づく TE
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日.
[88] 広井典良, 薗部忠, 竹中充, 藤田博之, 中野義昭, "
光 IC 用 高 密 度 ピ ッ チ 変 換 光 フ ァ イ バ ア レ イ
"OPLEAF" の 開 発 (Development of "OPLEAF",
pitch-conversion dense fiber array for photonic
integrated circuits)", 電子情報通信学会総合大会(大
阪大学)講演論文集, C-3-30, p. 200, 2005 年 3 月 22 日.
[78] 櫻井謙司, Al Amin Abdullah, 櫻井貴志, 杉山正和,
中野義昭, "InP 系アレイ導波路合分波器の試作と
MOVPE 選 択 成 長 に よ る 能 動 素 子 集 積 化 の検討
(Fabrication of InP-based arrayed waveguide gratings
and integration trial with active devices by MOVPE
selective-area growth)", 電子情報通信学会技術研究
報 告 ( フ ォ ト ニ ッ ク ネ ッ ト ワ ー ク 研 究 会 ),
PN2004-99, pp. 7-10, 2005 年 1 月 28 日.
[89] 広井典良, 薗部忠, 藤田博之, 竹中充, 中野義昭, "
光 IC 用高密度ピッチ変換光ファイバアレイの開発
(Development of pitch conversion optical fiber array for
connecting optical IC and fibers)", 第 52 回応用物理学
関係連合講演会(埼玉大学), 29a-ZR-8, 2005 年 3 月 29
日.
[79] 宋海政, 宋学良, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "
選 択 成 長 を 用 い た 表 面 反 応 速 度 の 解 析 :GaAs
MOCVD における温度・基板面方位の効果", 化学工
学会第 70 年会 講演要旨集(名古屋大学), M302, 489,
2005 年 3 月 24 日.
[90] 清水大雅, 中野義昭, "半導体／強磁性金属ハイブリ
ッドによる光通信波長帯導波路型光アイソレータ
(Waveguide
optical
isolator
using
semiconductor/ferromagnet hybrid structure for optical
telecommunication)", 第 52 回応用物理学関係連合講
演会(埼玉大学), 30p-YD-8, 2005 年 3 月 30 日.
[80] 中野貴之, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "時間変
調成長による化合物半導体 MOVPE 法の表面反応
メカニズム解析", 化学工学会第 70 年会 講演要旨
集(名古屋大学), M303, 494, 2005 年 3 月 24 日.
[91] 竹中充, モーラ・レイバン, 中野義昭, "多モード干
渉カプラ型双安定レーザおよび半導体光増幅器を
用いた信号再 生波長変換器 の検討 (Regenerative
wavelength conversion using multimode interference
bistable laser diodes with semiconductor optical
[81] 塩 田 倫 也 , 杉 山 正 和 , 霜 垣 幸 浩 , 中 野 義 昭 ,
"InGaAsP 選択成長における量子井戸発光波長の予
測", 化学工学会第 70 年会 講演要旨集(名古屋大学),
M301, 2005 年 3 月 24 日.
149
amplifiers)", 第 52 回応用物理学関係連合講演会(埼
玉大学), 31p-ZQ-7, 2005 年 3 月 31 日.
月 1 日.
[100] 張臻瑞, 宋学良, イットフーチョン, 竹中充, 杉山
正和, 中野 義昭, "GRIN-SCH 構造による MOVPE
選択成長光導 波路の内部損 失低減 (Internal loss
reduction by GRIN-SCH structure in optical waveguides
prepared using MOVPE selective area growth)", 第 52
回応用物理学関係連合講演会(埼玉大学), 1p-ZQ-4,
2005 年 4 月 1 日.
[92] 清水大雅, 中野義昭, "InGaAsP/InP 半導体光増幅器
導波路における TE モード非相反損失現象の初の実
証 (First demonstration of TE mode nonreciprocal
propagation in an InGaAsP/InP active waveguide)", 第
52 回 応 用 物 理 学 関 係 連 合 講 演 会 ( 埼 玉 大 学 ),
31a-ZQ-10, 2005 年 3 月 31 日.
[93] イットフーチョン, 宋学良, 張臻瑞, 宋海政, 杉山
正和, 中野 義昭, "マッハ・ツェンダ型 SOA 全光ス
イッチにおける 4 バンドギャップモノリシック集
積 (Four-Bandgap Energy Monolithic Integration in an
SOA-MZI All-Optical Switch)", 第 52 回応用物理学関
係連合講演会(埼玉大学), 31p-ZQ-10, 2005 年 3 月 31
日.
その他
[101] Yoshiaki Nakano, Masakazu Sugiyama, Hiromasa
Shimizu, Eric Gouardes, Mitsuru Takenaka, Maura
Raburn, Jesse Darja, Foocheong Yit, and Xiaoping Zhou,
"Semiconductor photonic networking devices ﾐ
research toward digital photonics", Proceedings of
International Symposium on Electronics for Future
Generations, pp. 437-442, Tokyo, March 10-11, 2004.
[94] 宋学良, イットフーチョン, 張臻瑞, 宋海政, 杉山
正和, 中野 義昭, "MOVPE 選択成長による全光ス
イ ッ チ の OTDM DEMUX 動 作
(OTDM
demultiplexing with all-optical switches fabricated by
selective-area MOVPE)", 第 52 回応用物理学関係連
合講演会(埼玉大学), 31p-ZQ-9, 2005 年 3 月 31 日.
[102] Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano, Yukihiro
Shimogaki, Ichitaro Waki, Ho-Jin Oh, Xueliang Song,
Abdullah Al Amin, Takafumi Ohtsuka, Takayuki
Nakano, and Chaiyasit Kumtornkittikul, "Advanced
metalorganic vapor phase epitaxy technology for
monolithic
integration
of
photonic
devices",
Proceedings of International Symposium on Electronics
for Future Generations, pp. 151-155, Tokyo, March
10-11, 2004.
[95] 塩田倫也, アルアミン アブドゥラー, 杉山正和,
霜垣幸浩, 中野義昭, "MOVPE 選択成長のモデリン
グを用いた InGaAsP/InP 系 選択成長の特性予測
(Predictive modeling of the properties of InGaAsP/InP
grown by selective area metal-organic vapor phase
epitaxy)", 第 52 回応用物理学関係連合講演会(埼玉
大学), 31a-ZM-4, 2005 年 3 月 31 日.
[103] 中野義昭, "2004 年光ファイバー通信会議(OFC2004)
の概要", オプトロニクス, vol. 23, no. 5, pp. 110-112,
2004 年 5 月 10 日.
[96] 雨宮智宏, 清水大雅, 中野義昭, "TM モード非相反
伝 搬 損 失 導 波 路 の 作 製 と 実 証 (Fabrication and
demonstration of a TM mode nonreciprocal propagation
loss waveguide)", 第 52 回応用物理学関係連合講演
会(埼玉大学), 31a-ZQ-11, 2005 年 3 月 31 日.
[104] 中野義昭, 竹中充, "リポート国際会議 OFC2004 (デ
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ニューズ), no.4 (通巻 142 号), pp. 38-39, 2004 年 7 月
1 日.
[105] Xueliang Song, Foo Cheong Yit, Zhenrui Zhang,
Masakazu
Sugiyama,
and
Yoshiaki
Nakano,
"SOA-integrated MZI all-optical switches fabricated by
selective area MOVPE", Abstracts of the 2004 JST
CREST Symposium on Functional Evolution of
Materials and Devices Based on Electron/Photon
Related Phenomena (FEMD), p. 65, Tokyo, September
29-30, 2004.
[97] 大谷洋, チャイヤスィットカムトゥーンキティッ
クル, 杉山正和, 中野義昭, "MOVPE 成長 GaN/AlN
多重量子井戸中のサブバンド間遷移に寄与する電
子 密 度 の 評 価 (Estimation of carrier density
contributing to intersuband transition in AlN/GaN
MQWs grown by MOVPE)", 第 52 回応用物理学関係
連合講演会(埼玉大学), 31p-L-2, 2005 年 3 月 31 日.
[98] 宋海政, 宋学良, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩,
"MOVPE GaAs 選択成長の表面反応における基板
off 角の影響 (The influence of substrate misorientation
on surface reaction kinetics of GaAs selective area
MOVPE)", 第 52 回応用物理学関係連合講演会(埼玉
大学), 31a-ZM-3, 2005 年 3 月 31 日.
[106] Hiromasa Shimizu, Tomohiro Amemiya, Yoshiaki
Nakano, and Masaaki Tanaka, "Fabrication of a TE
mode semiconductor waveguide-type optical isolator
based on nonreciprocal loss", Abstracts of the 2004 JST
CREST Symposium on Functional Evolution of
Materials and Devices Based on Electron/Photon
Related Phenomena (FEMD), p. 64, Tokyo, September
29-30, 2004.
[99] 中野貴之, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "MOVPE
法における結晶成長中での表面反応メカニズムの
解明(4) (Investigation of surface reaction mechanism
during crystal growth in MOVPE 4)", 第 52 回応用物
理学関係連合講演会(埼玉大学), 1a-ZM-1, 2005 年 4
[107] Chaiyasit Kumturnkittikul, Hiroshi Otani, Yukihiro
Shimogaki, Masakazu Sugiyama, and Yoshiaki Nakano,
150
"MOVPE growth of GaN/AlN multiple quantum wells
and waveguide fabrication for ultrafast photonic
devices", Abstracts of the 2004 JST CREST Symposium
on Functional Evolution of Materials and Devices Based
on Electron/Photon Related Phenomena (FEMD), p. 63,
Tokyo, September 29-30, 2004.
[108] Yoshiaki Nakano, "Innovative photon-controlling
devices based on artificial optical properties of
semiconductors -exploration towards digital photonics",
Abstracts of the 2004 JST CREST Symposium on
Functional Evolution of Materials and Devices Based on
Electron/Photon Related Phenomena (FEMD), pp.
56-59, Tokyo, September 29-30, 2004.
[109] 中野義昭, "最先端プロセス技術で創る半導体光デ
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トリーズ設立記念フォーラム. 2004 年 11 月 5 日.
[110] 中野義昭, "デジタルフォトニクスに向けた半導体
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会, 学術総合センター, 2004 年 12 月 6 日.
[111] Abdullah Al Amin, "WDM サブシステムの半導体モ
ノ リ シ ッ ク 集 積 化 に 関 す る 研 究 (Research on
monolithic integration of WDM subsystem on InP)", 東
京大学 固体エレクトロニクス・オプトエレクトロ
ニクス研究発表会講演資料集, pp. 89-96, 2005 年 2 月
28 日.
[112] 大塚節文, "分布帰還型レーザーダイオードの活性
回折格子に向けたマストランスポート InAsP 量子
細線に関する研究 (Study on mass-transported InAsP
quantum wire for the active grating of the distributed
feedback laser diodes)", 東京大学 固体エレクトロニ
クス・オプトエレクトロニクス研究発表会講演資料
集, pp. 81-88, 2005 年 2 月 28 日.
151
高木研究室
Takagi Laboratory
研究現況
Current Research Projects
1.
ない場合があることが分かった。室温以下の低温での CV
測定を行うことにより、十分高周波極限となる CV 特性
が得られ、界面準位を Terman 法により解析するが可能と
なることが分かった。この方法で得られた SiN/Ge MIS
界面の界面準位はエネルギー分布が非対称であり、その
結果、基板タイプにより CV 特性が大きく異なることが
示された。
One of the most important issues on realizing high
performance Ge MISFETs is the formation of MIS interfaces
with high quality interface properties and, particularly, MIS
interface control technologies, leading to the reduction in
interface states. For this purpose, it is necessary to establish
metrologies to evaluate Ge MIS interface properties. We have
performed the evaluation of interface properties for Ge MIS
capacitors using PCVD SiN films. It has turned out that CV
characteristics of SiN/Ge MIS capacitors have large frequency
and temperature dispersions and those at 1 MHz are not able
to be regarded at room temperature as high frequency limit. It
has been found that the CV curves in the high frequency limit
can be obtained at temperatures lower than room temperature,
allowing us to evaluate interface state density by applying the
Terman method to these CV data. It has also been found that
the interface states density, obtained by the present method,
has exhibited an asymmetric energy distribution, leading to
the difference in apparent CV curves on p- and n-type Ge
substrates.
ひずみ Si MOSFET に関する研究
高木信一・武田浩司・熊谷寛
Strained-Si MOSFETs
S. TAKAGI, K. TAKEDA and H. KUMAGAI
ひずみ Si 中のキャリア輸送特性、とくに反転層正孔の
キャリア輸送特性には不明点が多い。更なる性能向上の
ためには、散乱機構の理解が不可欠であるため、ひずみ
Si 中の移動度の定量的評価・解析を行っている。Si 反転
層移動度を理解する上での一つの重要な切り口は、実効
電界に対するユニバーサリティである。ひずみ量を系統
的に変えたひずみ Si pMOSFET に対して、基板濃度ある
いは基板バイアスを変化させた場合の、実効電界に対す
るユニバーサリティについて検討した。結果として、ひ
ずみ Si pMOSFET の移動度は、Ge 濃度 20%まで、基板濃
度と基板バイアスに対して、Si と同様のユニバーサリテ
ィを有しているが見出された。一方、30%では、ユニバ
ーサリティからのずれが観測された。
Carrier transport properties in strained-Si films and,
particularly, inversion-layer hole transport properties are still
unclear. Since the comprehensive understanding of scattering
mechanisms in strained-Si MOSFETs is indispensable in
further enhancement of the performance, we are conducting
quantitative evaluations and analyses on mobility in
strained-Si MOSFETs. An important issue on understanding
the mobility is the universal relationship against the effective
normal field. We have investigated this universality of
strained-Si p-channel MOSFETs with changing substrate
impurity concentration and substrate bias. As a result, it has
been found that the mobility in strained-Si p-MOSFETs on
SiGe substrates with Ge content of up to 20 % still does hold
the universality against the effective field with a parameter e
of 1/3, while that with Ge content of 30 % has exhibited
deviation from the universal relationship.
2.
3.
MOSFET 中のキャリア輸送現象に関する研究
高木信一
Carrier Transport Properties in Inversion-Layers of
Advanced MOSFETs
Shin-ichi Takagi
MOSFET の極短チャネル化は、無散乱でチャネルを走
行するバリスティック輸送を発現させ、結果的に、素子
駆動力の向上を引き起こすことが期待されている。この
ような Ballistic 輸送下での MOSFET に適当なチャネル材
料として、有効質量と状態密度の小さい Ge チャネル、
更に極薄膜 Ge-On-Insulator (GOI) MOSFET が有望である
ことを提案し、理論計算により素子構造の最適設計を進
めている。電流駆動力に与える Ge の面方位の効果につ
いて調べたところ、GOI 薄膜化による駆動力向上の起源
は、面方位によって異なり、(111)面では電子注入速度の
向上が、(100)面では反転層厚みの減少による誘起キャリ
ア濃度の増大が、主要因であることが分かった。結果と
して、駆動電流最大となる面方位は、ゲート絶縁膜厚に
依存し、薄膜化極限では、(100), (110)面が、EOT が 1nm
程度まで厚くなると (111), (110)面が最適となる。
Ultra-short channels in MOSFETs are expected to introduce
ballistic carrier transport, where no scattering events occur in
the channel, and, as a result, to maximize the current drive of
MOSFETs. As for MOS channel materials and structures
suitable for such ballistic MOSFETs, we have proposed Ge
Ge Metal‑Insulator‑Semiconductor (MIS) FET
に関する研究
高木信一・熊谷寛・西川昌志
Ge Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) FETs
S. TAKAGI, H. KUMAGAI and M. Nishikawa
高性能 Ge MISFET を実現するための最大の課題は良
好な MIS 界面特性の形成、特に Ge に固有の界面不活性
化技術（界面準位低減技術）の確立である。この課題の
実現には、Ge MIS 界面の評価技術の確立が重要であるた
め、PCVD SiN を用いた Ge MIS キャパシタを用いて MIS
界面特性の評価を行った。SiN/Ge MIS キャパシタの CV
特性は大きな周波数分散・温度依存性を有することが分
かり、室温では 1 MHz においても十分高周波極限となら
152
channels having low effective mass and low density-of-states
and Ge-On-Insulator (GOI) MOSFETs. We are working on
the optimal device structure design by using theoretical
calculations. The effects of surface orientations of Ge on
current drive of n-channel GOI MOSFETs have been studied.
It has been found that the physical origins of the drive current
enhancement associated with reducing GOI thickness are
different among the surface orientation; the increase in
injection electron velocity for (111) surfaces and the increase
in surface carrier concentration due to the decrease in
inversion-layer thickness for (100) surfaces. As a result, the
optimal surface orientation is dependent on the gate oxide
thickness. It has been revealed that (111) and (110) surfaces
are optimal in gate oxides of 1 nm or thicker, while (111) and
(110) surfaces are optimal in much thinner oxides.
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
[2]
N. Sugiyama, T. Tezuka, T. Mizuno, M. Suzuki, Y.
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No. 8, pp. 4007–4011, April 2004.
T. Numata, M. Noguchi and S. Takagi, “Reduction in
Threshold Voltage Fluctuation in Fully-Depleted SOI
MOSFETs with Back Gate Control”, Solid-State
Electronics, Volume 48, Issue 6, pp. 979-984, June
2004.
[4]
T. Tezuka, N. Sugiyama, T. Mizuno, S. Nakaharai and S.
Takagi, “Fabrication of SiGe-On-Insulator Substrates
for High-Performance Strained SOI-MOSFETs by GeCondensation Technique”, Proceeding of ECS, PV
2003-14, “Advanced Short-Time Thermal Processing
for Si-Based CMOS Devices”, pp. 305-314, 2004.
[5]
T. Mizuno, N. Sugiyama, T. Tezuka, T. Numata and S.
Takagi, “Thin film strained-SOI CMOS devices:
physical mechanisms for reduction of carrier mobility“,
IEEE Trans. Electron Devices, vol. 51, No. 7, pp.
1114-1121, July 2004.
[6]
[8]
T. Maeda, K. Ikeda, S. Nakaharai, T. Tezuka, N.
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Device Letters, vol. 26, Issue. 2, , pp. 102-104, Feb.
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[9]
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[11] T. Mizuno, N. Sugiyama, T. Tezuka, Y. Moriyama, S.
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(110)-Surface Strained-SOI MOSFETs“, Materials
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研究論文
[1]
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[13] T. Mizuno, N. Sugiyama, T. Tezuka, Y. Moriyama, S.
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of strained-Si layers by nano-beam electron diffraction
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Materials, Processing, and Devices, Proceeding Volume
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[29] S. Nakaharai, T. Tezuka, N. Sugiyama and S. Takagi,
“Formation Mechanism of Ge-on-Insulator Layers by
Ge-condensation Technique”, ECS Symposium on
SiGe: Materials, Processing, and Devices, Proceeding
Volume 2004-7, pp. 741-748, Sep. 2004.
[20] T. Mizuno, N. Sugiyama, T. Tezuka, Y. Moriyama, S.
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SiGe: Materials, Processing, and Devices, Proceeding
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Active-Matrix
Liquid-Crystal Displays (AM-LCD 04), Tokyo,
2004/08/25-27, Dig. Tech. Paper, pp. 69-72, Aug. 2004
<Invited>.
[32] N. Sugiyama, N. Hirashita, T. Mizuno, Y. Moriyama, S.
Nakaharai, T. Tezuka, K. Usuda and S. Takagi,
“Alignment of dislocations during the Ge condensation
of SiGe-on-insulator with a (110) Surface”, 3rd
International WorkShop on New Group IV (Si-Ge-C)
Semiconductors Control of Properties and Applications
to Ultrahigh Speed and Opto-Electronic Devices, 10.12
- 13, SENDAI, JAPAN, pp. 87-88, Oct. 2004.
[23] T. Ishihara, J. Koga and S. Takagi, “Unified
Understanding of Carrier Mobility in MOS Inversion
Layers (invited)”, International Conference on
Simulation of Semiconductor Processes and Devices 04
(SISPAD04), Sep. 2004, <Invited>.
[24] S. Takagi, “Physical Origin of Drive Current
Enhancement in Ultra-thin Ge-On-Insulator (GOI)
MOSFETs under Full Ballistic Transport”, Ext. Abs.
SSDM2004, pp 10-11, Sep. 2004.
[33] T. Tezuka, S. Nakaharai, Y. Moriyama, N. Sugiyama and
S. Takagi, “Fabrication of strained SiGe-on-Insulator
and Ge-on-Insulator layers by Ge-condensation
technique for high performance pMOSFETs (invited)”,
3rd International WorkShop on New Group IV
(Si-Ge-C) Semiconductors Control of Properties and
Applications to Ultrahigh Speed and Opto-Electronic
Devices, 10.12 - 13, SENDAI, JAPAN, pp. 7-8, Oct.
2004, <Invited>.
[25] T. Ishihara, J. Koga, and S. Takagi, “Comprehensive
Understanding of Carrier Mobility in MOSFETs with
Oxynitrides and Ultrathin gate oxides”, Ext. Abs.
SSDM2004, pp. 730-731, Sep. 2004.
[26] S. Takagi, T. Mizuno, T. Tezuka, N. Sugiyama, T.
Numata, K. Usuda, Y. Moriyama, S. Nakaharai, J. Koga,
A. Tanabe, N. Hirashita, T. Irisawa and T. Maeda,
[34] N. Taoka, A. Sakai, S. Mochizuki, O. Nakatsuka, S.
Zaima, M. Ogawa, Y. Yasuda, T. Tezuka, N. Sugiyama
154
[43] 臼田宏治、水野 智久、沼田 典則、手塚 勉、杉
山 直治、守山 佳彦、中払 周、高木信一、 シ
リコン・オン・インシュレーター（SOI）基板構造
の局所ひずみ評価 、真空、48 巻 01 号, pp.18-22, Jan
2005.
and S. Takagi, “Analysis of dislocation structures and
the mosaicity of strain-relaxed SiGe buffer layers on
SOI substrates with pure-edge dislocation networks”,
3rd International WorkShop on New Group IV
(Si-Ge-C) Semiconductors Control of Properties and
Applications to Ultrahigh Speed and Opto-Electronic
Devices, 10.12 - 13, SENDAI, JAPAN, pp. 39-40, Oct.
2004.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[44] 手塚 勉、中払周、杉山直治、臼田宏治、平下紀夫、
田邊顕人、守山佳彦、高木信一、宮村佳児、豊田英
二、酸化濃縮法による SGOI 基板作製技術−高移動
度チャネル CMOS への適用−、日本結晶成長学会
バルク成長分科会 第 61 回研究会、May 2004.
[35] K. Usuda, T. Numata, T. Maeda, T. Irisawa, N. Hirashita,
and S. Takagi, “Strain evaluation in very thin SOI layers
for MOSFET channel using nano-beam electron
diffraction (NBD)”, the 4th International Symposium on
Advanced Science and Technology of Silicon Materials,
Hawaii, pp. 332-336, Nov. 2004.
[45] 高木信一, 水野智久, 手塚勉, 杉山直治, 沼田
敏典, 臼田宏治, 中払周, 守山佳彦, 古賀淳二,
田邊顕人, 平下紀夫, 入沢寿史, 前田辰郎、ひず
み SOI CMOS 技術、電気学会シンポジウム「超高速
SiGe デバイス材料技術の最新動向」、東京農工大学
工学部、pp. 64-68, June 2004.
[36] S. Takagi, “Strained Si/SiGe-On-Insulator CMOS
technology”, The 4th International Symposium on
Advanced Science and Technology of Silicon Materials,
Kona, Hawaii, pp. 257-262, Nov. 2004, <Invited>.
[46] K. H. Park, D. Funao, K. Hirakawa and S. Takagi,
Effective mass enhancement in n-Si MOSFETs with
thin gate oxides , 第 23 回「電子材料シンポジウム」、
23rd Electronic Materials Symposium, July 2004.
[37] N. Taoka, A. Sakai, S. Mochizuki, O. Nakatsuka, S.
Zaima, Y. Yasuda, M. Ogawa, T. Tezuka, N. Sugiyama
and S. Takagi, “Dislocation and strain distribution
analysis for SiGe buffer layers formed on silicon on
insulator substrates”, MRS2004 Fall Meeting,
Symposium F: Group IV Semiconductor Nanostructures,
Boston, USA, F7-8, Nov. 2004.
[47] 高木信一，水野智久，手塚 勉，杉山直治，臼田宏
治，中払 周，守山佳彦，平下紀夫，田邊顕人，入
沢寿史，前田辰郎，沼田敏典，古賀淳二，内田 建、
サブバンド構造変調によるチャネルを用いた
CMOS 素子技術、電気学会電子材料研究会「低消費
電力化に向けたゲート電極／ゲート絶縁膜／新構
造トランジスタ」(EFM-04-42), pp. 7-11, July 2004.
[38] T. Numata, T. Irisawa, T. Tezuka, J. Koga, N. Hirashita,
K. Usuda, E. Toyoda, Y. Miyamura, A. Tanabe, N.
Sugiyama and S. Takagi, “Performance Enhancement of
Partially- and Fully-Depleted Strained-SOI MOSFETs
and Characterization of Strained-Si Device Parameters”,
Technical Digest of International Electron Device
Meeting (IEDM), pp. 177-180, Dec. 2004.
[48] 手塚勉、中払周、守山佳彦、杉山直治、高木信一、
局所酸化濃縮により作製された SiGe-on-Insulator
pMOSFET における高移動度の実証, 応用物理学会
シリコンテクノロジー分科会第 64 回研究集会,
ULSI デバイス研究委員会「最先端 CMOS 技術（VLSI
シンポジウム特集）」、No. 64, pp. 47-50, July 2004.
[39] S. Takagi, “Strained-Si/SiGe/Ge-On-Insulator CMOS
technology”, 2004 International Electron Devices and
Materials Symposia (IEDMS), National Chiao Tung
Univ., Taiwan, pp. 59-62, Dec. 2004, <Invited>.
[49] 水野 智久、杉山 直治、手塚 勉、守山 佳彦、中払
周、前田 辰郎、高木 信一、ヘテロソース構造
MOSFET におけるチャネルへの高速電子注入、電子
情報通信学会集積回路研究専門委員会（ICD）
・シリ
コン材料デバイス研究専門委員会（SDM）合同研究
会、Aug. 2004.
[40] T. Maeda, T. Yasuda, M. Nishizawa, N. Miyata, Y.
Morita and S. Takagi, “Direct nitridation of Ge
substrates by nitrogen radical source for application to
Ge MIS structures”, Material Research Society (MRS),
Spring Meeting, Symposium G: Advanced Gate
Dielectric Stacks on High-Mobility Semiconductors,
San Francisco, March 2005.
[50] N. Sugiyama, T. Tezuka, Y. Moriyama, S. Nakaharai, T.
Mizuno, K. Usuda, and S. Takagi, “Fabrication
Technology of Strained SOI and Silicon Germanium on
Insulator”, 7th China-Japan Symposium on Thin Films
(CJSTF VII), September 2004.
総説・解説論文
[41] 杉山直治、手塚勉、水野智久、高木信一、 SiGe on
Insulator 構造作成技術の現状 、日本結晶成長学会
誌、Vol. 31, No. 1, pp. 12-22, Spr. 2004.
[51] 臼田宏治, 沼田敏典, 平下紀夫, 高木信一, NBD 法
によるひずみ Si 中の欠陥の周りのひずみ緩和評価,
第 65 回応用物理学会学術講演会、東北学院大学、
Sep. 2004.
[42] 高木信一、 チャネル技術 見えてきた移動度向上
シナリオ 、日経マイクロデバイス、No. 22、第 2
号、pp. 56-61, Feb. 2005.
155
[52] 手塚勉、中払周、守山佳彦、杉山直治、高木信一, 局
所 酸 化 濃 縮 に よ り 作 製 さ れ た SiGe-on-Insulator
pMOSFET における高移動度の実証, 第 65 回応用物
理学会学術講演会、東北学院大学、Sep. 2004.
一, NBD による微細ひずみ Si-MOSFET チャネルの
直接ひずみ評価, 31a-P5-20、第 52 回応用物理学会関
係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005.
[53] 池田 圭司, 前田 辰郎, 高木 信一, Pt / Ge (100) シ
ョットキー障壁高さの評価, 第 65 回応用物理学会
学術講演会、東北学院大学、Sep. 2004.
[64] 平下紀夫, 豊田英二, 宮村佳児, 杉山直治, 高木信
一, SGOI 基板上のひずみ Si のひずみ緩和、第 52 回
応用物理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar.
2005.
[54] 杉山直治、平下紀夫、水野智久、守山佳彦、高木信
一, (110)面上 Si エピタキシーの成長律速過程の解析,
第 65 回応用物理学会学術講演会、東北学院大学、
Sep. 2004.
[65] 水野智久，杉山直治, 手塚勉，守山佳彦，中払周，
前田辰郎，高木信一、バックゲート電圧による歪
SOI 素子特性の変調効果, 31a-P5-22、第 52 回応用物
理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005.
[55] 平下紀夫, 豊田英二, 宮村佳児, 手塚 勉, 杉山直
治, 臼田宏治, 入沢寿史, 沼田敏則, 田邊彰人, 守
山佳彦, 中払 周, 高木信一, 酸化濃縮法によるひ
ずみ SOI ウェハーの作製, 第 65 回応用物理学会学
術講演会、東北学院大学、Sep. 2004.
[66] 田邊 顕人，沼田 敏典，水野 智久，前田 辰郎，
高木 信一, ひずみ SOI MOSFET の低周波ノイズ
に与える Ge 拡散の影響, 31a-P5-21、第 52 回応用物
理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005.
[67] 沼田 敏典、入沢 寿史、手塚 勉、古賀 淳二、平下
紀夫、臼田 宏治、豊田 英二、宮村 佳児、田邊 顕
人、杉山 直治、高木 信一、酸化濃縮法 SGOI 基板
を用いた微細ひずみ SOI-MOSFET, 31a-P5-19、第 52
回応用物理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、
Mar. 2005.
[56] 田岡紀之, 望月省吾, 中塚理, 酒井朗, 小川正毅,
財満鎭明, 安田幸夫, 手塚勉, 杉山直治, 高木信一,
90°転位導入による SOI 基板上歪緩和 SiGe バッ
ファ層の形成と転位構造解析, 第 65 回応用物理学
会学術講演会、東北学院大学、Sep. 2004.
[57] 水野智久，杉山直治, 手塚勉，守山佳彦，中払周，
前田辰郎，高木信一, ソース・ヘテロ構造を用いた
超高速 MOSFET, 第 65 回応用物理学会学術講演会、
東北学院大学、Sep. 2004.
[68] 中林 幸雄, 古賀 淳二, 石原 貴光, 高柳 万里子,
高木 信一, Si MOS 反転層におけるクーロン散乱移
動度への高チャネル濃度化の影響, 31a-P5-24、第 52
回応用物理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、
Mar. 2005.
[58] 中林幸雄, 古賀淳二, 石原貴光, 高木信一, Si MOS
反転層におけるクーロン散乱移動度の散乱源によ
る分離と温度依存性, 第 65 回応用物理学会学術講
演会、東北学院大学、Sep. 2004.
[69] 土屋 英昭, 高木 信一, 三好 旦六, 擬似バリステ
ィック輸送下における MOSFET の電流駆動力 ―
電子電子散乱の影響 ― , 31a-P5-28、第 52 回応用
物理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005.
[59] 船尾大輔, 朴 敬花, 平川一彦, 高木信一, p 型ひず
み Si-MOSFET 中のキャリア伝導, 第 65 回応用物理
学会学術講演会、東北学院大学、Sep. 2004.
[70] 武田 浩司, 熊谷 寛, 西川 昌志, 菅原 聡, 高木 信
一, ひずみ Si p-MOSFET における反転層正孔移動
度のユニバーサリティ , 31a-P5-26、第 52 回応用物
理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005.
[60] 高木信一、ひずみの利用による高性能 CMOS の実
現、半導体界面制御技術第 154 委員会第 47 回研究
会「歪により新機能を創る」p. 1-8, Oct. 2004.
[71] 高木 信一, 熊谷 寛, 西川 昌志, 武田 浩司,
菅原 聡,
Ge 系 MOS トランジスタへの期待 ,
30p-S-2、第 52 回応用物理学会関係連合学術講演会、
埼玉大学、Mar. 2005.
[61] 沼田敏典, 入沢寿史, 手塚勉, 古賀淳二, 平下紀夫,
臼田宏治,豊田英二,宮村佳児, 田邊顕人, 杉山直治,
高木信一、[招待論文]高性能・部分空乏型および完
全空乏型ひずみ SOI-MOSFET、応用物理学会シリコ
ンテクノロジー分科会第 67 回研究集会, ULSI デバ
イス研究委員会「IEDM 特集（先端 CMOS デバイ
ス・プロセス技術）」/電子情報通信学会 シリコン
材料・デバイス研究会 1 月研究会、No. 67, 信学技
報 SDM2004-210 (2005-1) pp. 5-8, Jan. 2004, .
[72] 朴 敬花、船尾 大輔、平川 一彦、高木 信一, 低
温領域における Si-MOSFET 中の電子移動度の強い
温度依存性
, 31a-P5-25、第 52 回応用物理学会関
係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005.
[73] 舩尾 大輔， 朴 敬花，平川 一彦， 高木信一, p
型ひずみ Si-MOSFET 中の正孔分布と移動度 −
移動度向上機構の考察 , 31a-P5-18、第 52 回応用物
理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005.
[62] 沼田敏典, 入沢寿史, 手塚勉, 古賀淳二, 平下紀夫,
臼田宏治, 豊田英二, 宮村佳児, 田邊顕人, 杉山直
治, 高木信一, 高性能・微細ひずみ SOI-MOSFET, 電
気学会 電子デバイス研究会, EDD-05-42, pp. 29-33,
March 2005.
[74] 熊谷 寛, 西川 昌志, 武田 浩司, 菅原 聡, 高木 信
一, SiN/Ge MIS キャパシタの CV 特性に与える基
板タイプの影響 , 1a-P6-28、第 52 回応用物理学会
関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005.
[63] 臼田宏治, 沼田敏典, 入沢寿史, 平下紀夫, 高木信
156
相澤研究室
Aizawa Laboratory
ためのセグメンテーションに関する検討を進めている．
We are investigating new technologies for archiving three
dimensional video. Three dimensional video is moving object
with geometry data: moving three dimensional object is
captured and modeled for real ones such a person. Differing
from the conventional video, the three dimensional video is
manipulated in three dimension: view can be easily changed
arbitrarily. We are intensively investigating techniques
required for archiving a number of three dimensional video:
compression and indexing.
(http://www.hal.k.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
ライフログ 体験のマルチメディア情報処
理：コンテンツとコンテキストベースの情報
処理
相澤清晴,山崎俊彦,河崎晋也,タンチャロエン,デシ
ルバ,石川尊之,間野
Life Log: Multimedia Processing for Experiences,
K.Aizawa, T.Yamazaki, S.Kawasaki, D.Tancharoen,
G.C.Chaminda, T.Ishikawa, H.Mano
3.
視覚情報処理に基づく Web 解析
相澤清晴, 中平浩二，上野智史, 渡井康行
Image Processing for Web
K.Aizawa, K.Nakahira, S.Ueno, Y.Watai
センシングデバイスと情報処理機器の小型化が進み，
ウエアラブルなメディアにより個人の体験を長期間記録
することが可能になる．人の一生分の映像記録もそれほ
ど遠くない時期に可能になろう．その場合，映像を中心
とした大容量情報の効率的な検索，要約が大きな課題に
なる．膨大な体験を処理していくためには，コンテンツ
のみならずコンテキストを最大限に活用する必要があり，
そのデータ取得と処理を検討している．様々な局面での
センシングを検討しており，ウエアラブル機器，ユビキ
タスホーム内機器，さらには車載機器によるセンシング
データを扱っている．
We are pioneering a new area, that is life log.
PCs and medias being improved in their size and capacity,
in future the entire life of a person will be recorded by
wearable video. Structuring and summarization of huge data
of the person's experience captured by wearable video and
additional sensors such as GPS, acceleration sensors etc. has
been investigated. In order to index huge amount of video,
data captured by various sensors are used as the context
information. Several different cases are being investigated
such as those captured by the wearable devices, sensors in
ubiquitous home and sensors on a car.
テキストと画像が Web の情報である．ところが，テキ
ストに比べ，画像は全くといっていいほど Web データの
情報処理に活用されていない．Web の画像の種類もロゴ
から自然画像までいくつもの用途，種類の画像が用いら
れている．画像を中心に Web の多彩な情報処理ができる
ことを検討している．
Web の情報は，通常，レンダリングされた結果を眼に
している．このため，Web ページの内容の解析もそのレ
ンダリング結果の視覚情報を考慮しながら解析するとよ
い．これら従来とは全く違った観点からの Web の解析に
ついての研究を進めている．
We are developing a new approach to Web information
processing. WWW information contains mainly text and
images. Text are analyzed and utilized for various search
engines, however, images have been rarely used. Images in
WWW widely ranges from logos, titles and natural images.
We are developing a new approach to Web data processing by
focusing on Images, which enables to summarize and navigate
Web contents in different way.
Web content is always visually rendered by a browser.
Then, analysis of Web content will be better by taking into
account the result of the rendering.
2. 3 次元ビデオのための圧縮，検索技術
相澤清晴, 山崎俊彦, 早瀬和也, 徐健鋒，韓昇龍，
唯野隆一
3D Video Compression and Indexing Techniques
K.Aizawa, T.Yamazaki, K.Hayase, F.Xu, S.R.Han,
R.Tadano
4. 多数カメラによるセンシング
相澤清晴, 山崎俊彦, 味八木崇, 岩松洋介，林辰也
Computational Image Sensors and Systems
K.Aizawa, T.Miyaki, Y.Iwamatsu, T.Hayashi
多数のセンサーのネットワーク化による広域のサーベ
イランス技術を検討している．ワイヤレス LAN によるネ
ットワークを屋外に広域に展開し，人物の検出，追跡に
ついての検証を進めている．セキュリティ応用あるいは
アミューズメント応用のシステムを目指している．ある
地域での活動への参加を時間を越えて追跡する仕組みに
ついても検討している．
特殊なシステムとしてセンサアレイシステムによる機
械駆動のないサーベイランスシステムのプロトタイプも
構築した．
実世界を 3 次元グラフィックオブジェクトとして取込
む技術が進展している．動く対象であれば，3 次元構造
まで含んだ 3 次元ビデオが生成できる．3 次元ビデオで
は，自由に視点を変えることができる．しかし，その情
報量は膨大で将来 3 次元ビデオのアーカイブを構築する
ためには技術的な課題も多く，その利活用のための技術
開発を推進している．人の舞踊などの 3 次元ビデオを対
象とし，動的な 3 次元ビデオの圧縮，インデクシングの
157
Sensing various activities in wide area by using a large
number of cameras is being investigated. A wireless LAN
network in wide area around the new campus is being
developed and cameras are placed in the area to track persons
and capture activities.
A prototype of a sensor array was developed a
surveillance system which can smoothly change views
without any mechanical control.
pp.15-20, April 20, 2004 Vienna, Austria
[10] A.Kubota,
K.Takahashi,
K.Aizawa,
T.Chen:
All-Focused Light Field Rendering, Eurographics
Symposium on Rendering (EGSR2004), pp. 235-242,
June 21-23, 2004
[11] T.Hori, K.Aizawa
: Capturing Life-Log and
Retrieval based on Contexts, IEEE ICME, PD-1,
Jun.27-30, 2004, Taipei
[12] A.Kubota, K.Aizawa, T.Chen: Reconstructing Dense
Light Field from a Multi-Focus Images Array, IEEE
ICME
TP9-2, Jun.27-30, 2004, Taipei
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
[13] K.Aizawa, S.Kawasaki, D.Tancharoen, T.Yamasaki:
Efficient retirieval of life log based on context and
content, ACM Multimedia Workshop on Continuous
Archival of Personal Experience 2004, pp.22-31, Oct.15,
2004, NY
研究論文
[1]
清水, 大野, 相澤: 航空高度データとレンジデータ
の統合による 3 次元街モデルの構築 映像情報メデ
ィア学会誌, Vol.58, No.6, pp.827-834, June 2004
[2]
Nagul Cooharojananone, K.Aizawa: Home video
summarization by shot characteristics, 映像情報メデ
ィア学会誌, Vol.58, No.6, pp.846-849, June 2004
[3]
久保田, 相澤: イメージフュージョンによる任意視
点画像の鮮鋭化手法, 情報科学技術レターズ, Vol.3,
pp.201-204, Sep. 2004
[4]
[5]
[6]
[14] A.Kubota, K.Aizawa, T.Chen: Virtual View Synthesis
through Linear Processing without Geometry, IEEE Int.
Conf. Image Processing (ICIP04), pp.3009-3012,
Oct.24-17, 2004, Singapore
[15] I.Tsubaki, K.Aizawa: Restoration and demosacing for
pixel mixture images in DSC video clips, IEEE Int.
Conf. Image Processing (ICIP04), pp.3292-3294,
Oct.24-17, 2004, Singapore
大井, M.Magnor, 味八木, 岩松, 相澤: 多眼ランダ
ムアクセスカメラを用いた広域視と詳細視を同時
に実現する監視カメラシステムの提案, 映像情報
メディア学会誌, Vol.58, No.10 pp.1453-1456, Oct.
2004
[16] K.Aizawa: Introduction of the University of Tokyo, new
development of new campus and programs (keynote
talk), Microsoft Research Asia Faculty Summit, Nov.8
2004 Beijin
大井, 相澤: 容量選択型可変感度イメージセンサに
よる広ダイナミックレンジ撮像の基礎検討, 映像
情報メディア学会誌, Vol.59, No.1 pp.130-135, Jan.
2005
[17] D.Tancharoen, K.Aizawa: Conversation detection in
personal recording video, Int. Conf. Information and
Communication Technologies (ICT2004), pp.59-64,
18-19, 2004, Bangkok, Thailand
A.Kubota, K.Aizawa: Reconstructing arbitrarily focused
images from two differently focused images using linear
filters, IEEE Trans. Image Processing, 採録決定
[18] K.Nakahira,
S.Ueno,
K.Aizawa:
Automatic
Categorization WWW Images with Applications for
Retrieval Navigation, Pacific Rim Conference on
Multimedia (PCM2004), pp. I-174-I-181 , Nov.30-Dec.3,
2004, Tokyo
総説・解説論文
[7]
味八木, 相澤: 新機能・新原理の撮像デバイスとそ
の応用, 映像 情報メデ ィア 学会誌, Vol.59, No.3,
pp.368-370, March 2005
[19] D.Tancharoen, K.Aizawa: Novel Concept for Video
Retrieval in Life Log Application, Pacific Rim
Conference
on
Multimedia
(PCM2004),
pp.
II-915-II-924 , Nov.30-Dec.3, 2004, Tokyo
国際会議論文
[8]
Nagul
Cooharojananone,
Kiyoharu
Aizawa:
Shot-adaptive sampling for video summarization,
International Workshop on Image Analysis for
Multimedia Interactive Services (WIAMIS), FriPmPO2
1068 April 21-23, 2004, Instituto Superior Técnico,
Lisboa, Portugal
[9]
K.Aizawa, T.Hori, S.Kawasaki, T.Ishikawa:: Capture
and efficient retrieval of life log, Pervasive 2004
Workshop on Memory and Sharing Experiences,
[20] K.Aizawa, S.Kawasaki, T.Ishikawa, T.Yamasaki:
Capture and retrieval of life log (invited), International
Conference on Artificial Reality and Telexistence
(ICAT2004), pp.49-55, Nov.30-Dec.2, 2004, Coex,
Korea
[21] K.Aizawa: Digitizing Personal Experiences: Capture
and Retrieval of Life Log (Keynote Talk), 11th
Conference on Multi-Media Modeling (MMM2005),
pp.10-15, 12-14 Jan. 2005, Melboroune
158
[22] A.Kubota, K.Aizawa: Iterative Reconstruction of Virtual
View From Multiple Images Captured with An
Unstructured Camera Array, IWAIT International
Workshop on Advanced Image Technology 2005, S4-3,
Jan. 2005, Jeju Island, Korea
ョンのための多眼イメージセンサアレイシステム,
画像符号化・映像メディア処理シンポジウム
(PCSJ・IMPS2004), P-2.7 pp.27-28, Nov.10-12, 2004
[35] 椿, 松嵜, 繁桝 ,原澤, 川島, 森田, 伊藤, 齊藤, 佐
藤, 相澤: 映像酔いを軽減するための手持ちカメラ
映像の補正手法の検討, 画像符号化・映像メディア
処理シンポジウム(PCSJ・IMPS2004), I-4.3 pp.67-68,
Nov.10-12, 2004
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その応用, 映像情報メディア学会年次大会, 12-7
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[34] 味八木, 山崎, 相澤: 遠隔視線一致コミュニケーシ
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[47] 早瀬, 韓, 山崎, 相澤: 高精細質感モデルのデータ
圧縮についての考察, 映像情報メディア学会年次
大会, 17-2 Aug. 25-27 2004 Tokyo
藤, 相澤: 縦揺れ映像の観察による映像酔い -背景
の揺れと注視対象の揺れ-, 映像情報メディア学会
冬季大会, 11-2, Dec.21-22,2004,Tokyo
[48] 河崎, 石川, 山崎, 相澤: コンテキストに基づくラ
イフログ映像からのキーフレーム抽出, 映像情報
メディア学会年次大会, 12-5 Aug. 25-27 2004 Tokyo
[62] 松嵜, 椿, 原澤, 繁枡, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐
藤, 相澤: 映像の動きの視覚的手がかりが映像酔い
に及ぼす効果, 映像情報メディア学会冬季大会,
11-3, Dec.21-22,2004,Tokyo
[49] 江浦, 山崎, 相澤: 可変閾値処理による広ダイナミ
ックレンジイメージセンサの検討, 映像情報メデ
ィア学会年次大会, 20-10 Aug. 25-27 2004 Tokyo
[63] 椿, 繁枡, 松嵜, 原澤, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐
藤, 相澤: 手ぶれ補正による映像酔いの軽減に関す
る 検 討 , 映 像 情 報 メ デ ィ ア 学 会 冬 季 大 会 , 11-4,
Dec.21-22,2004,Tokyo
[50] 味八木, 山崎, 相澤: 視線一致コミュニケーション
のためのイメージセンサアレイシステムの構築,
映像情報メディア学会年次大会, 3-3 Aug. 25-27
2004 Tokyo
[64] 高, 椿, 相澤, 齊藤, 森田: 輝度変換による光感受
性発作を軽減するため手法の検討, 映像情報メデ
ィア学会冬季大会, 11-5, Dec.21-22,2004,Tokyo
[51] 原澤, 椿, 繁枡, 松嵜, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐
藤, 相澤: 映像の縦揺れ時間周波数が映像酔いに及
ぼす効果, 映像情報メディア学会年次大会, 8-1 Aug.
25-27 2004 Tokyo
[65] 中村, 早瀬, 山崎, 相澤: バンプマップ圧縮のため
の JPEG の最適化, 電子情報通信学会 総合大会,
D-11-17 Mar. 21-24 2005 Osaka
[52] 松嵜, 椿, 原澤, 繁枡, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐
藤, 相澤: 映像酔いに及ぼす動き予測の影響, 映像
情報メディア学会年次大会, 8-2 Aug. 25-27 2004
Tokyo
[66] 早瀬, 山崎, 相澤: 法線マップ圧縮のための評価モ
デルの提案, 電子情報通信学会 総合大会, D-11-19
Mar. 21-24 2005 Osaka
[67] 山崎, 早瀬, 相澤: 正規化条件に基づくバンプマッ
プ圧縮の誤差モデル, 電子情報通信学会 総合大会,
D-11-20 Mar. 21-24 2005 Osaka
[53] 椿, 繁枡, 松嵜, 原澤, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐
藤, 相澤: 映像酔いを引き起こしやすい映像のグロ
ーバルモーションの分析, 映像情報メディア学会
年次大会, 8-3 Aug. 25-27 2004 Tokyo
[68] 角谷, 山崎, 相澤: GPS と画像特徴を用いた車載ロ
グ映像の類似検索, 電子情報通信学会 総合大会,
D-11-133 Mar. 21-24 2005 Osaka
[54] 繁枡, 原澤, 松嵜, 椿, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐
藤, 相澤: 同一な画角条件下においてディスプレイ
サイズが映像酔いに及ぼす影響, 映像情報メディ
ア学会年次大会, 8-4 Aug. 25-27 2004 Tokyo
[69] 味八木, 山崎, 相澤: 汎用 CMOS カメラアレイによ
る実時間任意視点映像合成, 電子情報通信学会 総
合大会, D-12-16 Mar. 21-24 2005 Osaka
[55] 中平, 上野, 渡井, 相澤: Web 画像の自動分類とその
評 価 , 情 報 科 学 技 術 フ ォ ー ラ ム FIT2004, D-48,
Sep.7-9, 2004 Kyoto
[70] 呉, 山崎, 相澤: 多視点固定カメラ映像による日常
生活データにおけるイベント検出, 電子情報通信
学会 総合大会, -12-17 Mar. 21-24 2005 Osaka
[56] 味八木, 山崎, 相澤: 遠隔視線一致コミュニケーシ
ョンのための実時間 IBR 処理, 情報科学技術フォー
ラム FIT2004, J-9, Sep.7-9, 2004 Kyoto
[71] 渡井, 上野, 中平, 山崎, 相澤: レンダリング情報
に基づく Web ページの視覚的構造抽出, 電子情報
通信学会 総合大会, -12-69 Mar. 21-24 2005 Osaka
[57] 早瀬, 山崎, 相澤: 3 次元グラフィックモデルのデー
タ圧縮, 情報科学技術フォーラム FIT2004, J-51,
Sep.7-9, 2004 Kyoto
[72] 河崎, 石川, 山崎, 相澤: 空間サンプリングによる
ライフログデータの要約, 子情報通信学会 総合大
会, -12-105 Mar. 21-24 2005 Osaka
[58] 河崎, 石川, 山崎, 相澤: ユーザ体験の時空間サン
プリングによるライフログ映像のキーフレームの
抽 出 , 情 報 科 学 技 術 フ ォ ー ラ ム FIT2004, K-59,
Sep.7-9, 2004 Kyoto
[73] 中平, 山崎, 相澤: 役割に基づく Web 画像の自動分
類の精度改善に関する検討, 電子情報通信学会 総
合大会, D-13-7 Mar. 21-24 2005 Osaka
[59] 久保田, 相澤: イメージフュージョンによる任意視
点 画 像 の 鮮 鋭化 手 法 , 情 報科 学 技 術 フ ォーラム
FIT2004, LJ-001, Sep.7-9, 2004 Kyoto
[74] 松嵜, 椿, 原澤, 繁桝, 川島, 森田, 伊藤, 齋藤, 佐
藤, 相澤: 動きの予測しやすさによる映像酔いに関
する映像の評価, 電子情報通信学会 総合大会,
DS-1-2 Mar. 21-24 2005 Osaka
[60] 繁枡, 原澤, 嵜, 、川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐藤, 相
澤: 映像酔いを低減する付加的背景刺激の効果の
検 討 , 映 像 情 報 メ デ ィ ア 学 会 冬 季 大 会 , 11-1,
Dec.21-22,2004,Tokyo
[75] 相澤: ウエアラブルとユビキタスによるライフロ
グデータの取得と処理 (invited), 電子情報通信学
会 総合大会, DT-3-3 Mar. 21-24 2005 Osaka
[76] J. Xu, T. Yamasaki, K. Aizawa: 3D Video Segmentation
Using Point Distance Histogram, 電子情報通信学会
[61] 原澤, 椿, 繁枡, 松嵜, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐
160
総合大会, D-12-14 Mar. 21-24 2005 Osaka
[77] G. De Silva T. Yamasaki, K. Aizawa: Video Retrieval in
a Ubiquitous Environment with Floor Sensors, 電子情
報 通 信 学 会 総 合 大 会 , D-12-15 Mar. 21-24 2005
Osaka
[78] D. Tancharoen, S. Kawasaki, T. Yamasaki, K. Aizawa:
Conversation Detection for Personal Video, 電子情報
通信学会 総合大会, D-12-21 Mar. 21-24 2005 Osaka
[79] 相澤，岩館，内海，山﨑，折原，片山，富山，伝統
舞踊の 3 次元アーカイブに向けた取得・圧縮・表示
技術，文科省・知的資産のための技術基盤シンポジ
ウム, Mar.23, Osaka, 2005
161
田中研究室
Tanaka Laboratory
devices. We are investigating device processes for realizing
Si-based spin devices.
(http://www.cryst.t.u‑tokyo.ac.jp)
2.
III‑V 族ベースの強磁性半導体, Mn デルタド
ープ GaAs とその超薄膜・量子ヘテロ構造
田中雅明・アーサンナズムル・大矢忍・周藤悠介
III-V Based Ferromagnetic Semiconductors
(GaMn)As, (InGaMn)As, Mn-delta-doped GaAs,
and their Ultrathin Quantum Heterostructures
M. TANAKA, A.M. NAZMUL, S. OHYA, and Y.
SHUTO
研究現況
Current Research Projects
1.
強磁性金属/半導体ヘテロ構造とスピントラ
ンジスタの研究
田中雅明・菅原聡・中根了昌・杉浦邦晃・李国梁・
袁米旺・近藤潤
Ferromagnetic Metal / Semiconductor
Heterostructures and Spin Transistors
M. TANAKA, S. SUGAHARA, R. NAKANE, K.
Sugiura, K-L. LEE, Y-M. WANG, and J. KONDO
比較的低温（200 ｰ 300℃）で強い非平衡成長条件下で
ＭＢＥ成長を行うことにより、GaAs 中に固溶限界を越え
た Mn 原子をドーピングさせ、新しい希薄磁性半導体
(Ga1-xMnx)As を作製した。GaMnAs は Mn 組成 x が 8％
未満で均一な混晶となり、p 型の伝導を示した。低温に
おいて磁化および磁気輸送測定により、強磁性秩序を持
つことを見いだした。III-V 化合物半導体と強磁性体の性
質を併せ持つ新しい物質であり、スピンとキャリアの相
互作用を調べる上で極めて興味深い対象である。また、
強磁性(GaMnAs)/非磁性(AlAs)半導体超格子の作製に成
功しその大きな磁気光学効果や量子準位の形成を確認し
た。さらに最近では、新しい４元混晶磁性半導体
(InGaMn)As を作製し、低温（強磁性転移温度 TC は約
80K）強磁性が発現すること、格子定数やバンドギャッ
プが変えられること、光通信用デバイスと整合性の良い
InP 基板上に格子整合できることなどを明らかにした。
さらに Mn-デルタドーピングと選択ドーピング構造によ
り、III=V 族化合物半導体で最高記録の強磁性転移温度
TC=172 K- 250 K を観測した（2005 年 6 月 Physical
Review Letters 掲載）。
We have successfully grown a new III-V based magnetic
semiconductor (GaMn)As by low-temperature molecular
beam epitaxy (LT-MBE), in which strong non-equilibrium
growth conditions allow a large amount of Mn atoms to be
incorporated into the host lattice of GaAs. Ternary alloys of
(Ga1-xMnx)As were obtained when the Mn content x was
less than 0.08, and all of them showed p-type conduction.
By magnetization and magneto-transport studies on the
GaMnAs, ferromagnetic order was found at low temperature
and the Curie temperature TC was 10 - 100 K. This is a new
class of materials having properties both of III-V
semiconductors and of ferromagnetic materials, providing
new opportunities to study the interaction between carriers
and local spins.
Furthermore, we have grown
magnetic(GaMnAs) / nonmagnetic(AlAs) semiconductor
superlattices (SLs), and the SLs are shown to have quantum
well states. More recently, we have successfully grown a
new quaternary alloy magnetic semiconductor (InGaMn)As,
and have found that it is ferromagnetic with TC 〜 80K. In
(InGaMn)As, the lattice constant and the bandgap can be
changed, and it can be grown on lattice-matched InP
Si や GaAs 半導体基板上に高品質単結晶の強磁性薄膜
を成長させることができれば、半導体エレクトロニクス
と磁性材料の機能（不揮発性メモリや光学的非相反性な
ど）を融合させた新しい物質科学や応用技術、またはス
ピン自由度を使ったエレクトロニクスを創造できる可能
性がある。我々はこの分野で 90 年代初めから先駆的研究
を進めているが、本研究では、六方晶の結晶構造を持つ
強磁性金属 MnAs 薄膜を、分子線エピタキシー(MBE)法
を用いて半導体(Si, GaAs)基板上にエピタキシャル成長
さ せ る こ と に 成 功 し た 。 ま た 、 MnAs/III-V
(GaAs,AlAs)/MnAs から成る３層の強磁性／半導体多層
ヘテロ構造の形成に成功し、良好な品質を保ったエピタ
キシャルヘテロ構造を得た。磁気センサや固体磁気ラン
ダムアクセスメモリ(MRAM)の基本原理となるスピンバ
ルブ効果による磁気抵抗効果、および最近では大きなト
ンネル磁気抵抗効果の観測に成功した。さらに、スピン
依存伝導を積極的に用いた新しいシリコンベースのスピ
ントランジスタ（Spin MOSFET）を提案し、そのデバイ
ス物理の解析と再構成可能な論理回路の設計を行った。
シリコンベースのスピンデバイスの実現に向けてデバイ
スプロセスの研究を行っている。
It is expected that the feasibility of growing
monocrystalline high-quality ferromagnetic thin films on
semiconductors leads to a new class of materials which
combines the properties both of semiconductors and of
ferromagnets, giving rise to new applications. We have
successfully grown ferromagnetic MnAs films with hexagonal
NiAs-type crystal structure on Si and GaAs substrates by
MBE.
Furthermore, we have successfully grown
MnAs/III-V(GaAs,AlAs)/MnAs trilayer structures having
good crystalline quality on Si(111) and GaAs (111) substrates,
and have observed the spin-valve effect and tunneling
magnetoresistance (TMR), which can lead to the application
to magnetic-field sensors and magnetic random access
memory (MRAM). Furthermore, we proposed and analyzed
a new class of silicon-MOS based spin transistors (Spin
MOSFET) and their application to reconfigurable logic
162
substrates, thus having good compatibility with optical
communication devices. More recently, we have realized
high TC of 172−250 K in Mn-delta-doped GaAs / p-AlGaAs
heterostructures, which are the highest values ever reported in
III-V based materials (to be published in Physical Review
Letters, 2005 June).
Such new magnetic quantum
heterostructures are very attractive in view of fundamental
research as well as potential applications to "spintronics".
tunneling in semiconductor heterostructures, that is spin
injection from one semiconductor layer to another
semiconductor layer via tunneling, is an very significant step
towards future spintronics, in which one tries to use the spin
degree of freedom in semiconductor devices.
4.
半導体ベース磁性フォトニック結晶：グラニ
ュラー強磁性金属(MnAs)／半導体(III‑V)ハ
イブリッド多層膜構造の形成と磁気光学物性
および磁気抵抗効果
田中雅明・小川智之・横山正史・ファムナムハイ
Semiconductor-Based Magneto-Photonic Crystals:
Ferromagnet(MnAs)/III-V Semiconductor Hybrid
Multilayer Structures: Fabrication, Magneto-optical
and Magnet-resistive Properties
M. TANAKA, T. OGAWA, M. YOKOYAMA, and
P-N. HI
3.
強磁性半導体ヘテロ構造を用いたトンネル接
合デバイスと大きなトンネル磁気抵抗効果
田中雅明・大矢忍・ﾌｧﾑ ﾅﾑ ﾊｲ
Magnetic Tunnel Junctions using Ferromagnetic
Semiconductor Heterostructures and Large
Tunneling Magneto-Resistance
M. TANAKA, S. OHYA, and P-N. HI
低温 MBE 成長により GaMnAs/AlAs/GaMnAs から成る
強磁性半導体トンネル接合を作製し、半導体ヘテロ構造
では初めてトンネル磁気抵抗効果を観測していた(1998
年)が、最近、構造と磁場の印加方向を最適化することで
70%を越える大きなトンネル磁気抵抗効果(TMR)を明瞭
に 観 測 し た 。 Ga1-xMnxAs (x=4.0%, 50nm) / AlAs
(1.3-2.8nm) / Ga1-xMnxAs (x=3.3%, 50nm)から成る単一障
壁強磁性半導体トンネル接合に、磁場を面内で[100]方向
に印加してトンネル抵抗を測定したところ、TMR 比は最
大 75%にも達した。また、TMR の AlAs 障壁厚さ依存性
の実験結果を、界面に平行方向のキャリア波数ベクトル
k//が保存するとして強結合近似で求めた理論計算によ
り説明した。また、GaMnAs/AlAs/InGaAs/AlAs/GaMnAs
二重障壁強磁性トンネル接合において、磁性半導体系で
は初めて負の TMR と AlAs 膜厚に対する TMR 比の振動
現象を観察した。これは共鳴トンネル効果が TMR と同
時に起こったためと考えられる。このようなスピンに依
存するトンネル現象は、不揮発性メモリや磁気センサの
基本原理であり、半導体ヘテロ接合を用いてこれが明瞭
に観測されたことの意義は大きいと考えている。
We have observed very large tunneling magnetoresistance
(TMR) in epitaxially grown GaMnAs/AlAs/GaMnAs
ferromagnetic semiconductor tunnel junctions. Large TMR
ratios more than 70% were obtained in junctions with a very
thin (<1.6 nm) AlAs tunnel barrier when the magnetic field
was applied along the [100] axis in the film plane. The TMR
was found to rapidly decrease with increasing the barrier
thickness, which is explained by calculations assuming that
the parallel wave vector k// of carriers is conserved in
tunneling.
Recently, we observed negative TMR and
oscillations of the TMR ratio (with varying the AlAs
thickness)
in
GaMnAs/AlAs/InGaAs/AlAs/GaMnAs
double-barrier ferromagnetic tunnel junctions, for the first
time in magnetic semiconductor systems. This is caused by
the appearance of resonant tunneling and TMR effects at the
same time.
Realization of such large spin-dependent
低温 MBE 成長した混晶半導体(GaMn)As を 500-800℃
で熱処理すると、強磁性金属 MnAs のクラスタが析出し、
グラニュラー強磁性金属(MnAs)が半導体(GaAs)中に埋
め込まれた GaAs:MnAs 複合構造が形成される。MnAs ク
ラスタの大きさは、数 nm でありアニール温度によって
変えられ、全体としては超常磁性を示す。このような強
磁性体/半導体複合構造の形成技術を確立し、その磁気光
学効果を明らかにしつつある。特に最近では、GaAs/AlAs
半導体多層膜から成る分布ブラッグ反射鏡（Distributed
Bragg Reflector, DBR）と組み合わせ、DBR/GaAs:MnAs
/DBR 構造をエピタキシャル成長によって形成し、光を
磁性層に局在させることによって、室温で磁気光学効果
が数倍増大することを見出し、III-V 族化合物半導体をベ
ースとしたスピン機能光デバイスの実現へ向けて研究を
進めている。また、GaAs:MnAs 複合構造において、室温
で 600%にも達する大きな正の磁気抵抗効果を見出し、
さらなる評価と解明を進めている。
We
have
fabricated
ferromagnet(MnAs)/III-V
semiconductor(GaAs)
granular
structures,
hereafter
GaAs:MnAs, by annealing (GaMn)As at 500 - 800oC.
During the annealing process, MnAs ferromagnetic clusters
with diameters of a few nm were formed in a matrix of GaAs
(or GaMnAs), exhibiting a superparamagnetic behavior. We
have established the fabrication process and have measured
magneto-optic properties. Furthermore, we have fabricated
GaAs:MnAs sandwiched by GaAs/AlAs distributed Bragg
Reflectors (DBRs), and have showed significant enhancement
of magneto-optical effect by using multiple interference and
localization of light in the GaAs:MnAs magnetic layer. This
structure offers new opportunity for the application to
spin-controlled photonic devices based on III-V compound
semiconductors. Recently, we have found extremely large
positive magnetoresistance of 600 % at room temperature in
the GaAs:MnAs granular structures, and further investigations
are underway.
163
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drain", Virtual Journal of Nanoscale Science &
Technology, Volume 9, Issue 13, April 5, 2004.
[14] M. Tanaka <Invited>, "Magnetic heterostructures for
spintronics",
International
Conference
on
Nanospintronics Design and Realization (ICNDR),
Kyoto, 24-28 May, 2004.
[15] M. Tanaka, S. Sugahara, and A.M. Nazmul <Invited>,
"Growth and Properties of Magnetic Heterostructures
for Semiconductor Spintronics", 12th International
Conference on Solid Films and Surfaces (ICSFS-12),
Hamamatsu, June 21-25, 2004.
[16] S. Sugahara and M. Tanaka, "A ballistic spin MOSFET
using ferromagnetic Schottky contacts for the source
and drain", 3rd International Conference on Physics and
Applications
of
Spin-Related
Phenomena
in
Semiconductors (PASPS III), Santa Barbara, July 21-23,
2004.
[17] S. Sugahara, K.L. Lee, and M. Tanaka,
"Low-temperature molecular beam epitaxy of Mn-doped
Si thin films", 3rd International Conference on Physics
and Applications of Spin-Related Phenomena in
Semiconductors (PASPS III), Santa Barbara, July 21-23,
2004.
M. Tanaka <Invited paper>, "Spintronics: Recent
Progress and Tomorrow's Challenges", J. Crystal
Growth 278, pp.25-37 (2005).
[8]
R. Nakane, J. Kondo, M. W. Yuan, S. Sugahara, and M.
Tanaka, "Growth and magnetic properties of epitaxial
metallic MnAs/NiAs/MnAs heterostructures grown on
exact GaAs(111)B substrates", J. Crystal Growth 278,
pp.649-654 (2005).
[9]
A. M. Nazmul, T. Amemiya, Y. Shuto, S. Sugahara, and
M. Tanaka, "High Temperature Ferromagnetism in
GaAs-based Heterostructures with Mn Delta Doping",
Phys. Rev. Lett., in press, cond-mat/0503444 (March
2005).
[18] K.L. Lee, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Epitaxial
growth and magnetic properties of Mn-doped Ge thin
films on Si(001) substrates", 3rd International
Conference on Physics and Applications of Spin-Related
Phenomena in Semiconductors (PASPS III), Santa
Barbara, July 21-23, 2004.
[19] S. Ohya, Pham Nam Hai, and M. Tanaka,
"Spin-Dependent
Tunneling
in
III-V-based
Ferromagnetic-Semiconductor
Double-Barrier
Heterostructures", 3rd International Conference on
Physics and Applications of Spin-Related Phenomena in
Semiconductors (PASPS III), Santa Barbara, July 21-23,
2004.
国際会議論文
[20] R. Nakane, S. Sugahara, and M. Tanaka, "Epitaxial
growth and magnetic properties of MnAs/III-V(GaAs,
AlAs)/MnAs heterostructures on exact GaAs(111)B
substrates", 3rd International Conference on Physics and
Applications
of
Spin-Related
Phenomena
in
[10] M. Tanaka and A.M. Nazmul <Invited>, "Control of
ferromagnetic order in semiconductor heterostructures
with Mn delta doping", MRS Spring Meeting 2004,
paper G1.4, San Francisco, April 12-16, 2004.
164
Semiconductors (PASPS III), Santa Barbara, July 21-23,
2004.
and Technology, Kobe Institute, September 2-4, (2004).
[30] M. Tanaka <Invited>, "Spintronics Materials and
Devices", International Conference on Solid State
Devices and Materials (SSDM-2004), Rump Session B
'Challenges of Spintronics: from basic physics to
nanoscale devices', Tokyo, September 15-17, 2004.
[21] A. Fujimori, J. Okabayashi, Y. Takeda, T. Mizokawa, J.
Okamoto, K. Mamiya, Y. Saitoh, Y. Muramatsu, M.
Oshima, S. Ohya, M. Tanaka, "Photoemission and
Core-Level Magnetic Circular Dichroism Studies of
Diluted Magnetic Semiconductors", 14th International
Conference on Vacuum Ultraviolet Radiation Physics,
Cairns, Australia, 19-23 July 2004.
[31] M. Tanaka, S. Sugahara, and A. M. Nazmul <Invited>,
"Magnetic Semiconductors and Heterostructures for
Spin Electronics", The First Asia Forum on Magnetics,
Okinawa Convention Center, Ginowan, Okinawa, Japan,
September 21-24, 2004.
[22] M. Tanaka <Invited, Plenary talk>, "Spintronics: Recent
Progress and Tomorrow's Challenges", International
Conference on Molecular Beam Epitaxy (MBE2004),
Edinburgh, UK, August 22 - 27, 2004.
[32] S.
Sugahara
and
M.
Tanaka,
"A
spin
metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (spin
MOSFET) using a ferromagnetic semiconductor for the
channel", 49th Annual Conference on Magnetism and
Magnetic Materials (49th MMM), Jacksonville, USA,
November 7-11, 2004.
[23] and M. Tanaka, "Mn delta-doped GaAs/p-AlGaAs
heterostructures with high Curie temperature",
International Conference on Molecular Beam Epitaxy
(MBE2004), Edinburgh, UK, August 22 - 27, 2004.
[24] S. Ohya, P. N. Hai, and M. Tanaka, "Tunneling
magnetoresistance
in
GaMnAs/AlAs/InGaAs/AlAs/GaMnAs double-barrier
magnetic tunnel junctions", International Conference on
Molecular Beam Epitaxy (MBE2004), Edinburgh, UK,
August 22 - 27, 2004.
[33] M. Yokoyama, H. Yamaguchi, T. Ogawa, and M. Tanaka,
"Zinc-Blende-type MnAs nanoclusters embedded in
GaAs", 49th Annual Conference on Magnetism and
Magnetic Materials (49th MMM), Jacksonville, USA,
November 7-11, 2004.
[34] M. Tanaka <Invited>, "Ferromagnetic Semiconductor
Heterostructures
for
Spintronics",
Advanced
Heterostructure Workshop, the Big Island of Hawaii,
December 5-10, 2004.
[25] S. Sugahara and M. Tanaka, "Theoretical analysis of a
spin metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor
(spin MOSFET) using ferromagnetic Schottky contacts
for the source and drain", International Conference on
Molecular Beam Epitaxy (MBE2004), Edinburgh, UK,
August 22 - 27, 2004.
[35] M. Tanaka, T. Hiramoto, Y. Nakano, K. Hirakawa, T.
Sakurai, H. Fujita, Y. Arakawa, H. Sakaki, and K.
Hotate, "Nanoelectronics Research for Future
Generations", Third Int. Symposuim on Nanotechnology
(Japan Nano 2005), Tokyo Big Site, Tokyo, February
21-22, 2005.
[26] S. Sugahara, K.L. Lee, and M. Tanaka,
"Low-temperature molecular beam epitaxy of heavily
Mn-doped Si thin films on Si(001) substrates",
International Conference on Molecular Beam Epitaxy
(MBE2004), Edinburgh, UK, August 22 - 27, 2004.
[36] M. Tanaka <Invited Lecture>, "Ferromagnetic
Semiconductor Heterostructures and Devices for
Spintronics", Spintronics tutorial session at the
American Physical Society March Meeting, Los
Angeles, March 20-25, 2005.
[27] K.L. Lee, M. Tanaka, and S. Sugahara,
"Low-temperature
molecular-beam-epitaxy
of
ferromagnetic Mn-doped Ge thin films on Si(001)
substrates", International Conference on Molecular
Beam Epitaxy (MBE2004), Edinburgh, UK, August 22 27, 2004.
[37] M. Tanaka <Invited>, "Heterojunction Engineering of
Semiconductor Ferromagnetism", American Physical
Society March Meeting, Los Angeles, March 20-25,
2005.
[28] R. Nakane, J. Kondo, M. W. Yuan, S. Sugahara, and M.
Tanaka, "Growth and magnetic properties of epitaxial
metallic MnAs/NiAs/MnAs heterostructures grown on
exact GaAs(111)B substrates", International Conference
on Molecular Beam Epitaxy (MBE2004), Edinburgh,
UK, August 22 - 27, 2004.
総説・解説論文
[38] 田中雅明, "半導体スピンエレクトロニクス −現状
と展望−", 応用物理 73 巻 第 4 号 pp.508-517
(2004).
[29] M. Tanaka and S. Sugahara <Invited>, "Spin-polarised
metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (spin
MOSFET) and reconfigurable logic design", 7th
Oxford-Kobe Materials Seminar on Spintronic Materials
[39] 田中雅明, 「スピン機能半導体の開発」, 化学工業
Vol.56, No.3, pp.6-13[pp.174-181] (2005)．
[40] 田中雅明, 平成 16 年度光技術動向調査報告書
「1.2.3
スピン機能半導体材料」, 光産業技術振興協会、
165
2005 年 3 月発行.
[49] M. Yokoyama, H. Yamaguchi, T. Ogawa, M. Tanaka,
"Zinc-Blende-Type GaAs:MnAs Granular Films",
Extended Abstraxts of the 10th Simposium on the
Physics and Application of Spin-related Phenomena in
Semiconductors (PASPS-10), PB4, pp.-, Tokyo Institute
of Technology, June 10-11, 2004.
編著
[41] 田中雅明, 「第１５章 半導体をベースとしたヘテ
ロ構造 -強磁性転移温度と磁性制御-」『スピンエレ
クトロニクスの基礎と最前線』pp.184-198, シーエ
ムシー出版 2004 年 6 月発行.
[50] K-L. Lee, M. Tanaka, and S. Sugahara,
"Low-temperature
molecular-beam
epitaxy
of
ferromagnetic Mn-doped Ge thin films on Si(001)
substrates", Extended Abstraxts of the 10th Simposium
on the Physics and Application of Spin-related
Phenomena in Semiconductors (PASPS-10), PB14, pp.-,
Tokyo Institute of Technology, June 10-11, 2004.
[42] 田中雅明, 「半導体スピントロニクス」, 『ナノマ
テリアルハンドブック』第５章第５節 エヌティー
エス 2005 年 2 月発行.
シンポジウム・研究会・国内学会等発表
[43] 田中雅明、菅原聡、松野知紘、李国梁、"スピンエ
レクトロニクス−シリコン技術との融合へ向けて
−"、日本結晶成長学会バルク成長分科会研究会「次
世代シリコン結晶の可能性」、信州大学、2004 年 5
月 28 日．
[51] S.
Sugahara
and
M.
Tanaka,
"A
spin
metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor (spin
MOSFET) using ferromagnetic Schottky contacts for
the source and drain", Extended Abstraxts of the 10th
Simposium on the Physics and Application of
Spin-related Phenomena in Semiconductors (PASPS-10),
PB17, pp.-, Tokyo Institute of Technology, June 10-11,
2004.
[44] 菅原聡、田中雅明、"高 Tc 磁性半導体の開発と磁性
ヘテロ構造デバイスの研究"、平成 16 年度第 1 回 IT
プログラムメモリプロジェクト研究会、東北大学電
気通信研究所、2004 年 6 月 2 日．
[45] 田中雅明、松野知紘、菅原聡、"半導体スピントロ
ニクス・ヘテロ構造電子デバイスの研究 −
Spin-MOSFET による再構成可能な論理回路"、文部
科学省科学研究費特定領域研究「半導体ナノスピン
トロニクス」平成 16 年度研究報告会（報告書 pp.-）、
東京工業大学すずかけホール、横浜、2004 年 6 月 9
日-10 日.
[52] 田中雅明、"半導体をベースとした磁気光学結晶の
開発とデバイス応用"、科学技術振興事業団さきが
け研究「光と制御」第６回領域会議、千歳、2004
年 6 月 18 日-19 日.
[46] S. Sugahara, K-L. Lee, and M. Tanaka,
"Low-temperature molecular beam epitaxy of Mn-doped
Si thin films on Si(001) substrates", Extended Abstraxts
of the 10th Simposium on the Physics and Application
of Spin-related Phenomena in Semiconductors
(PASPS-10), A4, pp.-, Tokyo Institute of Technology,
June 10-11, 2004.
[54] M. Yokoyama, H. Yamaguchi, T. Ogawa, and M. Tanaka,
"Properties of GaAs:MnAs Granular Films with
Zinc-Blende Type MnAs Nanoclusters", 23rd Electronic
Materials Symposium, paper B7, pp.19-22, Izu-Nagaoka,
July 7-9, 2004.
[53] 田中雅明、"半導体スピンエレクトロニクス材料と
その応用"、金属学会セミナー、東京・商工会館、
2004 年 6 月 25 日.
[55] 田中雅明、"半導体スピントロニクス"、未踏科学技
術協会主催サイエンスサマー道場「半導体ナノサイ
エンスとその応用」長野市飯綱高原ホテルアルカデ
ィア、2004 年 8 月 17-19 日.
[47] S. Ohya, P-N. Hai, and M. Tanaka, "Tunneling
magnetoresistance
in
GaMnAs/AlAs/InGaAs/AlAs/GaMnAs double-barrier
magnetic tunnel juntions", Extended Abstraxts of the
10th Simposium on the Physics and Application of
Spin-related Phenomena in Semiconductors (PASPS-10),
C5, pp.-, Tokyo Institute of Technology, June 10-11,
2004.
[56] 菅原聡、李国梁、田中雅明、"低温 MBE によって成
長した Si1-xMnx 薄膜の磁性評価"、2004 年秋季第
65 回応用物理学会学術講演会、3a-X2, 東北学院大
学泉キャンパス、
2004 年 9 月 1 日〜4 日；S. Sugahara,
K.L. Lee, and M. Tanaka, "Magnetic properties of
Si1-xMnx thin films grown by low-temperature MBE",
65th Fall Meeting of the Japan Society of Applied
Physics, 3a-X2, Tohoku Gakuin University, September
1-4, 2004.
[48] R. Nakane, J. Kondo, M. W. Yuan, S. Sugahara, and M.
Tanaka,
"Epitaxial
metallic
MnAs/NiAs/MnAs
heterostructures grown on exact GaAs(111)B substrates",
Extended Abstraxts of the 10th Simposium on the
Physics and Application of Spin-related Phenomena in
Semiconductors (PASPS-10), PB3, pp.-, Tokyo Institute
of Technology, June 10-11, 2004.
[57] 李国梁、田中雅明、菅原聡、"低温 MBE 法により
Si(001)基板上に成長した Mn ドープ Ge 薄膜の磁性
評価"、2004 年秋季第 65 回応用物理学会学術講演会、
3a-X3, 東北学院大学泉キャンパス、2004 年 9 月 1
日〜4 日；K.L. Lee, M. Tanaka, and S. Sugahara,
166
"Magnetic properties of Mn-doped Ge thin films on
Si(001) grown by low-temperature MBE", 65th Fall
Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 3a-X3,
Tohoku Gakuin University, September 1-4, 2004.
性"、日本物理学会 2004 年秋季大会、12aYC-13、青
森大学、2004 年 9 月 12 日-15 日；Y. Takeda, J. Okamoto,
T. Okane, S. Fujimori, Y. Saitoh, Y. Muramatu, A.
Fujimori, J. Okabayashi, M. Oshima, S. Oya, and M.
Tanaka, "Magnetic field dependence of XMCD of
GaMnAs", 2004 Fall Meeting of the Physical Society of
Japan, 12aYC-13, Aomori University, Sept.12-15, 2004.
[58] 中根了昌、近藤潤、菅原聡、田中雅明、"磁気力顕
微鏡を用いた微小 MnAs 薄膜ドットの磁区観察"、
2004 年秋季第 65 回応用物理学会学術講演会、3p-X8,
東北学院大学泉キャンパス、2004 年 9 月 1 日〜4
日；R. Nakane, J. Kondo, S. Sugahara, and M. Tanaka,
"MFM observation of magnetic domain structures in
ultrasmall epitaxial MnAs dots", 65th Fall Meeting of
the Japan Society of Applied Physics, 3p-X8, Tohoku
Gakuin University, September 1-4, 2004.
[64] 田中雅明、"半導体スピントロニクス−材料物性か
らデバイス・回路設計へ"、日本学術振興会第 8 回
「物質科学とシステムデザイン−次世代エレクト
ロニクスの構築に向けて−」に関する研究開発専門
委員会全体会議、国際高等研究所、2004 年 9 月 24
日-25 日.
[59] 横山正史、山口浩之、小川智之、田中雅明、"閃亜
鉛鉱型 MnAs クラスターを有する GaAs:MnAs グラ
ニュラー薄膜"、2004 年秋季第 65 回応用物理学会学
術講演会、3p-X9, 東北学院大学泉キャンパス、2004
年 9 月 1 日〜4 日；M. Yokoyama, H. Yamaguchi, T.
Ogawa, and M. Tanaka, "GaAs:MnAs granular thin
films with zinc-blende type MnAs clusters", 65th Fall
Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 3p-X9,
Tohoku Gakuin University, September 1-4, 2004.
[65] 田中雅明、大矢忍、山口浩之、横山正史、"人工光
磁性材料／スピン機能光デバイス"、第５回戦略的
創造研究推進事業「電子・光子等の機能制御」シン
ポジウム、東京、2004 年 9 月 29 日-30 日；Masaaki
Tanaka, Shinobu Ohya, Hiroyuki Yamaguchi, and
Masafumi Yokoyama, "Artificial Magneto-Optic
Materials and Spin-Functional Photonic Devices", The
5th CREST Symposium on Function Evolution of
Materials and Devices based on Electron/Photon
Related Phenomena, Tokyo, September 29-30, 2004.
[60] 周藤 悠介、アーサン ナズムル、田中 雅明、"Mn
デルタドープ GaAs の多層化とその磁性"、2004 年
秋季第 65 回応用物理学会学術講演会、3p-X10, 東
北学院大学泉キャンパス、2004 年 9 月 1 日〜4 日；
Y. Shuto，A. M. Nazmul, and M. Tanaka, "Multilayers
of Mn-delta-doped sheets in GaAs and their magnetic
properties", 65th Fall Meeting of the Japan Society of
Applied Physics, 3p-X10, Tohoku Gakuin University,
September 1-4, 2004.
[66] 菅原聡、田中雅明、"IV 族系強磁性半導体の成長と
物性"、平成 16 年度第 2 回 IT プログラムメモリプ
ロジェクト研究会、東北大学電気通信研究所、2004
年 9 月 30 日．
[67] 菅原聡、"スピントランジスタとその集積エレクト
ロニクスへの応用"、応用物理学会スピンエレクト
ロニクス研究会、東京大学本郷キャンパス、2004
年 10 月 26 日.
[61] 菅原聡、田中雅明、"強磁性金属ショットキー・ソ
ース/ドレインを用いたスピン MOSFET の特性解析
"、2004 年秋季第 65 回応用物理学会学術講演会、
4a-X2, 東北学院大学泉キャンパス、2004 年 9 月 1
日〜4 日；S. Sugahara and M. Tanaka, "Theoretical
Analysis of a Spin MOSFET Using Ferromagnetic
Schottky Contacts for the Source and Drain", 65th Fall
Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 4a-X2,
Tohoku Gakuin University, September 1-4, 2004.
[68] 田中雅明、"スピンエレクトロニクスの現状と展望"、
第２回東京大学レーザアライアンス・シンポジウム、
東京大学本郷キャンパス、2004 年 11 月 9 日.
[69] 小 川 智 之 、 周 藤 悠 介 、 横 山 正 史 、 田 中 雅 明 、
"GaAs-MnAs グラニュラー薄膜の磁気特性と光照射
の影響"、電気学会マグネティックス研究会・通研
共同プロジェクト研究会合同研究会、MAG04-237、
東北大学電気通信研究所、2004 年 12 月 20 日-21 日.
[70] 田中雅明、"人工光磁性材料とスピン機能光デバイ
ス"、戦略的基礎研究(CREST)事後評価会議、科学技
術振興機構東京展示館、2004 年 12 月 21 日．
[62] 菅原聡、田中雅明、"強磁性半導体を用いたスピン
MOSFET"、2004 年秋季第 65 回応用物理学会学術講
演会、4a-X3, 東北学院大学泉キャンパス、2004 年
9 月 1 日-4 日；S. Sugahara and M. Tanaka, "A Spin
MOSFET Using a Ferromagnetic Semiconductor", 65th
Fall Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
4a-X3, Tohoku Gakuin University, September 1-4,
2004.
[71] 田中雅明、大矢忍、ファムナムハイ、"２重障壁エ
ピタキシャル強磁性半導体トンネル接合における
トンネル磁気抵抗効果"、平成 16 年度第 3 回 IT プ
ログラムメモリプロジェクト研究会、東北大学電気
通信研究所、2004 年 12 月 24 日．
[72] 田中雅明、"半導体をベースとした磁気光学結晶の
開発とデバイス応用"、さきがけライブ 2004 ナノテ
クノロジー分野「光と制御」領域、品川プリンスホ
[63] 竹田幸治, 岡本淳, 岡根哲夫, 藤森伸一, 斎藤祐児,
村松康司, 藤森淳, 岡林潤, 尾嶋正治, 大矢忍, 田
中雅明, "GaMnAs の軟 X 線磁気円二色性の磁場依存
167
テル、2005 年 1 月 13 日．
Using Ferromagnetic Fe1-xSix for the Schottky
Source/Drain Contacts", 52nd Spring Meeting of the
Japan Society of Applied Physics, 29a-YD-9, Saitama
University, Saitama, March 29-April 1, 2005.
[73] アーサン M. ナズムル、田中雅明、"半導体ヘテロ
構造による磁性制御 −高い強磁性転移温度の実現
と電界・光による磁性制御−"、さきがけライブ 2004
ナノテクノロジー分野「光と制御」領域、品川プリ
ンスホテル、2005 年 1 月 13 日．
[82] ファム ナム ハイ、菅原聡、田中雅明、"単電子ス
ピントランジスタを用いた再構成可能な論理回路"、
2005 年春季第 52 回応用物理学関連連合講演会、
29p-YD-12、埼玉大学、2005 年 3 月 29 日-4 月 1 日；
P. N. Hai, S. Sugahara, and M. Tanaka, "Reconfigurable
Logic Gates Based on Single Electron Spin Transistors",
52nd Spring Meeting of the Japan Society of Applied
Physics, 29p-YD-12 、 Saitama University, Saitama,
March 29-April 1, 2005.
[74] 菅原聡、"IV 族強磁性半導体の創製とそのスピンデ
バイスへの応用"、さきがけライブ 2004 ナノテクノ
ロジー分野「ナノと物性」領域、品川プリンスホテ
ル、2005 年 1 月 13 日．
[75] 大 矢 忍 、 田 中 雅 明 、 "III-V based ferromagnetic
semiconductors and their heterostructures: A new
quaternary
alloy
ferromagnetic
semiconductor
(InGaMn)As and tunneling transport in ferromagnetic
semiconductor tunnel junctions"（III-V 族強磁性半導
体とそのヘテロ構造：新しい四元混晶強磁性半導体
(InGaMn)As および強磁性半導体トンネル接合にお
けるトンネル伝導現象）、固体エレクトロニクス研
究会、東京大学柏キャンパス、2005 年 2 月 28 日．
[83] フ ァ ム ナ ム ハ イ 、 横 山 正 史 、 田 中 雅 明 、
"GaAs:MnAs ナノクラスター/AlAs/GaAs/MnAs ヘテ
ロ構造におけるトンネル磁気抵抗効果"、2005 年春
季第 52 回応用物理学関連連合講演会、29p-YD-13、
埼玉大学、2005 年 3 月 29 日-4 月 1 日；P. N. Hai, M.
Yokoyama, and M. Tanaka, "Tunnel magnetoresistance
of GaAs:MnAs / AlAs / GaAs/ MnAs heterostructures",
52nd Spring Meeting of the Japan Society of Applied
Physics, 29p-YD-13, Saitama University, Saitama,
March 29-April 1, 2005.
[76] 中根了昌、田中雅明、"Epitaxial ferromagnetic MnAs
thin films and heterostructures: Growth, structure,
magnetic and spin transport properties"（エピタキシャ
ル強磁性 MnAs 薄膜とそのヘテロ構造：成長、構造、
磁気特性およびスピン伝導現象）、固体エレクトロ
ニクス研究会、東京大学柏キャンパス、2005 年 2
月 28 日．
[84] 杉浦邦晃、中根了昌、菅原聡、田中雅明、"強磁性
金属-Si 接合におけるショットキー障壁高さの評価"、
2005 年春季第 52 回応用物理学関連連合講演会、
30a-YD-1、埼玉大学、2005 年 3 月 29 日-4 月 1 日；
K. Sugiura, R. Nakane, S. Sugahara, M. Tanaka,
"Schottky barrier height evaluation of ferromagnetic
metal-Si junctions", 52nd Spring Meeting of the Japan
Society of Applied Physics, 30a-YD-1 、 Saitama
University, Saitama, March 29-April 1, 2005.
[77] 田中雅明、大矢忍、"III-V 族ベースの二重障壁強磁
性トンネル接合におけるトンネル磁気抵抗効果"、
平成 16 年度第 4 回 IT プログラムメモリプロジェク
ト研究成果報告会、東北大学電気通信研究所、2005
年 3 月 10 日-11 日．
[78] 菅原聡、李国梁、田中雅明、"IV 族系磁性半導体の
成長と物性"、平成 16 年度第 4 回 IT プログラムメ
モリプロジェクト研究成果報告会、東北大学電気通
信研究所、2005 年 3 月 10 日-11 日．
[85] 周藤悠介、田中雅明、菅原聡、"Cr ドープ Si 薄膜の
エピタキシャル成長と磁性評価"、2005 年春季第 52
回応用物理学関連連合講演会、30a-YD-10、埼玉大
学、2005 年 3 月 29 日-4 月 1 日；Y. Shuto, M. Tanaka,
and S. Sugahara, "Epitaxial growth and magnetic
properties of Cr-doped Si thin films", 52nd Spring
Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
30a-YD-10, Saitama University, Saitama, March
29-April 1, 2005.
[79] 大矢忍、Pham Nam Hai、田中雅明、"強磁性半導体
GaMnAs
を
用
い
た
GaMnAs/AlAs/InGaAs/AlAs/GaMnAs 二重障壁構造
におけるトンネル磁気抵抗効果"、電気学会マグネ
ティクス研究会、島根大学、2005 年 3 月 11 日．
[80] 中根了昌、近藤潤、菅原聡、田中雅明、"エピタキ
シャル MnAs/NiAs/MnAs ヘテロ構造におけるスピ
ン注入磁化反転効果"、電気学会マグネティクス研
究会、島根大学、2005 年 3 月 11 日．
[86] 李国梁、矢田慎介、田中雅明、菅原聡、"Ge(100)基
板上にエピタキシャル成長した Mn ドープ Ge 薄膜
における強磁性の起源"、2005 年春季第 52 回応用物
理学関連連合講演会、30a-YD-11、埼玉大学、2005
年 3 月 29 日-4 月 1 日；K.L. Lee, S. Yada, M. Tanaka,
and S. Sugahara, "The possible origin of the magnetic
properties of epitaxial Mn-doped Ge thin films grown
on Ge(100) substrates", 52nd Spring Meeting of the
Japan Society of Applied Physics, 30a-YD-11, Saitama
University, Saitama, March 29-April 1, 2005.
[81] 菅原聡、中根了昌、杉浦邦晃、田中雅明、"強磁性
Fe1-xSix をショットキー・ソース/ドレインに用いた
スピン MOSFET の作製"、2005 年春季第 52 回応用
物理学関連連合講演会、29a-YD-9、埼玉大学、2005
年 3 月 29 日-4 月 1 日；S. Sugahara, R. Nakane, K.
Sugiura, and M. Tanaka, "Fabrication of Spin MOSFETs
168
[87] 袁米旺、中根了昌、近藤潤、菅原聡、田中雅明、"
エピタキシャル MnAs/NiAs/MnAs ヘテロ構造の構
造評価"、2005 年春季第 52 回応用物理学関連連合講
演会、1a-YD-5、埼玉大学、2005 年 3 月 29 日-4 月 1
日；M. W. Yuan, R. Nakane, J. Kondo, S. Sugahara, and
M. Tanaka, "Structural characterizations of epitaxial
MnAs/NiAs/MnAs heterostructures", 52nd Spring
Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
1a-YD-5、Saitama University, Saitama, March 29-April
1, 2005.
[88] 横山正史、田中雅明、"InP(001)基板上における MnAs
薄膜の成長及び磁気特性"、2005 年春季第 52 回応用
物理学関連連合講演会、1a-YD-6、埼玉大学、2005
年 3 月 29 日-4 月 1 日；M. Yokoyama and M. Tanaka,
"Growth and magnetic properties of MnAs thin films
grown on InP(001)", 52nd Spring Meeting of the Japan
Society of Applied Physics, 1a-YD-6 、 Saitama
University, Saitama, March 29-April 1, 2005.
その他
[89] Simulation of Spin-MOSFET Predicts Strong
Dependence of Spin Transport on Magnetic
Configuration, MRS Bulletin Volume 29, No. 5 (May
2004)
p.302;
MRS
Bulletin
Web-site:
http://www.mrs.org/publications/bulletin/2004/may/
http://www.mrs.org/publications/bulletin/2004/may/may
04_researchers.pdf page 3
[90] 東京大学新聞 2004 年 4 月 13 日、東大学問ことは
じめ 金曜２限に開講 数理・情報一般で学問する
エレクトロニクスの仕組みを知る
[91] Japan Nanonet Bulletin 第 71 号 2004 年 9 月 1 日 研
究者通信 菅原 聡 氏 東京大学大学院工学系研究
科 電子工学専攻 助手 科学技術振興機構 戦略的
創造研究推進事業さきがけタイプ「ナノと物性」研
究者「シリコン強磁性半導体の創製とそのスピンデ
バ
イ
ス
へ
の
応
用
」
http://www.nanonet.go.jp/japanese/mailmag/2004/071b.
html
[92] ファムナムハイ，菅原聡, 田中雅明 "単電子スピン
トランジスタを用いた再構成可能な論理回路"、出
願番号：特願 2005-85260 号（出願日 2005 年 3 月 24
日）.
169
廣瀬（明）研究室
Hirose Laboratory
解であるディジタル・エレベーション・マップ（DEM)
に大域的なひずみをもたらすことを指摘した。そしてこ
れを補正する方法として、双一次曲面補正法を提案した。
これを正解がわかっている合成地形と実測による地形位
相データに対して適用し、補正が有効に行われて SN 比
が向上することを実証した。
We have pointed out that the least squares phase
unwrapping (LSPU) method abandons first-order derivatives
as well as zero-th one. The loss results in a global distortion in
the generated digital elevation map (DEM). We have also
proposed the bilinear curved-surface compensation. We
demonstrated the effectiveness by showing DEMs and SN
ratios for synthesized and real interferometric synthetic
aperture radar (In SAR) images.
(http://www.eis.t.u‑tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1.
対人プラスチック地雷探知システム
廣瀬 明・原 貴弘・
トー ジア ユン エリス・増山 惣一
Antipersonnel Plastic Landmine Detecting System
by Use of Complex-Valued Neural Networks
A.Hirose, T.Hara, J.Y.A.Toh and S.Masuyama
本年度は特に複素振幅画像の画像区分処理の高速化と
地雷クラス同定、およびアンテナアレイ化に焦点を当て
て研究を進めた。地雷や土、石のクラスを区分するため
のテクスチャ画像区分には、これまでやや時間がかかっ
ていた。しかし今回、周波数領域データについては位相
データの揺らぎのみを周波数領域特徴ベクトルとするこ
とにより、計算時間を 8.5 分の 1 にしこれまでと同等の
性能を維持することに成功した。また、地雷クラスを同
定する多段フィードフォワード・ニューラルネットワー
クを提案・構成し、高い確率で地雷クラスを同定できる
ことを示した。またプラスチック地雷と同程度の反射強
度を有する金属ねじなどに対しては、これを確実に弁別
できることが示された。さらに、計測時間の大半を占め
ていたアンテナの機械的掃引を回避するため、アレイア
ンテナの設計を行った。8〜18GHz の広掃引帯域を有す
るアレイアンテナのエレメントを設計し、低いクロスト
ークと高い放射性能を実現することに成功した。
This year we focused on calculation-cost reduction in
texture segmentation, landmine-class identification, and
array-antenna design. Our recent C-SOM (complex-valued
self-organizing map) to classifying textures required a large
calculation cost. The newly developed C-SOM evaluates
frequency-domain data simply by its fluctuation in one
dimension. The improvement has reduced the calculation time
to 1/8.5. We have also developed a double stage
landmine-class identifier that realizes a high identification rate
as well as a strict distinction of other disturbing objects such
as metal bolts. In addition, we have designed an 8-18GHz
bandwidth array-antenna element and demonstrated a low
crosstalk and a high radiation gain.
2.
3.
光通信における適応的分散補償
廣瀬 明・谷澤 健
Adaptive Dispersion Compensation in Optical
Communications
A.Hirose and K.Tanizawa
近い将来実現が期待されている光交換によるメトロネ
ットワークなどでは、伝送路の分散特性が時々刻々変化
する。これに適応的に追随し、また分散特性計測が不要
な安定かつ高速に分散補償する方法を提案した。本方法
は受信光波形の誤差を直接利用して勾配法によって周波
数領域のパラメータを自動調整するものである。本方式
が、さまざまな補償デバイスを適切に制御できることを
確認した。
In the near-future all-optical networks, adaptive dispersion
compensation is indispensable for high-speed flexible
communications. We have proposed a low-cost
dispersion-measurement-free compensation method that deals
with time-domain signal-waveform directly and controls
compensation device in frequency domain. We have
formulated the dynamics and demonstrated a fast
compensation.
4.
コヒーレント光波ニューラルネットワーク
廣瀬 明・川田 宗太郎・
リイマニー アモーンラット
Coherent Optical Neural Networks
A.Hirose, S.Kawata and A.Limmanee
コヒーレント光波ニューラルネットワークの理論、特
にキャリア周波数依存の複素ヘブ則によって、周波数多
重の学習論理回路が実現されることを基礎実験によって
示した。特に、その周波数領域での論理関数密度につい
て実験的解析を行い、ニューロンあたりの並列シナプス
結合数と論理関数密度が比例することを見出した。また、
体積ホログラムで全光学的コヒーレント型光ニューラル
ネットワークを実現するための基礎実験にも成功すると
ともに、消光比や解像度に関する実験データを得た。
We have proposed a frequency-domain-multiplexed
干渉型開口合成レーダの画像補正
廣瀬 明・大石 豪
Compensation of Interferometric Synthetic
Aperture Radar Images
A.Hirose and T.Oishi
広く用いられている最少二乗法に基づく位相アンラッ
ピング法(LSPU 法）は、ポアソン方程式を数値的に解く
際に 1 次微分情報を取捨しており、そのことが LSPU の
170
learning logic optical circuit based on complex-valued
Hebbian rule. We found that the connection number per
neuron is in proportional to logic density in frequency domain.
We have also demonstrated a volume-hologram-based all
optical complex-valued neural network.
5.
A.Hirose and M.Watanabe
軸策を伝搬する活動電位の伝搬メカニズムについて、
基本的に樹状突起を扱うケーブル理論に変わる新しい理
論、ポテンシャル理論を提案した。ケーブル理論は電気
回路的理論であって、内部抵抗率などがその動作に大き
な影響を与える。また活動解析に当たってはこれが任意
パラメータになってしまうことが多い。われわれは、伝
搬は電流ではなくむしろ膜電荷が作るポテンシャル自体
が担うと考えて、新しい理論を作ることに成功した
Instead of the conventional cable theory, we have
successfully formulated a potential-based pulse propagation
theory on neuron membrane. Our new theory is free from
parameter arbitrariness so that we can connect microscopic
physics to mesoscopic neuron activity.
適応的な人の異常行動抽出システム
廣瀬 明・小安 雄一
A Human Emergency Extraction System
A.Hirose and Y.Koyasu
独居住者の異常検出を目的とする適応的な人の行動抽
出システムの構築を行った。従来に無い特徴が、人の移
動位置と動作の時系列データを得てこれらを判断する点
である。自己組織化マップ(SOM)と隠れマルコフモデル
(HMM)判定を用いている。学習結果と異なる状況を示す
レベルは、学習済みデータでは同期し、磨く週状況では
これらにずれが出ることが確認された。これらの差に注
目することにより、より正確に異常検出を実現できるこ
とを示した。
We have proposed an adaptive human abnormal-behavior
extraction system by paying attention to both human position
and action. We found that a difference of probabilities of the
position and action likelihood is a robust indicator showing a
human emergency.
6.
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
研究論文
ジャグリング学習ロボットにおける発展学習の機序解
析を実験的に行った。ジャグリングはその動作と成否の
離散性が大きいため、そのような課題に関する発展学習
のありかたを探求した。
We analyze developmental learning mechanisms in a
juggling robot. Because the task relation in juggling is rather
discrete, we are interested in possible mechanisms of
developmental learning emergence.
神経系インターフェイス
廣瀬 明・ボドロフ マクシム
Biological Neural Interfaces
A.Hirose and M.Bodrov
[2]
T.Hara A.Hirose: “Plastic mine detecting radar system
using complex-valued self-organizing map that deals
with multiple-frequency interferometric images,” Neural
Networks, 17, 8-9 (2004) 1201-1210.
[3]
A.B.Suksmono A.Hirose: “Intelligent beamforming by
using a complex-valued neural network,” Jounal of
Intelligent and Fuzzy Systems, 15, 3-4 (2004) 139-147.
[4]
A.B.Suksmono A.Hirose: “A Fractal estimation method
to reduce the distortion in phase unwrapping process,”
IEICE Trans. on Electron. , E88-B, 1 (2005) 364-371.
[5]
A.B.Suksmono
A.Hirose,
“Beamforming
of
ultra-wideband
pulses
by
a
complex-valued
spatio-temporal
multilayer
neural
network,”
International Journal of Neural Systems, 15, 1-2 (2005)
1-7.
国際会議論文
生体神経インターフェイスを実現するため、実神経信
号から情報ブロックを抽出する方法について、実験的な
研究を進めた。
A pulse-series information extractor is investigated to
realize a functional interface between human nerve system
and electronics.
8.
S.Sakatani, A.Hirose: “Analysis of the influence of
differences in somatic symmetry and sharpness on the
firing rate,” Neurocomputing, 58-60 (2004) 503-509.
発展学習
廣瀬 明・東 佑輔
Developmental Learning
A.Hirose and Y.Azuma
7.
[1]
神経細胞活動の定量的解析
廣瀬 明・渡辺 将也
Quantitative Analysis of Neural Cell Behavior
171
[6]
S.Kawata A.Hirose: “Frequency-controlled learning
logic circuit using spatially differential phase-value
coding,” Int'l Conf. On Optics in Computing (OiC)'
2004 Engelberg, Proc. (April 21-23, 2004, Engelberg)
67-68.
[7]
A. Hirose: “The super brain electronics: applications to
soft-processing radar systems,” Int'l Conf. On Fuzzy
Systems & Innovational Computing (FIC) 2004
Hibikino, Proc. (June 2-3, 2004, Kitakyushu) 213-218
<Invited>.
[8]
T.Inaba, T.Hara, A.Hirose: “Wideband and compact
microwave front-end circuit for adaptive plastic
landmine imaging arrays,” Int'l Symp. on Antennas and
Propagation (ISAP) 2004 Sendai, Proc. (Aug. 17-21,
2004, Sendai) 2D2-6, 517-520.
ト型ニューラルネットワークに基くモード活用発
展学習, 信学会ニューロコンピューティング研究
会, NC2004-3 (2004).
Y.Baba, A.Hirose: “Proposal of the spectral gradient
method to extract text / character regions from general
scene images,” Int'l Conf. on Image Processing (ICIP)
2004 , Proc. (Oct 24-27, 2004, Singapore) 211-214.
[19] 稲葉 崇, 原 貴弘, 廣瀬 明:
プラスチック地
雷探査用適応的イメージング・アレイのための広帯
域小型マイクロ波フロントエンド回路,
信学会/
電気学会電磁界理論研究会, EMT04-42 (2004).
[10] S.Sakatani A.Hirose: “The spatiotemporal dynamics of
intracellular ion concentration and potential,” Int'l Conf.
on Neural Inform. Processing (ICONIP) 2004 Calcutta,
Proc. (Nov. 22-25, 2004, Calcutta) 50-56.
[20] 大石 豪, A.B.Suksmon, 廣瀬 明:
四基準点法の
提案：グローバル・トランスフォーム・位相アンラ
ッピングにより得られるディジタル・エレベーショ
ン・マップの補正法, 信学会/電気学会電磁界理論
研究会, EMT04-75 (2004).
[9]
[11] S.Kato S.Sakatani A.Hirose: “Influence of dendritic
spine morphology on spatiotemporal change of
calcium/calmoduline-dependent protein kinase density,”
Int'l Conf. on Neural Inform. Processing (ICONIP) 2004
Calcutta, Proc. (Nov. 22-25, 2004, Calcutta) 131-136.
[21] 原 貴弘, 廣瀬 明:
複素自己組織化マップによ
るプラスチック地雷の適応的イメージング性能,
信 学 会 / 電 気 学 会 電 磁 界 理 論 研 究 会 , EMT04-76
(2004).
[12] A. Hirose Y.Asano T.Hamano, “Mode-utilizing
developmental learning based on coherent neural
networks,” Int'l Conf. on Neural Inform. Processing
(ICONIP) 2004 Calcutta, Proc. (Nov. 22-25, 2004,
Calcutta) 116-121.
[22] 小安 雄一, 廣瀬 明:
人物の各部位の動き情報
に基づく異常動作検出システム, 信学会ニューロ
コンピューティング研究会,NC2004-131 (2004).
[23] 川田宗太郎, 廣瀬 明:
学習する光論理回路の周
波数多重密度, 信学会ニューロコンピューティン
グ研究会, NC2004-154 (2005).
[13] A.B.Suksmono
A.Hirose,
“Ultra-wideband
beamforming
by
using
a
complex-valued
spatio-temporal neural network,” Int'l Conf. on Neural
Inform. Processing (ICONIP) 2004 Calcutta, Proc. (Nov.
22-25, 2004, Calcutta) 104-109.
[24] リイマニー アモーンラット, 川田 宗太郎, 廣瀬
明: 体積ホログラムを用いた位相学習が可能な周
波数多重の関数近似コヒーレント光波ニューラル
ネットワーク, 信学会ニューロコンピューティン
グ研究会, NC2004-155 (2005).
著書
[14] 廣瀬明,
複素ニューラルネットワーク,
ンス社, SGC ライブラリ 38, 2005 年 3 月.
[25] 廣瀬 明, トー ジアユン エリス, 原 貴弘:
多段連想によるプラスチック地雷同定, 信学会
ニューロコンピューティング研究会, NC2004-156
(2005).
サイエ
[15] A. Hirose, T.Hara: “Complex-Valued Self-Organizing
Map: A Framework of Adaptive Processing for
Multiple-Frequency Millimeter-Wave Interferometric
Imaging Systems,” Systems and Human Science - For
Safety, Security, and Dependability, T.Arai, et al. (ed.),
Elsevier (February 2005)
[26] 原 貴弘, 廣瀬 明:
実空間および周波数空間で
のピクセル値相関値のばらつきに着目したテクス
チャ適応区分レーダシステム, 信学会ニューロコ
ンピューティング研究会, NC2004-157 (2005).
[27] 川田宗太郎, 廣瀬 明:
コヒーレント光波ニュー
ラルネットワーク, 日本光学会情報フォトニクス
研究会 Proc., 7-12 (2004).
総説・解説論文
[16] 廣瀬明: エレクトロニクスを豊かにする複素ニュ
ーラルネットワーク,
電子情報通信学会誌, 小特
集「複素ニューラルネットワーク」, 87, 6 (2004)
447-449.
[28] 川田宗太郎, 廣瀬 明:
光周波数多重論理回路の
多重化密度が動作に与える影響,
OJ2004 日本光
学会年次学術講演会,Proc., 4pF7 (2004) 114-115.
[29] リイマニー アモーンラット 川田宗太郎, 廣瀬
明:
複素 Hebb 学習則で加重を体積ホログラムに
書き込むことによる周波数多重コヒーレント・ニュ
ーラルネットワーク,
OJ2004 日本光学会年次学
術講演会,Proc., 5pE6 (2004) 534-535.
[17] 廣瀬 , A.B.Suksmon, 川田 宗太郎:
位相と振幅
を見るスーパー右脳 ---干渉型レーダ・イメージン
グ・システムおよび適応的な光波位相等化器への応
用 ---, 電子情報通信学会誌, 小特集「複素ニュー
ラルネットワーク」, 87, 6 (2004) 482-487.
[30] 原 貴弘, 廣瀬 明:
複素自己組織化マップによ
るプラスチック地雷探査レーダシステムへの合成
開口処理の適用,
200４信学総大, CS-1-9 (2005)
S-16-17.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[18] 廣瀬
明, 浅野
泰史, 濱野
敏彦:
コヒーレン
172
[31] 谷澤 健, 廣瀬 明:
最急降下法を用いた適応的
分散補償方式の提案,
200４信学総大, B-10-36
(2005) 326.
[32] 廣瀬 明, 川田 宗太郎:
複素／コヒーレント光
波ニューラルネットワーク, 応用物理学会学術講
演会, 29p-YS-3 (2005).
[33] 廣瀬 明: スーパー・ブレイン・エレクトロニク
ス,
東北大学・電気通信研究所・工学研究会,
27p-ZH-1 (2002).
その他
[34] 廣瀬明: 「スーパー右脳」と複素ニューラルネッ
トワーク,
数理科学, 492 (2004 年 6 月)78-83.
173
藤島研究室
Fujishima Laboratory
は、基板による損失の影響が大きくなることから、その
特性を正確に見積もることは簡単ではない。私たちは基
板損失や近接効果・表皮効果などの各種物理現象を考慮
に入れて解析を行うことで、ミリ波帯においても使用可
能な CPW 回路モデルの確立を目指している。
Demand for high speed communication is increasing. RF
analog circuit design differs from that of digital design. RF
circuit designer must consider many trade-offs. In order to
effectively design high performance circuit, a design
optimization tool which functions at a physical level is needed.
In design optimizers, circuit behaviors are expressed into
functions of physical parameters, and the function can be
optimized. We attempt to exploit the potential CMOS devices
by the establishment of optimization methods for RF analog
circuits. CMOS is optimized for various applications using
existing process technologies. Existing processes will reduce
the fabrication cost. In addition, new challenges in the design
at high frequency involve using new components such as
coplanar lines (CPW) instead of spirals to provide inductances.
Proper characterization of each component including the
transistor, interconnecting lines, capacitors etc. are also
necessary. Research on the LNA is therefore conducted as a
series of build-upsub-topics: CPW characterization,
Layout-optimization and LNA design topology.
(http://www.axcel.k.u‑tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1.
60GHzCMOS トランシーバの設計
藤島実・山本憲・王寧一・渡辺宏樹・小林直樹
Design of 60GHz CMOS Transceivers
M. Fujishima, K. Yamamoto, N.Y. Wang,
H. Watanabe, N. Kobayashi
CMOS プロセスの微細化は、化合物半導体に迫る高周
波特性を実現した。CMOS ではローコストとなる一方、
これまでの MOSFET モデルでは高い周波数では正確な
シミュレーションが行えない、増大する製造ばらつきに
対処するための設計マージンにより、速度低下・消費電
力の増大・面積増加などの問題を招くなどの新たな問題
も生じている。本研究ではこれらの問題点を解決し、
60GHz で動作する CMOS トランシーバの実現を目指し
ている。
Miniaturizing a CMOS achieved the high-frequency
performance comparable to a compound semiconductor.
Although CMOS reduces cost, the high-frequency application
in CMOS is under development due to the following issues.
The influence of parasitic elements growing in high-frequency
region results in inaccurate simulation using a DC MOSFET
model. The design margin for increasing manufacturing
variation due to miniaturization causes issues of speed
degradation, and the increase of area and power. The local
oscillator with low power and low noise is not easy to
fabricate. We are focusing on solving these issues to realize a
CMOS transceiver operating at 60GHz.
3.
双命令・複数データ(DIMD)型プロセッサによ
る逆問題の高速処理
藤島実・志村正弘・鬼塚隆祐
An On-Chip High-Speed Solver of Inverse Problems
Based on Quantum-Computing Principle
M. Fujishima, M. Shimura, R. Onitsuka
2.
高周波回路の自動合成とモデリング
藤島実・ライチーホン・谷本英之・金子暁彦
Automatic Synthesis and Modeding for
High-Frequency Circuit
M. Fujishima, C.H. Lai, H. Tanimoto, A. Kaneko
高速無線通信に用いられるアナログ回路は高い周波数
へと急激にシフトしている。高い周波数において高性能
を実現するには、設計においてデバイスパラメータを最
適化する必要がある。本研究では、デバイスパラメータ
を自動的に最適化するための自動合成システムの実現を
目指している。高周波アナログ回路では、デジタル回路
以上に様々なトレードオフを考慮しなければならないが、
最適な回路の自動合成手法が確立されれば、CMOS デバ
イスの能力を最大限に引き出すことができ、アプリケー
ションが広がるだけでなく、コストダウンにもなる。一
方、ミリ波用 LSI においてコプレナ導波路（CPW）は
CMOS プロセスに適した伝送線路であり、良好な高周波
特性を持つ。しかし、LSI に用いられる CPW モデリング
174
一方向性関数に対する逆問題は、社会状況の変化に応
じてますます複雑化し高速解法が重要となるため、限ら
れた消費電力で高速に解くための１チッププロセッサは
有用である。しかし、一方向性関数に対する逆問題に特
化したチップマルチプロセッサは存在しない。そこで、
量子計算と同等の手順で処理するチップマルチプロセッ
サの条件を提案する。この条件を満たすチップマルチプ
ロセッサを FPGA に実装した結果、演算時間が短縮でき
ることを示した。
A high-speed solver of an inverse problem to a one-way
function becomes important although the problems become
complicated according to the change in a social situation.
However, a chip multiprocessor dedicated to the inverse
problem is nonexistent although a single-chip processor
consuming limited power is useful to realize the high-speed
solver. In this paper, we propose a new chip multiprocessor
operating a similar procedure to quantum computing. The
chip multiprocessor is implemented on a field programmable
gate array (FPGA), and the factorization of a 64bit integer is
demonstrated. As a result, the proposed processor reduces the
calculation time by 35% compared with a general-purpose
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
processor with 3.4GHz clock frequency. As a result, it is
shown that the proposed processor solves the inverse problem
such as factorization and the discrete logarithm problem at
higher-speed than a general-purpose processor with
consuming limited power.
4.
研究論文
キーロンダリングに基づく小型ストリーミン
グ暗号回路
藤島実・金子秀彦
A Tiny Streaming Cipher Circuit Based on Key
Laundering
M. Fujishima, H. Kaneko
ユビキタスネットワークでは、相互に通信しながら演
算処理をする無数の超小型集積回路がセンサネットワー
クを構成する。センサネットワークにおける重要な課題
に、ノード間通信の安全性がある。そこで用いられる LSI
で求められるのは、超小型であることと、低消費電力で
あることの 2 点である。しかし、 RSA に代表される大
量の電力を消費する非対称暗号や、AES に代表される大
規模な回路面積が必要である共通鍵暗号などの、これま
で暗号方式をセンサネットワークに適用することは出来
ない。そこで、小型で低消費電力な暗号回路を実現すべ
く、暗号化を一時鍵交換とメッセージ送信の 2 つの操作
に分離する暗号方式を提案する。提案した暗号方式は従
来用いられている暗号方式と同程度の強度を持ち、超小
型で低消費電力を実現できる暗号方式であることを示し
た。
The era of ubiquitous network society is just around the
corner. In the ubiquitous network society, sensor networks are
expected to consist of thousands of inexpensive wireless
nodes, each having communication and computational power.
The security issues posed by sensor networks are one of the
most important problems. Since sensor nodes are very small, a
cryptographic algorithm implemented to the sensor nodes
should be very small and also secure enough. However,
asymmetric cryptographic algorithms such as RSA and secret
key encryption algorithms such as AES are not suitable for
sensor networks due to the limited computation, power, and
storage resources available on wireless sensor nodes.
Therefore, to realize a very small and low power encryption
integrated circuit, which can be placed even underneath a pad,
we proposed a new cryptographic algorithm which realizes an
encryption of communication by two operations, key
laundering operation and sending message operation. We
compared its security with the conventional cryptographic
algorithms. As a consequence, we proved that the proposed
cryptographic algorithm was as secure as conventional
algorithms, and was able to realize a very small and low
power consumption integrated circuit which is suitable for
sensor networks.
[1]
M.Fujishima,
K.Inai,
T.Kitasho
and
K.Hoh,
“Large-scale emulation of quantum computing based on
nonzero state transitions,” Japanese Journal of Applied
Physics, vol. 43, no. 4B, pp. 1690-1694, 2004.
[2]
K.Yamamoto and M.Fujishima, "A 44-µW 4.3-GHz
injection-locked frequency divider with 2.3-GHz
locking range," IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol.
40, no. 3, pp. 671- 677, 2005.
国際会議論文
[3]
K. Yamamoto, T. Norimatsu, and M. Fujishima,
“High-speed and wide-tuning-range LC frequency
dividers,” Proceedings of the 2004 International
Symposium on Circuits and Systems, 2004. ISCAS '04.
vol. 4, pp. :IV-361-364, 2004
[4]
M. Fujishima and J.Kino, “Accurate subcircuit model of
an on-chip inductor with a new substrate network,”
2004 IEEE Symposium on VLSI Circuits, pp. 376-379,
2004.
[5]
K.Yamamoto and M. Fujishima, “55GHz CMOS
frequency divider with 3.2GHz locking range,” 2004
European Solid-State Circuit Conference, pp. 135-138,
2004
[6]
M. Fujishima and K.Yamamoto, “High-performance
frequency dividers utilizing differential locking,” The
7th International Conference on Solid-State and
Integrated-Circuit Technology, pp. 1476-1481, 2004
(invited)
国内学会・研究会等
[7]
山本 憲・藤島 実： 差動注入同期型を利用した極
低消費電力周波数分周器 ,電子情報通信学会集積
回路研究専門委員会（金沢）（2004 年 5 月 20 日）
[8]
藤島 実・木野 順： 基板渦電流を考慮したオンチ
ップインダクタモデル ,電子情報通信学会集積回
路研究専門委員会（北見）（2004 年 8 月 19 日）
[9]
志村 正弘・藤島 実： 双命令・複数データ型プロ
セッサによる逆問題の高速処理 ,システム LSI ワ
ークショップ (小倉) pp.331-334（2004 年 11 月 30
日）
[10] 金子 秀彦・藤島 実： 小型集積回路用簡易暗号回
路の提案 ,システム LSI ワークショップ (小倉)
pp.335-338（2004 年 11 月 30 日）
[11] 山本 憲・藤島 実： MOSFET の動作周波数限界を
超える CMOS 周波数分周器 ,電子情報通信学会集
積回路研究専門委員会（広島）（2004 年 12 月 17 日）
175
著書
[12] Ron Schmitt 黒田忠弘監訳, LSI 技術者のための親切
な電磁気学, 丸善株式会社, 全 361 頁, 第 5 章分担,
2005
176
何研究室
He Laboratory
光波コヒーレンス関数の合成法を活用し、エルビウム
添加ファイバ（EDF）の中においてダイナミックグレー
ティングを合成する手法により、分布型光ファイバ歪セ
ンサや可変光フィルタなどの機能性光デバイスを提案し
た。シミュレーションによって、ダイナミックグレーテ
ィングを EDF 中の一つの区域に局在させ EDF に沿って
スキャンできること、また、ファイバに歪が印加された
場合、ダイナミックグレーティングの反射スペクトルの
中心周波数が歪に比例してシフトされることを確認した。
基礎実験として、任意の中心周波数、反射率、帯域など
の反射特性を有するダイナミックグレーティングの合成
に成功した。
With the technique of synthesis of optical coherence
function, functional optical devices such as a distributed
fiber-optic strain sensor and a adjustable optical filter are
proposed by localizing a dynamic grating in the erbium-doped
fiber (EDF). Simulations show that the dynamic grating can
be localized within a small region at an arbitrary position
along the fiber, and the Bragg frequency of the dynamic
grating will shift according to the strain and the magnitude of
shift is linear with the magnitude of the strain. Dynamic
gratings of arbitrary reflective spectral properties are
synthesized experimentally.
(http://www.sagnac.t.u‑tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
高速・高反射率分解能光リフレクトメトリと
光ファイバモジュールの診断
何 祖源・保立和夫・冨澤敏彦
High-speed High-reflectance-resolution Optical
Reflectometry and Troubleshooting for Optical
Fiber Modules
Z. HE, K. HOTATE, and T. TOMIZAWA
光ファイバシステムの組立製造工程で、光ファイバモ
ジュールの診断は、未解決な課題である。本研究では、
新型高速・高反射率分解能光リフレクトメトリを、この
課題を解決する手法として、提案している。光波コヒー
レンス関数の合成法を用いた光リフレクトメトリのレー
ザ光源に、分布計測に要する光周波数変調に加えて連続
的な光周波数掃引を施すことで、光波コヒーレンス関数
の合成法と波長掃引平均法を光学的に融合させ、光分布
計測を高速・高反射率分解能で実現させることを可能に
した。光ファイバモジュールの反射率分布測定の基礎実
験で、0.1dB 以内の反射率分解能と 1 分以内の測定時間
を実証した。
Troubleshooting for fiber optic assembly modules in optical
fiber system manufacturing is an unsolved task. In this project,
a novel high-speed optical reflectometry with highreflectance-resolution is proposed and demonstrated by
synthesis of optical coherence function for the application.
In this new scheme, the optical frequency of a laser light
source is modulated doubly: one in sinusoidal wave to
synthesize the coherence function into a peak at an arbitrary
position within the region of fiber under test for distributed
reflection/scattering measurement, the other in linear sweep to
make the wavelength domain averaging optically for high
reflectance resolution. This approach is free of numerical
averaging required in conventional methods, and provides the
capability of high-speed measurement for reflection
distribution. Experimental results show that a reflectiondistribution profile with reflectance-resolution better than 0.1
dB can be obtained within 1 minute.
3.
光波コヒーレンス関数の合成法による多点型
光ファイバグレーティングセンサ
何 祖源・保立和夫・林 哲也
Multiplexed Fiber Bragg Grating Sensors by
Synthesis of Optical Coherence Function
Z. HE, K. HOTATE, and T. HAYASHI
光波コヒーレンス関数の合成法による多点型光ファイ
バグレーティング(FBG)歪センサの研究を進めた。本技
術は、同一波長 FBG を使用し、光波コヒーレンス関数の
合成法により距離分解を行う。反射波長の異なる複数
FBG を必要とする従来型の波長多重 FBG センサにおけ
るコストの問題と多重化数の制限を解消する。本年度は、
測定速度の向上に伴ったコヒーレンス関数形状の変化を
考察し、シフトされたビート周波数成分を観測する新た
な手法を提案した。1kHz のサンプリングレートを達成し、
コヒーレンス長を超える領域での測定も実現した。
Research on multiplexed fiber Bragg grating (FBG) strain
sensor by synthesis of optical coherence function (SOCF)
progressed. This technique solved the problem in
conventional wavelength-multiplexed FBG sensors requiring
FBGs of different Bragg wavelength, which is cost inefficient
and limits the number of FBGs multiplexable. In this year,
the deformation of the synthesized coherence function due to
the enhancement of the measurement speed is analyzed. By
employing a newly developed method of observing the shifted
beat frequency component, 1-kHz sampling rate is realized,
and measurement beyond the coherence region is
demonstrated.
2.
エルビウム添加ファイバにおけるダイナミッ
クグレーティングを用いた分布型光ファイバ
歪センシングと機能性光デバイス
何 祖源・保立和夫・樊 昕昱・水野洋輔
Distributed Fiber-optic Strain Sensing and
Functional Optical Device by Localizing Dynamic
Grating in Erbium-doped Fiber
Z. HE, K. HOTATE, X. FAN and Y. MIZUNO
177
Oct. 2004
論文・著書一覧（2004 年度）
Publications List
[9]
研究論文
[1]
Chia-Chen Chang, Zuyuan He, Gregory Senft, Nasir
Ahmad, Erin Sahinci, and Waqar Mahmood,
“Evaluation on fiber boot of optical component by bend
radius measurement in side pull test,” IEICE Electron.
Express, Vol. 2, No. 6, pp. 205-210, 2005
[2]
Momoyo Enyama, Zuyuan He, and Kazuo Hotate,
“Expansion of spatial measurement range by use of
vernier effect in multiplexed fibre Bragg grating strain
sensor with synthesis of optical coherence function,”
IoP Meas. Sci. Technol., Vol. 16, No. 4, pp. 977-983,
2005
[3]
Xinyu Fan, Zuyuan He, and Kazuo Hotate, “Novel
distributed fiber-optic strain sensor by localizing
dynamic
grating
in
polarization-maintaining
erbium-doped fiber: proposal and theoretical analysis,”
Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44, No. 2,
pp.1101-1106, 2005
[4]
Zuyuan He, Soshi Yoshiyama, Momoyo Enyama, and
Kazuo Hotate, “High-reflectance-resolution optical
reflectometry with synthesis of optical coherence
function,” Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44,
No. 3, pp. L117-L119, 2005
[5]
[6]
[10] Momoyo Enyama, Zuyuan He, and Kazuo Hotate,
“Expansion of spatial measurement range by use of
vernier effect in fiber Bragg grating strain sensing
system with synthesis of optical coherence function,”
Proc. 9th Opto-Electronics and Communications
Conference / 3rd International Conference on Optical
Internet (OECC/COIN2004), pp. 678-679, Yokohama,
July 2004
[11] Zuyuan He, Chia-Chen Chang, Jun Bao, Wenxin Zheng,
Erin Sahinci, and Waqar Mahmood, “Measurement and
modeling
of
Raman
gain
profile
in
wavelength-division-multiplexed systems,” Proc. 9th
Opto-Electronics and Communications Conference / 3rd
International Conference on Optical Internet
(OECC/COIN2004), pp. 668-669, Yokohama, July 2004
シンポジウム・研究会・大会等発表
[12] 樊 昕昱, 水野洋輔，何 祖源, 保立和夫,
エルビ
ウム添加ファイバにおけるダイナミックグレーテ
ィングを用いた光波コヒーレンス関数の合成法に
よる帯域可変光フィルタ, 電子情報通信学会光エ
レクトロニクス研究会，東京，2005 年 2 月
Zuyuan He, Waqar Mahmood, Erin Sahinci, Nasir
Ahmad, and Yves Pradieu, “Analysis on the effects of
fiber end face scratches on return loss performance of
optical fiber connectors,” IEEE/OSA Journal of
Lightwave Technology, Vol. 22, No. 12, pp. 2749-2754,
2004
[13] 樊 昕昱, 何 祖源, 保立和夫, 偏波維持エルビウム
添加ファイバにおけるダイナミックグレーティン
グを用いた分布型光ファイバ歪センシング, 応用
物理学会第 34 回光波センシング技術研究会講演論
文集，pp. 25-30, 東京，2004 年 12 月
Zuyuan He, Chia-Chen Chang, Jun Bao, Wenxin Zheng,
Erin Sahinci, and Waqar Mahmood, “Measurement and
modeling of spectral transmission tilt in WDM systems
due to stimulated Raman scattering,” IEICE Electron.
Express, Vol. 1, No. 11, pp. 311-316, 2004
[14] 何 祖源, 吉山総志，圓山百代，保立和夫, コヒー
レンス関数合成型光リフレクトメトリにおける反
射率分解能の改善,
応用物理学会第 34 回光波セ
ンシング技術研究会講演論文集，pp. 59-62, 東京，
2004 年 12 月
国際会議論文
[7]
[8]
Zuyuan He, Soshi Yoshiyama, Momoyo Enyama, and
Kazuo Hotate, “Reflectivity precision improvement in
optical reflectometry by synthesis of optical coherence
function,”
Proc.
9th
Opto-Electronics
and
Communications Conference / 3rd International
Conference on Optical Internet (OECC/COIN2004), pp.
684-685, Yokohama, July 2004
Zuyuan He and Kazuo Hotate, “Application of
synthesized coherence function to distributed optical
sensing,” Proc. SPIE International Conference on
Asia-Pacific Optical Communications (APOC’2004),
Vol. 5623, Paper 5623-84, Beijing, Nov. 2004 (tutorial
/invited)
[15] 何 祖源, 堀江 信吾, 圓山 百代, 保立 和夫, 光波
コヒーレンス関数の合成による偏波維持光ファイ
バ側圧センサの片端入力・測定,
SICE 第 21 回セ
ンシングフォーラム予稿集，pp. 249-253, 東京，2004
年9月
[16] 何 祖源, コン ユーティン，柏木正浩，保立和夫,
吉国裕三, 光波コヒーレンス関数合成法による光
コヒーレンストモグラフィと光ドップラートモグ
ラフィ,
応用物理学会第 33 回光波センシング技
術研究会講演論文集，pp. 17-22, 東京，2004 年 6 月
Xinyu Fan, Zuyuan He, and Kazuo Hotate, “Distributed
fiber optic strain sensing by synthesizing dynamic
grating in polarization maintaining erbium-doped fiber,”
Proc. SPIE Fiber Optic Sensor Technology and
Applications III, Vol. 5589, pp. 154-163, Philadelphia,
178
[17] 圓山百代，何 祖源, 保立和夫, 光波コヒーレンス
関数の合成法によるファイバブラッググレーティ
ング歪センシングシステムにおける Vernier 効果を
用いた空間的測定レンジの拡大, 応用物理学会第
33 回光波センシング技術研究会講演論文集，pp.
23-28, 東京，2004 年 6 月
[18] 何 祖源，水野洋輔，樊 昕昱，保立和夫, エルビ
ウム添加ファイバにおけるダイナミックグレーテ
ィングの反射特性の帯域制御, 第 52 回応用物理学
関係連合講演会, さいたま, 2005 年 3 月
[19] 樊 昕昱, 何 祖源, 保立和夫,
エルビウム添加フ
ァイバにおけるダイナミックグレーティングの実
験研究,
電子情報通信学会ソサイエティ大会, 徳
島, C-3-35, p. 167，2004 年 9 月
[20] Momoyo Enyama, Zuyuan He, and Kazuo Hotate,
“Expansion of spatial measurement range by use of
vernier effect in fiber Bragg grating strain sensing
system with synthesis of optical coherence function,”
Proc. SICE Annual Conference 2004, pp. 536-539,
Sapporo, Aug. 2004
179

ガルバニック腐食（異種金属接触腐食）

こちらをご覧下さい - 神戸北野異人館街

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台所通信Vol.3

Question!

2011年度 Vol.4

P1-2 表紙 [PDFファイル／3.13MB]

2015/10/29ランチパスポート八王子版VOL．1