Ⅱ．研究活動状況
CURRENT RESEARCH ACTIVITIES
A. エネルギー・環境・制御
仁田・馬場研究室
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
原島・苗村研究室
石塚研究室
広瀬（啓）・峯松研究室
浅見研究室
近山・田浦研究室
相田研究室
坂井・五島研究室
相澤研究室
伊庭研究室
江崎研究室
森川研究室
黒橋研究室
杉本研究室
C. エレクトロニクス
柴田・三田研究室
大津研究室
保立・山下研究室
菊池研究室
浅田・池田研究室
藤田研究室
中野・杉山研究室
高木研究室
田中研究室
廣瀬（明）研究室
藤島研究室
何研究室
Energy, Environment, and Control
Nitta & Baba Laboratory
Oda & Ono Laboratory
Yamaji & Fujii Laboratory
Hidaka & Kumada Laboratory
Hori Laboratory
Yokoyama Laboratory
Ono Laboratory
Ohsaki Laboratory
Koseki Laboratory
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
19
23
27
32
38
41
45
49
52
Information, Communication, and Media
Harashima & Naemura Laboratory ………………………..
Ishizuka Laboratory
………………………..
Hirose & Minematsu Laboratory ………………………..
Asami Laboratory
………………………..
Chikayama & Taura Laboratory
………………………..
Aida Laboratory
………………………..
Sakai & Goshima Laboratory
………………………..
Aizawa Laboratory
………………………..
Iba Laboratory
………………………..
Esaki Laboratory
………………………..
Morikawa Laboratory
………………………..
Kurohashi Laboratory
………………………..
Sugimoto Laboratory
………………………..
55
64
70
78
79
83
86
89
95
98
100
107
109
Electronics
Shibata & Mita Laboratory
Ohtsu Laboratory
Hotate & Yamahita Laboratory
Kikuchi Laboratory
Asada & Ikeda Laboratory
Fujita Laboratory
Nakano & Sugiyama Laboratory
Takagi Laboratory
Tanaka Laboratory
Hirose Laboratory
Fujishima Laboratory
He Laboratory
18
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
………………………..
112
118
122
129
135
140
144
154
159
167
170
172
仁田・馬場研究室
Nitta & Baba Laboratory
(http://www.asc.t.u-tokyo.ac.jp)
Power Systems by use of Superconducting Magnetic
Energy Storage
T. NITTA, J. BABA and T. YONEZU
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・守末奨
Studies on Superconducting Fault Current Limiter
T. NITTA, J. BABA, K. FUSHIKI and S. MORISUE
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.
3.
5.
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・西川勝也
Studies on power control in micro grid power system
with various generators
T. NITTA, J. BABA and K. NISHIKAWA
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・馬場旬平・米津武則
Studies on Diagnosis of Operating Conditions of
19
[6]
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
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
M. Chiba and T. Nitta: Surface Spark-over Voltage on
Solid Insulator in Sub-Cool Liquid Nitrogen, IEEE
Trans. on Applied Superconductivity, Vol.15, No.2, pp.
1743-1746 (2005).
[2]
J. Baba, T. Higata, M. Chiba and T. Nitta: Fundamental
characteristics on Y123 thin film for switching surge
current to design SCFCL, IEEE Trans. on Applied
Superconductivity, Vol.15, No.2, pp. 1970-1973 (2005)
[3]
Y. Shirai, A. Mochida, T. Morimoto, M. Shiotsu, T. Oide,
M. Chiba and T. Nitta : Repetitive Operation of Three
Tree-phase Superconducting Fault Current Limiter in a
Model Power System, IEEE Trans. on Applied
Superconductivity, Vol.15, No.2, pp. 2110-2113 (2005)
[4]
G. Wu, T. Nitta and A. Yokoyama: Enhancement on
Available Transfer Capability of Multi-machine Power
System by Introduction of Superconducting Generator,
IEEJ Trans. on Power and Energy, Vol. 125, No. 10, pp.
973-978 (2005)
[5]
[7]
O. Sakamoto and T. Nitta: Basic Consideration on
Damper Cylinder Design for Superconducting Generator,
The International Conference on Electrical Engineering
(ICEE2005), Kunming, China, IP1-04, ICEE-F0220
(CD-ROM) (2005)
[8]
W.Sae-Kok, A. Yokoyama and T. Nitta: Comparison of
Design Methods of Excitation Control System of
Superconducting Generator with High Response
Excitation in Aspect of Power System Dynamics
Improvement, The International Conference on
Electrical Engineering (ICEE2005), Kunming, China,
PP2-01, ICEE-F0252 (CD-ROM) (2005)
[9]
J. Baba, S. Numata, S. Suzuki, S. Kusagawa, T. Yonezu,
A. Denda, T. Nitta and E. Masada: Fundamental
Measurements of a Small Scale Micro Grid Model
System, The International Conference on Electrical
Engineering (ICEE2005), Kunming, China, PS1-33,
ICEE-F0314 (CD-ROM) (2005)
[10] T. Ishida, A. Nakamaru, Y. Shirai, T. Nitta and K.
Shibata: Stabilizing Control and On-line Monitoring of
Power System Conditions by Use of SMES, The
International Conference on Electrical Engineering
(ICEE2005), Kunming, China, PS1-04, ICEE-F0375
(CD-ROM) (2005)
研究論文
[1]
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,
電気学会電力・エネルギー部門誌, Vol. 126, No. 3 pp.
pp. 347-358 (2006)
[11] J. Baba, S. Morisue, M. Chiba and T. Nitta: S/N
Transition Measurement of Y123 Thin Film on Various
Frequency Sinusoidal Current, , The International
Conference on Electrical Engineering (ICEE2005),
Kunming, China, PS3-63, ICEE-F0380 (CD-ROM)
(2005)
[12] Y. Shirai, A. Mochida, M. Shiotsu, H. Hatta, M. Chiba
and T. Nitta: Experimental Study on Voltage Drop
Control by Use of Superconducting Fault Current
Limiter in a Model System, The International
Conference on Electrical Engineering (ICEE2005),
Kunming, China, PS1-10, ICEE-F0659 (CD-ROM)
(2005)
[13] O. Sakamoto, M. Hashimoto, M. Sonoda and T. Nitta:
Effects of Superconducting Generator on Mitigation of
Voltage Fluctuation in Power Systems with Wind Power
Generation, 15th Power Systems Computation
Conference (PSCC’05), Liege, Belgium, CD-ROM
(2005)
W. Sae-Kok, A. Yokoyama and T. Nitta: Excitation
Control System Design of High Response Excitation
Type Superconducting Generator for Improving Power
System Dynamics, IEEJ. Trans. on Power and Energy,
Vol.125, No.12, pp. 1112-1120 (2005)
[14] T. Yonezu, T. Nitta, Y. Shirai, A. Nakamaru and K.
Shibata: On-Line Measurement of the Eigenvalues of
20
Multi-Machine Power System by use of SMES, 15th
Power Systems Computation Conference (PSCC’05),
Liege, Belgium, CD-ROM, (2005)
[23] Y. Shirai, T. Morimoto, K. Furushiba, M. Shiotsu, K.
Fushiki, J. Baba and T. Nitta: Current Limiting
Characteristics of Inductive Type SCFCL with ZnO
Device and Resistor in Parallel, The 19th International
Conference on Magnet Technology (MT-19), Genova,
Italy, MOA10PO07, (2005)
[15] W. Sae-Kok, A. Yokoyama and T. Nitta: Excitation
control system design of superconducting generator with
high response excitation in consideration of SMES effect
for improving stability in multi-machine power system,
15th Power Systems Computation Conference
(PSCC’05), Liege, Belgium, CD-ROM, (2005)
[24] O. Sakamoto and T. Nitta: Consideration on Damper
Cylinder Design for Effectiveness of Superconducting
Generator, The 19th International Conference on Magnet
Technology (MT-19), Genova, Italy, TUA10PO08,
(2005)
[16] J. Baba, S. Suzuki, S. Numata, S. Kusagawa, T. Yonezu,
A. Denda, T. Nitta and E. Masada: Combined power
supply method for micro grid by use of several types of
distributed power generation systems, 11th European
Conference
on
Power
Electronics
and
Applications(EPE2005), Dresden, Germany, 0344,
(2005)
[25] T. Nitta, J. Baba, O. Sakamoto and T. Yonezu: Proc. of
the International Symposium on Advanced Electronics
for Future Generations, Tokyo, pp. 271-276, Oct. 11-12,
2005 The 19th International Conference on Magnet
Technology (MT-19), Genova, THA09PO03 (2005)
[17] S. Kusagawa, E. Masada, J. Baba, T. Kobayashi, M.
Ohshima and I. Nagy: Coordinate Control of Distributed
Generations with Power Converters in a Micro Grid,
11th European Conference on Power Electronics and
Applications(EPE2005), Dresden, Germany,
326
(2005)
[26] T. Yonezu, T. Nitta and J. Baba: On-Line Measurement
of Real Parts of Eigenvalues in Multi-Machine Power
System by Use of SMES, Proc. of 21st-Century COE
Workshop (The 7th Seoul Univ. - Univ. of Tokyo Joint
Seminar on Electrical Engineering), Tokyo, Japan,
pp.29-34 (2005)
[18] S. Kusagawa, J. Baba, M. Ohshima and E. Masada:
Supply Power Quality of a Micro Grid based on
Distributed Generations in relation with Power
Converter Control(EPE2005), Dresden, Germany, 332
(2005)
[27] O. Sakamoto and T. Nitta: Effectiveness of
Superconducting Generator and Basic Consideration on
Damper Cylinder Design, Proc. of 21st-Century COE
Workshop (The 7th Seoul Univ. - Univ. of Tokyo Joint
Seminar on Electrical Engineering), Tokyo, Japan,
pp.47-52 (2005)
[19] J. Baba, S. Morisue, M. Chiba and T. Nitta:
Measurement of Relation between Current Applying
Time and Trigger Current Level of Y123 Thin Film for
Sinusoidal Current, Proc. of the 7th European
Conference
on
Applied
Superconductivity
(EUCAS2005), Vienna, Austria, TU-P2-55, (2005)
著書
[28] 仁田: 新・電気システム工学「電気工学通論」, 数
理工学社 (2005)
[29] 仁田他(分担執筆): 電力工学ハンドブック, 朝倉書
店 (2005)
[20] Y. Shirai, T. Morimoto1, K. Furushiba1, M. Shiotsu, K.
Fushiki, J. Baba and T. Nitta: A Model Experiment of
Current Limiting Characteristics of Superconducting
Fault Current Limiter in the Demand Side with
Distributed Generator, Proc. of the 7th European
Conference
on
Applied
Superconductivity
(EUCAS2005), Vienna, Austria, TU-P2-66, (2005)
[30] 仁田他(分担執筆）:「電力システムにおける電力貯
蔵の最新技術」 第 9 章 超電導コイルによる電力貯
蔵語術, 2. 開発動向, pp. 183-191, 株式会社シーエム
シー出版 (2006)
総説・解説論文
[21] K. Fushiki, T. Nitta and J. Baba: Conceptual Design for
Transformer Type SC-FCL by use of Silver Sheathed
BSCCO Wire, Proc. of the 7th European Conference on
Applied Superconductivity (EUCAS2005), Vienna,
Austria, TU-P2-72, (2005)
[31] 仁田旦三: 特集－超電導応用技術の開発動向－
論 超電導応用技術の現状と展望, 電気評論,
90 巻, 12 号，pp. 12-15 (2005)
[22] T. Yonezu, T. Nitta, Y. Shirai and K. Shibata: On-Line
Measurement of Real Parts of Eigenvalues in
Multi-Machine
Power
System
by
Use
of
Superconducting Magnetic Energy Storage, The 19th
International Conference on Magnet Technology
(MT-19), Genova, Italy, THA09PO03 (2005)
[32] 古芝邦充, 森本隆之, 白井康之, 伏木圭祐, 馬場旬
平, 仁田旦三: 変圧器型超電導限流器の動作特性に
関する検討, 第 72 回 2005 年度春季低温工学・超電
導学会講演概要集, 1B-a01, P. 16 (2005)
総
第
シンポジウム・研究会・大会等発表
[33] W. Sae-Kok, A. Yokoyama and T. Nitta, Excitation
21
Control System Design of High Response Excitation
Type Superconducting Generator for Improving Power
System Dynamics, Proceedings of the Sixteenth Annual
Conference of Power & Energy Society. IEE of Japan,
pp. 15.11-15.18 (2005)
[44] 森田友輔, 石田友信, 白井康之, 仁田旦三, 柴田勝
彦: システム同定を用いた微省電力注入による系統
固有値の測定法－安定化制御の影響－,平成 18 年電
気学会全国大会講演論文集, 横浜, 第 6 分冊,
p.261-262 (2005)
[34] 石田友信, 中丸成人, 白井康之, 仁田旦三, 柴田勝
彦: SMES を用いたシステム同定法による系統安定
度把握模擬実験, 平成 17 年電気学会 電力・エネル
ギー部門大会, pp. 12.3-12.4 (2005)
その他
[45] 研究／事業グループ紹介 東京大学大学院工学系
研究科電気工学専攻 仁田・馬場研究室, 低温工学，
40 巻, 第 4 号, pp.130-131 (2005）
[35] 馬場旬平, 鈴木聡, 沼田茂生, 草川慎一, 米津武則,
傳田篤, 仁田旦三, 正田英介: 分散電源の出力応答
特性の簡易モデル, 平成 17 年電気学会 電力・エネ
ルギー部門大会, pp. 13.1 -13.2, (2005)
[46] 仁田旦三: 新産業創造と大学の役割 2 -新産業創造
と大学の研究目的-, 平成 18 年電気学会全国大会講
演論文集, 横浜, 第 1 分冊, p.s8(9)-(10) (2005)
[36] セーコック ウォーラット, 横山明彦, 仁田旦三:
超速応励磁型超電導発電機のエネルギー関数に基
づいた励磁制御系, 平成 17 年電気学会 電力・エネ
ルギー部門大会, pp. 15.21 -15.22 (2005)
[37] 古芝邦充, 森本隆之, 白井康之, 伏木圭祐, 馬場旬
平, 仁田旦三: ZnO 素子と抵抗を並列した変圧器型
超電導限流器の特性解析, 平成 17 年電気学会 電
力・エネルギー部門大会, pp. 47.23-47.24 (2005)
[38] 米津武則, 仁田旦三, 馬場旬平: SMES を用いた多機
系統における固有値実部のオンライン特性, 平成
17 年電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会,
PE-05-9/PSE-05-16, pp. 45-50 (2005)
[39] 馬場旬平, 沼田茂生, 関根大祐, 草川慎一, 米津武
則, 傳田篤, 仁田旦三, 正田英介: 分散電源モデル
を用いた複数種類分散型電源統合制御有効電力計
算機シミュレーションと実測結果の比較例, 平成
17 年電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会,
PE-05-98/PSE-05-105, pp. 49-54 (2005)
[40] 白井康之，中丸成人，石田友信, 仁田旦三，柴田勝
彦: 微小電力注入による電力系統固有周波数のオン
ラインモニタリングシステム, 平成 17 年電気学会
電 力 技 術 ・ 電 力 系 統 技 術 合 同 研 究 会 ,
PE-05-18/PSE-05-25, pp. 41-46 (2005)
[41] 古芝邦充, 吉井敏浩, 白井康之, 伏木圭祐, 馬場旬
平, 仁田旦三: ZnO 素子と抵抗を並列した変圧器型
超電導限流器の三相模擬系統実験, 平成 18 年電気
学会全国大会講演論文集, 横浜, 第 5 分冊, p.11
(2005)
[42] 松村年郎, 横水康伸, 飯岡大輔, 堀田直克, 渋谷正
豊, 仁田旦三, 熊谷俊弥, 山崎裕文, 鳥居慎治:
MOD 法で作製した YBCO 薄膜の過電流通電実験,
平成 18 年電気学会全国大会講演論文集, 横浜, 第 5
分冊, p.2 (2005)
[43] 西川勝也, 馬場旬平, 仁田旦三, 沼田茂生: 小規模
発電用エンジンの過渡状態における燃料消費効率
の測定,
平成 18 年電気学会全国大会講演論文集,
横浜, 第 6 分冊, p.33-34 (2005)
22
小田・小野(亮)研究室
Oda and Ono Laboratory
(http://streamer.t.u-tokyo.ac.jp)
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.
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
のラジカル計測
小野 亮・小田 哲治・武澤 慶・土井田 尚
Optical Observation of Radicals in Non-Thermal
Plasma by LIF and Other Optical Spectroscopy
R. ONO, T. ODA, K. TAKEZAWA, and H. DOITA
大気圧非熱平衡プラズマの反応機構を解明するため、
ラジカル密度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計測技術が確立さ
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、振動励起 O2 分子、NO 分子の観測、二光子 LIF
による O ラジカル、N 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。また、ス
トリーマ挙動とラジカル生成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 the
chemical reactions is essential. OH radical, vibrationally
excited O2 molecule, and NO molecule were measured by LIF,
O and N radicals were 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.
2.
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
Observation and Numerical Simulation of
Atmospheric Pressure Discharge Plasma
R. ONO and T. ODA
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
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
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・小野孝一
Cleaning of Polluted Gas by Using
Non-Thermal Plasma
T. ODA and K. ONO
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
23
radicals, is being developed.
4.
危険性の定量的な評価を行っている。
Various kinds of electrostatic problems for hydrogen
including electrostatic charging, discharge and firing are
examined, especially related with hydrogen station for fuel
cell vehicles. The minimum ignition energy (MIE) of
hydrogen-air mixture is 0.019 mJ, which is 1/10 smaller than
that of other usual flammable gas such as methan and propane.
As hydrogen is quite sensitive to the electrostatic discharge ,
the assessment of electrostatic hazard is essential for practical
use of hydrogen. The MIE of hydrogen was measured using a
spark discharge for various hydrogen concentrations, humidity,
and electrical circuit constant.
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
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.
6.
水素放電着火時のラジカルおよびガス温度計
測
小野 亮・小田 哲治・高橋 功
Electrostatic Problems in the Hydrogen Handling
R. ONO, T. ODA, and I. Takahashi
水素の着火機構を解明するため、水素初期火炎中の OH
ラジカル密度とガス温度計測を、LIF を用いて行ってい
る。可燃性ガス中で放電が発生すると初期火炎が生成さ
れ、これが放電後 10μs－1ms に臨界火炎まで成長すれば
着火する。したがってこの時間領域で初期火炎の温度、
サイズ、ラジカル密度を測定すれば、着火と不着火を分
ける要素が明らかになる。しかしこれまで、水素を含む
可燃性ガスの初期火炎で温度やラジカル密度を測定した
例はなく、本研究は放電着火機構の解明に大きく寄与す
ることができる。
For examining the hydrogen ignition process, gas
temperature and OH radical density in the initial flame of
hydrogen-air mixture produced by spark discharge were
measured by LIF. When a spark occurs in a flammable gas, an
initial flame is produced. If it grows to a critical flame during
10 μs to 1 ms after the spark, ignition occurs. Therefore, the
gas temperature, size, and radical density of the initial flame
in the initial flame is the most important parameters for
modeling the hydrogen ignition by the spark.
7.
水素操作時の静電気問題
小野 亮・小田 哲治
Electrostatic Problems in the Hydrogen Handling
R. ONO and T. ODA
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。
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.
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。水素は最小着火エ
ネルギーが 0.019mJ で、一般的な可燃性ガスの 1/10 程度
である。このため非常に静電気に敏感で、その安全対策
は必須である。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、水素静電気着火
24
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
[12] T. Oda and K. Ebisu: “Charge behavior in/on polymer
films by simultaneous LIPP and TSDC method,” Conf.
Rec. 2005 IEEE Ind. Applicat. Conf. 40th IAS Annual
Meeting, HongKong, Vol. 2, pp. 1418-1422 (2005).
研究論文
[1]
S. B. Han, T. Oda, and R.
energy efficiency in the
trichloroethylene by the
process,” IEEE Trans. Ind.
1343-1349 (2005).
[2]
R. Ono, Y. Yamashita, K. Takezawa, and T. Oda:
“Behavior of atomic oxygen in pulsed dielectric barrier
discharge measured by laser-induced fluorescence,” J.
Phys. D, Vol. 38, pp. 2812-2816 (2005).
[3]
[4]
Ono: “Improvement of the
decomposition of dilute
barrier discharge plasma
Appl., Vol. 41, No. 5, pp.
[13] T. Oda, S. B. Han, and R. Ono, "Dilute VOCs
decomposition by the atmospheric pressure nonthermal
plasma," 4th APSPT Cebu Workshop, Cebu, pp. 35-40,
(2005).
[14] T. Oda, K. Ono, and R. Ono, "Discharge gap effect on
the decomposition efficiency of trichloroethylene," 4th
APSPT, Yunlin, pp. 217-220, (2005).
[15] T.Oda and R.Ono, "Optical diagnosis of atmospheric
pressure nonthermal plasma," Post APSPT4 Conf.
Arisan Workshop, Arisan, p. 1, (2005).
小野亮, 荷福正治, 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 －湿
度と放電パルス幅の影響－,” 静電気学会論文誌,
Vol. 29, No. 5, pp. 269-274 (2005).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[16] 武澤慶, 小野亮,小田哲治: “大気中ストリーマ放電
中における酸素原子ラジカル TALIF 測定に与える
オゾンの影響,” 2006 年静電気学会春季講演会, pp.
1-4 (2006).
R. Ono, M. Nifuku, S. Fujiwara, S. Horiguchi, and T.
Oda: “Gas temperature of capacitance spark discharge in
air,” J. Appl. Phys., Vol. 97, No. 12, Art. No. 123307
(2005).
[17] 土井田尚, 武澤慶, 小野亮, 小田哲治: “大気圧非熱
平衡プラズマ中での酸素原子ラジカルと酸素分子
の反応,” 2006 年静電気学会春季講演会, pp. 13-16
(2006).
[5] R. Ono and T. Oda: “Ozone production by primary and
secondary streamers in a pulsed positive corona
discharge,” J. Adv. Oxid. Technol., Vol. 8, No. 2, pp.
167-171 (2005).
[18] 小野孝一, 小田哲治: “触媒を併用した大気圧非熱平
衡プラズマによる VOC 分解処理,” 2006 年静電気学
会春季講演会, pp. 25-28 (2006).
[6] T. Oda, Y. Yamashita, K. Takezawa, and R. Ono:
“Oxygen atom behavior in the nonthermal plasma,” Thin
Solid Films, Vol. 506, pp. 669-673 (2006).
[19] 高橋功, 小野亮, 小田哲治: “レーザ誘起蛍光法によ
る静電気着火水素火炎中の OH ラジカルの挙動観
測,” 2006 年静電気学会春季講演会, pp. 43-46 (2006).
国際会議論文
[7]
T. Oda, R. Ono, and K. Takezawa, "Optical diagnosis of
atmospheric pressure nonthermal plasma for pollution
control," Int. Symp. Opt. Sci. and Technol., SanDiego,
5880-23, (2005).
[20] 小田哲治, 小野孝一, 小野亮: “非熱平衡プラズマに
よる希釈有機物処理 －二酸化マンガン効果－,” 第
２４回空気清浄とコンタミネーションコントロー
ル研究会, pp. 236-238 (2005).
[8]
T. Oda, S. B. Han, and R. Ono: “Non-Thermal Plasma
Processing
for
Dilute
Trichloroethylene
Decomposition,” 17th Int. Symp. on Plasma Chemistry,
Toronto, pp. 1180-1181 (2005).
[21] 齋藤智之, 杉田直記, 小田哲治: “CO 酸化における
酸素濃度依存性 －バリア放電リアクタとエキシマ
ランプの比較検討－,” 2005 年静電気学会講演論文
集, pp. 87-90 (2005).
[9]
R. Ono, K. Takezawa, Y. Yamashita, and T. Oda:
“Optical measurement of radicals and excited molecules
in discharge plasma,” 17th Int. Symp. on Plasma
Chemistry, Toronto, pp. 125-126 (2005).
[22] 小野孝一, 韓尚甫, 小田哲治: “トリクロロエチレン
分解における同軸円筒形リアクタの高効率化と反
応機構の検討,” 2005 年静電気学会講演論文集, pp.
93-96 (2005).
[10] Ｔ. Oda, "Surface charge behavior of corona-charged
thin polymer films," 12th Int. Symp. Electrets, Salvador,
pp. 188-191 (2005).
[23] 武澤慶, 小野亮, 土井田尚, 小田哲治: “大気中スト
リーマ放電における酸素原子 TALIF 測定の励起光
集光形状の改善,” 2005 年静電気学会講演論文集, pp.
225-228 (2005).
[11] K. Takezawa, R. Ono, and T. Oda: “Atomic oxygen
radical observation in an atmospheric pressure pulsed
discharge by TALIF,” Conf. Rec. 2005 IEEE Ind.
Applicat. Conf. 40th IAS Annual Meeting, HongKong,
Vol. 4, pp. 2914-2917 (2005)
[24] 土井田尚, 武澤慶, 小野亮, 小田哲治: “大気圧非熱
平衡プラズマ中の酸素ラジカル 2 次元分布測定,”
2005 年静電気学会講演論文集, pp. 231-234 (2005).
[25] 小野亮, 小田哲治: “パルスバリア放電によるオゾン
25
の生成過程,” 2005 年静電気学会講演論文集, pp.
235-238 (2005).
26
山地・藤井研究室
Yamaji and Fujii Laboratory
(http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/yamaji/)
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 with a detailed transportation
sub-model.
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
両澤光一・藤井康正・山地憲治
Policy Assessment of Energy Security with a Global
Energy Model of Multi-agent Type
K.MOROSAWA, 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
model formulated as a multi-agent system.
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・上杉春奈・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, H.UESUGI, 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。
4. バイオエネルギーの利用可能性に関する研究
永富悠・矢田尚・藤井康正・山地憲治
Simulation Study on Sustainable Use of Bio-energy
Y.NAGATOMI, T.YADA, Y.FUJII and K.YAMAJI
世界各地域の条件を考慮して、土地利用規約の下で持
続可能なバイオエネルギー供給量のモデル解析を行い、
27
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、食料生産及び原材料生
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.
Strategies with Uncertain Market Prices
H.TSURU, M.NARA, Y.FUJII and K.YAMAJI
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.
5. 送電権市場の制度設計に関する研究
大平晃三・藤井康正・山地憲治
Study on the Mechanism Design of the Market of
Power Transmission Rights
K.OOHIRA, Y.FUJII and K.YAMAJI
７. 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
横山直規・大和久崇・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.YOKOYAMA, T.OHWAKU, Y.FUJII
and K.YAMAJI
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.
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
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ュミレ
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 network, 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 systems, 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.
6. 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
都留大和・奈良雅文・藤井康正・山地憲治
Stochastic Optimal Electric Power Procurement
28
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
著書
[10] 山地憲治：「バイオマス用語辞典」社団法人日本エ
ネルギー学会編、オーム社（2006）
研究論文
[1]
Hiromi Yamamoto, Kenji Yamaji “Sustainable energy
path,” Thermal Science Vol 9,Number 3 pp.7-14 (2005)
[2]
Keigo Akimoto, Toshimasa Tomoda and Yasumasa Fujii:
"Development of a mixed integer programming model
for technology development strategy and its application
to IGCC technologies," Energy, Vol.30, Issue 7, pp.
1176-1191, June (2005)
[11] 藤井康正：
「応用数学ハンドブック」、藤原毅夫・平
尾公彦・久田俊明・広瀬啓吉 編、丸善株式会社、
22. 常微分方程式と回路理論、23. グラフと回路網
方程式を執筆（2005）
[12] 藤井康正：「エネルギーと環境の技術開発」地球環
境のための技術としくみシリーズ 6、松岡譲 編著、
コロナ社、第 4 章執筆（2005）
総説・解説論文
国際会議論文
[3]
[4]
[5]
[6]
[13] 山地憲治：
「新エネルギーの現状と今後の展望
Yasumasa Fujii: “Assessment of Energy Supply Systems
with an Energy Infrastructure Model for Asia,” Panel
Session: Electricity Infrastructure in Asian Region and
Energy Security Problems, IEEE 2005 General Meeting,
San Francisco, June 12-16 (2005)
－技術開発から普及促進へ、期待される地域の
役割，地域づくり 2005, pp4-7（2005）
[14] 山地憲治：
「バイオマスエネルギー」、環境時代
新年号, pp6-7（2006）
[15] 藤井康正：
「分散エネルギーシステムの展望と
Yumiko Watanabe,Takeshi Shinohara, Taketo Hayashi,
Yasumasa Fujii,Kenji Yamaji: “Analysis of the Energy
System by Energy Model Formulated as Multi-agent
Simulation,” Inetrnational Energy Workshop (IEW)
2005, Kyoto, 7/5-7 (2005)
課 題 」 , 電 気 学 会 論 文 誌 B, 125 巻 , 9 号 ,
pp.833-836 (2005)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[16] 山地憲治：「中国に見るなつかしい未来と日本の役
割」, 自然エネルギー推進市民フォーラム，東京，
5/16(2005)
Takayuki Takeshita, Kenji Yamaji: “Difference In
Optimal Strategies between Transportation Modes under
the CO2 Stabilization Target of 550 ppm,” International
Energy Workshop (IEW)2005,Kyoto,7/5-7 (2005)
[17] 渡辺裕美子、藤井康正、山地憲治：「確率計画法に
よる国際的エネルギーセキュリティ向上策に関す
る研究」，エネルギー・資源学会第 24 回エネルギ
ー・資源学会研究発表会, 12-24, pp.181-184, 東京,
6/9-10 (2005)
Yumiko Watanabe, Takeshi Shinohara, Taketo Hayashi,
Yasumasa Fujii, Kenji Yamaji: “Development of
Agent-Based Global Energy Model for Considering
International Competition of Energy Strategy,”
International Symposium on Energy, Informatics and
Cybernetics 2005, Orland, USA, 7/10-13 (2005)
[7]
[8]
[18] 丹羽弘善，林武人，藤井康正，山地憲治：「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」，エネルギー・資源学会第 2４回エネルギー・資
源学会研究発表会, 15-3, pp.221-224, 東京, 6/9-10
(2005)
Hiroyoshi Niwa, Taketo Hayashi, Yasumasa Fujii, Kenji
Yamaji: “Operation of an Electicity Storage System
under Uncertain Electricity Proces via Stochastic
Dynamic Programming,” 21st –Century COE Workshop
(2005)
[19] 山地憲治：「LCA の今後の方向性」，ライフサイク
ルアセスメント研究センター講演会，東京，6/20
（2005）
Kenji Yamaji, Satoshi Miyazaki, Hidefumi Abe and Ken
Tsuzuku: ”Evaluation of KW Value of Photovoltaic
Power System,” Proceeding of the International
Symposium on Advance Electronics for Future
Generations,-“Secure-Life Electronics” for Quality and
[20] 山地憲治：「自然エネルギーの普及におけるグリー
ン電力の役割」, 太陽光発電所ネットワーク 2005
年度総会，東京，6/25（2005）
[21] 山地憲治：「地球温暖化対策としてのバイオマスの
システム評価」，地球環境バイオマスフォーラム，
千葉，7/11（2005）
Society-, Tokyo, Japan, pp315-317,Oct.11-12(2005)
[9]
Yasumasa Fujii: ”Assessment of Global Energy
Strategies for the Abatement of CO2 Emissions over the
[22] 山地憲治：「消費者は自然エネルギーの普及にどう
関われるか？」，東京，8/9（2005）
21st Century,” Proceeding of the International
Symposium on Advanced Electronics for Future
Generations-“Secure-Life Electronics” for Quality Life
and Society-, Tokyo, Japan, pp319-324,Oct.11-12 (2005)
[23] 山地憲治：「アカデミズムから観たエネルギー研
究・開発の方向性」，平成１７年度電気学会電力・
エネルギー部門シンポジウム，大阪，8/10（2005）
29
[24] 北浦孝啓, 林 武人, 藤井康正, 山地憲治：「世界エ
ネルギーモデルを用いた電気自動車による CO2 排
出量削減評価」, 平成 17 年電気学会 電力・エネ
ルギー部門大会, 大阪, 8/10-12 (2005)
[37] 篠原雄一郎, 藤井康正, 山地憲治：
「自律分散型電源
ネットワーク構築に関する検討」, 平成 18 年電気
学会全国大会 6-111, 横浜, 3/15-17 (2006)
[38] 戸張智貴, 横山直規, 林 武人, 藤井康正, 山地憲
治：
「負荷の不確実性を加味した家庭用 CGS・給湯
用 HP の運用が日本のエネルギー需給・CO2 排出量
に与える影響評価」, 平成 18 年電気学会全国大会
6-107, 横浜, 3/15-17 (2006)
[25] 山地憲治：「原子力の健全な進展に向けて」，EEE
会議 第４２回講演・研究会，東京，8/19（2005）
[26] 藤井康正：
「エネルギーと環境」, 電気学会Ｂ部門主
催第 9 回エネルギーワンダーランド, 東京都立工業
高等専門, 10/9 (2005)
[39] 都留大和, 藤井康正, 山地憲治, 松山知弘：「電力市
場価格の不確実性と負荷追従制約を考慮した発電
設備の最適運用戦略」, 平成 18 年電気学会全国大
会 6-122, 横浜, 3/15-17 (2006)
[27] 藤井康正：
「Outcomes（学習成果）の定義 EC-2000
へ対応するための枠組み」, 電気学会 JABEE 普及
支援部会主催 受審校のための研修会,
12/10-11(2005)
[40] 大平晃三, 岡村知暁, 藤井康正, 山地憲治：「人工市
場モデルによる送電容量制約を考慮した電力市場
のシミュレーション解析」, 平成 18 年電気学会全
国大会 6-131, 横浜, 3/15-17 (2006)
[28] 藤井康正：「コストと経済ポテンシャル」,（独）産
業技術総合研究所主催 IPCC 二酸化炭素回収・貯留
に関する特別報告書報告会, フロラシオン青山,
12/22 (2005)
[41] 山地憲治：「ＲＰＳ法及び新エネルギー普及促進策
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池等）のビジネス戦略及び市場展望セミナー,東
京,2/21（2006）
[29] 渡辺裕美子，林武人，藤井康正，山地憲治：「マル
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22 回エネルギーシステム・経済・環境コンファレ
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[42] 山地憲治：「地球温暖化メカニズムから見た防止対
策」,地球温暖化シンポジウム＆千葉県環境研究セン
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[30] 戸張智貴, 林 武人, 藤井康正, 山地憲治：「家庭用
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エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス,
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[43] 山地憲治：「太陽光発電を巡るグリーン電力証書の
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[31] 永富悠, 山本博巳, 林 武人, 藤井康正, 山地憲治：
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自家発電施設者懇話会・平成 17 年度合同委員会,東
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[32] 竹下貴之,藤井康正,山地憲治： ”A Cost-effective of
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[46] 山地憲治：「石油エネルギー開発の状況と将来のエ
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[33] 竹下貴之,山地憲治：”Potential contribution of coal
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システム・経済・環境コンファレンス,東京,1/26・
27（2006）
その他
[47] 山地憲治：「技術予測の夢と幻」,電気新聞,4/8
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[34] 丹羽弘善, 林 武人, 藤井康正, 山地憲治：
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ーシステム・経済・環境コンファレンス, pp.651-654,
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[48] 山地憲治：「原子力の世論調査」,電気新聞,5/19
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[50] 山地憲治：「電気系学科の不人気」,電気新聞,7/22
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[51] 山地憲治：
「システム工学者の弁明」,電気新聞,8/23
（2005）
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バイオマスの資源・利用技術のモデル分析」,第１回
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[52] 山地憲治：「熱の価値を考慮したコージェネの総合
30
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ＮＥＷＳ９ (2005)
[53] 山地憲治：
「分別知と般若知」,電気新聞,9/21（2005）
[54] 西川正純,柳瀬唯夫,山地憲治：「動き出した原子力
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４ (2005)
[55] 山地憲治：「アラン・マン先生のこと」,電気新
聞,10/28（2005）
[56] 山地憲治：「不確実性に対して強靭な政策への第一
歩」,エネルギーフォーラム 11 (2005)
[57] 山地憲治：「編集後記」,高圧ガス 12 月号,pp76
(2005)
[58] 山地憲治：「油の実る樹」,電気新聞,12/7（2005）
[59] 玉浦裕,山地憲治：「新エネルギー研究開発のいま!
－化学者への期待と夢」,化学 vol.61,（2006）
[60] 山地憲治：「分散エネルギーシステムの展望－エネ
ルギーシステムの構造革新の可能性－」,ベース設
計資料 No．127,12/20（2005）
[61] 山地憲治：
「コンテンツ学の誕生？」,電気新聞,1/13
（2006）
[62] 山地憲治：「セキュリティ問題の力学」,電気新
聞,2/16（2006）
[63] 山地憲治：
「アラン・マン先生の死を悼む」,エネル
ギー資源学会 Vol.27,pp166,3/5（2006）
[64] 山地憲治：「国際的視点から長期的に取り組むべき
省エネルギー」,日経産業新聞,3/17（2006）
[65] 山地憲治：「京都議定書の評価」,電気新聞,3/22
（2006）
31
日髙・熊田研究室
Hidaka and Kumada Laboratory
(http://www.hvg.t.u-tokyo.ac.jp)
2.
研究現況
Current Research Projects
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
ジ電圧を非接触で測定するセンサの開発を行っている。
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。本年度においては、昨年度
の試作器の特性を踏まえて実用的なセンサを製作し、実
用線路の開閉サージの測定を行った。
For measuring surge phenomena on a power- transmission
line which is in operation, non-contact measuring device is
desirable. The authors have developed a non-contact voltage
sensor 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 voltage induced
capacitively between auxiliary electrodes is measured using a
Pockels sensor. Practical type sensors have been made and
applied to the switching surge measurement on a power
transmission line.
1.
気体カー効果による電圧・電界測定
清水則博・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Electric Field and Voltage Measurement in Gas
Using Kerr Effect
N. SHIMIZU, 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。
大気圧空気のカー効果による電界測定装置を用いて交
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
ンのカー定数が中性分子のそれに比べ格段に大きい可能
性を示唆している。
さらに気体カー効果を利用した高電圧測定器のプロト
タイプを製作した。気体を空気、SF6 ガス、N2 ガス、
CO2 ガスと変えて測定したところ、得られる位相差測定
感度と電圧測定範囲の二面において Kerr 効果電圧測定
器に用いる媒質はこれらの気体の中では CO2 ガスが最
も優れているということがわかった。
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
1.3×10-18m/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 larger than those of neutral
molecules.
A prototype of high voltage measuring system is also
constructed based on Kerr sensing technique. SF6, N2, and
CO2 are experimentally tested as the Kerr material. Among
them, CO2 is adequate, thanks to its sensitivity.
3.
THz 波を用いた新しい非接触応力測定
武田敏信・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
New Non-Contact Measuring Technique of
Mechanical Stress by Using THz Wave
T. TAKEDA, S. MATSUOKA, A. KUMADA
and K. HIDAKA
長い間使用される絶縁体は経年劣化のため内部に何ら
かの欠陥を持っている可能性がある。通常、外部からの
診断で内部の欠陥を見つけるのは容易ではないため、絶
縁システムの分解検査が経年劣化の程度を知るのに必要
となる。これに対し、光弾性効果を利用すれば分解検査
なしで非接触検査をすることができる。
本年度においては THz 波の光弾性効果を利用した、物
質内部の応力測定手法を開発した。この新しい測定方法
は、絶縁体を簡単に点検できることと、可視光で不透明
ないくつかの物質を透過可能であるという利点がある。
本測定装置を用いて、架橋ポリエチレン(XLPE)、ポリプ
ロピレン（PP)など電気絶縁材料試料の応力分布の測定に
成功した。
Insulators used over a long time may have some defect in
themselves due to the aging. Usually it is hardly easy to find
the defect though external diagnoses. An overhaul of
insulation system is therefore required for recognizing the
extent of the aging. On the other hand, photoelastic effect can
provide non-contact diagnoses without the overhaul. A new
measuring technique of mechanical stress and strain which
can affect on mechanical strength is developed by using the
photoelastic effect of THz electromagnetic wave. This new
32
吉田遼大郎・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Trace Analysis by Complex Permittivity
Measurement in Microwave Band
R. YOSHIDA, S. MATSUOKA, A. KUMADA, and
K. HIDAKA
technique has some advantages of handily inspecting the
insulators and sensing various materials which are opaque in
visible rays. The spatial distribution of mechanical stress in
insulating material, such as XLPE and PP, is measured by the
non-contact measuring system based on photoelastic effect of
THz electromagnetic wave.
ビフェニルを塩素化した芳香族化合物はポリ塩化ビフ
ェニル(PCB)と呼ばれる。PCB はその熱的安定性や化学
的安定性、優れた絶縁特性から、変圧器やコンデンサな
ど多くの用途に用いられてきた。しかし、PCB の強い毒
性がわかってからは、国内における生産や輸入は研究目
的以外には禁止され、その廃棄や取り扱いについても厳
しい規制が設けられることとなった。PCB の処理は難し
く、その多くは保管されてきたが、近年 PCB の新たな処
理法が開発された。その方法は、マイクロ波(2.45GHz)
を用いて PCB を脱塩素化し、無害化するといったもので
ある。これは従来法と異なり、有害な副生成物をほとん
ど生成しないといった特徴がある。高効率な反応器の設
計のために、PCB 分解中の溶液中の PCB 量をリアルタイ
ムでモニタリングできる方法の開発が求められている。
そこで、マイクロ波帯における複素誘電率を測定するこ
とによる新たなモニタリング法を確立することを試みて
いる。また、PCB の分解メカニズムは未だ未解明である
ので、その解明も目的としている。
Such aromatics as biphenyl is chlorinated are called
polychlorinated biphenyls (PCBs). PCBs had been used in
many applications such as transformers and capacitors
because of their thermal stability, chemical stability and
good electrical-insulation performance. As it was found that
PCBs have severe toxicity, the production and the import of
them in Japan have been nowadays prohibited except the
purpose of academic researches, and the disposal and the
treatment of them have also been prohibited strictly. Owing
to the difficulty in the decomposition of them, most of them
have been stored. In recent years, a new effective processing
for PCBs has been developed. With the processing, PCBs
can be made harmless by de-chlorination of them using
microwave (2.45GHz).
Unlike conventional treatment, this new processing
hardly produces harmful by-product material. For designing
an efficient reactor, it is at first expected to establish a
real-time method for monitoring the amount of PCBs in
solution during degradation process. We challenge to
establish a new monitoring method by measuring complex
permittivity in microwave band. As the decomposition
mechanism of PCBs is still unclear, the complex permittivity
measurement in microwave band is being utilized to figure
out the mechanism.
4.
レーザ波面計測による放電中の電子密度測定
松本洋和・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Electron Density Measurement in electric discharge
by Wave-front sensor
H. MATSUMOTO, S. MATSUOKA, A. KUMADA
and K. HIDAKA
雷放電の研究および耐雷技術の開発、ガス絶縁機器の
開発や放電プラズマ応用機器の開発などには、過渡的な
放電現象の機構解明が求められており、放電に関する基
礎物理量の 1 つである電子密度計測は特に重要である。
高電圧放電では最も基本的な電子密度計測手法である導
電性のプローブでは、放電空間に擾乱を来たす可能性が
ある。そこで、非接触で空間分解能と時間分解能に優れ
たレーザを用いた方法が適用されることが多い。その 1
つとしてシャックハルトマン型レーザ波面測定器による
電子密度計測がある。シャックハルトマン型レーザ波面
測定器はマイクロレンズアレイとレンズの焦点位置に設
置された ICCD カメラによって構成される。単一光路で
放電領域を透過した光の波面をレーザ波面で測定する。
この方法は参照光路を必要としないので、絶対的な外乱
に強いという特徴がある。この手法で、放電の電子密度
の過渡現象を計測している。
It is desired to clarify the discharge process for lightning
protection, for efficient plasma reactors, and for designing
power apparatus such as gas insulated switchgear. To
investigate the structure of discharge, it is important to
measure fundamental physical quantities such as electron
density, ion density, and electric field. For measuring
discharges, the metallic probes are not always useful
because of their perturbation to the local electric field
distribution. Therefore, it is inevitable to develop measuring
methods using electromagnetic waves such as light. A laser
wavefront sensor of the Shack-Hartmann type is constructed
for measuring electron density of discharge in air. The
measuring system consists of two lasers of different
wavelength, micro-lens arrays, and fast gate ICCD cameras.
The wavefronts of the lasers passing through the discharge
on a single optical path are measured by the ICCD cameras
with micro-lens arrays. With this sensor, electron density
distribution of discharge can be measured without causing
any field disturbance. The transient change in electron
density in discharge plasma is measured by this sensor.
5.
6.
マイクロ波帯複素誘電率測定による微量成分
診断
33
直流電界下における絶縁物の帯電現象
林純也・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Charge accumulation on an insulator under dc
electric field
正極性沿面放電進展停止時の電位分布は直線状になり、
その電位勾配は BGO 厚みは放電電圧に関係なく 500 650 V/mm と一定値であった。また残留電荷密度分布より
作成したストリーマのモデルを用いて、ストリーマ太さ
を電位分布より推定した。
The potential distribution of developing positive
surface streamer is measured with 0.8, 3.0, and 5.0mm thick
BGO crystal. When a streamer stops, the potential decreases
linearly with the distance from the electrode, and its gradient
is about 500 - 650 V/mm, which is independent of the
inception voltage and the insulator thickness.
With such a streamer model that the streamer consists of
quasi-neutral center core and the excess charged sheath, the
charge distribution across a streamer is calculated from the
measured potential profile across a streamer on 5.0 mm-thick
BGO. It is estimated that the radius of the streamer,
propagated in atmospheric air, is 0.3 mm and the charge
density reaches 670 pC/mm2.
J. HAYASHI, S. MATSUOKA, A. KUMADA and
K. HIDAKA
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。
また、密閉容器中における大気圧 SF6 中での電力用エポ
キシスペーサの課電試験を開始した。
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 is measured on a truncated cone spacer of
polytetrafluoroethylene (PTFE) after the application of dc
±10 ~ 40 kV. Besides the charging spot appearing due to 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. The surface charge measurement on the
epoxy spacer is started in a container filled with atmospheric
pressure SF6.
7.
8.
ナノ秒領域における絶縁ガス中の放電進展現
象
中内慎一郎・鳥巣大介・松岡成居・熊田亜紀子・
日髙邦彦
Nano-Second Range Electrical Discharge
Phenomena in Insulation Gases
S. NAKAUCHI, D.TOSU, S. MATSUOKA,
A. KUMADA and K. HIDAKA
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、準平等電界，不平等電界での SF6-N2 混合ガス，CF3I-N2
混合ガス，CF3I-CO2 混合ガス中の放電現象を詳細に測定
した。また，交流電圧を用いて，不平等電界での火花放
電電圧，コロナ開始電圧などを測定した。
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 has 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. With the steep-front pulse voltage generator,
voltage-time (V-t) characteristics are measured in SF6, CF3I,
and their gas mixtures with N2 and CO2. Besides, with AC
正極性沿面ストリーマの進展特性
福田吉紀・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Propagation of Positive Surface Streamer
Y. FUKUDA, S. MATSUOKA, A. KUMADA and
K. HIDAKA
誘電体表面上の沿面放電現象は気中放電に比べて進展
しやすく、電力機器や電子素子の絶縁設計に大きく影響
を与えるため、その進展特性の把握と機構解明が望まれ
ている。0.8mm,3.0mm,5.0mm 厚の BGO 結晶を用いて、
正極性沿面放電進展時における電位分布の測定および残
留電荷密度分布の測定を行った。また、沿面放電進展へ
の気圧の影響を定量的に把握すべく、測定部は圧力容器
に格納し減圧できるようにした。
34
high voltage source, the spark over voltage and the corona
inception voltage in non-uniform gap are also measured.
9.
J. MATSUMOTO, S. MATSUOKA, A. KUMADA
and K. HIDAKA
都心部へ給電する電力ケーブルは、現在その容量限
度いっぱいの運転を強いられ、送電容量の向上が望まれ
て い る 。 高 温 超 電 導 ケ ー ブ ル （ High Temperature
Superconducting Cable = HTS ケーブル）は、高温超電導
線材を導体に使用することにより、送電ロスを大幅に減
らすことができ、軽量かつコンパクトで大容量の送電が
可能となる。 HTS ケーブルの電気絶縁システムは、絶
縁紙 PPLP と液体窒素の複合絶縁となる。既存のＯＦケ
ーブルとは放電機構が異なり、従って液体窒素含浸時の
PPLP の絶縁破壊および部分放電の体系的解明が望まれ
ている。
本研究では、PPLP の絶縁特性の体系的把握を目的と
し、空気中および液体窒素含浸時の絶縁破壊及び部分放
電特性の比較を行う。本年度においては、空気中におけ
る PPLP の交流絶縁破壊電圧、直流絶縁破壊電圧、及び
部分放電特性の測定を行った。
Nowadays, electrical cables providing massive power
to urban regions have been approaching an upper-limit of
their capacity, and it is strongly required to expand
transmission capacity. High temperature superconducting
cables (HTS cables), whose conductor is made of HTS
material, can reduce transmission loss exceedingly and can
realize more lightweight, compact and high-capacity
transmission system.
The electrical insulation system in the HTS cable
consists of insulation paper of PPLP and liquid nitrogen.
The discharge structure is different from that of OF cable, so
that it is need to clarify the breakdown phenomena and the
partial discharge structure in PPLP filled with liquid N2.
On the above mentioned purpose, the breakdown and
the partial discharge characteristics will be measured in
atmosphere comparing with these in liquid nigrogen. Ac
breakdown voltage, dc breakdown voltage and partial
discharge characteristics were measured in air as a first step.
界面の絶縁破壊現象
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
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 from a cathode
electrode caused by ions, photons, and metastables,
respectively.
11. 気体放電のシミュレーション
森崎大介・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Numerical Simulation of Electrical Discharge in Gas
D. MORISAKI, 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、バリア放電による放電プラズマが、
10. 超電導ケーブルの部分放電測定
松本淳平・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦
Partial Discharge Measurement of HTS Cable
35
Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol.
10, No. 6, pp. 1172 - 1181 (2005)
排ガス処理等に利用されていることを背景に、誘電体を
ギャップ間に挿入したバリア放電を対象にその進展シミ
ュレーションを行った。効率的なプラズマ反応器の設計
や特性の解明には、電子やイオンの密度分布、温度分布
の把握が重要であり、これら測定が難しい諸量を数値計
算シミュレーションにより求めることに成功した。
In recent years, barrier discharge plasma has been
utilized for the removal of pollutants such as VOCs, SOx,
and NOx. The performance of the removal is greatly
influenced by the structure of the plasma reactor. For the
improvement of its performance in various applications, it is
necessary to understand gas discharge dynamics
experimentally and analytically. A numerical simulation of
positive streamer propagation is carried out in non-uniform
electric field with a dielectric barrier. The simulation method
is based on the first-order continuity equations of charged
particles. The transport coefficients at a given field strength
are derived from the Boltzman equation, and the electric
field is obtained by solving the Poisson's equation. The
streamer propagation, electron and ion distributions, electric
field strength, and electron temperature are studied in detail
as the time passes after the application of electric field.
国際会議論文
[5]
Akiko Kumada, Yoshibumi Kamada, Yoshinori Fukuda
and Kunihiko Hidaka: Potential Distribution and
Propagation Length of Positive Surface Streamer, The
International Conference on Electrical Engineering 2005
Paper Abstract, p. A-253, paper no. TD1-06, Kunming,
China (2005)
[6]
Hiroyuki Toyota, Shin'ichiro Nakauchi, Shigeyasu
Matsuoka and Kunihiko Hidaka: Voltage-time
Characteristics in SF6 and CF3I Gas within Non-uniform
Electric Field, Proceedings of the 14th International
Symposium on High Voltage Engineering, p. 466,
Beijing, China (2005)
[7]
Akiko Kumada, Ryotaro Yoshida and Kunihiko Hidaka:
Charge Accumulation on a Truncated Cone Spacer under
Dc Electric Field, Proceedings of the 14th International
Symposium on High Voltage Engineering, p. 489,
Beijing, China (2005)
[8]
Kunihiko Hidaka and Akiko Kumada: Electro-Optic
Sensing of Electrical Environment, Proceedings of
International Symposium on Advanced Electronics for
Future Generations, pp. 385-390, Tokyo (2005)
[9]
Yoshinori Fukuda, Yoshibumi Kamada, Akiko Kumada
and Kunihiko Hidaka: Potential Distribution of Positive
Surface Streamer, Proceedings of the 7th Seoul National
University-University of Tokyo Joint Seminar on
Electrical Engineering, 21st-Century COE Workshop (5),
pp. 93-98, Tokyo (2005)
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
[1]
[2]
[3]
豊田裕之、松岡成居、日髙邦彦：急峻方形波高電圧
を用いた CF3I-N2、CF3I-Air 混合ガス中 V-t 特性の測
定、電気学会論文誌Ａ, Vol. 125-A, No. 5 , pp. 409-414
(2005) (Hiroyuki Toyota, Shigeyasu Matsuoka and
Kunihiko Hidaka: Measurement of Sparkover Voltage
and Time Lag Characteristics in CF3I-N2 and CF3I-Air
Gas Mixtures by using Steep-front Square Voltage, IEEJ
Transactions on Fundamentals and Materials)
著書
[10] 小島紀徳、日髙邦彦ほか：エネルギー・環境キーワ
ード辞典、（社）日本エネルギー学会編、コロナ社、
（2005)
熊田亜紀子：帯電電荷密度分布の高空間分解測定に
向 け て 、 電 気 学 会 論 文 誌 A, Vol. 125-A, No.4,
pp.281-286 (2005) (Akiko Kumada: Surface Charge
Measurement with High Spatial Resolution Using
Electrostatic Probe, IEEJ Transactions on Fundamentals
and Materials)
総説・解説論文
[11] 日髙邦彦：競争的研究資金はうまく使われているか、
電気学会誌、125 巻 5 号、 pp. 292-295（2005）
[12] 日髙邦彦：光センサによる高電圧計測技術-、電気評
論、第 90 巻第 8 号、pp. 56-61（2005）
Tadashi Mizobuchi, Hiroyuki Toyota, Shigeyasu
Matsuoka, Akiko Kumada and Kunihiko Hidaka:
Nanosecond Electrical Discharge Development in
SF6-N2 Gas Mixtures, 電気学会論文誌 A, Vol. 125, No.
8, pp.629-635 (2005)
[13] 日髙邦彦：光センサによる高電圧計測技術、Monthly
of Electrical Technology & Information, No. 210, pp.
122-128（2005)
[14] 日髙邦彦：技術者教育における JABEE の役割、電
気学会誌、125 巻 10 号、pp.625-632（2005）
[4] Akiko Kumada, Shigemitsu Okabe and Kunihiko
Hidaka: Influences of Probe Geometry and Experimental
Errors on Spatial Resolution of Surface Charge
Measurement with Electrostatic Probe, IEEE
[15] 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
36
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. 213, p. 51 (2006)
た空間電界測定、放電学会年次大会講演論文集、
A-1-11、pp. 3-4 (2005)
[28] 森崎大介、溝渕 隆、熊田亜紀子、日高邦彦：サブ
ミリギャップにおけるストリーマ進展シミュレー
シ ョ ン 、 2005 年 放 電 学 会 年 次 大 会 講 演 論 文 集
A-1-6、pp.10-11 (2005)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[16] 福田吉紀、熊田亜紀子、日髙邦彦：ポッケルス効果
を用いた減圧化における正極性沿面放電の電位分
布 測 定 、 電 気 学 会 放 電 研 究 会 資 料 、 ED-05-59 、
pp.25-30（2005）
[17] 松本洋和、松岡 成居、熊田 亜紀子、日髙 邦彦：
ポッケルズ高電圧測定器、電気学会放電研究会資料、
ED-05-58、pp.19-24（2005）
[18] 吉田遼大郎、松岡 成居、熊田 亜紀子、日髙 邦彦：
直流電界下におけるスペーサ帯電現象、電気学会放
電研究会資料、ED-05-60、pp.31-41（2005）
[29] 吉田遼大郎、林純也、松岡成居、熊田亜紀子、日高
邦彦：スペーサ帯電現象におけるガード電極の効果、
2005 年 放 電 学 会 年 次 大 会 講 演 論 文 集 B-1-6 、
pp.44-45 (2005)
[30] 松本淳平、仁田工美、松岡成居、千葉政邦、熊田亜
紀子、日高邦彦：マイクロギャップにおける放電の
破壊遅れ時間、放電学会年次大会講演論文集 1, 放
電・高電圧・プラズマ・計測(1), A-1-5 、p. 9 (2005)
[31] 松本洋和、春野健太郎、松岡成居、熊田亜紀子、日
高邦彦：ポッケルス高電圧測定器、2005 年放電学会
年次大会講演論文集 B-1-4、pp.36-37 (2005)
[19] 清水則博、松岡 成居、熊田 亜紀子、日髙 邦彦：
イオン流場における気体 Kerr 効果を用いた空間電
界測定、放電・開閉保護・高電圧合同研究会資料、
ED-05-96/SP-05-34/HV-05-38, pp. 1-6 (2005)
[32] 福田吉紀、熊田亜紀子、松岡成居、日髙邦彦：正極
性ストリーマの進展におよぼす気圧の影響、平成 18
年電気学会全国大会論文集、Vol. 1, No. 23, p. 32
(2006)
[20] 林屋均、岩田多計志、室直登、橋本慎（以上、JR 東
日本）、松本洋和、熊田 亜紀子、日髙 邦彦：ポッ
ケルス電界センサによる新幹線切替セクションに
おけるサージ電圧測定、放電・開閉保護・高電圧合
同 研 究 会 資 料 、 ED-05-98/SP-05-36/HV-05-40,
pp.,13-18 (2005)
[33] 中内 慎一郎、鳥巣大輔、松岡 成居、熊田 亜紀子、
日髙 邦彦：急峻方形波高電圧を用いた CF3I/CO2 混
合ガスの不平等電界中 V-t 特性の測定、平成 18 年電
気学会全国大会論文集、Vol. 1, No. 54, p. 69 (2006)
[21] 河村達雄、日髙 邦彦、清水健二（九州電力）、羽馬
洋之（三菱電機）：GIS の規格改定における定格耐
電圧・定格電流の関連規格との整合性、放電・開閉
保 護 ・ 高 電 圧
合 同 研 究 会 資 料 、
ED-05-102/SP-05-40/HV-05-44, pp.37-42 (2005)
[34] 鳥巣大輔、中内 慎一郎、松岡 成居、熊田 亜紀子、
日髙 邦彦：CF3I/N2, SF6/N2 混合ガスの不平等電界
中における交流放電電圧の測定、平成 18 年電気学
会全国大会論文集、Vol. 1, No. 55, p. 70 (2006)
[35] 清水則博、松岡 成居、熊田 亜紀子、日髙 邦彦：
気体 Kerr 効果高電圧測定器、平成 18 年電気学会全
国大会論文集、Vol. 1, No. 103, p. 128 (2006)
[22] 中内 慎一郎、松岡 成居、熊田 亜紀子、日髙 邦彦：
急峻方形波高電圧を用いた SF6/N2、CF3I/N2 混合ガ
スの不平等電界中 V-t 特性の測定、放電・開閉保護・
高 電 圧 合 同 研 究 会 資 料 、
ED-05-131/SP-05-69/HV-05-73, pp. 29-34 (2005)
[36] 武田敏信、松岡 成居、熊田 亜紀子、日髙 邦彦、
高橋紹大：THz 波を用いたポリエチレン内部の応力
測定、平成 18 年電気学会全国大会論文集、Vol. 1, No.
122, p. 151 (2006)
[23] 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 年電気学会全国
大会講演論文集、1-077、p. 92（2005)
[37] 松本洋和、清水則博、熊田亜紀子、日高邦彦：光に
よる環境センシング技術、第 6 回 21 世紀 COE ワー
クショップ予稿集、pp. 61-66 (2006)
[24] 日髙邦彦：第 14 回高電圧工学国際会議(ISH2005)概
要報告第 143 回高電圧技術研究会口頭発表（2005）
[25] 福田吉紀、松岡 成居、熊田 亜紀子、日髙 邦彦：
ポッケルスセンサを用いた正極性沿面ストリーマ
の電位分布測定、放電学会年次大会講演論文集、
A-1-1、pp. 1-2 (2005)
その他
[38] 日髙邦彦：高電圧計測技術の新たな挑戦、電力技術
懇談会招待講演、早稲田大学(2005)
[26] 中内慎一郎、松岡 成居、熊田 亜紀子、日髙 邦彦：
急峻方形波を用いた SF6-N2,CF3I-N2 混合ガスの不平
等電界中 V-t 特性の測定、放電学会年次大会講演論
文集、A-1-11、pp. 28-29 (2005)
[27] 清水則博、西田悠介、松岡 成居、熊田 亜紀子、日
髙 邦彦：イオン流場における気体 Kerr 効果を用い
37
堀 研究室
Hori Laboratory
generation considering derivative of jerk, (5) parameter tuning
method using GA and (6) collision avoidance trajectory
generation using the oct-tree are researched. Applications are
multi-link
robot
manipulators,
torsional
vibration
experimental setup and hard disk drive system.
(http://mizugaki.iis.u-tokyo.ac.jp/index_j.html)
研究現況
Current Research Projects
1.
3.
電気自動車の制御
福祉制御工学
堀
洋一・内田利之・呉 世訓・
吉田憲吾
Welfare Control Engineering
Y.HORI, T.UCHIDA, S.OH and K.YOSHIDA
堀 洋一・内田利之・
賀 鵬・河島清貴・耿 聡・
趙 莉・小池卓志
Advanced Motion Control of Electric Vehicle
Y.HORI, T.UCHIDA, P.HE, K.KAWASHIMA,
C.GENG, Z. LI and T.KOIKE
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，人間親和型モーション・コントロールにもとづく，
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）介護ロボットのためのパワ
ーアシスト技術，
（2）新しい制御原理にもとづく動力義
足の製作，（3）パワーアシスト車椅子の後方転倒防止制
御， （4）２関節機構を用いたロボットアーム，である。
We are aiming to establish a new field of "Welfare Control
Engineering" based on "Human Friendly Motion Control".
Present research themes are (1) power assist technology for
human-care robot, (2) artificial leg based on a novel control
principle, (3) control of power assisted wheelchair for
preventing overturn and (4) robot arm using the structure of
bi-articular muscle mechanism.
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「C-COMS」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 'C-COMS' have been completed.
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
[1]
2.
モーション・コントロール
堀 洋一・内田利之・
呉 魯・中村則仁・大西祐介
Serve System Design and Motion Control
Y.HORI, T.UCHIDA, L.WU, N.NAKAMURA and
Y.OHNISHI
[2]
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）GA を用いた
パラメータチューニング法，（6）オクトツリーを用いた
障害物回避軌道計画，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
rejection control using acceleration sensor, (4) trajectory
38
[3]
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, 電気学会論文誌Ｄ, Vol. 125, No. 5, pp. 467-472
(2005)
Chengbin Ma and yoichi Hori, Trade-off Adjustment of
Fractional Order Low-pass Filter for Vibration
Suppression
Control
of
Torsional
System,
FRACTIONAL
SYSTEMS
AND
THEIR
APPLICATIONS based on a selection of papers
presented at IFAC-FDA’04 workshop (2005)
小玉晋也, 堀 洋一, 他励直流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 モータを搭載した「東大カ
ドウェル号」による検証— , 電気学会論文誌,
Vol.126, No.3, pp.248-254, (2006)
国際会議論文
[4]
Kiyotaka Kawashima, Toshiyuki Uchida and Yoichi
Hori, Manufacturing of Small Electric Vehicle driven
only by Electric Double Layer Capacitors for Easy
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
Experiment of Vehicle Motion Control, Proc. of EVS-21,
Monaco (2005)
Li Lianbing, Shinya Kodama and Yoichi Hori, A Novel
Skid-Prevention Controller based on Smart Speed
Pattern Generator for EV, Proc. of EVS-21, Monaco
(2005)
Yoshifumi Aoki and Yoichi Hori, Robust estimation and
control of body slip angle for electric vehicle , Proc. of
EVS-21, Monaco (2005)
Sehoon Oh and Yoichi Hori, Developments of Noise
Robust State Observer for Power-assisted Wheelchair,
Proc. of IPEC-2005, Niigata (2005)
Lianbing Li, Xiaoxing Liu and Yoichi Hori, A Novel
Skid-Prevention Controller based on Adhesion Status
Analyzer, Proc. of IPEC-2005, Niigata (2005)
Yoichi Hori, Toshiyuki Uchida, Lianbing Li, Peng He,
Yoshifumi Aoki, Kiyotaka Kawashima, Shosei Liu and
Li Zhao, Advanced Motion Control of Electric Vehicle,
東大ソウル大シンポジウム (2005)
Yoichi Hori, Naoki Hata, Wen Li, Sehoon Oh,
Byunhung Chang, Wei Li, Lu Wu, Norihito Nakamura
and Kengo Yoshida, Human Friendly Motion Control,
東大ソウル大シンポジウム (2005)
Yoichi Hori, Toshiyuki Uchida, Lianbing Li, Peng He,
Yoshifumi Aoki, Kiyotaka Kawashima, Shosei Liu and
Li Zhao, Advanced Motion Control of Electric Vehicle,
21 世紀 COE 公開シンポジウム (2005)
Yoichi Hori, Naoki Hata, Wen Li, Sehoon Oh,
Byunhung Chang, Wei Li, Lu Wu, Norihito Nakamura
and Kengo Yoshida, Human Friendly Motion Control,
21 世紀 COE 公開シンポジウム (2005)
XiaoXing Liu, Lianbing Li, Yoichi Hori, Toru Akiba,
Ryota Shirato, Optimal Traction Control for EV utilizing
Fast Torque Response of Electric Motor, IECON 2005,
Raleigh (2005)
Yoshifumi Aoki, Toshiyuki Uchida, Yoichi Hori,
Experimental Demonstration of Body Slip Angle
Control based on a Novel Linear Observer for Electric
Vehicle, IECON 2005, Raleigh (2005)
He Peng, Yoichi Hori, Makoto Kamachi, Kevin Walters,
Hiroaki Yoshida, Future Motion Control to be realized
by In-wheel Motored Electric Vehicle, IECON 2005,
Raleigh (2005)
Kiyotaka Kawashima, Uchida Toshiyuki, Yoichi Hori,
Stabilizing Control of Vehicle Motion Using Small EV
driven by Ultra Capacitor, IECON 2005, Raleigh
(2005)
Wei Li, Naoki Hata and Yoichi Hori, Prevension of
Overturn of Power Assisted Wheelchair using Novel
Stability Condition, IECON 2005, Raleigh (2005)
[18] Sehoon Oh and Yoichi Hori, Lateral Disturbance
Rejection and One Hand Propulsion Control of a Power
Assisting Wheelchair, IECON 2005, Raleigh (2005)
[19] Sehoon Oh and Yoichi Hori, Sensor Free Power
Assisting Control Based on Velocity Control and
Disturbance Observer, IEEE ISIE-2005, Dubrovnik
(2005)
[20] XiaoXing Liu, Takashi Koike and Yoichi Hori, Skid
Prevention for EVs based on Back-EMF Observer and
its Implementation to IPM Motor Driven EV, Proc. of
AMC-2006, Istanbul (2006)
[21] Norihito Nakamura, Nobutaka Bando and Yoichi Hori,
Control Design for Self Servo Track Writer using
Estimation of the Head Position, Proc. of AMC-2006,
Istanbul (2006)
[22] Naoki Hata and Yoichi Hori, Human Walking Assist
Control on Horizontal Plane, Proc. of AMC-2006,
Istanbul (2006)
[23] Yoshifumi Aoki and Yoichi Hori, Robust Design of
Body Slip Angle Observer with Cornering Power
Identification at Each Tire for Vehicle Motion
Stabilization, Proc. of AMC-2006, Istanbul (2006)
[24] Sehoon Oh, Naoki Hata and Yoichi Hori, Integrated
motion control of a wheelchair in the longitudinal,
lateral and pitch directions, Proc. of AMC-2006, Istanbul
(2006)
[25] Kiyotaka Kawashima, Uchida Toshiyuki, Yoichi Hori,
Vehicle Stabilizing Control Using Small EV powered
only by Ultra Capacitor, Proc. of AMC-2006, Istanbul
(2006)
[26] Peng He and Yoichi Hori, Optimum Traction Force
Distribution for Stability Improvement of 4WD EV In
Critical Driving Condition, Proc. of AMC-2006, Istanbul
(2006)
[27] Wu Lu and Yoichi Hori, Real-time Collison-free Path
Planning for Robot Manipulator based on Octree Model,
Proc. of AMC-2006, Istanbul (2006)
総説・解説論文
[28] 堀 洋一, 電気自動車の制御 ー東大三月号のめざす
ものー, 計測と制御 特集「自動車制御の昨日, 今日,
明日」, Vol. 45, No. 3, pp. 243-253 (2006)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[29] 中村則仁, 堀 洋一, 加速度センサによる伝達特性
の同定に基づいた外乱抑圧制御器の性能評価, 電気
学会産業計測制御研究会, IIC-05-114 (2005)
[30] 青木良文, 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, EVS フ
ォーラム 2005 (2005)
39
[31] 畠 直輝, 堀 洋一, 人間の歩行機能補助を目的とし
た歩行制御法の実現, 精密工学会生体機構技術・応
用技術研究会 「ヒトと機械の協調動作」(2005)
[32] 李 微, 堀 洋一, 新しい安定条件を用いた後方転倒
防止制御法の提案, 精密工学会生体機構技術・応用
技術研究会 「ヒトと機械の協調動作」(2005)
[33] 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, 精密工学会生体機構技
術・応用技術研究会 「ヒトと機械の協調動作」(2005)
[34] 呉 世訓, 堀 洋一, 環境適用を目指した車椅子の運
転状況オブザーバの設計と応用, 平成１７年電気学
会産業応用部門大会, 福井 (2005)
[35] 畠 直輝, 堀 洋一, 人の歩行機能補助を目的とした
歩行安定化制御法・歩幅推定法の提案, 平成１７年
電気学会産業応用部門大会, 福井 (2005)
[36] Peng He and Yoichi Hori, Resolving Actuator
Redundancy for 4WD Electric Vehicle by Sequential
Quadratic Optimum Method, 平成１７年電気学会産
業応用部門大会, 福井 (2005)
[37] 呉 世訓, 堀 洋一, 押す人にもやさしいパワーアシ
スト車いす, 第 23 回日本ロボット学会学術講演会
(2005)
[38] 畠 直輝, 堀 洋一, 転ばぬ先の杖アルゴリズムによ
る歩行支援, 第 23 回日本ロボット学会学術講演会
(2005)
[39] 小池卓志, 堀 洋一, 電気モータの高速応答を利用
したブレーキ性能の向上, 電気学会産業計測制御研
究会, IIC-06-2 (2006)
[40] 中邨 勉, 堀 洋一, ヨーレートの微分値まで考慮し
た車両運動の制御, 電気学会産業計測制御研究会,
IIC-06-3, (2006)
[41] 吉田憲吾, 畠 直輝, 堀 洋一, 二関節同時駆動機構
を持つロボットアームの製作, 電気学会産業計測制
御研究会, IIC-06-9 (2006)
[42] 河島清貴, 内田利之, 堀 洋一, 電気二重層キャパシ
タを搭載した小型電動車両の製作と運動制御に関
する研究, 電気学会産業計測制御研究会, IIC-06-16
(2006)
[43] 趙 莉, 堀 洋一, 安全と乗り心地の向上を目指し加
速度・ジャーク限界とドライバ指令変更を考慮した
リアルタイム速度パターン生成, 電気学会産業計測
制御研究会, IIC-06-17 (2006)
[44] 呉 魯, 堀 洋一, オクトツリーを用いたロボットマ
ニピュレータのリアルタイム障害物回避軌道計画,
電気学会産業計測制御研究会, IIC-06-30 (2006)
[45] 呉 世訓, 堀 洋一, 状態飽和を考慮した高速位置決
め制御のための最適軌道生成法の提案, 電気学会産
業計測制御研究会, IIC-06-31 (2006)
40
横山研究室
Yokoyama Laboratory
(http://www.syl.t.u-tokyo.ac.jp)
横山 明彦・スラチャイ チャイタッサニー・有田
征史・大屋 慎次
Integration of a Large Capacity of Distributed
Generations into Power System
A. YOKOYAMA, S. CHAITUSANEY,
M. ARITA and S.OOYA
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
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。配電系統
においては、分散型電源は予備電源としての働きにより、
系統信頼度を向上させるものとして期待されている。し
かし、短絡電流の増加により、系統の保護協調を低下さ
せることが懸念される。そこで、分散型電源が保護協調
に与える影響についての検討を行っている。また、大容
量の風力発電が連系された電力系統では、気象条件によ
って変動する風力発電の出力が系統周波数に影響を及ぼ
す。そこで、周波数変動をある範囲内に抑えるための蓄
電池による周波数制御についての検討を行っている。
It is expected that a large number of distributed generators
will be installed in power systems because of their advantages
such as reduction of environmental burdens, improvement of
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
generation. In distribution system, distributed generation is
expected to improve the system reliability as its backup
generation. However, DG contribution in fault current may
cause the loss of the existing protection coordination. This
problem can drastically deteriorate the system reliability. The
model of composite DG fault current is proposed to find the
threshold beyond which existing protection coordination is
lost. In bulk power system with a large penetration of wind
power generation, the fluctuation of wind power output
affects the system frequency. We are now developing a new
frequency control scheme using battery in order to suppress
the system frequency fluctuation within a certain range.
電力自由化環境における電力系統
横山 明彦・ブンヨン タッサポン・関田 航
Power System in Deregulated Environment
A. YOKOYAMA, T. BOONGNONG and
K. SEKITA
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、｢送電線容量におけるマージン
の評価｣、｢電力市場取引問題｣について検討している。具
体的には、｢送電線容量におけるマージンの評価｣につい
ては、自由化後の環境における TRM、CBM など電力供給信
頼度の維持のための送電線マージンの最適量の導出手法
の検討を行っている。また、｢電力市場取引問題｣につい
ては、売り手と買い手が直接契約を結ぶ相対取引と、オ
ークション方式で取引するプール市場取引が、系統の供
給信頼度にどのような影響を与えるかの検討を行ってい
る。
Since deregulation of the electric power sector started in the
world, a new power market scheme has just been introduced
in Japan including a neutral supervisory body for fair and
open access to the transmission network and a nation-wide
wholesale market. In the deregulated environment, there are
some concerns such as spike price of electricity caused by
transmission line congestion and so on, and decrease in
investment to transmission facilities. These points may affect
on reliability of electric power supply. In order to keep
reliability of electric power supply high, the following two
topics are under study: assessment of the optimal margins in
transfer capability of transmission line and transactions in
electric power market. For the assessment of the optimal
margin, we propose a new calculation method of the optimal
TRM and CBM in transmission line to keep power supply
reliability at a certain level. As for the transaction problem in
the electric power market, we consider bilateral transaction
and pool based transaction in the proposed power system
reliability evaluation method, to see how the transaction
models affect the system reliability 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・チャン ジュン・益田 泰輔
An Optimal Power Flow Control of Power System
using Power Electronics Applied Devices
A. YOKOYAMA, J. Zyang and T. MASUTA
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
分散型電源と電力システムの協調に関する研
究
41
の最適潮流制御が提案されている。FACTS 機器は複数の
ネットワーク制約を同時に解消することが可能である。
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)拡大
に適用し、その効果を検証している。さらに、ATC 拡大
のため UPFC を導入した系統の長期的な運用を考えるた
め、UPFC が供給信頼度に与える影響について検討して
いる。
With recent development of power electronics technology,
power system stability enhancement and optimal power flow
control using FACTS (Flexible AC Transmission System)
devices such as UPFC (Unified Power Flow Controller) and
STATCOM or self-commutated BTB, HVDC, and ASG have
been proposed. The FACTS devices can relieve multiple
constraints in the network at the same time. 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
consider UPFC application for extending ATC (Available
Transfer Capability) by an optimal power flow control with
both overload and stability constraint. For long-term operation
of UPFC-installed system, we also consider impact of UPFC
on power supply reliability.
手法を開発している。
Recent years, power systems have become large-scale and
complicated, and should have been 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. Western part of Japanese electric
power system whose structure is longitudinal has an
oscillation mode whose period is several seconds, and the
damping of the mode is very poor. This steady-state stability
problem should be solved. Protective relay systems which
have been developed for transient stability problem cannot
solve this kind of problem. Power System Stabilizer (PSS) is a
controller of generators which can improve the steady-state
stability. Parameters of the PSS such as gain and time
constants for phase compensation should be adjusted properly.
Stability analysis is required for parameter tuning. Stability
analysis for a large-scale power system is very difficult to do
precisely and on line because the precise system model is not
available and the computation for the analysis is
time-consuming. In this research, simple linear models which
can be used for a generator as a unit of stability analysis and a
new method for PSS parameter tuning are proposed.
Measured variables at generator terminals are used for the
above on-line parameter tuning of the proposed adaptive PSS.
論文・著書一覧(2005 年度)
Publications List
研究論文
4.
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
[1]
[2]
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
る広域電力系統を対象に、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。典型的なくし形電力系統である西
日本では、定態安定度の問題から数秒周期・弱制動の潮
流動揺現象が発生しやすい。広域電力系統に対する定態
安定度の問題は、過渡安定度を対象とした保護リレーシ
ステム等では対応が難しい。発電機の励磁系の一種であ
る PSS は、定態安定度向上を目的とした制御装置である
が、パラメータ設計に必要な安定度解析には詳細な電力
系統モデルが必要となり現実的ではない。発電機端子で
計測した情報を利用して、複雑な電力システムを複数の
簡素なモデルとして表現し、パラメータを適応制御する
[3]
[4]
[5]
42
W. Sae-Kok, A. Yokoyama et al.: “Excitation Control
System Design of Rotary Type Frequency Converter for
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[6]
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近藤太郎・横山明彦 他: “大容量風力発電が導入
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[18] 横山明彦: “新エネルギー・分散型電源の普及と集
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国際会議論文
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
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W. Sae-Kok, A. Yokoyama and T. Nitta: “Excitation
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2005
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P. Attaviriyanupap and A. Yokoyama: “Transmission
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2005 IEEE/PES Transmission and Distribution
Conference & Exhibition: Asia and Pacific, Dalian,
pp.1-6 (2005).
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シンポジウム・研究会・大会等発表
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[20] 都留大和・横山明彦 他: “風力発電が連系された
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[21] 杉原俊雄・横山明彦: “適応型 PSS による広域電力
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電力・エネルギー部門大会論文集, No.180, pp.15-1 15-2 (2005).
[22] 有田征史・セーコック ウォーラウット・横山明彦:
“低速応励磁型超電導発電機の系統導入手法に関
する研究,” 平成 17 年電気学会電力・エネルギー
部門大会論文集, No.185, pp.15-19 - 15-20 (2005).
[23] セーコック ウォーラウット・横山明彦・仁田旦三:
“超速応励磁型超電導発電機のエネルギー関数に
基づいた励磁制御系,” 平成 17 年電気学会電力・
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(2005).
[24] 志岐明・横山明彦 他: “分散型電源で構成される
マイクログリッドの需給制御シミュレーション 三相瞬時値シミュレーターの構築-,” 平成 17 年電
気学会電力・エネルギー部門大会論文集, No.189,
pp.16-5 - 16-6 (2005).
[25] S. Chaitusaney and A. Yokoyama: “Effect of Protection
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ギ ー 部 門 大 会 論 文 集 , No.192, pp.16-11 - 16-12
(2005).
[26] 益田泰輔・横山明彦: “ATC 確保のための UPFC に
よる過渡安定度向上効果に関する研究,” 平成 17
年電気学会電力・エネルギー部門大会論文集,
No.208, pp.20-17 - 20-18 (2005).
[27] 倉石英明・横山明彦: “連系線 CBM 容量と予備率
43
[28]
[29]
[30]
[31]
[32]
[33]
[34]
[35]
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[37]
[38]
[39]
の関係,” 平成 17 年電気学会電力・エネルギー部
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益田泰輔・横山明彦: “ATC 確保のための UPFC に
よる過渡安定度向上効果に関する研究,” 電気学会
電力技術・電力系統技術合同研究会資料, PE-05-81,
PSE-05-88, pp.11-16 (2005).
有田征史・セーコック ウォーラウット・横山明彦:
“低速応励磁型超電導発電機の系統導入手法に関
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-05-84, PSE-05-91, pp.27-32 (2005).
杉原俊雄・横山明彦 他: “定態安定度向上を目指
した系統状態の変化に対応した適応型 PSS の設計
手法,” 電気学会電力技術・電力系統技術合同研究
会資料, PE-05-88, PSE-05-95, pp.51-56 (2005).
志岐明・横山明彦 他: “分散型電源で構成される
マイクログリッドの需給制御シミュレーション
－三相瞬時値シミュレータの構築－,” 電気学会電
力技術・電力系統技術合同研究会資料, PE-05-101,
PSE-05-108, pp.1-6 (2005).
S. Chaitusaney and A. Yokoyama: “ Analysis of
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気学会電力技術・電力系統技術合同研究会資料,
PE-05-128, PSE-05-135, pp.7-12 (2005).
倉石英明・横山明彦: “会社間連系線における最適
CBM 容量の評価,” 電気学会電力技術・電力系統
技 術 合 同 研 究 会 資 料 , PE-05-143, PSE-05-150,
pp.19-24 (2005).
P. Attaviriyanupap and A. Yokoyama: “Impact of Series
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電 力 系 統 技 術 合 同 研 究 会 資 料 , PE-05-156,
PSE-05-163, pp.41-46 (2005).
杉原俊雄・横山明彦: “広域電力系統における低次
線形モデルを用いた適応型 PSS 設計の一手法,” 電
気学会保護リレーシステム研究会資料, PPR-06-17,
pp.93-98 (2006).
杉原俊雄・横山明彦 他: “広域電力系統における
低次線形モデルを用いた適応型 PSS の設置位置検
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力システム, 6-003, pp.4-5 (2006).
益田泰輔・横山明彦: “UPFC による過度安定度を
考慮した ATC 向上法の大規模系統への適用,” 平成
18 年電気学会全国大会講演論文集[6] 電力システ
ム, 6-010, pp.17-18 (2006).
有田征史・横山明彦 他: “大容量風力発電が連系
された 2 地域系統における蓄電池による系統周波
数制御 －連系線で結ばれた 2 つのエリアを対象
とした基礎的検討－,” 平成 18 年電気学会全国大
会 講 演 論 文 集 [6] 電 力 シ ス テ ム , 6-017, pp.30-31
(2006).
セーコック ウォーラウット・横山明彦: “低速応
[40]
[41]
[42]
[43]
44
励磁型超電導発電機の最適導入地点及びパラメー
タ選定手法,” 平成 18 年電気学会全国大会講演論
文集[6] 電力システム, 6-020, pp.35-36 (2006).
志岐明・横山明彦 他: “単独マイクログリッドに
おける分散型電源の分散需給制御,” 平成 18 年電
気学会全国大会講演論文集[6] 電力システム, 6-043,
pp.75-76 (2006).
Surachai Chaitusaney and A. Yokoyama: “Contribution
of Distributed Generation and Tie Line to Distribution
Reliability,” 平成 18 年電気学会全国大会講演論文
集[6] 電力システム, 6-110, pp.186-187 (2006).
江連誠・横山明彦 他: “リスクに経済性を加味し
た TTC 及び TRM 算出法の検討,” 平成 18 年電気
学会全国大会講演論文集[6] 電力システム, 6-119,
pp.203-204 (2006).
倉石英明・横山明彦: “競争環境下における系統関
連系線最適 CBM 容量の評価に関する検討,” 平成
18 年電気学会全国大会講演論文集[6] 電力システ
ム, 6-124, pp.213-214 (2006).
小野研究室
Ono Laboratory
(http://www.tanuki.t.u-tokyo.ac.jp)
レーザー光の複数回反射、飛行時間差を利用してレイリ
ー散乱光の２点計測に成功し、私たちのトムソン散乱計
測の２次元化の基本原理が LIDAR トムソン散乱計測法の
拡張として有効であることを実証した。
Two-Dimensional Thomson Scattering Measurement (2-D
TS) was designed using multiple reflections and the
time-flight of laser light. This new approach enable us to
measure the r(radial)-z(axial) profiles of electron temperature
and density: In this approach, (1) multiple reflections of YAG
laser light are used to cover the whole r-z plane of the ST
plasma, and (2) the time delay of the scattered light along the
laser beam is arbitrarily arranged by adjusting the multiply
reflected laser light path in order to reduce the necessary
number of detectors. Rayleigh scattering lights were observed
successfully at two measurement points, suggesting that the
basic principle of the 2-D Thomson scattering system
functions effectively as a new extension of LIDAR (LIght
Detection And Ranging) Thomson scattering system.
研究現況
Current Research Projects
1.
センターソレノイドを用いたFRCプラズマの
維持実験
河森栄一郎・住川隆・小野靖
Long Sustainment of FRC-Equilibrium by Use of
Center Solenoid in TS-4
E.KAWAMORI, T.SUMIKAWA, Y.ONO
磁気エネルギーとプラズマ熱エネルギーが等しく釣り
合った平衡配位である逆転磁場配位(FRC)の維持が、磁束
(磁気エネルギー)注入のみでの可能かどうかという問題
を TS-4 装置を用いて検証した。FRC への磁束注入はセン
ターソレノイド(CS)を用いて行った。その結果、注入さ
れた磁気エネルギーは、異常抵抗によりプラズマの熱エ
ネルギーに変換され、FRC 平衡が維持されることが分か
った。CS を用いた磁束注入により、体積平均ベータで
0.6-0.7 の FRC の定常状態を、通常の FRC のエネルギー
閉じ込め時間程度(0.15ms)維持することに成功した。
A basic equilibrium question whether a Field Reversed
Configuration (FRC) with balanced amount of magnetic and
thermal energies, is sustained solely by inductive magnetic
flux (magnetic energy) injection of center solenoid (CS) has
been experimentally investigated. A new finding is that the
magnetic energy injected by Center Solenoid Current Drive
(CSCD) was converted into its thermal energy through the
large anomalous resistivity to maintain the FRC-equilibrium.
A quasi-steady state of the high-beta (volume averaged beta
~0.6-0.7) FRC for 0.15 ms (~ energy confinement time of
conventional FRCs) was achieved through the use of the
present low power CSCD. This successful result leads us to
the next stage steady sustainment experiment of an FRC by
increased capacitor bank energy.
3.
球場トカマク実験装置 UTST の開発
今澤良太・小野田学・赤沼茂樹・森井亮典
Development of a spherical TOKAMAK device,
UTST
R.IMAZAWA, M.ONODA, S.AKANUMA,
R.MORII
本研究室の TS-3/4 装置において、プラズマ合体法によ
り超高 βST の立ち上げが可能であることが実証された。
新装置 UTST では、これらの装置より実用炉に近い条件
(プラズマを制御するコイルが全て真空容器外にあると
いう条件)でもプラズマ合体法が魅力ある立ち上げ法に
なりうるか検証する。現在 UTST は建設中であり、実験す
るのに必要なシーケンサーや磁気計測器などの作成を行
ってきた。
Our devices, TS-3/4, showed that the plasma marging method
can start up ultra high beta ST. A new device, UTST, will
verify that the marging method is favorable under the
condition like a commercial reactor i.e. all coils controlling
plasma are placed outside a vacuum vessel. Now UTST is
being builded and we have made things necessary for
experiments e.g. a sequencer, magnetic probes etc.
２次元トムソン散乱計測システムの開発
住川隆・山下恒平・小野靖
Construction of the 2-dimensional measurement
system of electron temperature and density using the
Thomson scattering
T.SUMIKAWA, K.YAMASHITA, Y.ONO
2.
4.
ワッシャーガンを用いた中性粒子ビーム用プ
ラズマ源の開発
澤畠公則・小野靖
Development of washer gun type plasma source for
neutral beam
M.SAWAHATA, Y.ONO
入射レーザー光のミラーによる複数回反射、飛行時間
差を利用したトムソン散乱光の空間 2 次元計測を設計し
た。私たちの新手法ではプラズマの電子温度・密度をト
ーラスプラズマの r（径方向）と z（中心軸方向）の２次
元分布の計測が可能となる。その新手法とは、
（１）YAG
レーザー光を複数回反射させて r-z 平面をレーザー光で
カバーさせ、（２）レーザー光の飛行時間差を利用するこ
とにより、散乱光の検出素子の数を削減するものである。
中型球状トカマク実験装置ＵＴＳＴに使用できる低電
圧大電流型のパルス駆動ＮＢＩ装置の開発を行っている。
イオン生成源としてワッシャーガンを用いることにより
熱の生成を抑えられ、設備を簡素化し保守を容易にする
ことに加え、効率よくプラズマを生成することができる。
45
Our group improved the accuracy of ion flow measurement
system based on Doppler spectroscopy. We (1)introduced a
polychrometer whose focus length is 1m, (2)optimized the
loss of light with lens relay, and (3)adopted setting fibers
confronting another to measure the base of wavelength. We
measured the ion flow in compact torus plasma generated in
TS-3 with improved system. The result revealed that JxB
forces, where J is discharge current andB is poloidal field,
accelerate ion flow of 5-10km/s whenspheromaks are
generated.
現在はＮＢＩ装置の構築を進め、ワッシャーガンによる
生成プラズマの特性を測定し、ＮＢＩ装置のプラズマ源
として望まれる特性が得られていることを確認した。
We are developing low voltage and high current type Neutral
Beam Injection (NBI) device for medium spherical tokamak
experiment device UTST. Using washer gun as ion source is
possible to control for generation of heat and utilizes plasmas
effectively and maintenance is facilitated, facilities are
simplified. Now, we are constructing the NBI device,
measuring the characteristic of plasmas produced by washer
gun. And we was confirmed to obtain the desirable
characteristic of plasma as plasma source of the NBI device.
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
5. 磁気中性点を用いた球状トカマクの誘導立ち
上げ
研究論文
今中平造・河森栄一郎・小野靖
Inductive Start-up of Spherical Tokamak at
Magnetic Null-point
H.IMANAKA, E.KAWAMORI, Y.ONO
[1]
新型球状トカマク(ST)合体装置 UTST で実用される、磁
気中性点を用いた球状トカマクの誘導立ち上げを TS-4
で模擬実験し、磁気中性点でプラズマ電流が立ち上がる
際の物理について調査した。実験の結果、プラズマ電流
の立ち上げに成功し、その際の磁気中性点周辺の実効的
な磁力線の連結長は装置一周(約 3m)より遥かに長い 10
～50m になり、この方法が低電場で初期プラズマを着火
する有効な手段であることを確認した。
Inductive start-up of Spherical Tokamak plasma at magnetic
null-point that will be adopted by new spherical Tokamak
merging device UTST was experimentally demonstrated in
TS-4. We investigated the physics of the plasma current
start-up at the magnetic null-point. We succeeded in the
start-up of plasma current by this method, and were able to
find that the effective connection length of the magnetic field
lines was 10～50m and much longer than the length of TS-4
device (about 3m). As the result, we confirmed that the
start-up method was effective means to break down the initial
plasma for low electric fields.
[2]
[3]
[4]
[5]
6.
TS-3 におけるコンパクトトーラスの流速計測
速水智章・梅田耕太郎・今中平造・小野靖
Ion Flow Measurement of Compact Torus in TS-3
T.HAYAMIZU, K.UMEDA, H.IMANAKA, Y.ONO
[6]
ドップラー流速計測システムの精度向上対策を行った。
具体的には(1)1m の分光器を導入し、(2)レンズシステム
によって光量ロスを軽減し、(3)ファイバを対向設置する
ことで信頼性の高い流速基準波長の計測を実現した。高
精度化した計測システムを用いて、TS-3 で生成されるコ
ンパクトトーラスのトロイダル流速計測実験を行った。
それにより、スフェロマック生成時に、放電電流とポロ
イダル磁場による JxB の力が働くことで、プラズマ中に
5-10km/s 程度の流速が駆動されることがわかった。
46
[7]
[8]
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.
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E. Kawamori, Y. Ono, Y. Murata, K. Umeda, D. Hirota,
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A. Ejiri, Y. Takase, “Transient and Intermittent Magnetic
Reconnections in TS-3/ UTST Merging Startup
Experiments”, to be published in Fusion Energy 2006.
[9] E. Kawamori, T. Sumikawa, H. Imanaka, R. Imazawa, K.
Yamashita, T. Hayamizu K. Umeda and Y. Ono, “Long
Sustainment of FRC-Equilibrium by Use of Center
Solenoid in TS-4”, to be published in Fusion Energy
2006.
[10] 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.
[11] 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.
[12] 今澤良太、小野靖「ドップラー分光のための空間・
波長分布の再構成法の開発」,電気学会論文誌 A, 第
125-A 巻, 第 12 号, (2005), pp.1067-1068.
[19] E. Kawamori,
0 T. Sumikawa, T. Kado, M. Sonoda, H.
Imanaka, K. Yamashita, T. Hayamizu and Y. Ono,
“Sustainment of an Oblate FRC using Center Solenoid
in TS-4”, US-Japan CT Workshop on Physics of
Compact Torus Plasmas, (Himeji, Hyogo, Japan), p. 5,
Sep. 2005.
[20] Y. Ono, E. Kawamori and TS Group, “Recent Progress
in TS-3/4/UTST Merging Exeriments”, US-Japan CT
Workshop on Physics of Compact Torus Plasmas,
(Himeji, Hyogo, Japan), p. 8, Sep. 2005.
[21] Y. Ono, “Transient and Intermittent Magnetic
Reconnections in TS-3/4 Merging Experimentsand Their
Extension to UTST High-Beta ST Experiment”,
Proceedings of Petschek Memorial Conference, (College
Park, Maryland, USA), March 2006 (Invited).
シンポジウム・研究会・大会等発表.
[22] 小野, 高瀬, 佐藤, 飛田, 岸本「全日本ＳＴ研究計画
—日本独自のＳＴ研究の進め方と将来展望」, プラ
ズマ核融合学会第 22 回年会, 東京, 2005 年 11 月（招
待講演）.
[23] 薗田, 小川, 河森, 小野「TS-4 装置におけるワッシ
ャーガンの適用」, プラズマ核融合学会第 22 回年会,
p. 154, 東京, 2005 年 11 月.
[24] 今澤良太, 小野靖「磁気リコネクションによるイオ
ン加熱の実験的検証」プラズマ核融合学会第 22 回
年会、01pC04P, タワーホール船堀, 東京, 2005 年 11
月 29 日-12 月 2 日.
[25] 石井謙一, 木村俊郎, 村田幸弘, 梅田耕太郎, 小野
靖「ＳＴ･ＦＲＣにおける流速分布の分光計測」, プ
ラズマ核融合学会第 22 回年会, p. 131,タワーホール
船堀、東京, 2005 年 11 月 29 日-12 月 2 日.
[26] 河森 栄一郎, 住川 隆, 梅田 耕太郎, 小野
靖：
「TS-4 における球状トカマク生成実験の現状」,
第３回電気学会球状トカマク調査専門委員会,
PST-05-63, 東京大学, 2005.
[27] 河森栄一郎：
「センターソレノイドを用いた FRC 維
持実験」,平成 17 年度核融合科学研究所共同研究研
究会（高ベータ磁気閉じ込めトロイダルプラズマの
自己組織化と配位維持）, 核融合科学研究所, (2005
年 12 月 15-16 日).
[28] 小野「2 次元ドップラー流速計の開発」平成 17 年度
核融合科学研究所一般共同研究成果報告会, 土岐,
2006 年 1 月.
[29] 小野「2 次元トムソン散乱計測システムの開発」平
成 17 年度核融合科学研究所ＬＨＤ計画共同研究成
果報告会, 土岐, 2006 年 1 月.
[30] 小野「磁気リコネクション室内実験の進展 ーTS-3
実験から TS-4・UTST 実験へー」, 仙台”プラズマ
フォーラム”平成１７年度 東北大学電気通信研究
所共同プロジェクト研究会, (仙台、日本), 2006
解説論文
[13] 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，
2005 年, pp.6-8.
国際会議論文
[14] 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. 2005, (Invited Talk).
[15] Y. Ono and TS-3/4 Group, “Heating Properties of
Merging Startup in TS-3/4/5 High-Beta ST
Experiments”, Bulletin of American Physical Society, 50,
8, p.328, Denver, Co, 2005.
[16] T. Sumiakwa, K. Yamashita, M. Onoda, E. Kawamori
and Y. Ono, "Construction of the two-dimensional
Thomson
scattering
diagnostic
system
using
time-of-flight method",Post-deadline, American Physical
Society, Denver, Co, 2005.
[17] A. L. Balandin and Y. Ono, “3-D Vector Tomography
Diagnostics for Spherical Tokamaks”, Bulletin of
American Physical Society, 50, 8, p.95, Denver, Co,
2005.
[18] Y. Ono: “Heating Properties of Merging/ Reconnection
Startup in TS-3/4 High-Beta ST Experiments”, Joint
Meeting of the 3rd IAEA Technical Meeting of Spherical
Tori and the 11th International Workshop on Spherical
Torus, p. 14, St. Petersburg, Russia, Oct. 2005.
47
年 3 月（招待講演）.
[31] 小野「TS-3/4 における球状トカマクの合体立ち上げ
実験と UTST への展開」,平成 17 年度逆磁場ピンチ
研究会, つくば, 2006 年 3 月（招待講演）.
[32] 小野「プラズマ合体と磁気リコネクションの物理」
、
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，2006 年 3 月.
[33] 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）.
[34] 石井謙一, 木村俊郎, 村田幸弘, 梅田耕太郎, 小野
靖「コンパクトトーラスプラズマにおけるプラズマ
流速の分光計測」, 電気学会プラズマ研究会, 核融
合科学研究所, 土岐, 2005 年 6 月 30-7 月 1 日.
[35] 今澤良太, 小野靖「ドップラー分光のための空間・
波長分布の再構成法の開発」画像計測研究会 2005,
核融合科学研究所, 2005 年 9 月.
[36] 河森栄一郎, 住川隆, 加戸孝允, 薗田將人, 今中平
造, 山下恒平, 速水智章, 小野靖：「大磁束逆転磁場
配位の長時間維持及び磁束増倍実験」, プラズマ核
融合学会第 22 回年会, 01aB06, タワーホール船堀,
東京, 2005 年 11 月 29 日-12 月 2 日.
[37] 住川隆, 下恒平, 野田学, 森栄一郎, 野靖：「飛行時
間差を利用した２次元トムソン散乱計測システム
の開発」, ラズマ核融合学会第 22 回年会, p. 135, タ
ワーホール船堀京, 2005 年 11 月 29 日-12 月 2 日.
[38] 河森栄一郎「イオン流をもつ NSTX 球状トーラス平
衡の再構成」, 科学技術協力事業核融合分野事業報
告会，虎ノ門パストラル本館，2006 年 3 月.
48
大崎研究室
Ohsaki Laboratory
(http://www.ohsaki.t.u-tokyo.ac.jp)
between experimental and analysis results, the influence of
inhomogeneous superconducting properties, for example, has
been investigated.
研究現況
Current Research Projects
3.
1.
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・廣田俊之・大崎博之
Electromagnetic Characteristics of YBCO
Superconducting Thin Film
Y. ICHIKI, T. HIROTA and H. OHSAKI
液体窒素温度（77K）で超電導状態を示す酸化物系超
電導体に重点を置きつつ，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，等について，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進めている。
Practical application of superconductors in industrial fields
including power engineering and transportation has been
considered with emphasis on application of high-temperature
superconductors. From the viewpoint of machine design,
analysis of electromagnetic phenomena, system studies, and
feasibility studies are carried out especially for flywheel
energy storage, superconducting magnetic energy storage,
electric motors, etc.
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.
MRI の超電導 RF コイルと新しい画像化技術
関野正樹・多田羅智史・大崎博之
Superconducting RF Coils and New Imaging
Techniques for MRI
M. SEKINO, S. TATARA and H. OHSAKI
MRI (magnetic resonance imaging)の高分解能化・高速化
のために重要な信号対雑音比の向上を狙い，超電導体を
用いた RF コイルの開発に着手している。また，誘電率
や導電率，神経活動に由来する微弱な磁界など，従来は
画像計測する手段が無かった様々な情報について，MRI
を用いて計測する新しい手法を提案している。
We develop superconducting RF coils for improving the
signal-to-noise ratio of magnetic resonance imaging (MRI).
New methods for imaging electromagnetic quantities, such as
dielectric constant, conductivity, and magnetic fields
associated with neuronal activities, have been proposed.
2.
バルク超電導体の過渡電磁現象と磁束運動
白石良佑・河本哲・大崎博之
Transient Electromagnetic Phenomena and Flux
Motion in Bulk Superconductors
R. SHIRAISHI, S. KAWAMOTO and H. OHSAKI
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
motion during the magnetization process. From comparison
5.
高性能電磁アクチュエータ
上田靖人・銭小飛・大崎博之
High-performance Electromagnetic Actuators
Y. UEDA, X. QIANY and H. OHSAKI
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。サーフェスモータは 1 組の界磁と電
機子で構成され，2 次元ダイレクトドライブが可能であ
るため，2 次元駆動システムを小型化することが可能で
ある。そこで，小型で高精度 2 次元位置決めが可能な電
磁型アクチュエータを目指して駆動制御特性の研究を実
験と数値解析の両面から行っている。
49
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
Surface motors and high-performance linear actuators have
been studied. Because surface motor, consisting of a magnetic
field and an armature, enables two-dimensional direct drive,
two-dimensional drive system can be reduced in size. A
purpose of this study is realization of small actuator for
two-dimensional precise positioning. Their drive control has
been studied by experiments and numerical analysis.
6.
研究論文
磁気浮上鉄道における車両運動特性と電磁現
象の解析
大崎博之
Numerical Analysis of Vehicle Dynamics and
Electromagnetic Phenomena in Maglev Systems
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。
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.
[1]
K. Fujiyama, R. Shiraishi and H. Ohsaki: Influence of
local superconducting properties on pulsed field
magnetization of YBCO bulk superconductor, Physica C,
Vol.426-431, Part 1, pp.681-687 (2005).
[2]
R. Shiraishi, K. Fujiyama and H. Ohsaki: Macroscopic
magnetic flux motion in Y-Ba-Cu-O bulk
superconductor during pulsed field magnetization, IEEE
Transactions on Applied Superconductivity, Vol.15,
Issue 2, Part 3, pp.3153-3156 (2005).
[3]
Y. Ichiki and H. Ohsaki: Numerical analysis of AC loss
characteristics of YBCO coated conductors arranged in
parallel,
IEEE
Transactions
on
Applied
Superconductivity, Vol. 15, No. 2, pp.2851-2854 (2005).
[4]
長屋重夫, 平野直樹, 足立英輔, 小野田啓, 花井哲,
嶋田守, 島田一人, 辰田昌功, 高祖聖一, 清水延彦,
大崎博之: 負荷変動補償・周波数調整用 SMES のコ
ス ト 低 減 技 術 開 発 , 低 温 工 学 . Vol.40, No.5,
pp.159-166 (2005).
[5]
林秀美, 永渕尚志, 畑辺康宏, 田口彰, 谷口俊二,
竹内一浩, 有可光宏, 仙波智行, 浅野克彦, 河島巌,
寺薗完一,高祖聖一, 清水延彦, 辰田昌功, 大崎博
之: 系統安定化用 SMES のコスト低減技術開発, 低
温工学. Vol.40, No.5, pp.167-174 (2005).
国際会議論文
7.
表面波プラズマの放電特性と応用
金載浩・金東珉・大崎博之
Characteristics of Surface Wave Plasmas and their
New Applications
J.KIM, D. 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，ナノクリスタルダイヤモンド薄膜 CVD
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 nanocrystalline diamond film CVDs at low pressures
below 100 mTorr. In particular, the discharge characteristics
of hydrogen plasma and their improvement, the relationship
between diamond film CVDs and plasma parameters, and
their feasible applications have been studied.
[6]
H. Ohsaki: Power Applications of Bulk Superconductors,
18th International Symposium on Superconductivity
(ISS 2005), Tsukuba, PL-3-INV (2005) <Invited>.
[7]
H. Ohsaki, K. Fujiyama and R. Shiraishi: Flux Motion
during Pulse Field Magnetization of Bulk
Superconductor, 4th Japanese-Mediterranean Workshop
on Applied Electromagnetic Engineering for Magnetic,
Superconducting and Nano Materials (JAPMED 4),
Cairo, p.15-16 (2005).
[8]
Y. Ueda, Y. Kawamoto and H. Ohsaki: Dynamic
Characteristics of a Coreless Surface Motor using
Halbach Permanent Magnets, 5th International Power
Electronic Conference, Niigata, S4-1 (2005).
[9]
Y. Ichiki and H. Ohsaki: Transient electromagnetic
phenomena during current limiting process in YBCO
thin film, 7th European Conference on Applied
Superconductivity, Vienna, p.182 (2005).
[10] R. Shiraishi and H. Ohsaki: Flux Dynamics in
Inhomogeneous Bulk Superconductor during Pulsed
Field Magnetization, 19th International Conference on
Magnet Technology, Italy, p.28 (2005).
50
磁気浮上車両の運動特性解析, 平成 17 年度電気学
会産業応用部門大会, 3-79 (2005).
[11] S. Bando and H. Ohsaki: Elastic Vibration
Characteristics of Superconducting Maglev Vehicles,
5th International Symposium on Linear Drives for
Industry Applications, Awaji-island, pp.488-491 (2005).
[22] 乾成里, 大崎博之: 多自由度モータ：今後の調査研
究の進め方, 電気学会リニアドライブ研究会,
LD-05-67 (2005).
[12] Y. Ueda and H. Ohsaki: Positioning Characteristics of a
Coreless Surface Motor using Halbach Permanent
Magnet Array, 5th International Symposium on Linear
Drives for Industry Applications, Awaji-island,
pp.270-273 (2005).
[23] 一木洋太, 大崎博之: Y 系薄膜限流素子の SN 転移に
関する数値解析, 第 73 回 2005 年度秋季低温工学・
超電導学会, 1E-p17, p.102 (2005).
[24] 阪東聡一郎, 大崎博之: 超電導磁気浮上鉄道の弾性
振動に関する考察, 電気学会半導体電力変換／リ
ニ ア ド ラ イ ブ 合 同 研 究 会 , SPC-05-122/LD-05-79,
pp.65-70 (2005).
[13] R. Shiraishi and H. Ohsaki: Three Dimensional
Numerical Analysis of Electromagnetic Phenomena
during Pulsed Field Magnetization of Inhomogeneous
Bulk Superconductor, The 7th Seoul National
University - University of Tokyo Joint Seminar on
Electrical Engineering, Japan, pp.15-18 (2005).
その他
[25] 大崎博之: 巻頭言：電磁駆動技術特集号に寄せて,
三菱電機技報. Vol.79, No.11, p.1(693) (2005).
[14] Y. Ichiki and H. Ohsaki: Transient electromagnetic
phenomena in superconducting thin film for fault
current limiters, The 7th Seoul National University University of Tokyo Joint Seminar on Electrical
Engineering, Tokyo, pp.11-14 (2005).
[15] Y. Ueda and H. Ohsaki: Two-dimensional Drive by a
Coreless Surface Motor using Halbach Permanent
Magnet Array, The 7th Seoul National University University of Tokyo Joint Seminar on Electrical
Engineering, Tokyo, pp.157-161 (2005).
総説・解説論文
[16] 辰田昌功, 高祖聖一, 寺薗完一, 谷口俊二, 長屋重
夫, 大崎博之: 超電導電力貯蔵システム（SMES）の
コ ス ト 低 減 , 低 温 工 学 . Vol.40, No.5, pp.141-149
(2005).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[17] 白石良佑, 藤山敬太, 大崎博之: パルス着磁におけ
る不均一なバルク超電導体の着磁特性, 第 72 回
2005 年度春季低温工学・超電導学会, 3E-p08, p.255
(2005).
[18] 前川龍司, 松原洋一, 加藤あい, 鷹見重幸, 今野雅
行, 富岡章, 谷口俊二, 林秀美, 三戸利行, 大崎博
之: 系統安定化 SMES 用同軸一体型電流リードの開
発, 第 72 回 2005 年度春季低温工学・超電導学会,
2C-a04, p.102 (2005).
[19] 上田靖人, 河本泰典, 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における可動子の
回転運動抑制制御, 第 17 回「電磁力関連のダイナ
ミクス」シンポジウム, pp.249-252(2005).
[20] 阪東聡一郎, 大崎博之: 超電導磁気浮上鉄道車両の
弾性振動特性解析, 第 17 回「電磁力関連のダイナ
ミクス」シンポジウム, pp.69-70 (2005).
[21] 阪東聡一郎, 大崎博之: 弾性振動を考慮した超電導
51
古関研究室
Koseki Laboratory
(http://www.koseki.t.u-tokyo.ac.jp)
ている。交通システムの中でこのLIMを用いているもの
として、HSSTやリニアメトロが挙げられる。LIMは回転
型誘導モータと比較して、端効果や縁効果などがあり性
能の劣化が問題となる。これらの特性を評価するには実
験や電磁界解析が必要とされる。それらは手間や計算時
間がかかるため、少ない実用上の動作点での実測値や解
析値を利用し等価回路へ反映することで、それらを低減
可能である。本研究では回転型誘導機の等価回路を基に
して端効果を反映する、すなわち等価回路定数を速度の
関数とすることでLIMの等価回路を提案し、実用上の動
作点での特性を表現できることを示した。
In linear motor application, linear induction motor (LIM)
has advantages of low cost, robust structure, direct drive etc.,
so HSST system and Linear Metro use linear induction motors
for its thrust system. Actual testing or Electromagnetic
numerical calculation methods like FEM are needed for the
design of new LIMs which requires substantial consideration
of end-effect and edge-effect, which deteriorates the
performance compared with a rotary induction motor.
Therefore, a smart approach combining classical
equivalent circuit method of rotary induction motor and such
numerical methods are proposed, assuming the end-effect is a
function of secondary speed. The method is based on a
parameter-fitting of an equivalent circuit of a LIM from
numerical calculations in a few actual speed conditions that
takes the end-effect into account. This approach is useful for
reduction of computational time of the numerical analysis or
actual testing.
研究現況
Current Research Projects
1.
運転整理支援のためのグラフ理論を用いた異
常時における乗客流動推定
古関 隆章・立木 将人・大山 大介・原 和弘
Passenger flow estimation after irregular train
operation for computer-aided train rescheduling
based on a graph theory
T.KOSEKI M.TACHIKI D.OOYAMA and
K.HARA
本研究では、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、グ
ラフ理論を用いた最短経路探索による乗客流動解析を扱
うことにより、事故が起こったときの乗客流動について
改善を図った。
先行研究における乗客行動では運転整理時における乗
客行動においての相違点や留意事項があるため、その問
題点とそれらを考慮した上での有用なシミュレーション
を行なう手法を提案し、実在の路線や旅客需要をモデル
化して数値実験を行なって、その効果を検証した。この
手法は、運転整理の計算機支援においても有効と考えら
れる。
We are trying to develop a man-machine system assisting
dispatchers with proposing rescheduled plan of train operation
semi-automatically.
We deal with a method of flow analysis of train
passengers base on the shortest-path search method using a
graph theory. We focus on the case of irregular operation of
trains after an accident: The passenger model has been
improved from preceding studies in the sense that the
passengers decide their best path immediately after an
accident. The results of a case study show the effect of the
improvement of the passengers' behavior model in
comparison with the model in preceding studies. This
passengers' flow analysis will be useful for development of a
system for computer-aided train rescheduling.
3.
ファジーモデルに基づく非線形制御を利用し
た多数のハイブリッド電磁石による機械的に
柔軟な構造物の能動振動抑制
古関 隆章・エルカン カディル
Active Oscillation Suppression of Mechanically
Flexible Structure Actuated by Multiple Hybrid
Electromagnets on the Basis of Fuzzy Model-Based
Nonlinear Control
T.KOSEKI and Y.NOZAKI
最近、能動的振動抑制に関する研究は、いろんな工学
分野で、製品の精度、そして品質の面で、より重要な位
置に立っている。機械的に受動的な部分に、ハイブリッ
ド電磁石を能動的な力の発生源として使う能動振動抑制
システムの研究を行った。
普段の能動的振動抑制の処理どおり、ファジーモデル
に基づいた制御処理に基づく取り組みが提案された。提
案された処理方法には、まず、能動制御の安定条件を認
めることになる。そして、磁気浮上処理で行うゼロパワ
ー制御の問題を減らし、最後にファジーモデルに基づく
安定性デザインの基本設計から、広範囲のギャップ長に
対する動作を可能にした。ファジーモデルに基づく安定
性デザインは、線形デザインからわずかに拡張されたも
ので、他の制御のデザインより簡単である。多自由度を
2.
電磁界解析を利用した交通用リニア誘導モー
タの二次速度依存等価回路の作成
古関 隆章・野崎 雄一郎・山口 瑛史
Practical Equivalent Circuit Model of Linear
Induction Motors for Urban Transportation System
Depending on Secondary Speed Based on
Electromagnetic Analysis
T.KOSEKI Y.NOZAKI and T.YAMAGUCHI
リニアモータの中でもリニア誘導モータ(LIM)は、鉄
道駆動用を始めとしてさまざまな産業へ応用が期待され
52
method, and apply this tool to an actual case. We additionally
evaluate the effects of hysteresis of a core to sensor output,
and conclude that the effect of the hysteresis is not significant
in practice.
仮定した実験の結果によって、提案されたシステムとコ
ントロールアルゴリズムは有効であることが示された。
Recently, employment of the active oscillation suppression
systems has gained much more importance ever before in
various engineering fields to improve the precision and
quality of the products. An active oscillation suppression
system deploying hybrid electromagnets as active force
generators in conjunction with mechanically passive elements
has been under study. As an active oscillation suppression
policy, passive elements’ displacement following fuzzy
model-based servo control approach has been proposed. The
proposed control approach, firstly, meets stabilizing active
control necessity. Secondly, it relaxes stiffness equalization
constraint of zero power control based maglev approach.
Eventually, it allows wide range of gap clearance operation by
invoking fuzzy model-based control design principles. Fuzzy
model-based control design is a slight extension of the linear
design approaches; thereby the design of the controller is
relatively easier than those of others. Effectiveness of the
proposed system and control algorithm have been confirmed
by experimental investigations for multiple degrees of
freedom motion cases.
5.
回生車時代の直流き電鉄道における地上蓄電
装置を用いた省エネルギー効果の評価
古関 隆章・野口 勝義・岡田 万基・宮本 喜生
Vehicle and Electrical System for Effective Usage of
Regenerative Brake in DC-Electrified Railways
T.KOSEKI K.NOGUCHI Y.OKADA and
Y.MIYAMOTO
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
the braking trains into electrical energy and the 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. In this research, I investigate
possibility of introduction of substations which have
regenerative inverter, energy storage systems etc. regarding
the characteristics of the vehicles based on present technical
level. And I evaluate effects of these solutions for effective
usage of regenerative braking system based on the calculation
of the electrical circuit in computer environment.
4.
高感度電流センサ設計のためのフラックスゲ
ート形コイルシステムの非線形解析
古関 隆章・橋口 英司
Non-linear electromagnetic analysis of flux-gate coil
system for designing sensitive current sensors
T.KOSEKI and E.HASHIGUCHI
フラックスゲート形電流センサは、常温で使用する電
流センサの中では最も高感度なものであり、また温度依
存性に優れていることから、幅広い応用が期待されてい
るセンサである。本研究では、実際に出回っている、最
も単純なタイプのフラックスゲート形電流センサの設計
支援ツール作成を目指し、モデル化を行って非線形解析
を進めた。 磁気回路法に基づいた解析によって大きな
枠組みを作成し、それに有限要素法による解析を組み合
わせることで、設計支援ツールを構築した。そして実際
のモデルにおいてその解析手法を適用し、設計支援ツー
ルの妥当性を確認した。また、センサの鉄心が持つ非線
形特性のうち、ヒステリシス特性がセンサ特性にどのよ
うに影響をしているか、ということについて、同様の解
析手法により検討した。その結果、ヒステリシス特性は
センサ出力に対してはあまり重要ではない、という結論
を得た。
A flux-gate current sensor is the most sensitive in current
sensors used at room temperature, it is, therefore, applied in
various measurements. In this paper, we curry out non-linear
analysis of the simple type flux-gate current sensor to create
design support tool. We build up design support tool based on
a dynamic calculation of voltage-current characteristics
combined with magnetic circuit analysis and finite element
6. ヒューマノイドロボットアームのための軽
量・大推力永久磁石リニア同期型アクチュエー
タの提案と設計
古関 隆章・福正 博之・山本 裕介
Proposal of a novel structure and design method of a
light PM-type linear synchronous actuator that can
produce a large thrust for humanoid robot arms
T.KOSEKI H.FUKUSHO and Y.YAMAMOTO
ヒューマノイドロボット(HRT)の運動性能向上のため
に、生物の仕組みをロボットに取り込むための研究が盛
んになっている。二関節筋がその一つである。二関節筋
の役割をする軽量・大推力なリニアアクチュエータがあ
れば、従来よりも小さなアクチュエータを使える事や、
ロボットアームの制御のための計算が簡単になる事が分
かってきた。
53
順序決定法”電気学会産業応用部門研究会,
TER-05-66, pp.63-68(2005)
本研究では、二関節筋駆動用の軽量・大推力リニア同
期型アクチュエータを提案した。また、提案モデルの磁
気回路設計を行い、電磁界解析によりヒト型サイズのロ
ボットアームに必要な静推力を得られる事を評価した。
加えて、実機製作の設計を検討した。
The studies to emulate mechanism of life, especially
animals to humanoid robots are active. The study on
bi-articular muscle is an important one of them. It is possible
to use a smaller actuator than the present one and to easy to
calculate the control of the arm system, if we can use a strong
light linear actuator playing a role of artificial bi-articular
muscle.
In this research, I propose a new light PM-type linear
synchronous actuator that can produce a large thrust. I design
magnetic circuit of a prototype machine and calculate the
static thrust due to the position of the mover by using FEM.
The results of the simulation show that proposal model can
produce thrust large enough. In addition, I design a prototype
machine.
[3]
Kadir Erkan, Takafumi Koseki: ”Fuzzy Model
Based Nonlinear Maglev Control for Active
Vibration Control Systems”,ISEM2005,Austria,
P7-3(2005)
原和弘, 大山大介, 古関隆章："方向別複々線区間に
おける運転整理支援のための乗客流解析に基づく
評価値提示システム"システム・制御研究会,SC-06-5,
pp.27-32(2006)
[9]
Kadir Erkan, Takafumi Koseki: ”Flexible Nonlinear
Stabilizing Control for Magnetic Levitation Based on A
Fuzzy Algorithm for Safe and Comfortable Suspension
of A Stage”, COE symposium,2005
[12] Eiji HASHIGUCHI, Takafumi KOSEKI, Eric Favre,
Masahiro Ashiya, Toshifumi Tachibana:"Transient
analysis model of a nonlinear magnetic circuit for
developing a computer-aided design tool of flux-gate
current sensors"Workshops between SNU-TU-UT(2005)
[13] 橋口英司,古関隆章,Eric Farve, 芦谷正裕, 立花敏
文:"設計支援のためのフラックス・ゲート形電流セ
ンサの非線形二次元有限要素法に基づく動的挙動
の 解 析 " 平 成 17 年 電 気 学 会 産 業 応 用 部 門 大 会 ,
SC-06-3(2006)
[14] 山ロ瑛史・野崎雄一郎・古関隆章:"速度依存性を考
慮した車両用リニア誘導モータの等価回路モデル
同 定 法 " シ ス テ ム ・ 制 御 研 究 会 ,SC-06-1-9,
pp.1-6(2006)
[15] 福正博之・山本裕介・古関隆章："Halbach 永久磁石
を利用した二関節筋駆動用アクチュエータの概念
設計と基本特性の評価"平成 18 年電気学会全国大
会 ,2006 National Convention Record, I.E.E. Japan
5-050(2006)
Kadir Erkan, Takafumi Koseki: "Fuzzy Model
Based Nonlinear Control of an Active Oscillation
Suppression System Comprised of Mechanically
Flexible Elements and Triple Configuration of
U-Shaped Electromagnets",AMC-2006, Istanbul,
ID-86(2006)
[5] Eiji HASHIGUCHI, Takafumi KOSEKI, Eric
Favre, Masahiro Ashiya, Toshifumi Tachibana:
"Non-linear magnetic circuit analysis of fluxgate
current sensor"ISEM2005, Austria, P2-11(2005)
[4]
[16] 野口勝義，古関隆章："直流電気鉄道への蓄電装置
導入による回生車との電力融通とその省電力効果
の評価"電気学会 交通・電気鉄道研究会，
TER-05-61(2005)
[17] 野口勝義，岡田万基，古関隆章:"直流き電システム
における上下一括き電の回生制動有効利用の過渡
回路解析に基づく評価"電気学会 システム・制御研
究会，SC-06-2(2006)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[6]
[8]
[11] 橋口英司,古関隆章,Eric Farve, 芦谷正裕, 立花敏
文:"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"平成 17 年電気学会産業応用部門大
会, JIASC05(2005)
国際会議論文
[1] Kadir Erkan, Takafumi Koseki:"3 Degrees of
Freedom Fuzzy Model-Based Nonlinear Control of
Triple Configuration of U-Type Hybrid
Electromagnets"LDIA2005,Hyogo,pp.338-342(20
05)
Yuichiro Nozaki, Takafumi Koseki, Eisuke
Masada:“Analysis of Linear Induction Motors for
HSST and Linear Metro using Finite Difference
Method”LDIA 2005, Hyougo, pp.168-171(2005)
山ロ瑛史,原和弘,古関隆章,高野求:"運転整理におけ
る局所的な接続考慮の手法とその得失に関する定
量 的 考 察 " 交 通 ・ 電 気 鉄 道 研 究 会 ,TER-05-55-68,
pp.69-74(2005)
[10] Kadir Erkan, Takafumi Koseki: Fuzzy Control Applied
to Stabilized Electromagnetic Suspension for Active
Oscillation
Suppression,
Workshops
between
SNU-TU-UT(2005)
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
[2]
[7]
大山大介，古関隆章（東京大学），高野求（京三製
作所）計算機支援を前提とした運転整理手法の適用
54
原島・苗村研究室
Harashima・Naemura Laboratory
(http://www.hc.ic.i.u-tokyo.ac.jp/)
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.
研究現況
Current Research Projects
1.
3.
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・高橋桂太・大谷智子
Human Communication Media
H.HARASHIMA, T.NAEMURA,
T.TANAKA, K.TAKAHASHI 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.
映像の構造的記述と知的画像符号化
原島 博・苗村 健・
ナイワラ チャンドラシリ
Structural Representation and
Intelligent Coding of Image Sequences
H.HARASHIMA, T.NAEMURA,
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
化や感性ユーザー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.
4.
2.
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・坂井 理笑
Frontier of Next Generation Interactive Media
and Kansei Information Spaces
H. HARASHIMA, T. NAEMURA, and R. SAKAI
顔画像処理と感性コミュニケーション
原島 博・苗村 健・
ナイワラ チャンドラシリ・中洲 俊信
Facial Image Processing and
"Kansei" Communication
H. HARASHIMA, T. NAEMURA,
CHANDRASIRI N.P., and T.NAKASU
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
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．
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
55
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.
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
5.
光線記述に基づく 3 次元空間情報の処理
苗村 健・原島 博・
高橋 桂太・小池 崇文・田口 裕一・
加藤 紀雄・河 宗玄・上田 健介
Ray-Based Approach to 3-D Information Processing
T. NAEMURA, H.HARASHIMA,
K.TAKAHASHI, T.KOIKE, Y.TAGUCHI,
N.KATO, J.HA and K.UEDA
(7)
(8)
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・高橋 桂太・
筧 康明・チェン ドミニク・
川上 翔治・松本 裕子・天野 翔・木村 翔
Combining Physical and Virtual Worlds
into Mixed Reality Environment
T. NAEMURA, H.HARASHIMA,
M.IIDA, K.TAKAHASHI, Y.KAKEHI, D.CHEN,
S.KAWAKAMI, Y.MATSUMOTO,
S.AMANO and S.KIMURA
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・圧縮・提示方
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．
(1) 光線記述方式に関する概念の提唱と理論的体系化
(2) 空間情報の標本化に関する理論的検討（Depth from
Focus in Light Fields）
(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，128 眼カメラアレイ）
(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，All-in Focus Light
Field Rendering）
(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）
(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）
(7) 光線空間の視点依存符号化と空間共有システムの
実装
(8) 実物体と映像の混在を可能にする複合現実型空間
像ディスプレイの提案
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．
(1) テーブル型ディスプレイと垂直映像オブジェクト
を連動させた新たなメディア環境の提案
（Tablescape Plus）
(2) 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) 公園遊具をインタラクティブメディアにするひず
み計測応用（Strino Plant Instrument, Strino Playing
Bar）
(4) 創造支援型メディア芸術アーカイヴ（HIVE）
(5) 赤外プロジェクションによる不可視情報提示
(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）
(7) 鏡 の 中 の 自 分 自 身 と 対 戦 す る メ デ ィ ア ア ー ト
（through the looking glass）
(8) 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)
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:
(1)
Theoretical study on the sampling of 3-D spatial
information
Developing light-ray data acquisition systems
Real-time processing of dynamic spatial data using a
versatile camera array system
Optical study of thousands of lenslets array system,
and real-time processing of 3-D spatial data with this
system
Processing light-ray data of the real world efficiently
using 3-D structure model
View-dependent coding of light fields and space sharing
communication systems
Mixed reality display without eye glasses
Proposing a concept of space coding using ray-based
description
56
クト化する Non Photorealistic Rendering
(8) GPU を 利 用 し た 汎 用 的 高 速 画 像 処 理 の 実 装
（ General-Purpose Computation Using Graphics
Hardware）
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 as follows:
With the development of media technologies, it has become
a significant issue to design digital content technologies. We
are investigating to realize balanced design of media and
content technologies including acoustic sense and olfactory
sense as well as visual sense. The details of these researches
are as follows:
(1) Upstanding tiny displays on Tabletop Display
(2) Human region segmentation system from video using
thermal information and its applications
(3) Strain-based user interface with tactile of elastic natural
objects
(4) Media art archiving system based on the concept of
creative commons
(5) Invisible computing by infra-red projection
(6) Transforming your shadow into colorful visual media
(7) You can play against your own reflection in the mirror
(8) Interactive view-dependent tabletop display surrounded
by multiple users
7.
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
デジタルコンテンツの創造支援
苗村 健・原島 博・
高橋 桂太・大谷 智子・
筧 康明・橋田 朋子・中洲 俊信・
塚本 敏弘・北村 匡彦・成 玲姁・吉野 祥之
Real-world-oriented Information Environment
Design and Generating Media Space Project
T. NAEMURA, H.HARASHIMA,
K.TAKAHASHI, T.OHTANI,
Y.KAKEHI, T.HASHIDA,T.NAKASU
T.TSUKAMOTO, K.KITAMURA
Y.SEONG and A.YOSHINO
(8)
Proposal of system for supporting musical expressions
by making use of players’ beat
Ensemble system with i-trace
Interactive Facial Caricature Drawing System using
Genetic Algorithm
Position-dependent visible light communication using
digital micro-mirror device
Enhancing real sound field by ultrasonic wave
Olfactory sensing for interactive media and content
Image-Based Rendering，Photon Mapping: to composite
images of as high quality as live images.
Vision-Realistic Rendering: to composite images those
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.
General-purpose computation using graphics hardware
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
メディア技術の発展により，そこに提示されるコンテ
ンツ技術も新たな時代を迎えようとしている．本研究で
は，視覚に留まらず聴覚や嗅覚も含めたメディア技術お
よびデジタルコンテンツの創造支援技術の検討を進め
ている．具体的には下記のテーマが挙げられる．
[1]
(1) 音楽的知識を前提としない合奏支援システム
(2) 音 楽 心理 理論に 基 づく インタ ラ クテ ィブアート
（i-trace, otoato）
(3) インタラクティブな似顔絵作成システム（NIGAO）
(4) DMD を用いた空間分割型可視光通信
(5) 超音波を用いた実音場の拡張
(6) 匂いセンサを用いたインタラクティブメディアの
創出
(7) 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
[2]
[3]
57
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
(2005.4).
(Spatial Frequency Characteristics of Optical System for
Free Viewpoint Image Synthesis Using Lens Array)
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 (2005.4).
(Multi-Projection System for Transforming Your
Shadow into Colorful Visual Media by Means of
Complementary Colors)
松下 光範, 白井 良成, 大黒 毅, 飯田 誠, 筧 康明,
苗村 健: ``天地問題を解消した対面協調作業支援シ
ステム'', 情処学論, Vol.46, No.7, pp. 1603 -- 1617
(2005.7).
[4]
[5]
[6]
[7]
(A Face-to-face Collaboration Support System that
Optimizes Direction of Projected Information to Each
Stakeholder)
Masanori Kakimoto, Kaoru Matsuoka, Tomoyuki
Nishita, Takeshi Naemura and Hiroshi Harashima:
``Glare Generation Based on Wave Optics,''
Eurographics Computer Graphics Forum, Vol.24, No.2,
pp. 185 -- 193 (2005.7).
Los Angeles (2005.8).
[12] Masanori Kakimoto, Kaoru Matsuoka, Tomoyuki
Nishita, Takeshi Naemura and Hiroshi Harashima:
``Glare Simulation and Its Application to Evaluation of
Bright Lights with Spectral Power Distribution,'' ACM
SIGGRAPH2005 Posters, no. 44, Los Angeles (2005.8).
[ 3rd Prize Winner of Student Research Competition
(SRC) ]
[13] Yuichi Taguchi and Takeshi Naemura: ``Free-Viewpoint
Thumbnail for Light Field Compression," ACM
SIGGRAPH 2005, Posters, no.63, Los Angeles
(2005.8).
[14] Jonghyun Ha, Masaru Kojima, Keita Takahashi and
Takeshi Naemura: ``All in-Focus Light Field Live with
Thousands of Lenslets,'' ACM SIGGRAPH 2005,
Posters, no.68, Los Angeles (2005.8).
高橋 桂太, 苗村 健: ``Light Field Rendering のため
の合焦判定法の空間領域における定義と非格子カ
メ ラ 群 入 力 へ の 適 用 '', 映 情 学 誌 , Vol.59, No.10,
pp.1478 -- 1482 (2005.10).
(Spatial Domain Definition of Focus Measurement
Method for Light Field Rendering and Its Application
for Image Captured with Unstructured Array of
Cameras)
河 宗玄, 小島 將, 高橋 桂太, 苗村 健: ``レンズア
レイを用いた実時間全焦点自由視点画像合成シス
テ ム '', 映 報 学 誌 , Vol.59, No.10, pp.1483 -- 1487
(2005.10).
(Real-Time All in-Focus Free-Viewpoint Image
Synthesis System Using a Lens Array)
[15] Yugo Minomo and Takeshi Naemura: ``Graphic Shadow
Wall,'' The Seventh Intern. Conf. on Ubiquitous
Computing (Ubicomp 2005), D 24, Tokyo (2005.9).
[16] Makoto Iida, Shoji Kawakami and Takeshi Naemura:
``Strino: STRain-based user Interface with tactile of
elastic Natural Objects,'' The Seventh Intern. Conf. on
Ubiquitous Computing (Ubicomp 2005), D25, Tokyo
(2005.9).
[17] Keita Takahashi and Takeshi Naemura: ``Spatial
Domain Analysis on the Focus Measurement for Light
Field Rendering," IEEE Intern. Conf. Image Process.
(ICIP2005), Vol.3, pp.13 -- 16 , Genova (2005.9).
Keita Takahashi, Akira Kubota, and Takeshi Naemura:
``Focus Measurement and All in-Focus Image Synthesis
for Light Field Rendering'', Systems and Computers in
Japan, Vol.37, No.1, pp. 1 – 12. (2006.1).
(Translated from IEICE Transactions on Information
and Systems, Vol. J88-D-II, No. 3, pp. 573--584).
[18] Naiwala P. Chandrasiri, Takeshi Naemura and Hiroshi
Harashima: ``Analysis of Facial Expression Responses
based on Face Image Synthesis and Analysis in
Real-time,’’ Enactive 2005, Paper no.27 (6 pages),
Genoa (2005.11).
国際会議論文
[8]
Yasuaki Kakehi, and Takeshi Naemura: ``through the
looking glass --You can play against your own
reflection--,'' ACM SIGCHI Intern. Conf. Advances in
Computer Entertainment Technology (ACE2005), pp.
373—374, Valencia (2005.6). [ Best Demo Award 受
賞 ]
[19] Seiichi Ariga, Makoto Iida and Chuichi Arakawa:
``Development of CFD wind simulation and visual
evaluation system for off-shore wind turbines in Tokyo
bay'', 4th World Wind Energy Conference & Renewable
Energy Exhibition 2005, Melbourne, (2005.11).
[9]
Yugo Minomo, Yasuaki Kakehi, Makoto Iida, and
Takeshi Naemura: ``Transforming Your Shadow into
Colorful Visual Media -- Multi-Projection of
Complementary Colors --,'' ACM SIGCHI Intern. Conf.
Advances in Computer Entertainment Technology
(ACE2005), pp. 61 -- 68, Valencia (2005.6). [ Excellent
Paper Commendations 受賞 ]
[10] Keita Takahashi and Takeshi Naemura: ``Unstructured
Light Field Rendering Using on-the-Fly Focus
Measurement," IEEE Intern. Conf. Multimedia and
Expo. (ICME2005), pp.205 – 208, Amsterdam (2005.7).
[20] Toshihiro Inoue, Makoto Iida and Chuichi Arakawa:
``Analysis of the tendency of the wind energy in Japan
with
dynamic
integrated
assesment
model'',
International Symposium on Distributed Energy
Systems and Micro Grids, pp238, Tokyo (2005.12).
[21] Yoshiaki Nishigai, Makoto Iida and Takeshi Naemura:
``Thermosaic: Automatic Obscure Effects Using
Thermal Information,'' International Workshop on
Advanced Image Technology (IWAIT2006), S08-1,
pp.268 – 272, Okinawa (2006.1).
[11] Toshiaki Nakasu, Naiwala P. Chandrasiri, Takeshi
Naemura and Hiroshi Harashima: ``NIGAO: Interactive
Facial Caricature Drawing System using Genetic
Algorithm," ACM SIGGRAPH2005 Posters, No. 33 ,
[22] Masafumi Matsuda, Mitsunori Matsushita, Tatsumi
Yamada and Takeshi Naemura: ``Behavioral Analysis of
Asymmetric Information Sharing on Lumisight Table,''
58
accepted to IEEE Intern. Workshop on Horizontal
Interactive Human-Computer Systems (Tabletop2006),
pp. 113 – 119, Adelaide (2006.1).
技術の動向と今後の展望について」, 財団法人デジ
タルコンテンツ協会, pp. 101 -- 105 (2005.6).
[34] 西貝 吉晃, 飯田 誠, 苗村 健: ``サーモザイク: 温
度情報を利用した自動モザイク処理'', 画像ラボ,
Vol. 16, No. 11, pp. 15 -- 20, 日本工業出版 (2005.11).
[23] Yasuaki Kakehi, Takero Hosomi, Makoto Iida, Takeshi
Naemura and Mitsunori Matsushita: ``Transparent
Tabletop Interface for Multiple Users on Lumisight
Table,'' IEEE Intern. Workshop on Horizontal
Interactive Human-Computer Systems (TableTop2006),
pp. 141 – 148, Adelaide (2006.1).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[35] 苗村 健: ``体感的メディア技術によるエンタテイン
メント'', 第１回デジタルコンテンツシンポジウム,
S3-4 (2005.5).
[24] Masakazu Shimooka, Makoto Iida and Chuichi
Arakawa: ``Basic Study of Winglet Effects on
Aerodynamics and Aeroacoustics Using Large-Eddy
Simulation,’’ European Wind Energy Conference &
Exhibition 2006, Athens (2006.2).
[36] 蓑毛 雄吾, 苗村 健: ``壁面型 Graphic Shadow の基
礎 検 討 '', 情 報 処 理 学 会 研 究 報 告 , 2005-EC-1,
Vol.2005, No.59, pp.3 -- 8(2005.6).
[37] チェン ドミニク, 陰山 直樹, 苗村 健: ``創造支援
型メディア芸術・アーカイヴ「HIVE」の基礎検討'',
日本アートドキュメンテーション学会(JADS)2005
年次総会 (招待講演) (2005.6).
[25] Toshihiro Inoue, Makoto Iida and Chuichi Arakawa:
``Analysis of reliance between the off-shore technology
and the penetration for the wind power in Japan with
dynamic integrated assessment model,’’ European Wind
Energy Conference & Exhibition 2006, Athens (2006.2).
[38] 田口 裕一, 苗村 健: ``光線空間符号化のための自
由視点画像合成に関する検討'', 3 次元画像コンファ
レンス 2005, 1-3, pp.9 -- 12 (2005.7).
著書
[39] 河 宗玄, 小島 將, 高橋 桂太, 苗村 健: ``レンズア
レイを用いた実時間全焦点自由視点画像合成シス
テム'', 3 次元画像コンファレンス, 2-1, pp.17 -- 20
(2005.7). [ 優秀論文賞 受賞 ]
[26] チェン ドミニク（分担執筆）: ``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・アーカイヴ'', 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, pp. 52 -- 53
(2005.5). [ ISBN4-88752-346-7 ]
[40] 高橋 桂太, 苗村 健: ``自由視点画像合成のための
視点依存奥行きマップの実時間推定法'', 画像の認
識・理解シンポジウム(MIRU2005), OS6A-24, pp.197
-- 204 (2005.7).
[27] 松宮 煇，青木 繁光，飯田 誠: ``図解 風力発電の
すべて'', 工業調査会, (2005.6). [ISBN 4-7693-7142].
[28] Takeshi Naemura: ``Human Communication Media,''
Telecommunication, Teleimmersion and Telexistence II
(S. Tachi, eds.), Ohmsha(Tokyo) and IOS Press, pp. 153
-- 164 (2005.10). [ ISBN 4-274-90638-8 (Ohmsha),
ISBN 1-58603-519-3 (ISO Press) ]
[41] 高橋 桂太, 苗村 健: ``自由視点画像合成のための
視点依存奥行きマップの実時間推定法'', 画像の認
識・理解シンポジウム(MIRU2005), DS-19, pp.1534 -1535 (2005.7).
[42] 鳥羽 美奈子: ``実環境と建築／公共空間における映
像情報メディアデバイス'', 映像情報メディア学会
メディア工学研究会サマーセミナー（若葉研究者の
集い）, pp.65 -- 66 (2005.8).
[29] 苗村 健（分担執筆）: ``8-12 全方位画像と任意視点
画像''，``8-14 イメージベースレンダリング''，人工
知能学辞典，人工知能学会編，共立出版 (2005.12).
[ ISBN 4-320-12107-4 ]
[43] 苗村 健: ``３次元空間情報のサンプリングと自由視
点画像合成'', 応用物理学会 日本光学会主催 第
39 回サマーセミナー 光による３次元情報の獲得
(2005.8).
[30] 苗村 健（分担執筆）: ``再帰性表示’’, ３次元映像ハ
ンドブック，尾上守夫・池内克史・羽倉弘之編, 朝
倉書店(2006.2). [ ISBN 4-254-20121-4 ]
[31] 中島 尚正, 原島 博, 佐倉統: ``改訂版総合情報学'',
放送大学教育振興会(2006.3).[ISBN 4-595-12601-8]
[44] 飯田 誠, 川上 翔治, 苗村 健: ``ひずみ解析技術に
よる自然物体の触覚ユーザーインタフェース化の
基礎検討'', 信学技報, Vol.50, No.256, MVE2005-45,
pp.105 -- 108 (2005.9).
総説・解説論文
[32] 苗村 健（分担執筆）: 科学技術政策提言調査報告
書「先端科学技術研究をメディア芸術へと文化的価
値を高めるための施政の在り方」, メディア芸術調
査委員会, pp. 381 -- 382 (2005.6).
[45] 苗村 健, 高橋 桂太: ``レンズアレイとカメラアレ
イ を 用 い た 全 焦 点 自 由 視 点 画 像 の 合 成 と 圧 縮 '',
FIT2005（第 4 回情報科学技術フォーラム）, 3 次元
ビデオ処理に関するシンポジウム 招待講演
(2005.9).
[33] 苗村 健（分担執筆）: デジタルコンテンツの次世
代基盤技術に関する調査研究事業「次世代映像制作
[46] 田口 裕一, 苗村 健: ``自由視点画像合成に基づく
59
光 線 空 間 符 号 化 手 法 の 提 案 と 評 価 方 法 の 検 討 '',
FIT2005(第 4 回情報科学技術フォーラム), 一般講演
論文集第 3 分冊, J-009, pp.189 -- 192 (2005.9).
FaceComposer における顔空間視覚化機能'', 第 10 回
日本顔学会大会, O-4-2, p.177 (2005.9).
[59] 中洲 俊信, N.P. Chandrasiri, 苗村 健, 原島 博: ``対
話型似顔絵作成システム NIGAO～髪要素モデルの
導入～'', 第 10 回日本顔学会大会, O-5-4, p.185
(2005.9). [ ベストアピール賞（一般講演の部） 受
賞 ]
[47] 筧 康明, 細見 武郎, 飯田 誠, 苗村 健, 松下 光
範: ``Lumisight Table における透明卓上インタフェ
ースの基礎検討'', ヒューマンインタフェースシン
ポジウム 2005, pp. 87—90 (2005.9).
[48] 松田 昌史, 松下 光範, 苗村 健: ``分散認知環境に
おける集団課題達成 Lumisight Table を用いた迷路
ゲーム実験'', 信学技報, vol. 105, no. 306, pp. 37 -- 42,
HCS2005-34 (2005.9). [ 第 3 回ヒューマンコミュ
ニケーション賞 受賞 ]
[60] 下岡 正和, 飯田 誠, 荒川 忠一: ``翼端形状に着目
したプロペラ風車の大規模数値解析'', 日本流体力
学会年会 2005 講演論文集, pp.58 (2005.9).
[61] 下岡 正和, 飯田 誠, 荒川 忠一: ``LES によるウィ
ングレット付風車翼まわりの流れ解析'', 日本機械
学会 2005 年度年次大会講演論文集 (2005.9).
[49] 加藤 紀雄, 苗村 健: ``鏡を用いた複合現実型空間
像提示システムの基礎検討'', 日本バーチャルリア
リティ学会第 10 回記念大会, 1B1-3, pp.21 -- 22
(2005.9).
[62] 高橋 桂太, 苗村 健: ``Light Field Rendering のため
の合焦判定法とステレオマッチング法の関係につ
い て '', 信 学 技 報 , Vol.105, No.374, PRMU2005-87,
pp.19 -- 26 (2005.10). [ PRMU 研究奨励賞 受賞 ]
[50] チェン ドミニク, 陰山 直樹, 苗村 健: ``創造支援
型メディア芸術アーカイヴ HIVE における二次利用
インタフェース'', 日本バーチャルリアリティ学会
第 10 回記念大会, 1A2-1, pp. 73 -- 76 (2005.9).
[63] 苗村 健: ``招待講演Ⅲ：3 次元空間情報のサンプリ
ングと自由視点画像合成'', 高臨場感ディプレイフ
ォ ー ラ ム 2005 ， 映 情 学 技 報 Vol.29, No.66,
IDY2005-91, AIT2005-116, pp. 39 -- 42 (2005.11).
[51] 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インタラクテ
ィブな情報提示'', 日本バーチャルリアリティ学会
第 10 回記念大会, 1C3-2, pp. 165 -- 168 (2005.9).
[64] 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 ---カメラアレイ入力への適用---'',
画像符号化シンポジウム(PCSJ2005), P-2.12, pp.31 -32 (2005.11).
[52] 蓑 毛 雄 吾 , 飯 田 誠 , 苗 村 健 : ``Graphic Shadow
Wall: 影の内外に情報を表示する壁面投影システム
'', 日本バーチャルリアリティ学会第 10 回記念大会,
1C3-5, pp. 177-180 (2005.9).
[65] 下岡 正和, 飯田 誠, 荒川 忠一: ``風車翼周りの流
れ場数値解析による翼端形状の特性評価'', 日本機
械 学 会 第 18 回 計 算 力 学 講 演 会 講 演 論 文 集 ,
(2005.11).
[53] 河 宗玄, 苗村 健: ``LIFLET 光学系の二重化に関す
る基礎検討'', 日本バーチャルリアリティ学会第 10
回記念大会, 2B2-1, pp. 357 -- 358 (2005.9).
[66] 松宮 煇, 飯田 誠, 伊藤 瞭介, 荒川 忠一: ``マルチ
スタガ方式ロータの開発'', 第 27 回風力エネルギー
利 用 シ ン ポ ジ ウ ム 講 演 論 文 集 , pp. 113 – 116
(2005.11).
[54] 高橋 桂太, 田口 裕一, 呉 炳俊, 一松 隆平, 飯田
誠, 苗村 健: ``空間共有通信のための多眼カメラア
レイ構築に向けた基礎検討'', 日本バーチャルリア
リティ学会第 10 回記念大会, 3A2-2, pp.475 -- 476
(2005.9).
[67] 飯田 誠, 荒川 忠一, 松宮 煇, 伊藤 瞭介: ``風車用
ロータのリブレットによる騒音低減について'', 第
27 回風力エネルギー利用シンポジウム講演論文集,
pp. 117 – 120 (2005.11).
[55] 川上 翔治, 飯田 誠, 苗村 健: ``公園遊具をインタ
ラクティブメディアにするひずみセンシングの基
礎検討'', 日本バーチャルリアリティ学会第 10 回記
念大会, 3C2-4, pp. 495 -- 496 (2005.9).
[68] 伊藤 瞭介, 松宮 煇, 荒川 忠一, 飯田 誠: ``高性能
小形風力発電機の開発：ゼファー「エアドルフィン」
'', 第 27 回風力エネルギー利用シンポジウム講演論
文集 pp. 121 -- 124 (2005.11).
[56] 西貝 吉晃, 飯田 誠, 苗村 健: ``Thermo-key におけ
る情報埋め込み技術の応用'', 日本バーチャルリア
リティ学会第 10 回記念大会, 3C2-5, pp. 497 -- 500
(2005.9).
[69] 下岡 正和, 飯田 誠, 荒川 忠一: ``空力特性評価の
ための風車翼周りの流れ場高解像度シミュレーシ
ョン'', 第 27 回風力エネルギー利用シンポジウム講
演論文集, pp. 137 – 140 (2005.11).
[57] Naiwala P. Chandrasiri, Takeshi Naemura and Hiroshi
Harashima: "System for analyzing real-time facial
expression responses of a user," 第 10 回日本顔学会大
会, P-1-16, p.147(2005.9).
[70] 坂井 孝樹, 有賀 清一, 飯田 誠, 荒川 忠一: ``東京
湾における波浪風況計測と海面粗度の算出'', .第 27
回風力エネルギー利用シンポジウム講演論文集, pp.
223 – 226 (2005.11).
[58] 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
[71] 有賀 清一, 坂井 孝樹, 飯田 誠,荒川 忠一: ``東京
60
Vol.59, No.7, 巻頭(2005.7).
湾の風力エネルギー分布と景観シミュレーション'',
第 27 回風力エネルギー利用シンポジウム講演論文
集, pp. 257 – 260 (2005.11).
[85] 原島 博: ``高木昇先生，ありがとうございました'',
映情学誌, Vol.59, No.8,pp.1129 -- 1130(2005.8).
[72] 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 2030 年の風力発電
導入量評価’’.第 27 回風力エネルギー利用シンポジ
ウム講演論文集,pp. 272 -- 275(2005.11).
[86] 原島 博, 池井 寧: ``特定非営利活動法人(NPO)日本
バーチャルリアリティ学会の設立について'', 日本
バ ー チ ャ ル リ ア リ テ ィ 学 会 誌 , Vol.10, No.3,
p.4(2005.9).
[73] 西 貝 吉 晃 , 岩 田 啓 , 飯 田 誠 , 苗 村 健 :
``Thermosaic’’, 第１回 CREST・デジタルパブリック
アートシンポジウム, デモ・ポスター発表
(2005.12).
[87] 筧 康明：``展示の舞台裏,'' ヒューマンインタフェ
ース学会誌, Vol.7, No.3, pp. 232 -- 233 (2005.9).
[88] チェン ドミニク: ``archival / architectural 第一回：序
説・MMO 現実感の誕生'', 季刊 10+1, no.40 2005,
(2005.9).
[74] 川上 翔治, 飯田 誠, 苗村 健: ``Strino’’, 第１回
CREST・デジタルパブリックアートシンポジウム,
デモ・ポスター発表 (2005.12).
[89] 原島 博: ``民間放送草創期の巨星逝く'', 映情学誌,
Vol.59, No.10, pp.1377 --1378(2005.10).
[75] 西貝 吉晃, 飯田 誠, 苗村 健: ``Thermosaic におけ
るプライバシー保護のためのモザイク領域拡張法'',
映像情報メディア学会冬季大会, 1-8 (2005.12).
[90] 苗村 健: ``実世界指向メディアテクノロジープロジ
ェクト'', 学環学府, no. 11 (2005.10).
[91] チェン ドミニク: ``This is Not A Reality -弧人複合体
という代替現実群', 月刊ユリイカー詩と批評, 2005
年 10 月号, pp. 84 -- 93 (2005.10).
[76] 齋藤敦，角侑樹，飯田誠，荒川忠一: ``風車近傍の 3
次元後流シミュレーションに関する基礎的検討’’,
第 19 回数値流体力学シンポジウム講演要旨集,
pp.178 (2005.12).
[92] 原島 博: ``中村好郎元会長のご逝去を悼む'', 映情
学誌, Vol.59, No.11,p.1561(2005.11).
[77] 下岡正和，飯田誠，荒川忠一: ``地球シミュレータに
よる風車翼の非定常空力解析'', 第 19 回数値流体力
学シンポジウム講演要旨集, pp.179 (2005.12).
[93] 原 島 博 : `` 顔 学 へ の 思 い '', 科 学 , Vol.75, No.11,
pp.1266 -- 1267(2005.11).
[94] チェン ドミニク, 住友 文彦: ``メディア芸術セン
ター進化試論: アートセンターの制度更新—コモ
ンズの設計として'', 季刊インターコミュニケーシ
ョン, 2005 年冬号, pp. 201 -- 204 (2005.11).
[78] 鹿川 耕治郎, 小堀 大輔, 飯田 誠, 荒川 忠一:
``LINE - 光の交差を用いた３次元投影システム'',
インタラクション 2006 論文集, pp.89 (2006.1).
[79] 原島 博, 池内克史, 稲蔭正彦, 串山久美子, 岩井俊
雄: ``アートとテクノロジーの融合－その未来－'',
メディア芸術祭テーマシンポジウム, 東京都写真
美術館 (2006.2).
[95] 東 浩紀, 生貝 直人, 伊藤 智久, 井上 明人, 植川
悠, 岡田 智靖, チェン ドミニク, 濱野 智史, 藤井
秀之, 山根 信二: ``情報社会を理解するキーワード
20—ised2.0 に向けて'', 季刊インターコミュニケー
ション, 2005 年冬号, pp. 10 -- 31 (2005.11).
[80] 金 時煥, 河 宗玄, 田口 裕一, 高橋 桂太, 苗村
健: ``自由視点画像合成における見え方の変化を考
慮したレンズアレイ撮像系の設計に関する基礎検
討'', 信学総大, D-11-63 (2006.3).
[96] チェン ドミニク: ``archival / architectural 第二回:
MMO 現実感の接続面としての建築物'', 季刊 10+1,
no.41 2005, (2005.12).
[81] チェン ドミニク：``派生連鎖する現実—リアリテ
ィ・ハッキングの可能性'', NTT DoCoMo モバイル社
会シンポジウム 2006「未来体験と交響する英知」,
(招待講演) (2006.3).
[97] チェン ドミニク: ``ユビキタス環境における代替現
実群ゲームとそのオープンソース型コミュニケー
ションの構築に関する基礎的考察'', NTT DoCoMo
モバイル社会研究所, 4 号, pp.30 -- 36 (2005.12).
[98] 森村久美子: ``世界合唱シンポジウムでの LSOT を
聴いて'', Straight Voice, p.7, 東京少年少女合唱隊 LC
基金(2005.12.26).
その他（一般向け記事）
[82] チェン ドミニク, 畠中 実:``メディア芸術センター
進化試論：ICC に見るメディア芸術センターの変容
'', 季刊インターコミュニケーション, 2005 年夏号,
pp. 201 -- 204 (2005.6).
[99] 原島 博: ``顔を学問する'', 理想の詩, Vol.29, No.1,
pp.7 -- 9(2006.1).
[100] 原島 博, 堀内 正夫, 川上 潤三: ``IT を基盤に，確
かな夢と価値を生み出せる社会へ－ユビキタス情
報社会を支える uVALUE の新展開'', 日立評論,
Vol.88, No.1,pp.6 -- 10(2006.1).
[83] チェン ドミニク: ``「情報の海」における「海賊」
という倫理性—Kingdom of Piracy の活動を巡って'',
季刊インターコミュニケーション, 2005 年夏号, pp.
178 -- 184 (2005.6).
[101] チェン ドミニク: ``archival / architectural 第三回：
[84] 原島 博: ``ふぉーかす 会長就任ご挨拶'', 映情学誌,
61
archival architecture モデルによる MMO 現実感の実
現'', 季刊 10+1, no.42 2006, (2006.2).
展(``iii exhibition 3’’) (2005.7).
[117] 中洲 俊信: ``NIGAO’’, 東京大学大学院学際情報学
府・コンテンツ創造科学産学連携プログラム 制作
展(``iii exhibition 3’’) (2005.7).
[102] チェン ドミニク: ``メディア芸術祭プレビュー'',
季刊 ArtIT, Winter / Spring 2006 Vol.4 No.1 (2006.2).
[103] 森村久美子: ``竹門会だより・一筆啓上'', 竹中育英
会会誌, p.104, 財団法人竹中育英会 (2006.2).
[118] 蓑毛 雄吾, 苗村 健: ``Graphic Shadow Wall'', 東京
大学大学院学際情報学府・コンテンツ創造科学産学
連携プログラム 制作展(``iii exhibition 4'') (2005.12).
[104] 資料提供（橋田 朋子, 筧 康明, 苗村 健）: ``オトア
ト'', 美術 表現と鑑賞（中学校美術教材）, 日本造
形教育研究会編, 開隆堂出版, p. 68 (2006.3).
[119] 川上 翔治, 飯田 誠, 苗村 健: ``Strino Music Plant’’,
東京大学大学院学際情報学府・コンテンツ創造科学
産 学 連 携 プ ロ グ ラ ム 制 作 展 (``iii exhibition 4'')
(2005.12).
その他（一般向け講演）
[120] 筧 康 明 , 飯 田 誠 , 苗 村 健 , 松 下 光 範 :
``Tablescape’’, 東京大学大学院学際情報学府・コン
テンツ創造科学産学連携プログラム 制作展(``iii
exhibition 4'') (2005.12).
[105] 原島 博, 宮田 人司: ``キャラクター学－キティち
ゃんの変遷講座'', 第 27 回日本文化デザイン会議な
ごや・せと (2005.5.15).
[106] 原島 博: ``顔学会の１０年－これまで、そしてこれ
から－'', 日本顔学会創立１０周年記念シンポジウ
ム基調講演, 国立科学博物館 (2005.6.27).
その他（報道・取材協力）
[121] テレビ取材協力（筧 康明, 苗村 健）: ``つかむデジ
タル'', テレビ東京 ワールドビジネスサテライト
トレンドたまご (2005.10.28).
[107] 原島 博: ``コンピュータで探る顔の秘密'', 電気倶
楽部講演, 新有楽町ビル (2005.9.21).
[108] 原島 博: ``ＩＴ時代のコミュニケーション'', イン
ターシティミーティング教育講演, 東京恵比寿ロ
ータリークラブ, ウエスティンホテル東京
(2006.1.31).
[122] テレビ取材協力（西貝 吉晃, 岩田 啓, 苗村 健）:
``サーモで特殊映像'', テレビ東京 ワールドビジネ
スサテライト トレンドたまご (2005.11.2).
[123] テレビ取材協力（蓑毛 雄吾, 苗村 健）: ``光で演出
新投影技術'', NHK BS1 経済最前線 石山智恵の興
味“新々” (2005.12.9).
その他（作品展示）
[109] Invited Exhibition （ Yasuaki Kakehi, Makoto Iida,
Takeshi Naemura and Mitsunori Matsushita ） :
``Lumisight Table'', WIRED NEXTFEST 2005, Chicago
(2005.6.24-26).
[124] ラジオ取材協力（原島 博）: ``ゼロで終わらせない
夏－いい顔になることから始めてみよう'', 東京 FM,
6sense (2005.8.26).
[125] ラジオ取材協力（飯田 誠）: ``ラジオあさいちばん小 型 風 力 発 電 最 新 事 情 -'', NHK ラ ジ オ 第 一
(2005.12.3).
[110] 筧 康明, 苗村 健: ``through the looking glass'', イン
タラクティブ東京, 日本科学未来館(2005.8.25-26).
[111] 筧 康明, 飯田 誠, 苗村 健, 松下 光範: ``Lumisight
Table'', インタラクティブ東京, 日本科学未来館
(2005.8.25-26).
[126] 新聞取材協力（原島 博）: ``「私は若い」錯覚裏付
け'', 朝日新聞夕刊 5 面(2005.4.1).
[127] 新聞報道（原島 博）: ``プロデュース能力育成を考
えるシンポジウム'', 読売新聞朝刊 17 面 (2005.4.8).
[112] 筧 康明, 苗村 健: ``through the looking glass'', 文化
庁メディア芸術祭福井展, 福井大学アカデミーホ
ール (2005.10.7-13).
[128] 新聞報道（原島 博）: ``東大教員 五月祭 私の思い
出'', 週間東京大学新聞 6 面 (2005.5.17).
[113] 中 洲 俊 信 , N.P. Chandrasiri, 苗 村 健 , 原 島 博 :
``NIGAO'', 東京大学コミュニケーションセンター
企画展 (2005.12-2006.3).
[129] 新聞報道（岡田 敦, 苗村 健）: ``音質・音の速さ自
在に 東大がヘッドフォン型補聴器'', 日経産業新
聞朝刊 8 面 (2005.5.18).
[114] 西貝 吉晃, 岩田 啓, 飯田 誠, 苗村 健: ``透明人
間・モザイク人間 サーモキー'', 第 9 回文化庁メデ
ィア芸術祭 先端技術ショーケース, 東京都写真
美術館 (2006.2.24 - 3.5).
[130] 新聞報道（原島 博）: ``顔学はダビンチ科学へ'', 朝
日新聞夕刊 15 面 (2005.7.8).
[131] 新聞報道（蓑毛 雄吾, 苗村 健）: ``自分の影にカラ
ー画像や文字 東大、壁に映し出す装置 広告や道
案内に応用も'', 日経新聞朝刊 15 面 (2005.9.2).
[115] 筧 康 明 , 苗 村 健 : ``through the looking glass,''
Electrical Fantasista, 横 浜 BankArt Studio NYK
(2006.2.24-3.14).
[132] 新聞報道（筧 康明, 苗村 健）: ``エアホッケー 鏡
の中の自分と対戦 東大、ゲーム装置を試作'', 日経
産業新聞 10 面 (2005.9.20).
[116] 北村 匡彦: ``Lay’’, 東京大学大学院学際情報学
府・コンテンツ創造科学産学連携プログラム 制作
62
[133] 新聞報道（中洲 俊信, 原島 博）: ``遊歩道「顔学」
のいま 見え方は 人それぞれ'', 神戸新聞 7 面
(2005.10.5).
(愛媛新聞 20 面(10.13),静岡新聞 25 面(10.16)，南日
本新聞 12 面(10.17)，山陽新聞 14 面(10.18)，沖縄タ
イムス 17 面(10.19)，熊本日日新聞 17 面(10.19)).
[149] 取材協力（飯田 誠）: ``環境力調査隊'', TARZAN
2006 年 2 月 22 日号, pp.108 – 109 (2006.2.22).
[150] 取材協力（飯田 誠）: ``ニッチの王様'', 日経トレン
ディー 2006 年 4 月号, p.264 (2006.3).
[151] ニュースレター: ``苗村健助教授・筧康明氏（D2 苗
村研）デジスタアウォード 2004 年間最優秀作品に'',
学環学府, no. 9, (2005.4).
[134] 新聞報道（原島 博）: ``IT の流れは歴史的必然 そ
れによって，どういう文化築きたいか－政府の構想
には問題も'', 沼津朝日 2 面 (2005.11.8).
[152] ニュースレター: ``岡田敦氏（平成 16 年度修士修了）
の研究が新聞で紹介'', 学環学府, no. 10 (2005.7).
[135] 新聞取材協力（筧 康明, 苗村 健）: ``2005 院生ホー
プ 学際情報学府 技術と芸術を融合 受賞多数'',
週刊東京大学新聞,3 面(2005.11.15).
[153] ニュースレター: ``筧康明氏（D2 苗村研）東京大学
総長賞受賞！'', 学環学府, no. 11 (2005.10).
[154] メールマガジン: ``影に映像を投影するシステムを
簡単に設置可能に――苗村助教授'', 情報理工 ARA
プログラム メールマガジン 第 53 号 (2005.6.22).
[136] 新聞取材協力（苗村 健）: ``21 世紀の気鋭 東京大
学 助 教 授 苗 村 健 氏 '', 日 経 産 業 新 聞 9 面
(2005.11.24).
[137] 新聞取材協力（原島 博）: ``美しさの行方 11 ゆっ
くり中から磨こうよ－道路に座る，車内で化粧・・・
ちょっと待って！'', 読売新聞 23 面(2006.1.14).
[155] メールマガジン: ``ひずみセンサを使う新しいイン
タ フ ェ ー ス ― 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 59 号
(2005.9.28).
[138] 新聞報道（飯田 誠）: ``家庭用小型風力発電機「エ
アドルフィン マークゼロ」'', 朝日新聞(2006.2.2)
(日経流通新聞(2.8), 日経産業新聞(2.17), 毎日新聞
(2.27)).
[156] メールマガジン: ``リアルな展示が光った CREST・
デジタルパブリックアート シンポ '', 情報理工 AR
プログラム メールマガジン 第 66 号 (2006.1.12).
[139] 取材協力（筧 康明）: Digital Artist Avenue × デジス
タ, OHZORA SHUPPAN, (2005.4).
その他（受賞）
[157] 筧 康明: 東京大学総長賞（2005.10.11）
[140] 取材協力（原島 博）: ``きれいな歯で「美人度」ア
ップ！ 三秒，三分，三年，三十年・・・付き合う
時間の長さで美人の条件は変わるものです'', スマ
イルライン, 創刊号 No.1, pp.14 -- 15(2005.6).
[158] 田口 裕一: 東京大学大学院情報理工学系研究科
研究科長賞 (2006.3.23)
[159] 金 時煥: 東京大学工学部電気系３学科 優秀卒業
論文賞 (2006.3.24).
[141] 取材協力（筧 康明），中谷日出著: ``新しい美術はじ
めましょ。デジタルアートビギナーズ',' Softbank
Publishing (2005.6).
[160] 加藤 紀雄: 東京大学 IML 賞（2006.3.31）
[161] Yasuaki Kakehi and Takeshi Naemura: ACM SIGCHI
Intern. Conf. Advances in Computer Entertainment
Technology (ACE2005) Best Demo Award (2005.6.17)
[142] 取材協力（筧 康明）: 日経ゼロワン 2005 年 6 月号,
ゼロワン流「愛・地球博」の歩き方, pp. 111, (2005.6).
[162] Yugo Minomo, Yasuaki Kakehi, Makoto Iida and
Takeshi Naemura: ACM SIGCHI Intern. Conf.
Advances in Computer Entertainment Technology
(ACE2005)
Excellent
Paper
Commendations
(2005.6.17)
[143] 取材協力（飯田 誠）: ``家庭用風力発電は静音化が
進む'', BE-PAL 2005 年 6 月号, p.180, (2005.6).
[144] 取材協力（飯田 誠）: 週間ダイヤモンド 2005 年 6
月 25 日号, ｐp.108 -- 109, (2005.6).
[145] 取材協力（原島 博）: ``PART1 ダ・ヴィンチ科学と
しての「顔学」-「顔」って何？'', BOB,Vol.25, pp.14
– 17 (2005.7).
[163] 田口 裕一: 電気・電子情報学術財団 猪瀬学術奨励
賞 (2005.7).
[164] Masanori Kakimoto: ACM SIGGRAPH
Research Competition 3rd Prize (2005.8).
[146] 取材協力（飯田 誠）: ``自然の力を新たなエネルギ
ーに世界一の小型風力発電機をつくる'', 月間アー
スガーディアン 2005 年 9 月 1 日号, pp.38 -- 39,
(2005.9.1).
Student
[165] 中洲 俊信, N. P. Chandrasiri, 苗村 健, 原島 博: 日
本顔学会大会 ベストアピール賞（一般講演の部）
(2005.12.1)
[147] 取材協力（筧 康明, 苗村 健）: ``体験できる未来デ
バイスが集結 インタラクティブ東京開催'', 週刊ア
スキー, p. 15, (2005.9.13).
[166] 松田 昌史, 松下 光範, 苗村 健: 電子情報通信学
会ヒューマンコミュニケーショングループ 第 3
回ヒューマンコミュニケーション賞 (2006.3.23)
[148] 取材協力（原島 博）: ``大学院で学ぶ貴重さは，自
分の中に知識の索引をつくれること'', スカウト,
Vol.10, No.4, pp.76 (2006.1).
[167] 田 口 裕 一 : 電 子 情 報 通 信 学 会 学 術 奨 励 賞
(2006.3.25)
63
石塚研究室
Ishizuka Laboratory
(http://www.miv.t.u-tokyo.ac.jp/)
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.
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
64
functionalities. It is provided as 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.
Vol.20, No.6, pp.370-378 (2005.11)
[10] Mitsuru Ishizuka and Helmut Prendinger: Describing
and Generating Multimodal Contents Featuring
Affective Lifelike Agents with MPML (invited paper),
New Generation Computing, Vol.24, No.2, pp.97-128
(2006.2)
国際会議論文
[11] Chunling Ma, Helmut Prendinger and Mitsuru Ishizuka:
Eye Movement as an Indicator of Users' Involvement
with Embodied Interfaces at the Low Level, Proc. of the
Symposium on Conversational Informatics for
Supporting Social Intelligence & Interaction: Situational
and Environmental Information Enforcing Involvement
in Conversation (AISB'05), Hatfield, UK, pp.136-143
(2005.4)
論文・著書一覧(2005 年度)
Publication List
研究論文
[1]
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)
[2]
綾聡平，松尾豊，岡崎直観，橋田浩一，石塚満：修
辞構造のアノテーションに基づく要約生成，人工知
能学会論文誌，Vol.20, No.3, pp.149-158 (2005.5)
[3]
友部博教, 松尾豊, 武田英明, 安田雪, 橋田浩一,
石塚満：Semantic Web のための人の社会ネットワー
ク抽出と利用, 情報処理学会論文誌, Vol.46, No.6,
pp.1470-1479 (2005.6)
[4]
森純一郎，松尾豊，石塚満： Web からの人物に関
するキーワード抽出，人工知能学会論文誌，Vol.20,
No.5, pp.337-345 (2005.9)
[5]
Helmut Prendinger and Mitsuru Ishizuka: Human
Physiology as a Basis for Designing and Evaluating
Affective Communication with Life-Like Characters
(invited paper), IEICE Trans. on Information and
Systems (Special Section on Life-like Agent and its
Communication), Vol.E88-D, No.11, pp.2453-2460
(2005.11)
[6]
[12] Helmut Prendinger, Chunling Ma, Junichiro Mori and
Mitsuru Ishizuka: Does Non-verbal Behavior of an
Embodied Agent Matter? , Proc. 2005 Int'l Conf. on
Active Media Technology (AMT-05), IEEE, Takamatsu,
Kagawa, Japan, pp.535-540 (2005.5)
[13] Christian Becker, Helmut Prendinger, Mitsuru Ishizuka
and Ipke Wachsmuth: Empathy for Max (Preliminary
project report), Proc. 2005 Int'l Conf. on Active Media
Technology (AMT-05), IEEE, Takamatsu, Kagawa,
Japan, pp.541-545 (2005.5)
[14] Chunling Ma, Alexander Osherenko, Helmut Prendinger
and Mitsuru Ishizuka: A Chat System Based on Emotion
Estimation from Text and Embodied Conversational
Messengers (Preliminary Report), Proc. 2005 Int'l Conf.
on Active Media Technology (AMT-05), IEEE,
Takamatsu, Kagawa, Japan, pp.546-548 (2005.5)
[15] Shaikh Mostafa Al Masum and Mitsuru Ishizuka:
Software-Agent Architecture for Interactive E-Learning,
Proc. 1st Int'l Conf. on Web Information Systems and
Technologies (WEBIST 2005), Miami, Florida, USA,
pp.525-528 (2005.5)
N. Okazaki, S. Saeyor, H. Dohi and M. Ishizuka: An
Extension of the Multimodal Presentation Markup
Language (MPML) to a Three-dimensional VRML
Space, Systems and Computers in Japan, Vol.36, No.14,
pp.69-80, Wiley Periodicals Inc. (2005)
[7]
Naohiro Matsumura, Yukio Ohsawa and Mitsuru
Ishizuka: Combination Retrieval for Creating
Knowledge
from
Sparse
Document-Collection,
Knowledge-Based Systems Journal, Vol.18, Issue 7,
pp.327-333 (2005.11)
[8]
Helmut Prendinger and Mitsuru Ishizuka: A Creative
Abduction Approach to Scientific and Knowledge
Discovery, Knowledge-Based Systems Journal, Vol.18,
Issue 7, pp.321-326 (2005.11)
[9]
浅田洋平，松尾豊，石塚満：Web からの研究者ネッ
トワーク抽出の大規模化，人工知能学会論文誌，
[16] Shaikh Mostafa Al Masum and Mitsuru Ishizuka: An
Affective Role Model of Software Agent for Effective
Agent-Based e-Learning by Interplaying between
Emotions and Learning, Proc.1st Int'l Conf. on Web
Information Systems and Technologies (WEBIST 2005),
Miami, Florida, USA, pp.449-456 (2005.5)
[17] Junichiro Mori, Yutaka Matsuo, Koichi Hashida and
Mitsuru Ishizuka: Web Mining Approach for a
User-centered Semantic Web, Proc. Int'l Workshop on
User Aspects on the Semantic Web in 2nd European
Semantic Web Conf. (ESWC2005), Heraklion, Greek,
pp.177-187 (2005.5)
[18] Christian Becker, Arturo Nakasone, Helmut Prendinger
65
and Mitsuru Ishizuka, Ipke Wachsmuth: Physiologically
Interactive Gaming with the 3D Agent Max, Working
Notes of JSAI2005 Workshop on Conversational
Informatics, Kitakyushu, Japan (2005.6)
[27] Shaikh Mostafa Al Masum, Mitsuru Ishizuka and Md.
Tawhidul Islam: 'Auto-Presentation': A Multi-Agent
System for Building Automatic Multi-Modal
Presentation of a Topic from World Wide Web
Information, Proc. 2005 IEEE/WIC/ACM Int'l Conf. on
Intelligent
Agent
Technology
(WI/IAT2005),
Compiegne, France, pp.246-249 (2005.9)
[19] Junichiro Mori, Yutaka Matsuo and Mitsuru Ishizuka:
Finding User Semantics on the Web using Word
Co-occurrence Information, Proc. Int'l Workshop on
Personalization on the Semantic Web (PersWeb05), in
conjunction with 10th Int'l Conf. on User Modeling
(UM05), Edinburgh, Scotland, UK, pp.73-82 (2005.7)
[28] Hua Wang, Mark Chignell and Mitsuru Ishizuka:
Improving the Usability and Effectiveness of Online
Learning: How Can Avatars Help?, Proc. (CD-ROM)
Human Factors and Ergonomics Society 49th Annual
Meeting (HFES2005), Orlando, FL (2005.9)
[20] Helmut Prendinger, Junichiro Mori, Mitsuru Ishizuka:
Recognizing, Modeling, and Responding to Users'
Affective States, Proc. 10th Int'l Conf. on User
Modeling (UM05), Edinburgh, Scotland, UK, pp.60-69
(2005.7)
[29] Helmut Prendinger, Chunling Ma, Jin Yingzi, Arturo
Nakasone and Mitsuru Ishizuka: Understanding the
Effect of Life-Like Interface Agents Through Users' Eye
Movements, Proc. 7th Int'l Conf. on Multimodal
Interfaces (ICMI-05), Trento, Italy (ACM Press),
pp.108-115 (2005.10)
[21] Hiroshi Dohi and Mitsuru Ishizuka: Web-based
Multimodal Presentation by a Two-legged Humanoid
Robot, Proc. 11th Int'l Conf. on Human-Computer
Interaction (HCI International 2005), CD-ROM,
Lasvegas, USA (2005.7)
[30] Christian Becker, Helmut Prendinger, Mitsuru Ishizuka
and Ipke Wachsmuth: Evaluating Affective Feedback of
the 3D Agent Max in a Competitive Cards Game, in
Affective Computing and Intelligent Interaction, First
Int'l Conf. ACII 2005 (J. Tao, T. Tan and R. W. Picard
(Eds.)), Springer LNCS 3784, Beijing, China,
pp.466-473 (2005.10)
[22] Helmut Prendinger, Chunling Ma, Jin Yingzi, Kazutaka
Kushida, and Mitsuru Ishizuka:
Evaluating the
Interaction with Synthetic Agents using Attention and
Affect Tracking (Poster Session), Proc. 4th Int'l Conf.
on Autonomous Agents and Multi Agent Systems
(AAMAS-05), Vol.3, pp.1099-1100, Utrecht, The
Netherlands (2005.7)
[31] Chunling Ma, Helmut Prendinger and Mitsuru Ishizuka:
Emotion Estimation and Reasoning Based on Affective
Textual Interaction, in Affective Computing and
Intelligent Interaction, First Int'l Conf. ACII 2005 (J.
Tao, T. Tan and R. W. Picard (Eds.)), Springer LNCS
3784, Beijing, China, pp.622-628 (2005.10)
[23] Kazutaka Kushida, Yoshitaka Nishimura, Hiroshi Dohi,
Mitsuru Ishizuka, Johane Takeuchi and Hiroshi Tsujino:
Humanoid Robot Presentation through Multimodal
Presentation Markup Language MPML-HR, 4th Int'l
Conf. on Autonomous Agents and Multi Agent Systems
(AAMAS-05) Workshop 13 "Creating Bonds with
Humanoids", pp.23-29, Utrecht, The Netherlands
(2005.7)
[32] Danushka Bollegala, Naoaki Okazaki and Mitsuru
Ishizuka: A Machine Learning Approach to Sentence
Ordering for Multidocument Summarization and its
Evaluation, in Proc. of 2nd Int'l Joint Conf. on Natural
Language Processing (IJCNLP) (Robert Dale, Kam-Fai
Wong, Jian Su, Oi Yee Kwong (Eds.)), Springer LNAI
3651, Jeju Island, Korea, pp.624-635 (2005.10)
[24] Arturo Nakasone, Helmut Prendinger and Mitsuru
Ishizuka: Emotion Recognition from Electromyography
and Skin Conductance, Proc. 5th Int'l Workshop on
Biosignal Interpretation (BSI-05), pp.219-222, Tokyo
(2005.9)
[33] Junichiro Mori, Tatsuhiko Sugiyama and Yutaka
Matsuo: Real-world Oriented Information Sharing using
Social Network, Proc. ACM SIGGROUP Conf. on
Supporting Group Work, pp.81-84, Florida, USA
(2005.11)
[25] Chunling Ma, Helmut Prendinger and Mitsuru Ishizuka:
A Chat System Based on Emotion Estimation from Text
and Embodied Conversational Messengers, in
Entertainment Computing -- ICEC 2005 (Proc. IFIP 4th
Int'l Conf. on Entertainment Computing-2005, KobeSanda, Japan), Springer LNCS 3711, pp.535-538
(2005.9)
[34] Shaikh Mostafa Al Masum, Hua Wang, Mostafa Al
Mamun and Mitsuru Ishizuka: Modeling an Affectionate
Virtual Teacher for e-Learning Underpinning
3-Dimensional Emotion Model, Proc. 8th Int'l Conf. on
Computer and Information Technology (ICCIT 2005),
Dhaka, Bangladesh, pp.280-285 (2005.12)
[26] Masahiro Ono and Mitsuru Ishizuka: Prisoner's
Dilemma Game on Network, Proc. 8th Pacific-Rim Int'l
Workshop on Multi-Agents, PRIMA2005, pp.9-22,
Kualalumpur, Malaysia, (2005.9)
[35] Shaikh Mostafa Al Masum, Mitsuru Ishizuka and
Tawhidul Islam: Creating Topic-Specific Automatic
66
Multimodal Presentation Mining the World Wide Web
Information, Proc. 8th Int'l Conf. on Computer and
Information Technology (ICCIT 2005), Dhaka,
Bangladesh, pp.267-272 (2005.12)
事典」（人工知能学会編），1-3 節，共立出版，p.23
(2005.12)
[46] 石塚満：A*アルゴリズム，「人工知能学事典」（人工
知能学会編），1-4 節，共立出版，pp.24-26 (2005.12)
[36] Yoshitaka Nishimura, Kazutaka Kushida, Hiroshi Dohi,
Mitsuru Ishizuka, Johane Takeuchi and Hiroshi Tsujino:
Development and Psychological Evaluation of
Multimodal Presentation Markup Language for
Humanoid Robots, Proc. 5th IEEE-RAS Int'l Conf. on
Humanoid Robots, Tsukuba, Japan, pp.393-398
(2005.12)
[47] 石塚満：反復深化，
「人工知能学事典」（人工知能学
会編），1-5 節，共立出版，pp.26-27 (2005.12)
[48] 石塚満：AND/OR グラフ探索「人工知能学事典」（人
工知能学会編），1-6 節，共立出版，pp.27-29 (2005.12)
[49] 石塚満：動的計画法，
「人工知能学事典」（人工知能
学会編），1-13 節，共立出版，pp.42-44 (2005.12)
[50] 石塚満：人工知能探索問題の計算量，「人工知能学
事典」（人工知能学会編），1-22 節，共立出版，
pp.55-56 (2005.12)
[37] Shaikh Mostafa Al Masum, Helmut Prendinger and
Mitsuru Ishizuka: A Cognitively Based Approach to
Affect Sensing from Text, Proc. 10th Int'l Conf. on
Intelligent User Interface (IUI 2006), Sydney, Australia,
pp.349-351 (2006.02)
[51] 石塚満：チューリングテスト，「人工知能学事典」
（人工知能学会編），囲み記事 1-a，共立出版，p.3
(2005.12)
[38] Hua Wang, Mark Chignell and Mitsuru Ishizuka: Are
Two Talking Heads Better Than One? When Should Use
More Than One Agent in E-Learning?, Proc. 10th Int'l
Conf. on Intelligent User Interface (IUI 2006), Sydney,
Australia, pp.366-368 (2006.2)
[52] 石塚満：ダートマス会議，
「人工知能学事典」
（人工
知能学会編），囲み記事 1-b，共立出版，p.4 (2005.12)
[53] 石塚満：ヒューリスティックス，
「人工知能学事典」
（人工知能学会編），囲み記事 1-c，共立出版，p.6
（2005.12）
[39] Dat P.T. Nguyen and Mitsuru Ishizuka: A Statistical
Approach for Universal Networking Language-based
Relation Extraction, Proc. 4th IEEE Int'l Conf. on
Computer Sciences Research, Innovation and Vision for
the Future (RIVF2006), Hochiming City, Vietnam,
pp.153-159 (2006.2)
[54] 石塚満：分枝限定法と A*アルゴリズム，「人工知能
学事典」（人工知能学会編），囲み記事 1-e，共立出
版，p.14 (2005.12)
[55] 石塚満：制約充足問題(CSP)と命題論理式の相互変
換，「人工知能学事典」（人工知能学会編），囲み記
事 1-f, 共立出版， p.16 (2005.12)
[40] Danushka Bollegala, Yutaka Matsuo, and Mitsuru
Ishizuka: Extracting Key Phrases to Disambiguate
Personal Names on the Web, Proc. 7th Int'l Conf. on
Intelligent Text Processing and Computational
Linguistics (CICLing), [Springer LNCS 3878,
Alexander Gelbukh (Ed)], Mexico City, Mexico,
pp.223-234 (2006.02)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[56] 西村義隆，櫛田和貴，土肥浩，石塚満，竹内誉羽，
辻野広司：マルチモーダルプレゼンテーション記述
言語 MPML のヒューマノイドロボットへの拡張と
その心理的評価，信学会・ヒューマンコミュニケー
ション基礎研技術報告，HCS2005-21 (2005.7)
[41] Hua Wang, Mark Chignell and Mitsuru Ishizuka:
Empathic Tutoring Software Agents Using Real-Time
Eye Tracking, Proc. 2006 Symposium on Eye Tracking
Research & Applications (ETRA06), San Diego,
California, pp.73-78 (2006.3)
著書
[57] 竹内誉羽，中野幹生，辻野広司，星野厚，加藤和彦，
西村義隆，櫛田和貴，土肥浩，石塚満：ロボットの
共生的対話システムとマルチモーダルな表現シス
テムの開発と評価，信学会・パターン認識メディア
理解研技術報告，PRMU2005-56，言語理解とコミュ
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[43] 石塚満：縦型（深さ優先）探索と横型（幅優先）探
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会編），1-2 節，共立出版，pp.22-23(2005.12)
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[75] 小野真裕，石塚満：囚人のジレンマゲームにおける
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の男女分類，言語処理学会併設ワークショップ(W1)
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[78] 松田隆宏，石塚満：MPML を用いた自動プレゼンテ
ーションのための Web からの説明文抽出，情報処
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[64] 小林大祐，松村真宏，石塚満，木戸冬子：blog の文
章を元にした文章の男女分類，信学会・Web インテ
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[79] 辻下卓見，森純一郎，石塚満：Web からのエンティ
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[80] 楠戸健一郎，土肥浩，石塚満：可搬性を高めた小型
サーモキーシステムの設計と実装，情報処理学会全
大，No.6M-7 (2006.3).
[65] 榊剛史，松尾豊，内山幸樹，石塚満：検索エンジン
を用いた連想語の抽出及びそのクラスタリング，信
学会・Web インテリジェンスとインタラクション研
技術報告，WI2-2006-15，pp.19-24 (2006.3)
[81] 近藤雄飛，石塚満：語の連接情報を用いた Web か
らの関連文書検索，情報処理学会全大，No.3N-7
(2006.3)
[66] 金英子，松尾豊，石塚満：Web 上の情報を用いたア
ーティスト間の弱い社会的関係の抽出，信学会・
Web インテリジェンスとインタラクション研技術
報告，WI2-2006-34，pp.129-134 (2006.3)
[82] 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とアニメキャラ
クタによる共同プレゼンテーション MPML-HR
Ver.2.0，信学総合全大，No.A-16-16 (2006.3)
[67] 辻下卓見，森純一郎，石塚満：Web からの関係情報
の抽出，信学会・Web インテリジェンスとインタラ
ク シ ョ ン 研 技 術 報 告 ， WI2-2006-35 ， pp.129-134
（2006.3）
その他
[83] 石塚満：ヒューマンサポート（人間の知能支援），
科学技術の中長期発展に係る俯瞰的予測調査「デル
ファイ調査」報告書，pp.96-97，科学技術政策研究
所(2005.5)
[68] 小野真裕，石塚満：囚人のジレンマゲームにおける
空間上のエージェントの進化の学習，ネットワーク
生 態 シ ン ポ ジ ウ ム CD-ROM 予 稿 集 ， pp.43-44
(2006.3)
[69] 森純一郎，松尾豊，杉山達彦，石塚満：実世界の社
会ネットワークに基づく情報共有システム，人工知
能学会全大，No.1C2-03 (2005.6)
[84] 知能工学専門委員会（石塚満（委員長）, 新田克己,
中島秀之, 西田豊明, 浅田稔）
：知能工学研究のビジ
ョンと戦略, 日本学術会議対外報告, 計 44 ページ
（2005.6.23）
[70] 森純一郎，松尾豊，橋田浩一，石塚満：ソーシャル
ネットワークとコラボレーション支援，人工知能学
会全大，No.2C3-04 (2005.6)
[85] 石塚満：MPML による生命的エージェントコンテン
ツの記述と生成（招待講演），人工知能学会全大
(2005.6)
[71] 榊剛史，松尾豊，市瀬龍太郎，武田英明，石塚満：
論文データベースからの研究トピック抽出，人工知
能学会全大，No.1C4-02 (2005.6)
[86] 石 塚 満 ： 20 世 紀 の 名 著 名 論 ： E. H. Shortliffe:
Computer-Based Medical Consultations: MYCIN，情報
処理，Vol.46，No.11，p.1298 (2005.11)
[72] Danushka Bollegala, Naoaki Okazaki, Mitsuru Ishizuka:
A Clustering Based Approach to Sentence Ordering for
Multidocument Summarization and its Evaluation, 人
工知能学会全大，No.2E1-02 (2005.6)
[87] Mitsuru Ishizuka: Describing and Generating
Multimodal Life-like Agent’s Contents (presentation
material), 15th German-Japan Forum on IT, Tokyo
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[73] 小野真裕，石塚満：ネットワーク上での囚人のジレ
ンマゲーム，人工知能学会全大，No.2F2-01 (2005.6)
[88] Mitsuru Ishizuka and Shigeo Morishima: Forward:
Special Section on Life-like Agent and its Applications,
IEICE Trans. on Information and Systems, Vol.E88-D,
[74] 松尾豊，石田啓介，森純一郎，友部教博，石黒周，
68
No.11, p.2443 (2005.11)
[89] 溝口理一郎，石塚満，田中穂積：
「人工知能学事典」
編集四方山話，人工知能学会誌，Vol.21，No.1，
pp.99-100（2006.1）
[90] 森純一郎，沼晃介：学生フォーラム Inter-View 第 27
回松本裕司氏インタビュー「出会いを大切にせよ」，
人工知能学会誌，Vol.20，No.4，pp.497-499(2005.7)
[91] 森純一郎，西原陽子：学生フォーラム Inter-View 第
29 回徳田英幸氏インタビュー「本物の研究者にな
るために」，人工知能学会誌，Vol.20，No.6，pp.750-752
(2005.11)
[92] 森純一郎，西原陽子，沼晃介：“学生編集委員担当
スペシャル企画：林弘氏インタビュー”，人工知能
学会誌，Vol.21，No.2，pp.196-202 (2006.3)
69
広瀬・峯松研究室
Hirose and Minematsu Laboratory
(http://www.gavo.t.u-tokyo.ac.jp)
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
た。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・文節境界
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，韻
律の観点から音声認識プロセスで得られるフィラー仮
説を検証する手法を提案した。更に，近年提案された，
音声物理の全く新しい表象である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も開始している。
In order to realize 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
problem in acoustic modeling and linguistic modeling.
Especially to handle emotional speech and non-native speech
well, which have larger variances and distortions, 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 according to whether a prosodic boundary is
found in a speech segment which is processed and recognized.
Also, we have developed a method to evaluate the hypotheses
of filled pauses from the aspect of prosody during the
decoding process of spontaneous speech recognition. Further,
we started to investigate effective acoustic modeling of
speech based upon the acoustic universal structure in speech,
which is proposed recently.
研究現況
Current Research Projects
1. 柔軟な音声合成における韻律制御
広瀬啓吉・峯松信明・顧 文涛・孫慶華・越智景子・
黒岩龍
Control of Prosody in Flexible Speech Synthesis
K. Hirose, N. Minematsu, W. Gu, Q. Sun, and K.
Ochi, R. Kuroiwa
種々のスタイルが可能な音声合成について、主に韻律
の観点から研究を進めている。生成過程モデルの枠組み
でコーパスベース韻律制御手法を開発し、種々のスタイ
ルの例として、感情を取り上げ、感情音声の合成を行っ
た。規則により生成過程モデルパラメータを制御するこ
とと組合せ、コーパスによらない新しいスタイルの音声
合成を目指している。中国語についても研究を進め、イ
ントネーションを規則により制御し、声調をコーパスベ
ースで制御する手法を開発し、自然性の高い合成音声を
得ている。関連して、観測される音声の基本周波数パタ
ーンから生成過程モデルパラメータを自動抽出する手
法の開発を日本語と中国語について行った。また、テキ
ストからの音声合成で特に重要な、アクセント変形の規
則化についても研究を進め、従来よりも見通しの良い規
則を開発した。
Researches are being conducted to realize “flexible” speech
synthesis, where various styles are possible, with a special
focus on prosody. A corpus-based method was developed to
control F0 contours of speech in the framework of generation
process model, and emotional speech synthesis was
conducted to show method’s “flexibility.” We are now
trying to add rule-based control to the method to realize a new
style in speech synthesis without corpus. Similar work was
conducted on Chinese, and a new method of prosodic control
was realized, where intonation aspect was controlled
rule-base, while tone aspect was controlled corpus-base.
Highly natural synthetic speech was obtained. As a part of
these works, methods of automatically extracting model
parameters from observed F0 contours were developed for
Japanese and Chinese. Rules of word accent sandhi,
indispensable for text to speech conversion, were also
investigated for Japanese, and rules were developed with
increased consistency as compared to former ones.
2.
3.
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
Development of User-friendly Spoken Dialogue
Systems
K. Hirose, N. Minematsu, Y. Yagi, and S. Takada
音声合成，音声認識などの技術を応用し，適切かつ高
品質な応答音声の生成，対話の流れに即した動作，及び，
ユーザの状況に応じた応答生成に重点を置いて，ユーザ
フレンドリな音声対話システムを構築している。現在、
エージェント対話システム、道案内対話システムを構築
し、概念から直接音声出力を合成することを進めている。
また、この中で、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，
高精度音声認識
広瀬啓吉・峯松信明・朝川智・上西康太
High-Performance Speech Recognition
K. Hirose, N. Minematsu, S. Asakawa, and K.
Uenishi
70
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，
話者認識技術を拡張することで実現している。また，近
年全く新しい音声の物理表象として音響的普遍構造分
析が提案されているが，その構造歪みに基づく発話意図
検証についても開始している。更に，従来の対話システ
ムではあまり検討されていなかった，対話内容が時間的，
空間的広がりをもつ場合に必要な対話制御，韻律制御に
対しても実験的検討を進めている．
By applying speech synthesis techniques and speech
recognition ones, development of spoken dialogue systems
are being conducted, where the generation of appropriate
speech response with high quality, efficient database search
by using focus of the dialogue were realized. Using these
modules, several spoken dialogue systems were constructed
where output speech was directly generated from the output
concepts. Also we are discussing two new functions;
dynamic control of system attributes according to users’
characteristics and dialogue strategy for handling temporal
and spatial information. For the former, an automatic
estimation method of users’ age was developed based upon
speaker recognition techniques.
Using this method, a
dynamic control of dialogue strategy of the system will be
realized, which can be often seen in human-to-human speech
communication.
A new method of estimating users’
attitudes is developed based upon the acoustic universal
structure in speech, which is recently proposed as a new
acoustic representation of speech sounds. As for the latter, to
treat both of temporal and spatial information well, adequate
dialogue strategy and prosodic control of the response
generation are investigated.
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 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 also 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.
4.
語学教育 CAI システム
広瀬啓吉・峯松信明・平野宏子・羅徳安
Development of Language Learning CAI Systems
Using Speech Technologies
K. Hirose, N. Minematsu, H. Hirano, 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
5.
劣条件下におけるブラインド音源分離
広瀬啓吉・峯松信明・カデマル イスラム
Blind Source Separation in Less Conditions
K. Hirose, N. Minematsum, and Md. Kahdemul
Islam Molla
複数の音響信号を分離する技術は、音声認識、情景分
析等の重要な要素技術となっている。ここでは、マイク
ロフォンの数が音源の数より少ない劣条件下で、音源の
特徴に関する事前知識の無いブラインド音源分離手法
の開発を進めている。1 チャンネルの混合音響信号の分
離に関しては、スペクトルの時間方向、周波数方向の特
徴の連続性に着目する手法を開発した。2 チャンネルの
混合音響信号の分離に関しては、最適な帯域に着目して
音源方向を同定することに基づく手法を開発した。独立
71
find out what kind of combination of pronunciation errors is
more fatal to the smooth 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 but they occur frequently. The
analysis focuses on what kind of types of fillers are observed
in what kind of linguistic situations and whether fillers make
the speech communication smoother or not.
成分分析とヒルベルトスペクトルによるスペクトルの
詳細表現、EMD による帯域分割、等の新しい手法の導
入により従来を超える分離度を達成した。音声認識への
利用を念頭に、音源が動いている場合について、手法を
発展させる事を進めている。
Separating component sources from their mixture comes a
key technology in speech recognition, acoustic scene analysis,
etc. We are conducting research works to realize such a
technology in severe conditions: when number of sources is
larger than their mixtures, and when no priori information is
available on the sources. As for the source separation form
one mixture, a method was developed, which views
continuity of acoustic features along time and frequency
dimensions. As for the separation from two mixtures, a
beam-former was developed, which searches the source
direction using frequency components less affected by
environments, such as room echo, etc. By introducing
precise representation of spectrum using independent
component analysis and Hilbert spectrum, empirical mode
decomposition of frequency bands, etc., separation
performance exceeding conventional methods was
accomplished. We are now targeting separation of moving
sources, aiming to apply the developed methods for speech
recognition.
6.
7.
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
The Acoustic Universal Structure in Speech
N. Minematsu, K. Hirose, and S. Asakawa
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情報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
information in speech is completely irrelevant to speech
recognition. In this study, a novel representation of speech is
proposed, where there exists completely no dimensions to
indicate the static non-linguistic information in speech. In a
meaning, this study attempts to implement linguistics as
physics. Acoustic speech events are captured as distributions,
distribution-distribution distance is defined based on
information theory, and finally a set of the distributions are
modeled as a structure. The resulting structure has no
dimensions to indicate the non-linguistic information. Some
applications are investigated based on the representation, such
as pronunciation training, speech recognition, and estimation
of users’ attitude and emotion.
人間による音声情報処理
広瀬啓吉・峯松信明・渡辺美知子
Human Speech Processing
K. Hirose , N. Minematsu, 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 obtained 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 American who were
asked to write down what they heard. With the obtained data,
based on machine learning, a series of analyses were done to
72
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
(NSIP2005),
(2005-5).
[9]
学会誌学術論文
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"Synthesis of F0 contours using generation process
model parameters predicted from unlabeled corpora:
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(Special Issue on Quantitative prosody modeling for
natural speech description and generation)
Md. K. I. Molla, K. Hirose, and N. Minematsu,
"Separation of speech and interfering audio signal from
single mixture by subspace decomposition," Journal of
Signal Processing, Vol.9, No.6, pp.487-495 (2005-11).
[4]
Md. K. I. Molla, K. Hirose, and N. Minematsu,
"Separation of mixed audio signals by decomposing
Hilbert spectrum with modified EMD," IEICE
Transaction on Fundamentals of Electronics,
Communications and Computer Sciences, Vol.E89-A,
No.3, pp.727-734 (2006-3).
[5]
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Md. K. I. Molla, K. Hirose, and N. Minematsu, "Audio
source separation by source localization and spatial
beamforming
with
binaural
model,"
Proc.
IEEE-EURASIP International Workshop on Nonlinear
Signal and Image Processing (NSIP2005), Sapporo,
20PM2A-06, pp.517-520 (2005-5).
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Phonetics Teaching and Learning Conference, in
CD-ROM (2005-7)
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(INTERSPEECH), Lisbon, pp.165-168 (2005-9).
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"Multi-band approach of audio source discrimination
with empirical mode decomposition," Proc. 9th
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Technology (INTERSPEECH), Lisbon, pp.673-676
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国際会議論文
Md. K. I. Molla, K. Hirose, and N. Minematsu, "Audio
source separation by source localization with Hilbert
spectrum," Proc. IEEE International Symposium on
Circuits and Systems (ISCAS2005), Kobe, vol.6,
pp.5734 - 5737 (2005-5).
pp.521-524
[11] Md. K. I. Molla, K. Hirose, and N. Minematsu, "Audio
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(Special Issue on Quantitative prosody modeling for
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representation of speech," Proc. 9th European
Conference on Speech Communication and Technology
(INTERSPEECH), Lisbon, pp.1261-1264 (2005-9).
[16] J. Ni, H. Kawai, and K. Hirose, "Estimation of
intonation
variation
with
constrained
tone
transformations," Proc. 9th European Conference on
Speech
Communication
and
Technology
(INTERSPEECH), Lisbon, pp.1397-1400 (2005-9).
[17] W. Gu, K. Hirose and H. Fujisaki, "Analysis of the
effects of word emphasis and echo question on F0
contours of Cantonese," Proc. 9th European Conference
on
Speech
Communication
and
Technology
(INTERSPEECH), Lisbon, pp.1825-1828 (2005-9).
Md. K. I. Molla, K. Hirose, and N. Minematsu, "On the
empirical mode decomposition in time-frequency
representation of audio signals considering disjoint
orthogonality," Proc. IEEE-EURASIP International
Workshop on Nonlinear Signal and Image Processing
[18] K.
73
Hirose,
Y.
Furuyama,
and
N.
Minematsu,
"Corpus-based extraction of F0 contour generation
process model parameters," Proc. 9th European
Conference on Speech Communication and Technology
(INTERSPEECH), Lisbon, pp.3257-3260 (2005-9).
[27] Md. K. I. Molla, K. Hirose, and N. Minematsu,
"Localization based separation of moving audio sources
from stereo mixtures by adaptive beamforming," Proc.
International Workshop on Nonlinear Circuits and
Signal Processing (NCSP2006), Waikiki, pp.5-8
(2006-3).
[19] Q. Sun, K. Hirose, W. Gu, and N. Minematsu,
"Generation of fundamental frequency contours for
Mandarin speech synthesis based on tone nucleus
model," Proc. 9th European Conference on Speech
Communication and Technology (INTERSPEECH),
Lisbon, pp.3625-3628 (2005-9).
[28] Md. K. I. Molla, K. Hirose, and N. Minematsu,
"Separation of mixed audio signals by source
localization and binary masking with Hilbert spectrum,"
Proc. International Conference on Independent
Component Analysis and Blind Source Separation
(ICA2006), Charleston, pp.641-648 (2006-3).
[20] M. Watanabe, Yasuharu Den, Keikichi Hirose, and
Nobuaki Minematsu, "Effects of filled pauses on native
and non-native listeners’ speech processing," Proc.
ISCA Tutorial and research workshop, Disfluency in
Spontaneous Speech, Aix-en-Provence, France,
pp.169-172 (2005-9).
招待講演
[29] 峯松信明, "「構造不変の定理」とそれに基づく音性
の構造的表象,"東北大学 21 世紀 COE プログラム第
25 回公開講演会 (2005-6)
[21] K. Hirose, Q. Sun, W. Gu, and N. Minematsu,
"Synthesis of fundamental frequency contours for
Standard Chinese based on superpositional and tone
nucleus models," Proc. Speech Analysis, Synthesis and
Recognition -Application of Phonetics-, Krakow, Poland,
in CD-ROM (8 pages) (2005-9). (Plenary talk)
[30] N. Minematsu, "Structural representation of individual
language students,” ASSTA Research Workshop on
Assessing Spoken Language Proficiencies, Univ. of
Queensland, Australia (2005-8)
[31] 峯松信明, “音楽を聴くように音声を聴く 〜音声
情報処理の一つの可能性〜,”東北大学 21 世紀 COE
プログラム第 1 回「言語・脳・認知」シンポジウム
(2005-9)
[22] T. Isei-Jaakkola, Q. Sun, K. Hirose, "Audio and
audio-visual effects of English emotional word on
Japanese L2’s cognition and the acoustic correlate,"
Proceedings 10th International Conference on Speech
and Computer (SPECOM2005), Patras, Greece, PS6.6,
pp.455-458 (2005-10).
[32] 峯松信明, “脳の情報処理モデルと音声の認識・生
成,”電子情報通信学会ヒューマンコミュニケーショ
ングループ(HCG)シンポジウム (2006-3)
[23] Y. Yagi S. Takada, K. Hirose and N. Minematsu, "An
improved method of generating speech from concept
and its application to a dialogue system of road
guidance," Proc. 10th International Conference on
Speech and Computer (SPECOM2005), Patras, Greece,
PS12.3, pp.703-706 (2005-10).
著書
[33] K. Hirose, "Modeling and generation of prosodic
features," Spoken Language Systems, Edited by S.
Nakagawa, M. Okada, and T. Kawahara, Ohm-sha,
pp.73-86 (2005).
[24] Y. Yagi, S. Takada, K. Hirose and N. Minematsu,
"Improved concept-to-speech generation in a dialogue
system on road guidance," Proc. International
Conference
on
CYBERWORLDS,
Singapore,
pp.429-436 (2005-11).
[34] 広瀬啓吉, "柔軟な音声合成(2.1)," パートナーロボ
ッ ト 資 料 集 成 , エ ヌ ・ テ ィ ー ・ エ ス , pp.58-67
(2005-12).
[35] 広瀬啓吉（編著）, "韻律と音声言語情報処理－アク
セント・イントネーション・リズムの科学－," 丸善,
220 頁 (2006-1).
[25] T. Murakami, K. Murayama, N. Minematsu, and K.
Hirose, "Japanese vowel recognition using external
structure of speech," Proc. IEEE Workshop on
Automatic Speech Recognition and Understanding,
IEEE Signal Processing Society, San Juan, Puerto Rico,
pp.203-208 (2005-12).
研究会論文
[36] 峯松信明, 西村多寿子, 西成活裕, 櫻庭京子, “構造
不変の定理とそれに基づく音声ゲシュタルトの導
出 ,” 電 子 情 報 通 信 学 会 音 声 研 究 会 ， SP2005-12,
pp.1-8 (2005-5)
[26] Md. K. I. Molla, K. Hirose, and N. Minematsu,
"Empirical mode decomposition as the multi-band
representation of audio signals," Proc. 8th International
Conference on Computer and Information Technology
(ICCIT2005),
Dhaka,
Bangladesh,
pp.349-352
(2005-12).
[37] 峯松信明，志甫淳，村上隆夫，丸山和孝，広瀬啓吉,
"音声の構造的表象とその距離尺度," 電子情報通信
学会技術研究報告／日本音響学会音声研究会資料,
SP2005-13，pp.9-12 (2005-5).
74
[38] 村上隆夫, 丸山和孝, 峯松信明, 広瀬啓吉, "音声の
構造的表象を用いた日本語母音系列の自動認識,"
電子情報通信学会技術研究報告／日本音響学会音
声研究会資料, SP2005-14，pp.13-18 (2005-5).
今泉敏, 山内俊雄, "話者認識技術を用いた性同一性
症者(MtF)の音声に対する男声度・女声度の自動推
定とその臨床応用(Automatic estimation of femininity
of MtF’s speech using speaker recognition technique
and its clinical application)," 電子情報通信学会技術
研究報告／日本音響学会音声研究会資料,
SP2005-189, pp.29-34 (2006-3).
[39] 孫慶華, 広瀬啓吉, 峯松信明, "音調核モデルを用い
た中国語 F0 パターンの生成," 電子情報通信学会技
術研究報告／日本音響学会音声研究会資料,
SP2005-15，pp.19-24 (2005-5).
全国大会論文
[40] 朝川智, 峯松信明, 伊勢井敏子・ヤーッコラ, 村上
隆夫, 広瀬啓吉, "音声の構造的表象に基づく非母語
話者の英語発音分析," 電子情報通信学会技術研究
報告／日本音響学会音声研究会資料, SP2005-24,
pp.25-30 (2005-6).
[49] 渡辺美知子, 広瀬啓吉, 伝康晴, 峯松信明, "句境界
のフィラーが聞き手の予測に及ぼす影響," 第 19 回
日 本 音 声 学 会 全 国 大 会 予 稿 集 , 広 島 , pp.37-42
(2005-9).
[41] 八木 裕司, 高田 靖也, 広瀬 啓吉, 峯松 信明, "対
話システムにおける応答生成手法の改良とその実
装(Improved concept-to-speech generation in a spoken
dialogue system)," 情 報 処 理 学 会 研 究 報 告 ,
2005-SLP-57-16, pp.93-98 (2005-7).
[50] 八木祐司, 高田靖也, 広瀬啓吉, 峯松信明, "道案内
音声対話システムにおける応答生成の改良
(Improvement of reply generation in a spoken dialogue
system on road guidance)," 日本音響学会秋季講演論
文集, 1-7-6, pp. 3-4 (2005-9).
[42] 村上隆夫, 丸山和孝, 朝川智, 峯松信明, 広瀬啓吉,
"音声の構造的表象を用いた雑音環境下における日
本語母音系列の自動認識," 電子情報通信学会技術
研究報告／日本音響学会音声研究会資料,
SP2005-130, pp.115-120 (2005-12). 情報処理学会(音
声言語情報処理研究会)研究報告, 2005-SLP-59 (41),
pp.205-210 (2005-12).
[51] 村上隆夫, 朝川智, 峯松信明, 広瀬啓吉, "加算性雑
音に起因する音声の構造的表象の歪みに関する実
験 的 検 討 (Experimental study of distortion in the
structural representation of speech caused by additive
noise)," 日本音響学会秋季講演論文集, 1-P-1, pp.
153-154 (2005-9).
[52] 村上隆夫, 丸山和孝, 峯松信明, 広瀬啓吉, "音声の
構造的表象を用いた加算性雑音音声認識
(Automatic recognition of speech in noise using the
structural representation of speech)," 日本音響学会秋
季講演論文集, 1-P-2, pp. 155-156 (2005-9).
[43] 峯松信明, 西村多寿子, “音声の相対音感 〜音声と
音楽の同質性に関する一考察〜”，電子情報通信学
会音声研究会，SP2005-131, pp.121-126 (2005-12)
[44] 朝川智, 峯松信明, 広瀬啓吉, "発音の構造的表象に
基づく学習者分類と発音教示生成," 電子情報通信
学会技術研究報告／日本音響学会音声研究会資料,
SP2005-156, pp.37-42 (2006-1).
[53] 黒岩龍, 峯松信明, 広瀬啓吉, "日本語テキスト音声
合成用アクセント結合規則の改良 (Improvement of
accent sandhi rules for Japanese TTS systems)," 日本
音 響 学 会 秋 季 講 演 論 文 集 , 1-Q-27, pp. 427-428
(2005-9).
[45] 孫慶華, 広瀬啓吉, 峯松信明, "音調核モデルに基づ
く 中 国 語 F0 パ タ ー ン の 2 段 階 生 成 (Two-step
generation of Mandarin F0 contours based on tone
nucleus and superpositional models)," 電子情報通信
学会技術研究報告／日本音響学会音声研究会資料,
SP2005-159，pp.55-60 (2006-1).
[54] 広瀬啓吉, "種々の調子の音声合成のための韻律制
御－感情音声合成の視点から－(Control of prosodic
features for realizing various styles in speech synthesis
-with an example of emotional speech synthesis-)," 日
本 音 響 学 会 秋 季 講 演 論 文 集 , 2-6-11, pp.279-282
(2005-9). (招待)
[46] 阿部悠, 広瀬啓吉, 峯松信明, "韻律情報を用いた話
し言葉音声認識におけるフィラー検出の改良
(Improvement of filler detection using prosodic features
in spontaneous speech recognition)," 情報処理学会研
究報告, 2006-SLP-60-9, pp.43-48 (2006-2).
[55] 渡辺美知子, 伝康晴, 広瀬啓吉, 峯松信明, "フィラ
ーの出現確率予測における節の種類と後続節長
(The effects of types and lengths of adjacent clauses on
the ratios of filled pauses at clause boundaries)," 日本
音 響 学 会 秋 季 講 演 論 文 集 , 3-1-11, pp.319-320
(2005-9).
[47] 平野宏子, 広瀬啓吉, 峯松信明, 河合剛, "中国語話
者の日本語朗読音声の韻律的特徴と母語話者評価
(Prosodic features and evaluation of Japanese sentences
spoken by Chinese learners)," 電子情報通信学会技術
研究報告／日本音響学会音声研究会資料,
SP2005-188, pp.23-28 (2006-3).
[56] 孫慶華, 広瀬啓吉, 顧文濤, 峯松信明, "音調核を用
いた中国語基本周波数パターン生成におけるフレ
ーズ成分情報の利用 (Use of phrase information in
generation of Mandarin F0 contours based on the tone
[48] 櫻庭京子, 丸山和孝,峯松信明, 広瀬啓吉, 田山二朗,
75
nucleus model)," 日 本 音 響 学 会 秋 季 講 演 論 文 集 ,
3-6-1, pp.329-330 (2005-9).
文集, 1-Q-2, pp.337-338 (2006-3).
[67] 阿部悠, 広瀬啓吉, 峯松信明, "音声認識時の韻律利
用 に よ る フ ィ ラ ー 検 出 (Filler detection using
prosodic features for speech recognition)," 日本音響学
会春季講演論文集, 3-1-12, pp.1213-1214 (2006-3).
[57] 顧文濤, 広瀬啓吉, 藤崎博也, "強調が広東語の基本
周波数パターンに及ぼす影響の分析 (The effect of
emphasis on fundamental frequency contours of
Cantonese utterances)," 日本音響学会秋季講演論文
集, 3-6-2, pp331-332 (2005-9).
[68] ヤーッコラ伊勢井敏子, 広瀬啓吉, "フィンランド人
学習者及び母語話者による日本語 2 モーラ語にお
けるアクセント型制御の基本周波数と波形強度の
特 徴 の 比 較 (F0 and intensity control of Japanese
bimoraic words with different accents by Finish JL2 and
Japanese L1)," 日本音響学会春季講演論文集, 2-4-7,
pp.275-276 (2006-3).
[58] 顧文濤, 広瀬啓吉, 藤崎博也, "疑問が広東語の基本
周波数パターンに及ぼす影響の分析 (The effect of
question on fundamental frequency contours of
Cantonese utterances)," 日本音響学会秋季講演論文
集, 3-6-3, pp333-334 (2005-9).
[69] Xiaodong Wang, Wentao Gu, Keikichi Hirose, Qinghua
Sun, and Nobuaki Minematsu, "Comparison between
intra-word and inter-word tonal co-articulation patterns
in Mandarin," 日本音響学会春季講演論文集, 1-Q-22,
pp.377-378 (2006-3).
[59] 顧広隷, 広瀬啓吉, 峯松信明, "指令－応答モデルに
よ る 上 海 語 音 声 の F0 パ タ ー ン の 分 析 と 合 成
(Analysis and synthesis of F0 contours of Shanghainese
utterances based on the command-response model)," 日
本 音 響 学 会 秋 季 講 演 論 文 集 , 3-7-11, pp.335-336
(2005-9).
[70] 顧 文 濤 , 広 瀬 啓 吉 , 藤 崎 博 也 , "Tone command
parameter extraction for the F0 contour generation
model for Cantonese,"日本音響学会春季講演論文集,
2-4-3, pp.267-268 (2006-3).
[60] 阿部悠, 広瀬啓吉, 峯松信明, "韻律を利用した音声
認識時のフィラー検出の高精度化 (Improvement of
filler detection using prosodic features for speech
recognition)," 日本音響学会秋季講演論文集, 3-7-11,
pp.123-124 (2005-9).
[71] 顧文濤, 広瀬啓吉, 藤崎博也, "Analysis of the tones
in Wujiang dialect based on the command-response
model (基本周波数パターン生成過程モデルに基づ
く呉江語の声調の分析),"日本音響学会春季講演論
文集, 2-4-2, pp.265-266 (2006-3).
[61] ヤーッコラ伊勢井敏子, 毛利太郎, 広瀬啓吉, "フィ
ンランド人日本語学習者及び日本語母語話者によ
るモーラ時間長制御 (Temporal control of Japanese
mora by Finnish JL2 and Japanese speakers)," 日本音
響学会秋季講演論文集, 3-8-9, pp. 855-856 (2005-9).
[72] 顧広隷, 広瀬啓吉, 峯松信明, "生成―過程モデルに
よる上海語多音節語音声の F0 パターンの分析と合
成 (Analysis and synthesis of F0 contours of
Shanghainese multi-syllabic utterance based on the
generation process model)," 日本音響学会春季講演論
文集, 2-4-1, pp.263-264 (2006-3).
[62] 平野宏子, 河合剛, 広瀬啓吉, "母語話者と中国語話
者の日本語朗読文の句毎のピッチ変化の比較
(Comparison of pitch range shift of phrases in Japanese
sentences read aloud by natives and non-natives)," 日本
音 響 学 会 秋 季 講 演 論 文 集 , 3-8-17, pp. 875-876
(2005-9).
[73] 呼輝, 広瀬啓吉, 峯松信明, 顧広隷, "ニューラルネ
ットワークに基づく声調核モデルを用いた中国語
連続音声の声調識別 (Tone recognition for Chinese
continuous speech using tone nucleus model and neural
network)," 日 本 音 響 学 会 春 季 講 演 論 文 集 , 2-4-6,
pp.273-274 (2006-3).
[63] 朝川智, 峯松信明, 広瀬啓吉, "発話の構造的表象に
基 づ く 学 習 者 群 の ク ラ ス タ リ ン グ (Clustering
language learners using structural representation of the
pronunciation)," 日 本 音 響 学 会 秋 季 講 演 論 文 集 ,
3-8-19, pp. 879-880 (2005-9).
[74] 孫慶華, 広瀬啓吉, 顧文濤, 峯松信明, "2 段階中国
語 F0 パターン生成におけるフレーズ成分のルール
ベ ー ス 合 成 (Rule-based generation of phrase
components in two-step synthesis of F0 contours of
Mandarin)," 日本音響学会春季講演論文集, 2-4-4,
pp.269-270 (2006-3).
[64] 桜庭恭子, 峯松信明, 広瀬啓吉, 田山二朗, 今泉敏,
山内俊雄, "男性から女性に性別の移行を希望する
性同一性障害 MtF の Trans Voice Therapy"， 日本性
科学学会 (2005-11).
[65] 峯松信明, "音声の相対音感 〜音声と音楽の同質
性に関する理論的かつ実験的考察〜,"日本音声学会
定例会 (2005-12).
[75] 八木祐司, 高田靖也, 広瀬啓吉, 峯松信明, "道案内
音声対話システムにおける応答生成手法の評価
(Evaluation of a method of reply generation in a spoken
dialogue system on road guidance)," 日本音響学会春
季講演論文集, 2-11-13, pp.121-122 (2006-3).
[66] 朝川智, 峯松信明, 広瀬啓吉, "発音の構造的表象に
基づく英語発音教示生成 (Automatic generation of
instructions for English pronunciation based on its
structural representation)," 日本音響学会春季講演論
[76] 高田靖也, 八木祐司, 広瀬啓吉, 峯松信明, "道案内
76
音声対話システムにおける韻律制御手法の改良
(Improvement of prosodic control for a spoken dialogue
system of road guidance)," 日本音響学会春季講演論
文集, 2-11-14, pp.123-124 (2006-3).
[77] 丸山和孝, 櫻庭京子, 峯松信明, 広瀬啓吉, 田山二
朗, 今泉敏, 山内俊雄, "話者認識技術を用いた性同
一性症者の音声に対する男声度・女声度の自動推定
(Automatic femininity estimation of MtF’s speech based
on speaker recognition techniques)," 日本音響学会春
季講演論文集, 3-P-20, pp.489-490 (2006-3).
[78] 櫻庭京子, 丸山和孝, 峯松信明, 広瀬啓吉, 田山二
朗, 今泉敏, 山内俊雄, " Transsexual voice therapy に
おける話者認識技術の臨床応用 (How to use speaker
recognition technology for transsexual voice therapy),"
日本音響学会春季講演論文集, 3-P-21, pp.491-492
(2006-3).
[79] 河村美由紀, 広瀬啓吉, 峯松信明, "基本周波数パタ
ーン生成過程モデルのコーパスベースパラメータ
自 動 抽 出 の 評 価 (Evaluation of corpus-based
automatic extraction of parameters for F0 contour
generation process model)," 日本音響学会春季講演論
文集, 1-Q-27, pp.387-388 (2006-3).
[80] 峯松信明, 西村多寿子, 櫻庭京子, “音声の構造的表
象と音声の相対音感,”日本音響学会春季講演論文集,
1-P-17, pp.177-178 (2006-3).
[81] 黒岩龍, 峯松信明, 広瀬啓吉, “活用語尾に着眼した
日本語アクセント結合規則の整理と高精度化,”言語
処理学会全国大会，pp.xxx-yyy (2006-3).
[82] 櫻庭京子, 今泉敏, 峯松信明, "絵と文字のマッチン
グ教材 − 自閉症児の文字獲得のための教材− ,"
発達心理学会全国大会 (2006-3).
[83] 櫻庭京子, 丸山和孝, 峯松信明, 広瀬啓吉, 田山二
朗, 今泉敏, 山内俊雄, "Transsexual voice therapy に
おける話者性別推定技術の臨床応用," 性同一性障
害研究会 (2006-3).
77
浅見研究室
Asami Laboratory
(http://www.akg.t.u-tokyo.ac.jp/)
した研究を進めている．
The goal of the context aware networking research is to
explore core technologies for providing user-centric and
flexible network services based on user context such as
objective, preference, place, restriction on peripheral
devices, etc. The platform should be open to everyone since
such context aware services needs to be customized for
each user. To this end, we are demonstrating our
middleware on an open testbed for providing convenient
services by exploiting a real-world model based on real
data acquired from existing sensor networks.
研究現況
Current Research Projects
1.
ユビキタスネットワークとアーキテクチャ
浅見 徹・川原 川原圭博
Architectural Framework of Ubiquitous Networks
Tohru Asami, Yoshihiro Kawahara
今年度新たに発足した，本ユビキタスネットワーク
とアーキテクチャの研究では，新たに出現したサービ
ス形態である，大量かつ多種多様な端末が接続された
ユビキタスネットワーク/コンピューティングの実現
するため，新しい通信システムアーキテクチャを制
御・運用面から検討している．世界の通信キャリアが，
将来の柔軟なサービス提供を目指し，通信基盤の中心
に IP を据えた All IP ネットワークへの移行を推進し
ていることを鑑み，耐障害性（ディペンダブル・ネッ
トワーク），信頼性（セキュリティ・エンベディッド・
ネット ワーク）
，自己修復（セルフアウェアリング・
ネットワーク）を目指した基盤技術の確立が課題であ
る．
In this new project launched in 2006, new
communication system architectures are investigated from
the points of controllability and operations to realize new
communication services or ubiquitous networking
/computing environments in which various terminals are
involved on a massive scale. Considering All-IP-based
networks which many communication carriers in the world
are now targeting for flexible communication services
under the name of NGN (Next Generation Network), most
of the research efforts are made for the fundamental
technologies such as dependability, reliability (security
embedded network), self-healing (self-awareness), etc.
2.
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
平成 18 年 4 月 1 日発足の研究室であるため，該当期間
の活動なし．
国際会議論文
平成 18 年 4 月 1 日発足の研究室であるため，該当期間
の活動なし．
著書
平成 18 年 4 月 1 日発足の研究室であるため，該当期間
の活動なし．
総説・解説論文
平成 18 年 4 月 1 日発足の研究室であるため，該当期間
の活動なし．
シンポジウム・研究会・大会等発表
平成 18 年 4 月 1 日発足の研究室であるため，該当期間
の活動なし．
コンテキストアウェアネットワーキングの研究
川原 圭博・浅見
Context-aware Networking
Yoshihiro Kawahara, Tohru Asami
その他
徹
平成 18 年 4 月 1 日発足の研究室であるため，該当期間
の活動なし．
コンテキストアウェアネットワーキングの研究では，
行動目的，趣味・嗜好，場所，周辺機器の利用条件等，
通信サービス利用者の置かれた状況(コンテキスト)を
考慮して利用者中心の柔軟なサービスを提供する基盤
技術に関する研究を行っている．この種のサービス提
供では，利用者ごとのカスタマイズが必要になるため，
サービスを提供するプラットフォームのオープン性が
重要になる．このため，既存のセンサネットワークか
ら得られた実測データを基に実空間モデルを構築し，
ユーザに都合の良いサービスを提供するためのミドル
ウェア技術について，テストベッド上の実証実験を通
78
近山・田浦研究室
Chikayama and Taura Laboratory
(http://www.logos.t.u-tokyo.ac.jp)
numerical processing.
3.
研究現況
Current Research Projects
1.
広域・非均質環境での並列計算
遠藤敏夫，斎藤秀雄，白井達也，
吉田慎一郎，田浦健次朗，近山隆
Parallel Computing in Wide-Area and
Heterogeneous Environment
T. Endo, H. Saito, T. Shirai, S. Yoshida, 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) 耐故障的なゲーム木の並列探索アルゴリズ
ムに関する研究，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 fault tolerant parallel game tree search.
広域分散環境での並列計算では，ノード対によるネットワ
ーク性能の違い，狭帯域・高遅延なリンクの存在などにより，
単純な均質環境を仮定したアルゴリズムは効率よく動作しな
い．これを解決するための基礎技術および応用システムとし
て，(1)少ない測定結果からネットワークのトポロジーを推定
するシステム，(2)高遅延環境下で，占有環境並みの性能を
安定して示す数値計算(LU 分解)，(3)ネットワーク性能によ
ってプロセスの配置を変更するメッセージパッシングライブラ
リ，(4)ネットワーク性能に適応した集合通信，などに関する
研究を行った。
Many parallel algorithms assuming uniform and
system-area environments do not work well in wide-area and
heterogeneous environments. This is because in such
environments, network performance varies from place to
place and there are high-latency, low-throughput links. We
conducted research on (1) topology inference algorithm based
on latency measurements, (2) a latency tolerant LU
decomposition algorithm, (3) a message passing library that
allocates processes based on network performance, (4)
collective communication for heterogeneous environments.
2.
耐故障並列計算
横山大作，堀田勇樹，野澤康文，
田浦健次朗，近山隆
Fault-Tolerant Parallel Computing
D. Yokoyama, Y. Horita, Y. Nozawa,
K. Taura and T. Chikayama
4.
並列計算の統一的モデルと言語
横山大作，近山隆
A Uniform Model of Parallel Computational
Complexity
D. Yokoyama, K. Taura 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.
適応的な並列計算
斎藤秀雄，関谷岳史，坂本祥吾，
田浦健次朗，近山隆
Adaptive Parallel Computing
H. Saito, T. Sekiya, S. Sakamoto,
K. Taura, and T. Chikayama
5.
適応的並列計算とは資源の空き状況に応じて使用する資
源を変化させる並列計算である．我々は，(1)適応的並列計
算を実行する基礎として，プロセス脱退時にメッセージを失
わないことを保証するプロトコルの設計と実装，(2)数値計算
に良く現れる iterative な計算において，負荷分散を適応的
に行うアルゴリズム，に関する研究を行った．
Adaptive parallel computing refers to parallel computing
that can change resources during the course of computation.
We developed (1) a protocol that guarantees no message loses
when processes leave, and (2) an adaptive load redistribution
algorithm for iterative applications commonly found in
コンピュータゲームプレイヤ
三輪誠, 吉本晴洋，石井宏和，阿部崇，
田浦健次朗，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、将棋プレ
イヤ「激指」および囲碁プレイヤーを設計・実装した．激指は
世界でも屈指の強い将棋プレイヤとして高い評価を得てい
る。
Research on game-playing programs has yielded practical
79
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 computer shogi player
"Gekisashi" and a computer Igo player. Gekisashi is drawing
much attention in the community as one of the strongest shogi
player programs.
6.
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.
広域分散システムの利用環境と資源管理
鴨志田良和，斎藤大，田浦健次朗，近山隆
Tools and Resource Management and for Wide-Area
Distributed Systems
Y. Kamoshida, D. Saito,
K. Taura, and T. Chikayama
8.
鴨志田良和，斎藤秀雄，堀田勇樹，白井達也，
田浦健次朗
Gait Recognition using Parallel and Distributed
Resources
Y. Kamoshida, H. Saito, Y. Horita, T. Shirai,
and K. Taura
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)ノードの状態や CPU を占有し
ているプロセスなどを表示するビジュアライザなどに関する
研究を行った。
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 tool for visualizing node
status and running processes.
7.
並列分散処理を用いた Gait 認識
(知能機械情報学専攻 大津・國吉研究室との共同研究)
大津らによる，CHLAC 特徴を用いた動画像からの Gait 認識
(人および動作の認識)アルゴリズムをもとにして，その並列
化，および実時間分散化を行った．認識に用いる特徴パラメ
ータの次元を増やし，並列処理を用いて高速に学習を行うこ
とでこれまでにない高い認識率を得ることに成功した．
(Joint
work
with
Ohtsu-Kuniyoshi
group
in
Mechano-Informatics department) Based on a Gait
recognition algorithm using CHLAC features proposed by
Ohtsu et al., we developed its parallel and soft real-time
distributed implementation. We increased the number of
features used for recognition and parallelized the learning
phase. It outperformed an already good result of the existing
serial implementation of the algorithm.
Web Crawler および情報検索
シム ウォンボ，アシィフ アフメド オニク，
永井洋一，田浦健次朗，近山隆
Crawling and Retrieving Information from the Web
Y. Kamoshida, H. Saito, Y. Horita, T. Shirai,
and K. Taura
9.
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
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，ブログページの収集と
そこからの著者プロフィール情報の抽出，Web コミュニティ発
見手法の精度評価に関する研究を行った．
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, gathering
and retrieving information from weblog pages, and evaluating
the quality of web community extraction methods.
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
10. 大規模コーパスからの日英対訳文書の抽出
80
福島健一，田浦健次朗，近山隆
Extracting Japanese-English Parallel Documents
from Large Corpora
K. Fukushima, K. Taura, and T. Chikayama
要素との関係を機械学習手法によって抽出する研究を行っ
ている。
Application area of computers are now spreading out from
logical and mathematical fields to fields of sensibility. We are
conducting research on "groove feeling" in drums play in
popular music, which is difficult to generate automatically.
We look into methods of extracting the relation of subjective
groove feeling and objective features such as hit streangth and
timing. through machine learning methods.
二つの web 文書が日英対訳であるか否かを高速に判定
する手法に関する研究を行った．単語の対訳が列挙されて
いる辞書と，文書に対する前処理を行って一台の Xeon
2.4GHz CPU で 25 万対/秒の速度と F-score 0.96 を達成した．
これは既存報告と同等の性能を一桁以上高速に実現してい
る。
We developed a fast algorithm for judging if two
documents are English-Japanese parallel documents. By
preprocessing a dictionary listing translational word pairs as
well as the documents, we achieved F-score 0.96 and 250,000
pairs/sec throughput on a single Xeon 2.4 GHz CPU. This
achieved a comparable quality with an order of magnitude
faster performance than prevous work.
13. 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.
11. 量子コンピュータの確率的シミュレーション
マルゾルフ フレデリク，田浦健次朗，近山隆
Stochastic Simulation of Quantum Computers
F. Marzolf and K. Taura
Koonin らによって提唱されたモンテカルロ法を用いた量
子コンピュータのシミュレーション方式の並列実装方式につ
いて研究を行っている．提唱されている方式で実際の計算
機シミュレーションが成功裏に行われた報告はなく，方式の
実用性や古典的なシミュレーション方法に対する優位性も明
らかにされていない．我々は個の方式が大きな台数での並
列実行を可能にすることを潜在的利点と考え，それを計算機
実験，とくに並列実装による台数効果などを通して明らかに
していく予定である．
We are studying a parallel formulation of a quantum
computer simulator proposed by Koonin et al., which is based
on Monte Carlo simulation. The proposed method has not
been successfully implemented on real computers, and
therefore the advantage over traditional simulators has not
been clear. Its potential benefit is that it allows a massively
parallel execution on large scale parallel computers. We are
going to investigate the feasibility of the method through
actual implementation, and in particular on parallel
computers.
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
[1]
Hideo Saito, Kenjiro Taura and Takashi Chikayama.
Collective Operations for Wide-Area Message Passing
Systems Using Adaptive Spanning Trees. To appear in
International Journal of High Performance Computing
and Networking (IJHPCN). Vol.4, No.3, 2006.
[2]
堀田勇樹、田浦健次朗、近山隆．耐故障並列計算を
支援する自律的な故障検知機構．In IPSJ Transactions
on Advanced Computing Systems (ACS) (To appear).
[3]
白井達也, 遠藤敏夫, 田浦健次朗, 近山隆．高いヒー
プ使用率の下で高速なインクリメンタル GC．In IPSJ
Transactions on Programming ． Vol.47 No.SIG 2
(PRO28), pp. 74-83, February 2006
[4]
横山 大作, 近山 隆, "アクセス計算量: 新しい並列計
算量の枠組の提案" 情報処理学会論文誌: コンピュ
ーティングシステム,
Vol.46.No.SIG12(ACS
11),pp.194-204, 2005.
[5]
斎藤秀雄, 田浦健次朗, 近山隆. 適応スパニングツリ
ーを用いた広域メッセージパッシングシステム用の集
合通信. 情報処理学会論文誌：コンピューティングシス
テム. Vol.46 No.SIG 12 (ACS 11), pp.373-383，August
2005.
12. 音楽情報処理
渡辺 哲朗，近山隆
Music Information Processing
T. Watanabe and T. Chikayama
情報処理の諸技術を統合して適用する対象として、音楽
を扱う研究を進めている。音楽はコンピュータ処理の対象に
しにくい人間の感性の問題であるにもかかわらず、古来数学
的興味の対象でもある。我々は現在、ポピュラー音楽のドラ
ム演奏において、コンピュータの自動生成が難しい要素であ
る「グルーブ感」を題材に、打音の強さ・発音タイミングなどの
国際会議論文
81
[6]
Hideo Saito, Kenjiro Taura and Takashi Chikayama.
Collective Operations for Wide-Area Message Passing
Systems Using Adaptive Spanning Trees. In
Proceedings of the 6th IEEE/ACM International
Workshop on Grid Computing (Grid2005), pp.40-48,
Seattle, November 2005.
[7]
Yuuki Horita, Kenjiro Taura and Takashi Chikayama. A
Scalable and Efficient Self-Organizing Failure Detector
for Grid Applications. In Grid 2005 - 6th IEEE/ACM
International Workshop on Grid Computing, pp.202-210,
Seattle, November, 2005.
グシンポジウム, August 2005.
[18] 永井洋一, シム・ウォンボ, 三輪誠, 近山隆
「機械学習を用いたプログラムの表層的特徴による分
類」第 9 回 プログラミングおよび応用のシステムに関す
るワークショップ 2006
[19] 鴨志田良和，田浦健次朗，近山隆: 論理式の充足可
能性問題における変数の依存関係に基づく効率的な
変数決定順序, 並列／分散／協調処理に関する 『武
雄』サマー・ワークショップ, 情報処理学会研究報告
2005-HPC-103, pp. 91-96, August 2005.
[20] 斎藤秀雄, 田浦健次朗, 近山隆. 遅延を考慮した広域
メッセージパッシングシステム用の接続管理．並列／分
散／協調処理に関するサマーワークショップ
（SWoPP2005），pp.181-185，武雄，August 2005．
[21] 堀田勇樹、田浦健次朗、近山隆. 複数サブネット環境
における自律的な故障検知機構. 並列/分散/協調処理
に関するサマー・ワークショップ(SWoPP2005), August
2005
[22] 横山 大作, 近山 隆, "アクセス計算量: 新しい並列計
算 量 の 枠 組 の 提 案 "Symposium on Advanced
Computing Systems and Infrastructures (SACSIS 2005),
pp. 71-80, May 18-20, 2005, Tsukuba, Japan.
[23] 鴨志田 良和, 田浦 健次朗, 近山 隆: 複数クラスタ環
境での並列 SAT-solver の実行, SACSIS 2005 - 先進的
計算基盤システムシンポジウム グリッドチャレンジ自由
課題報告(ポスターおよび口頭発表), IPSJ Symposium
Series Vol. 2005, No. 5, pp. 268, May 2005.
[24] 斎藤秀雄, 田浦健次朗, 近山隆. 動的スパニングツリ
ーを用いた広域メッセージパッシングシステム用の集合
通信. 先進的計算基盤シンポジウム（SACSIS 2005），
筑波，May 2005．
[25] 堀田勇樹、田浦健次朗、近山隆. 耐故障並列計算を
支援する自律的な故障検知機構. 先進的計算基盤シ
ステムシンポジウム(SACSIS2005), 筑波,May, 2005
[26] 白井達也, 遠藤敏夫, 田浦健次朗, 近山隆. 高いヒー
プ使用率のもとで高速なインクリメンタル GC. 2005 年並
列／分散／協調処理に関するサマー・ワークショップ
(SWoPP2005), May 2005.
[27] 白井達也, 遠藤敏夫, 田浦健次朗, 近山隆. 高いヒー
プ使用率のもとで高速なインクリメンタル GC. 先進的計
算 基 盤 シ ス テ ム シ ン ポ ジ ウ ム (SACSIS2005), pp.
226-227, May 2005 (ポスター論文)
シンポジウム／研究会／全国大会等
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
福島健一、田浦健次朗、近山隆。対訳辞書のグラフ表
現を用いた日英対訳テキストの発見。情報処理学会研
究報告 2006-NL-172、pp.41-46、March 2006
永井洋一, シムウォンボ, 三輪誠, 近山隆 "機械学習を
用いたプログラムの表層的特徴による分類" 第 9 回 プ
ログラミングおよび応用のシステムに関するワークショッ
プ 2006 . March 2006.
野澤康文, 横山大作, 近山 隆, "分散ハッシュ表に基
づく大規模探索問題の耐故障並列化手法" 第 58 回
プログラミング研究発表会, March. 2006
石 井 宏 和 , 横 山 大 作 , 近 山 隆 , "bouzy's 5/21
algorithm を用いた df-pn+探索の詰碁への適用" 第
15 回ゲーム情報学研究発表会, March 2006
白井達也, 斎藤秀雄, 吉本晴洋, 鴨志田良和, 白木孝
義, 石黒勝彦, 深野亮, 大武美保子, 佐藤知正 田浦
健次朗, 大津展之: CHLAC 特徴とグリッドコンピューティ
ングを併用した実時間動作認識, インタラクション 2006
IPSJ Symposium Series Vol. 2006, No. 4, pp. 97-98,
March 2006.
白木孝義，石黒勝彦，深野亮，鴨志田良和，白井達也，
斎藤秀雄，田浦健次朗，大武美保子，佐藤知正，大津
展之．CHLAC 特徴と Grid コンピューティングを併用した
リアルタイム動作認識．電子情報通信学会技術研究報
告．Vol.105 No.615，pp.91-96，February 2006．
古宇田フミ子,近山 隆 多様な視点に基づく属性を用
いた計算機中の対象同定法.電子情報通信学会研究
会 ,ソフトウェアサイエンス研究会（SS）信学技報 IEICE
Technical Report SS2005-63(2005-12) pp.1-6. 高 知
December2005
三輪誠, 横山大作, 近山 隆, "駒位置と効き関係に注
目した詰み評価関数の自動生成" 第 10 回ゲームプロ
グラミングワークショップ 2005, November 2005.
Daisaku Yokoyama and Takashi Chikayama, "Access
Complexity: A New Complexity Analysis Framework
for Parallel Computation" Workshop on New
Approaches to Software Construction (WNASC 2005),
pp.3-19, September 19-20, 2005, Tokyo, Japan.
三輪誠, シムウォンボ, 永井洋一, 横山大作, 近山隆
"プログラムコードの表層的特徴抽出" 夏のプログラミン
82
相田研究室
Aida Laboratory
(R-M/TCP) and associated multi-path routing protocol are
developed. Performances of this system are evaluated by
using the ns2 network simulator and the FreeBSD testbed.
For multimedia streaming over ad hoc networks, Ad Hoc
Multi-path sTreaming Protocol (AMTP) and associated
multi-path routing protocol are developed. Performances of
this system are evaluated by using the ns2 network simulator.
(http://www.aida.k.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
有線・無線ネットワークにおける複数経路通
信システム
相田 仁・ロットウィブンチャイ グンティダー・
板谷 俊輔・プラパッサラーノン パーラープ・
神堀 真也・穗坂 怜・唐門 準・
グェン トゥン ミン
Multi-path Communication Systems over
Wired/Wireless Networks
H. Aida, K. Rojviboonchai, S. Itadani,
P. Prapatsaranon, S. Kambori, S. Hosaka,
J. Karamon and M. T. Nguyen
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・清家 良太
Grid Computing environment for more widespread
and easier use
H.Aida, T.Iwamura and R.Seike
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が、本格的に利用され
るためには様々な課題が残されている。本年度はグリッ
ドコンピューティングがより広範囲で利用されるよう
になることを目指し、以下のような研究を行った。
1) 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
ング環境を構築することで、より広い範囲の利用者から
利用可能なシステムの構築を目指しており、システムの
規模を容易にかつ効果的に拡大できるよう、スケーラビ
リティを向上させる手法について検討を行った。
2) 短時間あるいは１度だけの実験のために計算機資
源を出し合ってグリッド(Ad hoc Grid)を構築する場合に、
様々な期待・価値尺度を持ってグリッドに参加する参加
者たちのユーザ満足度を向上させるスケジューリング
手法について研究を行った。
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) 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. This year,
mechanism to improve scalability of the EcoGrid.net System
is investigated.
2) Geographically distributed users (e.g. scientists) may
want to establish Grid (called Adhoc Grid) for short term or
one time running applications (e.g. scientific experiment)
with providing thier resources each other. In this case, users
join to Adhoc Grid with various expectations and measures of
value, like a fairness, to their jobs. This year, we studied
about scheduling method to improve satisfactions of users in
Adhoc Grid.
近年、インターネットやアドホックネットワークなど
の有線・無線ネットワーク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。エンド・エンド
間に複数経路を確立して通信を行う複数経路通信技術
はその有望な方法の 1 つであり、耐故障性が向上すると
ともに、エンド・ツー・エンドの通信帯域幅も向上でき
る。とくに、ノードの移動性が経路変更や切断などを引
き起こすアドホックネットワークにおいては、複数経路
通信技術の使用によって、トラフィックのフローの中断
を少なくできる。本年度は、インターネット上の高信頼
デ ー タ 転 送 サ ー ビ ス 向 け の Rate-based Multi-path
Transmisstion Control Protocol (R-M/TCP)と呼ばれる TCP
のオプションと、それに対応した経路制御プロトコルに
ついて、ネットワークシミュレータ ns2 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た。また、
アドホックネットワーク上のマルチメディアストリー
ミングに関して、Ad Hoc Multi-path sTreaming Protocol
(AMTP)と呼ばれる通信プロトコルと、それに対応した
ルーティングプロトコルについてネットワークシミュ
レータ ns2 においてシミュレーションを行い、性能評価
を行った。
There have recently been many efforts to improve
performance and reliability of wired and/or wireless networks,
e.g., the Internet and ad hoc networks. A promising solution
is multi-path techniques, which establish multiple paths
between two communicating endpoints. By using the
multi-path techniques, not only better fault tolerance can be
achieved, but also higher bandwidth can be aggregated if the
paths do not share the same bottleneck link. Another main
advantage for ad hoc networks, where node mobility can
induce route change/break, is that less flow interruption can
be accomplished. For reliable data transfer over the Internet,
Rate-based Multi-path Transmission Control Protocol
3.
83
無線 LAN 上の VoIP 通信の HCCA アドミッショ
ンコントロールを用いた QoS 管理
相田 仁・松井 豊和
QoS Managiment of Wireless VoIP Communication
Using HCCA Admission Control
H. Aida and T. Matsui
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
音声通信を IP 上で行う VoIP 技術(IP 電話)は、その価
格経済性から近年急速に普及してきている。今後 IP 電話
は無線 LAN の環境でも用いられるようになると考えら
れるが、従来の無線 LAN には QoS(品質)保証がないため、
通信しようとする無線 VoIP 端末数が増加すると、急激
に音質が劣化したり、突然通信ができなくなるなどの問
題点がある。そこで、現在ドラフト段階である 802.11e
HCCA アドミションコントロールに着目し、契約端末の
QoS をできる限り保証するとともに、端末が移動した場
合に通話が途中で切断されることの少ない方式を提案
し、評価を行った。
Voice over IP (VoIP) technology has become very popular
because of its high cost effectiveness. It is supposed to be
used in wireless LAN environment in near future. However,
due to lack of support of QoS in current wireless LAN
environment, if number of VoIP terminals increases, severe
degradation of voice quality or even sudden disruption of
service may occur. This year, we investigated a mechanism
to guarantee as much QoS of contracted terminals as possible
and prevent disconnection at handover, utilizing draft 802.11e
HCCA Admission Control.
研究論文
[1]
K. Rojviboonchai, T. Osuga and H. Aida: A study on
Rate-based Multi-path Transmission Control Protocol
(R-M/TCP) using Packet Scheduling Algorithm, IEICE
Trans. on Information and Systems, Special Section on
New Technologies and their Applications of the Internet
III, Vol.E89-D, No. 1, pp. 124-131 (Jan. 2006).
国際会議論文
[2]
K. Rojviboonchai, F. Yang, Q.Zhang, H. Aida and W.
Zhu: AMTP: A Multi-path Multimedia Streaming
Protocol for Mobile Ad Hoc Networks, Proc. of IEEE
International Conference on Communications (ICC
2005), Vol. 2, pp. 1246-1250, Seoul, Korea (May 2005).
[3]
Hitoshi Aida: Current activities regarding remote
teaching in Graduate School of Frontier Sciences, The
University of Tokyo, 3rd AEARU Workshop on
Network Education, Seoul, Korea, (Dec. 2005).
シンポジウム・研究会・大会等発表
ユビキタスコンピューティングに適した情報
配信手法
相田 仁・笹尾 卓宏
Information delivery in the ubiquitous computing
world
H. Aida and T. Sasao
[4]
相田 仁: 新領域創成科学研究科における遠隔講
義について, 東京大学 教育環境のリデザイン：第
１回シンポジウム (2005 年 7 月).
[5]
P. Prapatsaranon, K. Rojviboonchai and H. Aida:
Multi-path Routing Protocol for Video Streaming over
Ad Hoc Networks, Proc. of IEICE Society Conference,
Session B-15, No. 9 (Sep. 2005).
[6]
相田 仁: 無線ＬＡＮによる子供の安全確認シス
テム, 柏の葉キャンパスシティ IT コンソーシアム
実証実験経過報告会 (2005 年 11 月).
[7]
板谷俊輔, 相田 仁: 複数経路通信プロトコル
M/TCP の FreeBSD への実装の性能向上, 電子情報
通 信 学 会 情 報 ネ ッ ト ワ ー ク 研 究 会 , IN2005-192,
pp.213-218 (2006 年 3 月).
[8]
松井豊和, 相田 仁, 無線 LAN VoIP サービスにお
ける 802.11e HCCA アドミションコントロールのた
めの適切な時間予約に関する研究, 電子情報通信
学 会 情 報 ネ ッ ト ワ ー ク 研 究 会 , IN2005-204,
pp.281-286 (2006 年 3 月).
[9]
P. Prapatsaranon, K. Rojviboonchai and H. Aida:
Multi-path Routing Protocol with Preemptive Technique
for Video Streaming over Ad Hoc Networks, 電子情報
通 信 学 会 情 報 ネ ッ ト ワ ー ク 研 究 会 , IN2005-210
(2006 年 3 月).
4.
近年、世界に向けて、あるいは、個人に向けられて発
信される情報の量は急速に増加している。しかし、１人
の人間が受け取れる情報の量には限度があり、また、ユ
ビキタスコンピューティングのための端末装置では、現
在の PC に比べて、一度に提示できる情報の量が少なく
なると考えられる。そこで、XML 等の機械処理に適し
た形式でニュース等を配信し、各自が必要としている情
報を優先的に受け取る事ができるようなソフトウェア
に関して、ネットワークアーキテクチャ、通信方式、ユ
ーザインタフェースについて検討を行った。
The amount of information traffic to the individual in the
world is rapidly increasing. On the other hand, the amount
of information we can receive is limited, and the size of the
display of ubiquitous computing devices is usually smaller
than that of PC. We are doing research on the network
architecture, transport protocols, data format and user
interface of the environment in which information is
distributed by the machine-friendly format like XML and
people can selectively receive information of their interest.
[10] グェン ミン トゥン, 相田 仁, P. Prapatsaranon: ア
ドホックネットワークにおける AODV に基づく複
数経路の新構成手法, 電子情報通信学会情報ネッ
84
トワーク研究会, IN2005-216, pp.353-358 (2006 年 3
月).
[11] 岩村 尚, 相田 仁: Adhoc Grid 環境におけるユーザ
満足度を考慮したスケジューリング, 情報処理学
会第 126 回 マルチメディア通信と分散処理・第 32
回 コンピュータセキュリティ合同研究発表会
(2006 年 3 月).
[12] K. Rojviboonchai and H. Aida: Considerations of Power
Consumption and Delay in Multi-path Multimedia
Streaming over Ad Hoc Networks, Proc. of IEICE
General Conference (Mar. 2006).
85
坂井・五島研究室
Sakai & Goshima Laboratory
(http:// www.mtl.t.u-tokyo.ac.jp/)
現在、我々の社会はコンピュ－タとインタ－ネットを中
心とする情報システムに大きく依拠しており、情報システ
ムの“ディペンダビリティ”確保は大きな課題となっている。
“ディペンダビリティ”とは、「ユーザが望んだときに適切に
サービスが提供されることを確信できる」性質のことであり、
耐故障性やセキュリティなど様々な特性の積み重ねによ
り実現される。現在の情報システムは場当たり的にできて
いる部分が大きく、ディペンダビリティ確保には多くの人
的リソースを必要とし、しばしばシステム・ダウンや情報流
出といった事態を引き起こしている。
本研究では、真にディペンダブルなシステムを支援す
る、ディペンダブルプロセッサの技術開発を行う。アトミッ
クな処理のディペンダビリティを保証することにより、現在
の情報システムの柔軟さを維持しつつディペンダビリティ
を向上させる。耐エラー、耐タンパ、プログラム監視の各
機能の実現及び統合アーキテクチャの研究開発を行う。
As our society deeply depends on information system
consisting of computers and internet, how to satisfy the
“dependability” of the system becomes one of the biggest
subjects. Dependability means that “the system can be
convinced that service is properly provided whenever user
desires”, and it is achieved by integrating various
characteristics such as fault-tolerance or security. Since
many major parts of the current information system are
built up in an ad hoc way, to satisfy the “dependability”
requires large amount of human resources, and often
causing the system down and information leakage. In our
research, we develop the microprocessor that supports the
really dependable information systems. Through satisfying
the dependability of the atomic operation, dependability is
improved maintaining the flexibility of the present
information system. In particular, we are researching each
function of error resistance, tamper resistance and
instruction monitoring and developing the integrated
dependable microarchitecture.
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・入江 英嗣・
ルォン ディン フォン・塩谷 亮太
Power Efficient Chip Multiprocessor
S. SAKAI, M. GOSHIMA, H. IRIE,
L. D. HUNG and R. SHIOYA
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、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。我々は特に、コンパイラや
ハードウェアのサポートにより、アプリケーションのスレッ
ド・レベル並列性を自動抽出して、チップマルチプロセッ
サ環境上で処理することで低消費電力を実現することを
目指している。研究テーマとして、以下のものがある。
• 省電力のためのプロセッサ・コア、および、キャッシュの
アーキテクチャ
• スレッド・レベル並列性の動的見積もり、および、使用
するプロセッサ・コア数の最適化
• 省電力のためのソフトウェア技術
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. We focus on power reduction at
architectural and compiler levels. Particularly, thread level
parallelism in applications is extracted through software
and/or hardware supports. A large power reduction can be
achieved by exploiting such kind of parallelism on chip
multi-processor environments.
The research includes the following topics:
• Processor core, cache architectures for power reduction
• Dynamic thread level parallelism estimation and
adaptation of multiprocessor resources
• Software techniques for power reduction
2.
3.
ツインテール・アーキテクチャ
五島 正裕・坂井 修一・入江 英嗣
Twintail Architecture
M. GOSHIMA, S. SAKAI and H. IRIE
ツインテール・アーキテクチャは、in-order テール、
out-of-order テールと呼ぶ 2 つの部分からなる。In-order/
out-of-order テールは、それぞれ、in-order/out-of-order ス
ーパスカラ・プロセッサとほぼ同等なものと考えてよい。フ
ェッチされた命令は両方のテールに同時に送られ、いず
れかのテールで実行される。
In-order テールでは、out-of-order テールに比べて、早
期に命令が実行されることになる。そのため、命令流は早
期に実行可能なものと、そうでないものに自動的に分割さ
れ、それぞれ、in-order/out-of-order テールで実行される
ことになる。この性質により、ツインテール・アーキテクチャ
ディペンダブルコンピューティング
坂井 修一・五島 正裕・入江 英嗣・
栗田 弘之・清水 一人・勝沼 聡
Dependable Computing
S. SAKAI, M. GOSHIMA, H. IRIE,
H. Kurita, K. SHIMIZU and S. KATSUNUMA
86
は、同数の演算器を持つ in-order/out-of-order スーパスカ
ラ・プロセッサより性能が向上することが分かっている。
Twintail architecture is composed of two parts, called
in-order and out-of-order tails. In-order/out-of-order tails
can be considered as usual in-order/out-of-order
superscalar processors. A fetched instruction is sent to the
both tails, and then executed in one of them.
Instructions are executed earlier in the in-order tail than
in the out-of-order tail. Therefore the instruction stream is
automatically divided into two streams. One can be
executed earlier, the other can not. The former and the
latter are executed in the in-order and the out-of-order tails,
respectively. This feature enables twintail architecture
more efficient than usual in-order and out-of-order
superscalar processors which have the same number of
function units.
4.
H. ICHIBAYASHI
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。
また、この逆 Dualflow アーキテクチャを、命令セットとし
てではなく、プロセッサ・コアの内部命令フォーマットとし
て利用することを検討している。
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 tried 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.
We also investigate applying the dualflow architecture,
not to an instruction-set architecture, but to an internal
instruction format of a processor core.
動的 SIMD
五島 正裕・坂井 修一・入江 英嗣・渡辺 憲一
Dynamic SIMD
M. GOSHIMA, S. SAKAI, H. IRIE and
K. WATANABE
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、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.
5.
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
[1]
葛 毅, 櫻井 隆雄, ルォン ディン フォン, 阿部
公輝, 坂井 修一: インターリーブ型剰余乗算回路
の評価, 電子情報通信学会論文誌, Vol. J88-A, No.
12, pp. 1497-1505 (2005).
[2]
Naoya Hatta, Niko Demus Barli, Chitaka Iwama, Luong
Dinh Hung, Daisuke Tashiro, Shuichi Sakai and
Hidehiko Tanaka: Bus Serialization for Reducing Power
Consumption, 情報処理学会論文誌：コンピューティ
ングシステム, Vol. 47, No. SIG3(ACS 13) (2006).
国際会議論文
[3]
Dualflow アーキテクチャ
五島 正裕・坂井 修一・入江 英嗣・一林 宏憲
Dualflow Architecture
M. GOSHIMA, S. SAKAI, H. IRIE and
87
Hidetsugu Irie, Naoya Hattori, Masanori Takada, Naoya
Hatta, Takeshi Toyoshima and Shuichi Sakai:
Distributed Speculative Memory Forwarding, IEEE
Symp. on Low-Power and High-Speed Chips (COOL
(2005).
Chips VIII), pp. 473-482, (2005).
[4]
[5]
[16] 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).
Luong Dinh Hung, Masahiro Goshima and Shuichi
Sakai: Mitigating Soft Errors in Highly Associative
Cache with CAM-based Tag, IEEE Int’l Conf. on
Computer Design (ICCD 2005), Vol. 2005, pp. 342-347,
(2005).
[17] 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).
Luong Dinh Hung and Shuichi Sakai: Dynamic
Estimation of Task Level Parallelism with Operating
System Support, Int’l Symp. on Parallel Architectures,
Algorithms, and Networks (ISPAN 2005), pp.358-363
(2005).
総説・解説論文
[6]
招待講演
坂井 修一: 新世代プロセッサアーキテクチャの展
開, 情報処理, Vol. 46, No. 10, pp. 1100-1103 (2005).
[7]
五島 正裕: スーパスカラ/VLIW プロセッサとスル
ープット指向 MT プロセッサ, 情報処理, Vol. 46, No.
10, pp. 1104-1110 (2005).
[8]
入江 英嗣: クラスタ型プロセッサ, 情報処理, Vol.
46, No. 10, pp. 1111-1117 (2005).
[9]
P. Kongetira, K. Aingaran, K. Olukotum, 坂井 修一
（訳）, 五島 正裕（訳）: Niagara: 32 ウェイマルチ
スレッド SPARC プロセッサ, 情報処理, Vol. 46, No.
11, pp. 1236-1243 (2005).
[18] 坂井修一: ディペンダブル情報処理基盤, 電子情報
通信学会計算機システム研究会招待講演 (2005).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[10] 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'05 (2005).
[11] 中島 康彦, 五島 正裕, 森 眞一郎, 富田 眞治: 外
部連想バッファを備える SpMT モデルの分析, 先進
的 計 算 基 盤 シ ス テ ム シ ン ポ ジ ウ ム SACSIS'05
(2005).
[12] Yuya Ueno, Luong D. Hung, Masanori Takada, Daisuke
Tashiro and Shuichi Sakai: Improvement of
Signature-based Phase Detection and its Application to
Power Reduction in Caches, 信 学 技 報 (RECONF
2005-1～14), Vol. 105, No. 42, pp. 25-30 (2005).
[13] 清水 一人, 高田 正法, 入江 英嗣, 坂井 修一: プ
ログラムの振る舞い秘匿のための動的アドレス変
換, 情処研報 2005-ARC-164, pp. 19-24 (2005).
[14] 門馬 太平, ルォン ディン フォン, 田代 大輔, 坂
井 修一: スレッド投機実行のためのキャッシュコ
ヒーレンシプロトコルの検証, 情処研報
2005-ARC-164, pp.103-108 (2005).
[15] Luong D. Hung, Masahiro Goshima and Shuichi Sakai:
Technique to Mitigate Soft Errors in Caches with
CAM-based Tags, 信学技報 DC2005-18, pp. 31-36
88
相澤研究室
Aizawa Laboratory
次元ビデオを対象とし，動的な 3 次元映像の圧縮，イン
デクシングのためのセグメンテーション，3 次元映像の
類似検索，編集，構造的なデータの抽出に関する検討を
進めている．
We are investigating new technologies for archiving three
dimensional video. Three dimensional video is dynamic mesh
model with dynamic texture: moving three dimensional
objects are captured and modeled for real ones such a person.
Differing from the conventional video, the three dimensional
video is manipulated in three dimension. It is real and
interactive: view can be easily changed arbitrarily. We are
intensively investigating techniques required for archiving a
number of three dimensional video: compression,
segmentation, content-based retrieval, composition, extraction
of structural data, etc.
(http://www.hal.t.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,タンチャロエン,デシルバ,
間野裕行,ウェーティット
Life Log: Multimedia Processing for Experiences,
K.Aizawa, T.Yamazaki, D.Tancharoen, G.C.Desilva,
T.Ishikawa, H.Mano, P.Waythit
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いる．ウエアラブルでの個
人活動やユビキタスホームでの家族の記録について処
理を進めている．また，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 not a
distant future, the entire life of a person will be able to be
recorded. Structuring and summarization of huge data of the
person's experience captured by various sensors such as video,
audio, 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.
3. 視覚情報処理に基づく Web 解析
相澤清晴, 山崎俊彦, 中平浩二，渡井康行, 前田青
Image Processing for Web
K.Aizawa, T.Yamasaki, K.Nakahira, Y.Watai,
A.Maeda
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．（イメージサーチでもテ
キスト情報を利用している） 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．レンダリング結果に注目することで，“見え”に
基づく検索などの新しい課題への取り組みを進めてい
る．
We are developing a new approach to Web information
processing. WWW information contains mainly text and
images. Texts have been 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. We are developing a new retrieval
method based on “views” of Web pages.
2. 3 次元映像のための圧縮，検索技術
相澤清晴, 山崎俊彦, 徐健鋒，韓昇龍，唯野隆一，
前田崇
3D Video Compression and Indexing Techniques
K.Aizawa, T.Yamazaki, F.Xu, S.R.Han, R.Tadano,
T.Maeda
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
まで含んだ動的な 3 次元映像が生成できる．3 次元映像
は，実写であり，インタラクティブであり，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など利活用をすすめるため
には全く新しい技術的な課題が多い．人の舞踊などの 3
4. 集団，広域のセンシング
相澤清晴, 山崎俊彦, 味八木崇, 林辰也，西岡潔郁
People and Wide Area Sensing
K.Aizawa, T.Yamasaki, T.Miyaki, T.Hayashi,
Y.Nishioka
89
Multimedia and Expo (ICME2005), Netherlands (2005).
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．セキュリティ応用とア
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．
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 has been
developed and a number of cameras are placed in the area.
Tracking, transimission are being investigated.
A prototype of a sensor array was also developed for a
surveillance system which can smoothly change views
without any mechanical control.
[8]
G.C.de Silva, T.Yamasaki, T.Ishikawa and K.Aizawa:
Person tracking and multi-camera video retrieval using
floor sensors in a ubiquitous environment, Int. Conf.
Image and Video Retrieval 2005 (W-K Lew, M.S.Lew,
T-S Chua, W-Y Ma, L.Chaisorn, E.M.Bakker Eds.
Springer LNCS 3568), pp.297-306, P.1-5, Singapore
(2005).
[9]
T.Yamsaki, K.Hayase and K.Aizawa: Mathematical
Error Analysis of Normal Map Compression Based on
Unity Condition, IEEE Int. Conf. Image Processing
(ICIP2005), Genova, Italy (2005).
[10] J.Xu, T.Yamasaki and K.Aizawa: 3D video
segmentation using point distance histograms, IEEE Int.
Conf. Image Processing (ICIP2005), Genova, Italy
(2005).
[11] A.Kubota, K.Aizawa and T.Chen: Direct filtering
method for image based rendering, IEEE Int. Conf.
Image Processing (ICIP2005), Genova, Italy (2005).
[12] I.Tsubaki, T.Morita, T.Saito and K.Aizawa: An adaptive
video stabilization method for reducing visually induced
motion sickness, IEEE Int. Conf. Image Processing
(ICIP2005), Genova, Italy (2005).
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
[1]
A.Kubota and K.Aizawa: Reconstructing arbitrarily
focused images from two differently focused images
using linear filters, IEEE Trans. Image Processing,
Vol.14, No.11, pp.1848-1859, (2005).
[13] N.Yuki, T.Hamamoto and K.Aizawa: Depth estimation
for synthesizing arbitrary view images by random
access IBR sensor array, IEEE Int. Conf. Image
Processing (ICIP2005), Genova, Italy (2005).
[2]
相澤清晴: 体験の記録とコンテキストに基づく効
率的な検索, システム制御学会誌, システム/制御/
情報, Vol.50, No.1, pp.7-11 (2006).
[3]
椿、森田，斉藤，相澤: 手振れ映像に含まれる映像
酔いを引き起こしやすい振動成分の解析, 電子情
報通信学会論文誌,Vol.J89-A, No.3 (2006).
[14] K.Aizawa, G.C.De Silva and T.Yamasaki: Multi-camera
video retrieval in a Ubiquitous Home, Int. Symposium
on Advanced Electronic for Future Generation
-Secure-Life Electronics for Quality Life and Society-,
pp.185-189, Tokyo, Japan (2005).
[4]
[5]
[15] D.Tancharoen, T.Yamasaki and K.Aizawa: Continuous
recording and retrieval of personal life media, ISWC
Doctoral Colloquium, Osaka, Japan (2005).
A.Kubota, K.Aizawa and T.Chen: Reconstructing Dense
Light Field from Multi-Focus Images Array for Virtual
View Synthesis, IEEE Tran. Image Processing,
(Accepted).
[16] K.Aizawa: Capture and retrieval of life log, ISWC
Workshop on Ubiquitous Experience Media, pp.9-10,
Osaka, Japan (2005). (Invited)
徐，山崎，相澤: 極座標表現を用いた形状特徴ベク
トルによる３次元ビデオのセグメンテーション,
情報処理学会論文誌, (Accepted).
[17] G.C. De Silva, T.Yamasaki and K. Aizawa: Evaluation
of Video Summarization for a Large Number of
Cameras in Ubiquitous Home, ACM Multimedia,
pp.820-828, Singapore (2005).
国際会議論文
[6]
K.Nakahira, T.Yamasaki and K.Aizawa: Accuracy
enhancement of function-oriented Web image
classification, International World Wide Web
Conference (WWW2005), pp.950-951, Chiba, Japan
(2005).
[18] D.Tancharoen, T.Yamasaki and K.Aizawa: Practical
experience recording and indexing of life log video,
ACM Multimedia Workshop on Continuous Archival of
Personal Experience 2005 (CARPE2005), pp.61-66,
Singapore (2005).
[7]
G.C.de Silva, T.Yamasaki, T.Ishikawa and K.Aizawa:
Video handover for retrieval in a ubiquitous
environment using floor sensor data, IEEE Int. Conf. on
[19] G.C. De Silva, T.Yamasaki and K. Aizawa: Experience
retrieval in a Ubiquitous Home, ACM Multimedia
Workshop on Continuous Archival of Personal
90
Experience 2005 (CARPE2005), pp.35-44, Singapore
(2005).
[31] J.Xu, T.Yamasaki and K.Aizawa: Effective 3D Video
Segmentation Based on Feature Vectors Using Spherical
Coordinate System, 画像の認識・理解シンポジウム
2005, OS5A-16, Hyogo, Japan (2005).
[20] G.C. De Silva, T.Yamasaki and K. Aizawa: Multimedia
Retrieval from a Large Number of Sources in a
Ubiquitous Environment, Pacific Rim Conference on
Multimedia (PCM2005) LNCS 3767, pp.1005-1016,
Jeju Island, Korea （2005）.
[32] 石川, 山﨑，相澤: GPS と画像特徴を用いた車載ラ
イフログ映像処理, 画像の認識・理解シンポジウム
2005, IS1-44, Hyogo, Japan (2005).
[21] T.Yamasaki, K.Hayase and K.Aizawa: Mathematical
PSNR Prediction Model between Compressed Normal
Maps and Rendered 3D Images, Pacific Rim Conference
on Multimedia (PCM2005) LNCS 3768, pp. 584-594,
Jeju Island, Korea (2005).
[33] 中平, 渡井, 山崎，相澤: レンダリング情報を考慮
した役割に基づく Web 画像分類, 電子情報通信学
会 第 2 種研究会 Web インテリジェンスとインタラ
クション, WI2-2005-32, pp.23-28 (2005).
[34] 山崎，相澤: 信号処理的特徴量による 3D ビデオの
セグメンテーション, 電子情報通信学会 画像工学
研究会, IE2005-62, pp. 13-18, Sendai, Japan (2005).
[22] D.Tancharoen, T.Yamasaki and K.Aizawa: Practical life
log video indexing based on content and context
Multimedia Content Analysis, Management and
Retrieval Proceedings of SPIE Vol. 6073, 13, San Jose,
USA (2006).
[35] 石川, 山﨑，相澤: GPS と画像特徴を用いた車載映
像中の街並変化の検出, 画像符号化・映像メディア
処 理 シ ン ポ ジ ウ ム (PCSJ ・ IMPS2005), P-4.08,
pp.77-78 (2005).
[23] I.Tsubaki, T.Morita, K.Aizawa and T.Saito: Robust
global motion estimatation in video stabilization for
reducing visually induced motion sickness, Visual
Communication and Image Processing Proceedings of
SPIE Vol.6077 73, San Jose, USA (2006).
[36] 岩松, 山崎，相澤: 屋外における複数カメラにわた
る人物追跡手法の検討, 画像符号化・映像メディア
処 理 シ ン ポ ジ ウ ム (PCSJ ・ IMPS2005), P-6.21,
pp.151-152 (2005).
[24] T.Ishikawa, T.Yamasaki and K.Aizawa: Car Location
Matching Using Front & Side-View and GPS Data,
IWAIT International Workshop on Advanced Image
Technology, Okinawa, Japan (2006).
[37] 山崎，相澤: Shape Distribution による 3 次元ビデオ
の動き解析, 画像符号化・映像メディア処理シンポ
ジウム(PCSJ・IMPS2005), P-4.07, pp.75-76 (2005).
[38] 韓，山崎，相澤: 3 次元ビデオ圧縮における拡張動
き補償残差データの符号化, 画像符号化・映像メデ
ィア処理シンポジウム (PCSJ・IMPS2005), P-3.03,
pp.49-50 (2005).
著書
[25] K.Aizawa and T.Hori: Context-based Video Retrieval
for Life-Log Applications (Multimedia Content and
Semantic Web: Standard, Methods, Tools, Editted by
G.Stamou and S.Kollias), Jon Wiley & Sons, Ltd (2005).
[39] 味八木, 山崎, 相澤:実体型匿名 ID に向けた動画像
からの特徴量抽出, 画像符号化・映像メディア処理
シンポジウム (PCSJ・IMPS2005), P-6.20, pp.149-150
(2005).
シンポジウム・研究会・大会等発表
[40] 中平，渡井，山崎，相澤:レンダリング情報を用い
た Web 画像分類精度の改善, 画像符号化・映像メデ
ィア処理シンポジウム (PCSJ・IMPS2005), I-1.03,
pp.15-16 (2005)
[26] 山﨑，早瀬，韓，相澤: 3D ビデオの圧縮, 第一回デ
ジタルコンテンツシンポジウム, S1-5, Tokyo, Japan
(2005).
[27] 徐，山﨑，相澤 : Segmentation for 3D video archives,
第 一 回 デ ジ タ ル コ ン テ ン ツ シ ン ポ ジ ウ ム ,S1-4,
Tokyo, Japan (2005).
[41] 上野，中平，山崎，相澤:Web 画像フィルタリング
のための画像特徴量最適化,画像符号化・映像メデ
ィア処理シンポジウム (PCSJ・IMPS2005), I-2.04,
pp.25-26 (2005).
[28] 石川，角谷，山﨑，相澤: GPS と画像特徴を用いた
車載ライフログ映像処理, 第一回デジタルコンテ
ンツシンポジウム, S2-7, Tokyo, Japan (2005).
[42] 久保田，児玉，相澤，羽鳥: 円形多眼画像からの中
心画像の再構成問題, 画像符号化・映像メディア処
理シンポジウム (PCSJ・IMPS2005), I-4.09, pp.79-80
(2005).
[29] 原澤,椿, 繁桝,松嵜,相澤,佐藤,森田,伊藤,齊藤: 縦揺
れ映像による酔い－背景の揺れと注視対象の揺れ
－, 第一回デジタルコンテンツシンポジウム, S1-8,
Tokyo, Japan (2005).
[43] J. Xu, T. Yamasaki and K. Aizawa: A Key Frame
Extraction Method in 3D Videos, 画像符号化・映像メ
ディア処理シンポジウム(PCSJ・IMPS2005), I-2.01,
pp.19-20 (2005).
[30] 韓, 山﨑，相澤: 拡張ブロックマッチングによる 3
次元ビデオの圧縮に関する検討, 電子情報通信学
会 画像工学研究会 (2005).
[44] 原澤, 小幡，森田，伊藤，齊藤，佐藤，相澤: 光ト
91
会, HI2006-82, pp.21-24 (2006).
ポグラフィによる運動刺激検出時の脳活動の計測,
映像情報メディア学会 ヒューマンインフォメーシ
ョ ン 研 究 会 , HI2005-117, Vol.29, No.60, pp.21-24
(2005).
[56] 原澤, 小幡，森田，伊藤，齊藤，佐藤，相澤: 光ト
ポグラフィによる運動刺激検出時の脳活動の計測,
日本視覚学会 夏季大会 (2005)
[45] 相澤清晴: ウエアラブルとユビキタスによる知の
獲得：ライフログの処理 (invited), 第１回横幹連合
コンファレンス知の活用セッション「コミュニケー
ション知の獲得と活用」, Nagano, Japan (2005).
[57] 石川，山崎，相澤: GPS と画像特徴を用いた車載映
像中の同一位置の検出, 映像情報メディア学会年
次大会 10-11, Tokyo, Japan (2005)
[58] 上野，中平，山崎，相澤: 画像特徴を用いた Web 画
像のフィルタリング, 映像情報メディア学会年次
大会 7-7, Tokyo, Japan (2005).
[46] 相澤，岩館，内海，山﨑，折原，片山，富山，山添，
徐，韓，唯野: 伝統舞踊の 3 次元アーカイブに関
する研究：放送コンテンツへの応用を目指して 知
的資産の電子的な保存・活用を支援するソフトウエ
ア技術基盤の構築, pp.2-4, pp.19-26, Tokyo, Japan
(2005).
[59] 岩松，山崎，相澤: サーベイランスのためのマルチ
カメラシステムの構築, 映像情報メディア学会年
次大会 25-5, Tokyo, Japan (2005).
[60] 中平, 山崎, 相澤: 役割に基づく Web 画像の解析,
映像情報メディア学会年次大会 10-5, Tokyo, Japan
(2005).
[47] 相澤，山崎，タンチャローエン，デシルバ，味八木，
岩松，林: 広域・集団の行動解析，ライフログのた
めの技術基盤デジタルパブリックアートシンポジ
ウム, pp.34-35, pp.58-64 (2005).
[61] 韓，山崎，相澤: 3 次元ビデオ圧縮のための拡張ブ
ロックマッチング, 映像情報メディア学会年次大
会 16-1, Tokyo, Japan (2005).
[48] 相澤，牧，千葉，森田，平山:「映像が生体に与え
る悪影響を防止する技術」プロジェクト概要, 映像
が生体に与える悪影響を防止する技術シンポジウ
ム (2006).
[62] 山崎, 相澤: ベクトル量子化によるノーマルマップ
の効率的圧縮, 映像情報メディア学会年次大会 14-1,
Tokyo, Japan (2005).
[49] 山崎，相澤: バウンディングボックス解析による 3
次元ビデオ・セグメンテーション, 電子情報通信学
会 画像工学研究会, IE2005-277, pp.133-138, Sapporo,
Japan (2006).
[63] D. Tancharoen, T.Yamasaki and K.Aizawa: Key Frame
Extraction Based on Content and Context in Life Log
Video 映像, 情報メディア学会年次大会 9-2, Tokyo,
Japan (2005).
[50] 岩松、味八木、山崎、相澤: 屋外分散型マルチカメ
ラシステムによる人物追跡, 電子情報通信学会 画
像工学研究会, IE2005-256, pp.17-22, Sapporo, Japan
(2006).
[64] G. C.De Silva, T.Yamasaki and K.Aizawa: Video
Summarization for a Large Number of Cameras Using
Floor Sensors in a Ubiquitous Environment, 映像情報
メディア学会年次大会 10-12, Tokyo, Japan (2005).
[51] 相澤清晴: ユビキタスホーム映像の効率的な検索
と実生活実験 -ユビキタスホームでのライフログ-,
第 3 回ユビキタスホームワークショップ, pp.15-18
(2006).
[65] J.Xu, T.Yamasaki and K.Aizawa: Two Histogram
Methods for 3D Video Segmentation,
映像情報メデ
ィア学会年次大会 16-2, Tokyo, Japan (2005).
[66] 繁桝, 原澤, 松嵜, 椿，森田，伊藤，齊藤，佐藤，
相澤: 映像酔いにおいてディスプレイの実サイズ
が及ぼす影響, 映像情報メディア学会年次 大会
21-2, Tokyo, Japan (2005).
[52] 上野、中平、山崎、相澤: 画像特徴を用いたクラス
タリングによる Web 画像検索結果のフィルタリン
グ, 電子情報通信学会 Web インテリジェンスとイ
ンタラクション研究会 (2006)
[67] 原澤, 繁桝, 松嵜, 椿，森田，伊藤，齊藤，佐藤，
相澤: 映像の運動方向の変化が酔いに与える影響,
映像情報メディア学会年次大会 21-3, Tokyo, Japan
(2005).
[53] 繁桝, 原澤, 松嵜, 椿, 森田, 伊藤, 齊藤, 佐藤,相
澤: 視野角および映像の動きの振幅が映像酔いに
及ぼす影響, 映像情報メディア学会 ヒューマンイ
ン フ ォ メ ー シ ョ ン 研 究 会 , HI2006-84, pp.29-32
(2006).
[68] 松嵜, 椿，原澤, 繁桝, 川島，森田，伊藤，齊藤，
佐藤，相澤: 映像の動きの加速度，頻度，持続時間
と映像酔いとの関係, 映像情報メディア学会年次
大会 21-4, Tokyo, Japan (2005).
[54] 森田, 椿, 比留間, 伊藤, 齊藤, 佐藤, 相澤: 光感受
性発作を防止する映像変換技術の開発, 映像情報
メディア学会 ヒューマンインフォメーション研究
会, HI2006-85, pp.33-36 (2006).
[69] 徐，山崎，相澤: An Evaluation Approach for Temporal
Segmentation of 3D Videos, 情報科学技術フォーラ
ム (FIT2005), I-039, Tokyo, Japan (2005).
[55] 松嵜, 椿, 原澤, 繁桝, 森田,伊藤,齊藤,佐藤,相澤:
動きの予測に基づく映像酔いのモデル, 映像情報
メディア学会 ヒューマンインフォメーション研究
[70] 山崎，相澤: ポリゴン頂点の主成分分析による 3D
ビデオの動き特徴量抽出とシーン分割, 情報科学
92
技 術 フ ォ ー ラ ム (FIT2005), I-040, Tokyo, Japan
(2005).
A-16-20, Tokyo, Japan (2006).
[86] 上野,中平, 山崎, 相澤: 画像特徴を用いた Web 画像
のフィルタリングの検討, 電子情報通信学会 総合
大会, D-12-33, Tokyo, Japan (2006).
[71] 石川，山崎，相澤: 前方側方カメラを用いた車載映
像 の 取 得 とその 処 理, 情 報科 学 技 術 フ ォーラム
(FIT2005), I-056, Tokyo, Japan (2005).
[87] 石川, 山崎, 相澤: 前方と側方カメラによる車載映
像と GPS を用いた同一地点画像検索の精度に関す
る検討, 電子情報通信学会 総合大会, D-11-120,
Tokyo, Japan (2006).
[72] 岩松，山崎，相澤: マルチカメラシステムによる人
物追跡, 情報科学技術フォーラム(FIT2005), I-067,
Tokyo, Japan (2005).
[88] 岩松、味八木、山崎、相澤: 無線 LAN を用いた屋
外分散型カメラシステムによる人物追跡, 電子情
報 通 信 学 会 総 合 大 会 , D-12-132,Tokyo, Japan
(2006).
[73] SR Han, T. Yamasaki and K. Aizawa: Extended Motion
Compensation for 3D Video, 情報科学技術フォーラ
ム (FIT2005), J-013, Tokyo, Japan (2005).
[74] D. Tancharoen, T. Yamasaki and K. Aizawa: Semantic
Key Frame Extraction from Life Log Video using Voice
Annotation, 情 報 科 学 技 術 フ ォ ー ラ ム (FIT2005),
K-046, Tokyo, Japan (2005).
[89] 韓, 山崎, 相澤: 動き補償と DCT を用いた 3 次元ビ
デオの圧縮, 電子情報通信学会 総合大会,
D-11-24 ,Tokyo, Japan (2006).
[90] 間野, デシルバチャミンダ, 山崎, 相澤: ウェアラ
ブルカメラとユビキタスカメラを同時利用したビ
デオ検索, 電子情報通信学会 総合大会, A-16-25,
Tokyo, Japan (2006).
[75] G. C. De Silva, T. Yamasaki and K.. Aizawa: Selection
from a Large Number of Audio and Video Sources for
Personalized Video Retrieval in A Ubiquitous
Environment, 情報科学技術フォーラム (FIT2005),
M-025, Tokyo, Japan (2005).
[91] G. C. de Silva, T. Yamasaki and K. Aizawa: Audio
Segmentation using a Large Number of Microphones for
Multimedia Retrieval in a Ubiquitous Environment, 電
子情報通信学会 総合大会, A-16-14, Tokyo, Japan
(2006).
[76] 中平，渡井，山崎，相澤: レンダリング情報と役
割に基づく Web 画像分類, 情報科学技術フォーラ
ム(FIT2005), I-058, Tokyo, Japan (2005).
[77] 味八木，山崎，相澤: 実体型匿名 ID に関する検討,
情報科学技術フォーラム (FIT2005), I-048, Tokyo,
Japan (2005).
[92] D. Tancharoen, W.Puangpakisiri, T. Ishikawa, T.
Yamasaki and K. Aizawa:
Hierarchical Approach for
Personal Life Media Retrieval, 電 子 情 報 通 信 学 会
総合大会, A-16-21, Tokyo, Japan (2006).
[78] 相澤，山崎: 3 次元ビデオ処理に関するシンポジウ
ム （オーガナイズ）, 情報科学技術フォーラム
(FIT2005), Tokyo, Japan (2005).
[79] 山崎: 圧縮と検索のための 3 次元ビデオ処理 (イベ
ン ト 企 画), 情 報 科 学 技 術 フ ォ ー ラ ム (FIT2005),
Tokyo, Japan (2005).
[93] J. Xu, T. Yamasaki and K. Aizawa: A Statistical
Evaluation Approach for Temporal Segmentation of 3D
Video, 電 子 情 報 通 信 学 会
総 合 大 会 ,
D-11-74,Tokyo, Japan (2006).
[80] 石川, 山崎, 相澤: 位置情報と画像特徴を用いた車
載ライフログ映像処理, 第 23 回ロボット学会学術
講演会, ３D22, Hiyoshi, Japan (2005).
[94] 山崎、相澤: Shape Distribution 法の改良による 3D ビ
デオの検索, 電子情報通信学会 総合大会, D-12-45,
Tokyo, Japan (2006).
[81] 原澤, 小幡，森田，伊藤，齊藤，佐藤，相澤: NIRS
によるコヒーレント運動検出時の視覚野の計測,
日本基礎心理学会第 24 回大会, 2P51 (2005).
[95] 味八木, 山崎, 相澤: 実体型匿名 ID:画像ベースの
簡易 ID 実現のための特徴量抽出, 電子情報通信学
会 総合大会, D-12-11,Tokyo, Japan (2006).
[82] 前田, 山崎, 相澤: 3 次元形状特徴抽出のための
Shape Distribution 法最適化, 電子情報通信学会 総
合大会, D-11-73, Tokyo, Japan (2006).
[96] 中平, 渡井、山崎, 相澤: レンダリング情報と文字
情報を用いた Web 画像分類精度の改善, 電子情報
通信学会 総合大会, D-12-32, Tokyo, Japan (2006).
[83] 前田, 渡井, 中平, 山崎, 相澤: カメラ付き携帯電
話端末を用いた画像類似検索, 電子情報通信学会
総合大会, D-11-131, Tokyo, Japan (2006).
その他
[97] 相澤，八巻: デジタルコンテンツシンポジウムにつ
いて, 映 像 情 報 メ デ ィ ア 学 会 誌 , Vol.59, No.12,
pp.1753-1755 (2005).
[84] 齋藤, 山崎, 相澤: 環境カメラによる日常記録映像
からの映像コンテンツ生成, 電子情報通信学会 総
合大会, A-16-17, Tokyo, Japan (2006).
[98] 相澤: 多数カメラ・多眼カメラによる追跡システム,
柏の葉キャンパスシティＩＴコンソーシアムミニ
シンポジウム (2005).
[85] プァンパーキースィリウェーティット, 山崎, 相
澤: 生理データを用いたライフログデータからの
環境移動検出, 電子情報通信学会 総合大会,
[99] 相澤: 無線 LAN インフラの整備についての現状報
93
告及びカメラを使用した防犯対策実験, 柏の葉キ
ャンパスシティＩＴコンソーシアム交流会,
Kashiwa, Japan (2005)
[100] 相澤: 多数のカメラによる人物行動の記録・解析
(invited), 科学技術交流フォーラム「国民の安心・安
全を支える科学技術」 ～新しい価値の創造を目指
して～, Tokyo, Japan (2005).
[101] 相澤清晴: 多数カメラの追跡によるセキュリティ
システム, 柏の葉キャンパスシティＩＴコンソー
シアム交流会, Kashiwa, Japan (2005).
94
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.
伊庭斉志
Genome-informatics and Bio-informatics
H. IBA
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.
ゲノム情報処理
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（2005 年度）
Publications List
進化するハードウェアに関する研究
伊庭斉志
Evolvable Hardware
H. IBA
研究論文
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
95
[1]
柳井孝介, 伊庭斉志: ”条件つ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”, 情報処
理 学 会 論 文 誌 ： 数 理 モ デ ル 化 と 応 用 Vol.46
No.SIG10(TOM 12),pp.111-123, 2005
[2]
安藤大地, Palle Dahlstedt, Mats G. Nordahl, 伊庭斉
志: ”対話型ＧＰを用いたクラシック音楽のための
作曲支援システム”, 芸術科学会論文誌 Vol.4 No.2,
pp.77-87,2005
[3]
長谷川禎彦, 伊庭斉志: ”免疫系を用いた遺伝的プ
ログラミングによる多峰性探索”,人工知能学会論
文誌 Vol.21 No.2E, pp.176-183, 2006
[4]
劉宏偉, 伊庭斉志: ”ヒューマノイドロボットの柔
軟な制御のためのＧＰとＣＢＲの統合”, 日本ロボ
ット学会誌 Vol.24 No.1, pp.112-123, 2006
[5]
神尾正太郎, 伊庭斉志: ”マルチエージェント協調
作業のためのランダムサンプリングを用いた経路
プランニングアルゴリズム”, 電子情報通信学会論
文誌 Vol.J89-2,No.2, pp.250-260, 2006
Networks Using S-system and Differential Evolution”,
Proceedings of the Genetic and Evolutionary
Computation Conference (GECCO 2005), pp.439-446,
2005
[6]
Paul,T.K., Iba,H.: ”Gene selection for classification of
cancers using probabilistic model building genetic
algorithm”, BioSystems, Vol.82, pp.208-225, Elsevier,
2005
[18] Paul,T.K.,Iba,H.: ”Extraction of Informative Genes
from Microarray Data”, Proceedings of the Genetic and
Evolutionary Computation Conference (GECCO 2005),
pp.453-460, 2005
[7]
Inoue,Y., Tohge,T., Iba,H.: ”Cooperative transportation
system for humanoid robots using simulation-based
learnig”, Applied Soft Computing, Vol.161, In Press,
Elsevier, 2005
[8]
Yanai,K., Iba,H.: ”Estimation of Distribution
Programming: EDA-based Approach to Program
Generation”, Lozano, J.A. et al.(eds.), Studies in
Fuzzing and Soft Computing, Vol.192, pp.103-122,
Springer, 2006
[19] Noman,N,,Iba,H.: ”Enhancing Differential Evolution
Performance with Local Search for High Dimensional
Function Optimization”, Proceedings of the Genetic and
Evolutionary Computation Conference (GECCO 2005),
pp.967-974, 2005
[9]
[20] Yanai,K.,Iba,H.: ”Probabilistic Distribution Models for
EDA-based GP”, Proceedings of the Genetic and
Evolutionary Computation Conference (GECCO 2005),
pp.1775-1776, 2005
Noman,N., Iba,H.: ”Reverse Engineering Genetic
Networks using Evolutionary Computation”, Genome
Informatics Vol.16, No.2, pp.205-214, Universal
Academy Press, 2005
著書
[21] 人工知能学会編（6 章担当編集委員および執筆): ”
人工知能学事典”, 共立出版, 2005
[10] Kamio,S., Iba,H.: ”Object Transportation using Two
Humanoid Robots based on Multi-agent Path Planning
Algorithm”, Intelligent Autonomous Systems 9,
pp.318-325, IOS Press, 2006
[22] 伊庭斉志: ”Excel で学ぶ遺伝的アルゴリズム”, オ
ーム社, 2005
シンポジウム・研究会・大会等発表
[23] 神尾正太郎, 伊庭斉志: ”複数ロボットによる荷物
搬送共同作業のためのRRT 経路プランニングアル
ゴリズム”, 第23 回日本ロボット学会学術講演会
(RSJ2005), 2005
国際会議論文
[11] Kamio,S., Iba,H.: ”Adaptation Technique for Integrating
Genetic Programming and Reinforcement Learning for
Real Robots”, IEEE Transaction on Evolutionary
Computation Vol.9, No.3, pp.318-333, 2005
[24] 伊東和紀, 伊庭斉志: ”神経系構造のGA 最適化に
よるヒューマノイドロボットの投球動作生成”, 第
23 回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2005), 2005
[12] Kamio,S., Iba,H.: ”Random Sampling Algorithm for
Multi-agent
Cooperation
Planning”,
IEEE/RSJ
International Conference on Intelligent Robots and
Systems ,pp.1676-1681, 2005
[25] 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”,第23 回日本ロ
ボット学会学術講演会(RSJ2005), 2005
[13] Ando,D.,Iba,H.: ”Real-time Musical Interaction
between Musician and Multi-agent System ”, 8th
Generative Art Conference (GA 2005), pp.93-100, 2005
[26] アイデミールデニズ, 伊庭斉志: ”ヒューマノイド
ロボットによる自転車のバランス制御学習”, 第23
回日本ロボット学会学術講演会(RSJ2005), 2005
[14] Nabatame,S.,Iba,H.: ”Estimation of Gene Regualtory
Network Using Stochastic Differential Equation Model”,
Genome Informatic Workshop(GIW) 2005, pp.150-1 150-2, 2005
[27] 峠隆広, 伊庭斉志: ”モジュール型ロボットの形態
形 成 ” , 第 23 回 日 本 ロ ボ ッ ト 学 会 学 術 講 演 会
(RSJ2005), 2005
[15] Paul,T.K.,Iba,H.: ”Classification of Cancer Data with
Genetic
Programming”,
Genome
Informatic
Workshop(GIW) 2005, pp.055-1 - 055-2, 2005
[28] 柳井孝介, 伊庭斉志: ”ランクに基づくスケールフ
リー・ネットワークモデル”, 日本ソフトウェア科
学会 ネットワークが創発する知能研究会 第一
回ワークショップ(WEIN2005), pp.112-119, 2005
[16] Okada,K.,Iba,H.: ”Predicting Non-Coding RNAs Based
on Free Energy Minimization by Means of Genetic
Algorithms”, Genome Informatic Workshop(GIW) 2005,
pp.136-1 - 136-2, 2005
[29] 安藤大地, 伊庭斉志: ”人間の演奏者と音楽インタ
ラクションを行うマルチエージェントシステムの
構 築 ” , 情 報 処 理 学 会 研 究 報 告 2005-MUS-63
Vol.2005, No.129, pp.43-48, 2005
[17] Noman,N,,Iba,H.: ”Inference of Gene Regulatory
[30] 堀口研一，神尾正太郎, 伊庭斉志: ”回転カメラに
96
よるモンテカルロ自己位置同定を用いたタスク支
援”, 情報処理学会第６８回全国大会講演論文集
Vol.2, pp.375-376,2006
[31] 島田健太，峠隆広, 伊庭斉志: ”遺伝的プログラミ
ングによる組み合わせ型ロボットの形態形成”, 情
報 処 理 学 会 第 ６ ８ 回 全 国 大 会 講 演 論 文 集 Vol.2,
pp.161-162, 2006
[32] 大野勝彦, 伊庭斉志: ”進化論的計算手法による金
融データの予測”, 情報処理学会第６８回全国大会
講演論文集Vol.2, pp.159-160, 2006
97
江崎 研究室
Esaki Laboratory
(http://www.hongo.wide.ad.jp)
3.
研究現況
Current Research Projects
1.
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.
次世代経路制御技術
江崎 浩、山本 成一、吉田 薫、安本 直史
Next Generation Routing Architecture
H.ESAKI, S.YMAMOTO,
K.YOSHIDA.T.YASUMOTO
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.
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
4.
USAGI プロジェクト
江崎 浩
USAGI Project ; IPv6 for Linux
Hiroshi ESAKI
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
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.
98
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
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.
5.
マルチホームアーキテクチャ
江崎 浩, 大木 裕介
Multi-Home Architecture in IPv6 Networks
H.ESAKI, K.Y.OHKI
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
research activity, the practical and fundamental system
architecture to solve this issue.
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.
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
6.
Live E! プロジェクト
江崎 浩、石田 真一、神谷 誠、落合 秀也
Robust and Stable Global BGP System Operation
H.ESAKI, S.ISHIDA, M.KAMIYA, H.OCHIAI
[1]
[2]
インターネット上に展開する大量のセンサーノードや
ホストが生成するデジタル情報が、自律的にかつ自由に
流通し再利用される基盤を構築するアーキテクチャの
研究開発を実証実験を進めている。
Deployment of sensor network generate huge amount of
digital information ubiquitously, and we need a new internet
architecture to handle these digital information, while
preserving the original architecture of Internet.
7.
[3]
[4]
ネットワークプロトコル処理の高速化
江崎 浩, 藤田 詳
Software Architecture for High Performance
Network Protocol Processing
Hiroshi ESAKI, Sho FUJITA
[5]
[6]
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.
8.
[7]
江崎 「我が国のブロードバンドインターネットの
現状と今後」、電子情報通信学会 PN 研究会技法、
2005 年 12 月
江崎浩, 砂原秀樹, 「ディジタル百葉箱による自律
的な気象データの共有」, 空調衛生工学会, October
2005.
江崎、「インターネット技術を用いたオープン環境
情報共有システムの構築－Live E!：ディジタル百
葉箱による自立的な気象データの共有と応用－」、
日本建築学会会誌、2005 年 10 月.
安本直史、「無線アドホックネットワーク環境にお
ける動的な経路制御手法の提案」、電子情報通信学
会 2006 年総合大会、A-21-27、2006 年 3 月.
落合秀也、「大規模小型ノードネットワークにおけ
る XML 翻訳機構の導入」、電子情報通信学会 2006
年総合大会、A-21-5、2006 年 3 月.
田中陽介、江崎浩、「アドホックネットワーク環境
における電子メールサービス提供手法の提案」、電
子情報通信学会 2006 年総合大会、B-7-80、2006 年
3 月.
大木裕介、江崎浩、「マルチホーム接続環境におけ
る動的な経路制御手法の提案」、電子情報通信学会
2006 年総合大会、B- 6-22、2006 年 3 月.
国際会議論文
[8] H.Esaki, A.Kato, J.Murai, "IPv6 R&D Activities
in WIDE Project", IEEE/IPSJ SAINT2006,
Workshop on IPv6 and Applications, January
2006.
[9] Y.Kanaumi, I.Yamauchi, T.Miyake, K.Kobayashi,
H.Esaki, "JGNII (Japan Gigabit Network II",
IEEE/IPSJ SAINT2006, Workshop on IPv6 and
Applications, January 2006.
[10] Hiroshi Esaki, Hiroki Kan, ”Dynamic Traffic Load
Balancing Mechanism for SHAKE Architecture"、
IEEE WirelessComm2005, June 2005.
[11] Hiroshi Esaki, “Overlay Networking Architecture”,
NiCT The International Symposium on Photonics
and Advanced Networks (ISPAN 2006), Tokyo,
January 2006.
アドホックネットワークアーキテクチャ
江崎浩, 澤村正、中島亮、賈洪光, 田中陽介
Ad Hoc Network Architecture
H.ESAKI, T. SAWAMURA, R.NGAJIMA,
Y. TANAKA, H.Jia
ブロードバンドインターネット環境の整備と進展は、
アプリケーションの動作がインターネットへの接続性
の存在を前提としており、インターネットへの接続性を
喪失した環境では、ほとんどのアプリケーションが事実
上動作しない。 本研究では、このような問題を実践的
に、あるいは根本的に解決するシステムアーキテクチャ
の研究開発を推進している。
The success of broadband Internet leads to the system
assumption for the major applications, where the computer
has been always on the net. Therefore, without internet
connectivity, most of useful applications do not work. In this
99
森川研究室
Morikawa Laboratory
(http://www.mlab.k.u-tokyo.ac.jp/)
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 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.
研究現況
Current Research Projects
1. ユビキタスネットワーク
森川 博之・プピレフ パベル・
ウダーナ バンダーラ・川西 直・
司 化・金 勝進・櫻井 貴志
Real-World Oriented Applications
H. MORIKAWA, P. PAVEL,
B. UDANA, N. KAWANISHI, S. HUA,
S. KIM and T. SAKURAI
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
における新しいユビキタスネットワークコア技術の模
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 core
technologies 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.
3. モバイルネットワーク
森川 博之・金子 晋丈・林 素娟・
アンドレアス ダーマワン・玉 載旭・
李 斗煥・神田 敦・ハイレジ ユネス
Mobile Network
H. MORIKAWA, K. KANEKO, S. LIM,
A. DARMAWAN, J. OK, D. LEE,
A. KANDA and Y. HAIREJ
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
2. センサネットワーク
森川博之・フー イ ルー・猿渡 俊介・
水野 浩太郎・鈴木 誠・張 錫振
Sensor Network Systems
H. MORIKAWA, Y. L. FOO, S. SARUWATARI,
K. MIZUNO, M. SUZUKI and S. CHANG
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
100
service are some technologies currently under investigation
and development.
ン制御機構," 情報処理学会論文誌, vol. 46, no. 9, pp.
2236-2249, September 2005.
[4] Y. Sun, T. Hashiguchi, V. Minh, X. Wang, H. Morikawa,
and T. Aoyama: "A Burst Switched Photonic Network
Testbed: Its Architecture, Protocols and Experiments,"
IEICE Transactions on Communications, Special
Section on Next Generation Photonic Network
Technologies, vol. E88-B, no. 10, pp. 3864-3873,
October 2005.
[5] M. Inoue, K. Mahmud, H. Murakami, M. Hasegawa,
and H. Morikawa: "Context- Based Network and
Application Management on Seamless Networking
Platform," Wireless Personal Communications, Vol. 35,
no. 1-20, pp. 53-70, October 2005.
[6] Y. Sun, T. Hashiguchi, V. Minh, X. Wang, H. Morikawa,
and T. Aoyama: "Design and Implementation of an
Optical Burst-Switched Network Testbed," IEEE
Communications Magazine, vol. 43, no. 11, pp. s48-s55,
November 2005.
[7] 森川博之, 南正輝: "実空間指向ユビキタスネット
ワーク," 電子情報通信学会論文誌, vol. J88-B, no.
11, pp. 2137-2146, November 2005(Invited Paper).
[8] 南正輝, 森川博之, 青山 友紀: "超音波を用いた自
律分散型位置検出システムの設計と実装," 電子情
報通信学会論文誌, vol. J88-A no.12, pp. 1432-1441,
December 2005.
[9] J. Bae and H. Morikawa: "A Step-by-step
Implementation Method of the Bit-serial Reed-Solomon
Encoder," IEICE Transactions on Fundamentals, vol.
E88-A, no. 12, pp. 3672-3674, December 2005.
[10] N. Mimura, K. Nakauchi, H. Morikawa, and T.
Aoyama: "Functional Unit Oriented Middleware for
Application-Level
Multicast
Services,"
IEICE
Transactions on Communications, IEICE/IEEE Joint
Special Section on Autonomous Decentralized Systems,
vol. E88-B, no. 12, pp. 4442-4450, December 2005.
[11] 岡敏生, 森川博之, 青山友紀: "連想配列型分散デ
ータ構造におけるキーの局所性を考慮した負荷分
散," 情報処理学会論文誌, vol. 47, no. 2, pp.465-474,
February 2006.
4. フォトニックネットワーク
森川 博之・今泉 英明・
松本 延孝・ジョン ラッセル レーン・
グェン ミン トゥン・渡部 克弥
Photonic Network
H. MORIKAWA, H. IMAIZUMI,
N. MATSUMOTO, J. R. LANE,
M. T. NGUYEN and K. WATABE
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、経路制御手法等の検討
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 routing control schemes. In
addition, we are constructing OBS testbed and doing
experiments for the proof of concepts.
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
[1]
[2]
[3]
K. Mahmud, M. Inoue, and H. Morikawa: "Variable
Rate Transmission for Higher System Capacity in a
Signaling-only Wireless System," IEICE Transactions
on Communications, vol. E88-B, no. 5, pp. 2210-2214,
May 2005.
S. Saruwatari, T. Kashima, M. Minami, H. Morikawa,
and T. Aoyama: "PAVENET: A Hardware and Software
Framework for Wireless Sensor Networks," Transaction
of the Society of Instrument and Control Engineers, vol.
E-S-1, no. 1, pp. 74-84, 2005.
井上真杉, マハムド カレド, 村上誉, 長谷川幹雄,
森川博之: "シームレス通信環境のためのコンテキ
スト情報を利用したネットワーク・アプリケーショ
国際会議論文
[12] N. Mimura, K. Nakauchi, H. Morikawa, and T.
Aoyama: "A middleware approach for supporting
application-level multicast services," in Proceedings of
the 1st International Workshop on Ad Hoc, Sensor and
P2P Networks (AHSP2005), pp. 689-694, Jiuzhaigou,
China, April 2005.
[13] Y. Sun, T. Hashiguchi, V. Minh, X. Wang, H. Morikawa,
and T. Aoyama: "On the design of control plane for
WDM burst switched networks," in Proceedings of the
4th International Conference on Optical Internet
101
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
(COIN2005), pp. 84-89, Chongqing, China, May-June
2005.
H. Si, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T. Aoyama: "A
stochastic approach for creating context-aware services
based on context histories in smart home," in
Proceedings of the 3rd International Conference on
Pervasive Computing (Pervasive 2005) Exploiting
Context
Histories
in
Smart
Environments
(ECHISE2005), pp. 37-41, Munich, Germany, May
2005.
H. Si, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T. Aoyama: "A
stochastic approach for creating dynamic context-aware
services in smart home environment," in Proceedings of
the 3rd International Conference on Pervasive
Computing (Pervasive2005), (demo paper), Advances in
Pervasive Computing, pp. 97-100, Munich, Germany,
May 2005.
P. Poupyrev, T. Sasao, S. Saruwatari, H. Morikawa, T.
Aoyama, and P. Davis: "Service discovery in TinyObj:
strategies and approaches," in Proceedings of the 3rd
International Conference on Pervasive Computing
(Pervasive2005), Pervasive Mobile Device Workshop
(PERMID), pp. 19-22, Munich, Germany, May 2005.
M. Minami, Y. Nishizawa, K. Hirasawa, H. Morikawa,
and T. Aoyama: "MAGIC-Surfaces: magnetically
interfaced surfaces for smart space applications," in
Adjunct Proceedings of the 3rd International
Conference on Pervasive Computing (Pervasive2005),
pp. 59-64, Munich, Germany, May 2005.
M. Inoue, M. Hasegawa, N. Ryoki, and H. Morikawa:
"Ubiquitous networking server," in Proceedings of the
3rd
International
Conference
on
Pervasive
Computing(Pervasive 2005), pp. 81-84, Munich,
Germany, May 2005.
M. Inoue, M. Hasegawa, and H. Morikawa:
"Decentralized ubiquitous networking server for
context-aware seamless services," in Proceedings of
IEEE Vehicular Technology Conference(VTC2005), pp.
151-156, Stockholm, Sweden, May 2005.
M. Minami, T. Morito, H. Morikawa, and T. Aoyama:
"Solar Biscuit: a battery-less wireless sensor network
system for environmental monitoring applications," in
Proceedings of the 2nd International Workshop on
Networked Sensing Systems, San Diego, U.S.A., June
2005.
Y. Nishizawa, M. Minami, H. Morikawa, and T.
Aoyama:
"MAGIC-Surfaces:
prototyping
location-aware
smart
building
materials,"
in
Proceedings of the 1st Korea/Japan Joint Workshop on
Ubiquitous Computing and Networking Systems
(UbiCNS 2005), pp. 317, Cheju, Korea, June 2005.
M. Inoue, M. Hasegawa, and H. Morikawa: "Ubiquitous
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
[29]
[30]
102
networking system for seamless communications across
heterogeneous networks and devices," in Proceedings of
the 1st Korea-Japan Joint Workshop on Ubiquitous
Computing and Networking Systems (UbiCNS 2005),
pp. 343-348, Cheju, Korea, June 2005.
Y. Foo, Y. Taguchi, S. Saruwatari, H. Morikawa, T.
Aoyama, M. Hasegawa, and M. Inoue: "U1-chip: a
simple wireless communication module for local
service discovery," in Proceedings of the 1st
Korea-Japan Joint Workshop on Ubiquitous Computing
and Networking Systems (UbiCNS 2005), pp. 365-370,
Cheju, Korea, June 2005.
A. Kanda, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T. Aoyama:
"AIR: Ambient/Abstract/Atmosphere-like Information
Representator," in Proceedings of the 1st Korea-Japan
Joint Workshop on Ubiquitous Computing and
Networking Systems (UbiCNS 2005), pp. 385-390,
Cheju, Korea, June 2005.
N. Kawanishi, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T.
Aoyama:
"Prototyping
a
real-world-oriented
monster-collection game," in Proceedings of the 5th
International Workshop on Smart Appliances and
Wearable Computing (IWSAWC) (poster), pp. 4-5,
Columbus, Ohio, U.S.A., June 2005.
Y. Kawahara, C. Sugimoto, S. Arimitsu, A. Morandini,
T. Itao, H. Morikawa, and T. Aoyama: "Context
inference techniques for a wearable exercise support
system," in Proceedings of The 32nd International
Conference on Computer Graphics and Interactive
Techniques (ACM SIGGRAPH 2005) (poster), no. 95,
Los Angeles, U.S.A, July 2005.
R. Teng, H. Morikawa, and T. Aoyama: "A low
overhead routing protocol for ad hoc networks with
global connectivity," in Proceedings of the IEEE
International Conference on Wireless and Mobile
Computing, Networking and Communications (WiMob
2005), pp. 24-31, Montreal, Canada, August 2005.
H. Si, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T. Aoyama: "A
context-aware collaborative filtering algorithm for real
world oriented content delivery," in Proceedings of the
7th International Conference on Ubiquitous Computing
(Ubicomp2005), Metapolis and Urban Life workshop,
pp. 65-69, Tokyo, Japan, September 2005.
J. O. Caron, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T.
Aoyama: "Groupanizer: a method to enhance
groupware application using multi-users position
prediction," in Proceedings of the 7th International
Conference on Ubiquitous Computing (Ubicomp 2005),
Metapolis and Urban Life workshop, pp. 45-52, Tokyo,
Japan, September 2005.
M. Inoue, M. Hasegawa, and H. Morikawa: "Context
information
processing
for
system-unware
[31]
[32]
[33]
[34]
[35]
[36]
[37]
[38]
[39]
communications," in Proceedings of the 16th IEEE
International Symposium on Personal, Indoor, and
Mobile Radio Communications (PIMRC 2005), Berlin,
Germany, September 2005.
M. Inoue, M. Hasegawa, N. Ryoki, U. Bandara, M.
Minami, F. Teraoka, and H. Morikawa: "Media
handover technologies for human-centric network
services," in Proceedings of Wireless Personal
Multimedia Communications (WPMC 2005), pp.
344-348, Aalborg, Denmark, September 2005.
M. Hasegawa, M. Inoue, and H. Morikawa: "Service
mobility in MIRAI architecture," in Proceedings of
Wireless Personal Multimedia Communications
(WPMC2005), pp. 349-353, Aalborg, Denmark,
September 2005.
H. Nguyen, H. Morikawa and T. Aoyama: "Personal
Mesh: realizing flexible internet access for personal
area network," in Proceedings of the 11th Asia-Pacific
Conference on Communications (APCC 2005), pp.
507-5011, Perth, Australia, October 2005.
Y. Kawahara and H. Morikawa: "Ubiquitous sensor
network and physical interaction," in Proceedings of the
International Symposium on Advanced Electronics for
Future Generations, Secure-Life Electronics for Quality
Life and Society, pp.191-196, Tokyo, Japan, October
2005.
H. Imaizumi, Y. Sun, Xi Wang, H. Morikawa, and T.
Aoyama: "Optical burst switching: photonic network
technology for future photonic internet," in Proceedings
of the International Symposium on Advanced
Electronics for Future Generations, Secure-Life
Electronics for Quality Life and Society, pp. 197-202,
Tokyo, Japan, October 2005.
H. Imaizumi, H. Morikawa, J. Murai, T. Aoyama:
"FMEHR: an alternative approach to multi-path
forwarding on packet-switching networks," in
Proceedings of the 13th IEEE International Conference
On Networks (ICON), pp. 196-201, Kula Lumpur,
Malaysia, November 2005.
H. Morikawa: "Ubiquitous sensor networks," in
Proceedings of the US-Japan Workshop on Sensors,
Smart Structures and Mechatronic Systems, Tokyo,
Japan, November 2005.
C.W. Pyo, J. Li, and H. Morikawa: "Distance-based
localized mobile IP mobility management," in
Proceedings of the IEEE International Symposium on
Parallel Architectures, Algorithms, and Networks,
pp.154-159, Las Vegas, U.S.A., December 2005.
J. O. Caron, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T.
Aoyama: "Groupanizer: a method to correlate
multi-users position with daily moments," in
Proceedings of the 4th IEEE International Conference
on Pervasive Computing and Communications
(Percom2006), (CoMoRea workshop), pp. 40-45, Pisa,
Italy, March 2006.
[40] H. Morikawa: "Seamless mobile networking," in
Proceeding of the NICT New Generation Mobile
Communications Symposium, pp. 61-74, Yokosuka,
Japan, March 2006.
総説・解説論文
[41] 森川博之: "センサネットワーク－仮想空間から実
空 間 へ － ," CIAJ Journal ， vol.45, no.10, pp.4-10,
October 2005.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[42] 森川博之: "ユーザビリティ分野のロードマップ,"
電子・情報技術ロードマップ成果報告会, May 2005.
[43] 後郷和孝, 神谷弘樹, 渋井理恵, 金子晋丈, 玉載旭,
小森田賢史, 藤巻聡美, 寺岡文男: "リンク層情報を
利用したネットワーク層主導高速ハンドオーバ機
構の設計と実装," 電子情報通信学会技術研究報告,
モ バ イ ル マ ル チ メ デ ィ ア 通 信 研 究 会
(MoMuC2005-3), pp.13-18, May 2005.
[44] 栗田弘之, 金子晋丈, 森川博之, 青山友紀: "セッシ
ョン層アーキテクチャにおけるフロー情報を用い
た通信資源管理機構," 電子情報通信学会技術研究
報告, モバイルマルチメディア通信研究会
(MoMuC2005-6), pp.31-36, May 2005.
[45] 森川博之: "ユビキタス社会創造に向けた実世界指
向ネットワーク," ユビキタスネットワーク社会の
光技術・産業懇談会，May 2005.
[46] 森川博之: "ユビキタスセンサネットワーク," 日本
学術振興会「ワイヤレス・センサー・ネットワーク
社会に向けたナノメートル CMOS システムとその
要素技術の研究」に関する先導的研究開発委員会，
May 2005.
[47] 森川博之: "センサネットワークとネットワークロ
ボット," ネットワークロボット展シンポジウム，
July 2005.
[48] 森川博之: "ユビキタスネットワークのアーキテク
チャを探る," 第 2 回実空間指向ユビキタスネット
ワークシンポジウム，July 2005.
[49] Y. Sun, T. Hashiguchi, X. Wang, H. Morikawa, and T.
Aoyama: "An Optical Burst Switching (OBS) Network
Testbed: Its Design and Implementation," 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(PN2005-29), pp.53-58, August 2005 (Invited
Paper).
[50] H. Nguyen, H. Morikawa, T. Aoyama: "A
Hypercube-Based Routing Algorithm for Scalable
Multi-Attribute Range Queries," 電子情報通信学会技
術研究報告, 情報ネットワーク研究会(IN2005-87),
pp.155-160, September 2005.
103
[51] 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
モジュール機構の実装と評価," 情報処理学会マル
チメディア, 分散, 協調とモバイル(DICOMO2005)
シンポジウム, July 2005.
[52] 斉藤哲也, 金子晋丈, 森川博之, 青山友紀, 羽鳥光
俊: "セッション層アーキテクチャにおける実通信
機構の設計および実装評価," 情報処理学会マルチ
メディア, 分散, 協調とモバイル(DICOMO2005)シ
ンポジウム, pp.341-344, July 2005.
[53] J. Ok, S. Komorita, K. Kaneko, K. Gogo, R. Shibui, S.
Fujimaki, K. Mitani, F. Teraoka, H. Morikawa, and T.
Aoyama: "Implementation of Fast Handover Scheme
using L2 Trigger Mechanism in IEEE 802.11 Wireless
LAN," 第７回 YRP 移動体通信産学官交流シンポジ
ウム 2005, pp.114-115, June 2005.
[54] 堀江信吾，猿渡俊介，倉田成人，森川博之，青山友
紀: "無線センサネットワークを用いた地震モニタ
リングにおける同期性能の評価," 電子情報通信学
会技術報告，第 2 回センサネットワーク研究会，June
2005.
[55] 丸山達也, 松本延孝, 金子晋丈, 今泉英明, 森川博
之, 青山友紀: "光パケットのソースルーティング
に適した経路情報交換手法," 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
(PN2005-28), pp.47-52, August 2005.
[56] 松本延孝, 丸山達也, 金子晋丈, 今泉英明, 森川博
之, 青山友紀: "簡略な転送処理による光パケット
ルーティング," 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 (PN2005-43),
pp.55-60, October 2005.
[57] 森川博之: "ユビキタスネットワークが拓く安全・安
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「国民の安心・安全を支える科学技術」科学技術交
流フォーラム，October 2005.
[58] 森川博之: "ユビキタス社会創造に向けたセンサネ
ットワーク," 2005 センシング技術応用研究会, 基
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[59] 森川博之: "アクセスオープンプラットフォーム技
術," ユビキタスネットワークシンポジウム 2005，
pp.95-106, November 2005.
[60] 西沢洋平, 鞍掛隆一，南正輝，森川博之，青山友紀:
"磁気的手法を用いた位置・方向検出機能統合型面
状通信システムの設計と実装," 情報処学会研究報
告，ユビキタスコンピューティングシステム研究会
(UBI-9-9), November 2005.
[61] 三村和, 飛岡良明, 森川博之, 青山友紀: "サービス
指向グルーピング機構を用いたユーザ主導ネット
ワークの構築," 第 13 回マルチメディア通信と分散
処理(DPS)ワークショップ, pp.290-294, November
2005.
[62] 川原圭博, 森川博之, 青山友紀: "小型無線センサを
[63]
[64]
[65]
[66]
[67]
[68]
[69]
[70]
[71]
[72]
104
用いたコンテキスト推定とそのアプリケーショ
ン," 特定非営利活動法人ウェアラブルコンピュー
タ研究開発機構, ウェアラブルコンピューティン
グ研究会研究報告, pp.2-6, December 2005.
井上真杉, 長谷川幹雄, 村上誉, 森川博之: "新世代
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会技術研究報告, コミュニケーションクオリティ
研究会(CQ2005-90), pp.61-66, モバイルマルチメデ
ィア通信研究会(MoMuC2005-80), pp.39-44, マルチ
メ デ ィ ア ・ 仮 想 環 境 基 礎 研 究 会 (MVE2005-65),
pp.51-56, January 2006.
猿渡俊介, 森川博之, 青山友紀: "ユーザによる制御
が可能なセンサ/アクチュエータネットワークの設
計," 電子情報通信学会技術報告，第 3 回センサネ
ットワーク研究会，January 2006.
森川博之: "情報家電を巡る動きと技術課題," 電子
情報技術ワークショップ 2006，情報家電活用分科
会，pp.1-13, January 2006.
川原圭博, 司化, 猪鹿倉知広, 登内敏夫, 森川博之,
青山友紀: "行動履歴と制約条件を考慮した情報家
電制御機構," 情報処学会研究報告，ユビキタスコ
ン ピ ュ ー テ ィ ン グ シ ス テ ム 研 究 会 (UBI-10-6),
pp55-60, February 2006.
平井肇, 三村和, 天野翔, 森川博之, 青山友紀: "サ
ービス指向ネットワーキングのための仮想端末グ
ルーピング機構の設計と実装," 電子情報通信学会
技術研究報告, 情報ネットワーク研究会
(IN2005-168), pp.73-78, March 2006.
小森田賢史, 森川博之, 青山友紀: "実空間操作に基
づくリンク層におけるデバイスグルーピング機
構," 電子情報通信学会技術研究報告, 情報ネット
ワーク研究会(IN2005-169), pp.79-84, March 2006.
岡敏生，森川博之，青山友紀: "高次元 Lp 空間にお
ける近似最近傍点探索の分散処理手法," 電子情報
通信学会技術研究報告, 情報ネットワーク研究会
(IN2005-182), pp.153-158, March 2006.
J. Ok, S. Komorita, A. Darmawan, H. Morikawa, and T.
Aoyama: "Design and Implementation of Real-time
Channel Scanning Mechanism using Shared Beacon
Channel in IEEE 802.11 Wireless LAN," 電子情報通
信学会技術研究報告, 情報ネットワーク研究会
(IN2005-208), pp.305-310, March 2006.
表昌佑, 井上真杉, 長谷川幹雄, 村上誉, 森川博之:
"MIRAI シグナリングを用いた異なる移動通信ネッ
トワーク間のハンドオーバの検討," 電子情報通信
学会技術研究報告, 情報ネットワーク研究会
(IN2005-209), pp.311-316, March 2006.
X. Zhou, K. Kaneko, H. Morikawa, T. Aoyama:
"Design and Implementation of a Roaming
Authentication System for Various Trust-level ISPs,"
電子情報通信学会技術研究報告, 情報ネットワー
ク研究会(IN2005-236), pp.471-476, March 2006.
[73] 川西直, 木田信雄, 森川博之, 青山友紀: "環境情報
適応型コンピュータエンタテインメントへのセン
サネットワークの適用," 情報処理学会研究報告,
エンタテインメントコンピューティング研究会
(EC-3-3), March 2006.
[74] 展飛, 川原圭博, 森川博之, 青山友紀: "質問情報の
リアルタイム共有と自動グループ化機能を備えた
講義支援システム," 電子情報通信学会技術研究報
告, 教育工学研究会(ET2005-90), pp.13-18, March
2006.
[75] 丸山達也, 松本延孝, 金子晋丈, 今泉英明, 森川博
之, 青山友紀: "始点経路制御型光パケットネット
ワークへの経路優先度学習の適用," 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(PN2005-114), pp.87-92, March 2006.
[76] 鈴木誠, 猿渡俊介, 森川博之, 青山友紀: "無線セン
サネットワークのためのオンチップストレージ機
構の実装と評価," 電子情報通信学会技術研究報告,
情 報 ネ ッ ト ワ ー ク 研 究 会 (IN2005-163), pp.43-48,
March 2006.
[77] 金子晋丈, 斉藤哲也, 森川博之, 青山友紀: "セッシ
ョン層アーキテクチャを用いた IPTV サービスの実
現," 電子情報通信学会技術研究報告, モバイルマ
ルチメディア通信研究会(MoMuC2005-93), pp.55-60,
March 2006.
[78] 森川博之: "来るユビキタス社会のためのシナリ
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のための低環境負荷技術専門委員会, March 2006.
[79] 金子晋丈, 森川博之, 青山友紀, "セッション層アー
キテクチャにおける複数フローの連携動作機構の
設計," 電子情報通信学会ソサイエティ大会, B-6-27,
September 2005.
[80] 三村和, 平井肇, 森川博之, 青山友紀, "MyNetSpace
における内部通信機構の実装と評価,"電子情報通
信学会ソサイエティ大会, B-6-30, September 2005.
[81] 平井肇, 三村和, 森川博之, 青山友紀, "タグリーダ
付携帯電話を用いた近傍仮想ネットワークの検
出・参加機構," 電子情報通信学会ソサイエティ大
会, B-6-31, September 2005.
[82] 斉藤哲也, 金子晋丈, 森川博之, 青山友紀, 羽鳥光
俊, "セッション層アーキテクチャを用いた WWW
閲覧システムの設計と実装," 電子情報通信学会ソ
サイエティ大会, B-6-52, September 2005.
[83] 小森田賢史, 森川博之, 青山友紀, "至近距離通信デ
バイスを用いた視覚的操作による通信制御機構,"
電子情報通信学会ソサイエティ大会, B-6-80, March
2006.
[84] S. Lim, H. Morikawa, and T. Aoyama, "A Design of
Authentication and Discovery Protocol in Ubiquitous
Computing Environments," 電子情報通信学会ソサイ
エティ大会, B-7-52, September 2005.
[85] 丸山達也, 松本延孝, 金子晋丈, 今泉英明, 森川博
[86]
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105
之, 青山友紀, "光パケットルーティングにおける
トリガ更新型経路情報交換手法," 電子情報通信学
会ソサイエティ大会, B-12-28, September 2005.
岡敏生, 森川博之, 青山友紀, "超球バケットを用い
た高次元空間における近似最近傍点探索の一手
法," 電子情報通信学会ソサイエティ大会, B-19-17,
September 2005.
倉沢央, 川原圭博, 森川博之, 青山友紀, "単一の無
線加速度センサを用いたユーザコンテキストの推
定," 電子情報通信学会ソサイエティ大会, B-19-23,
September 2005.
川原圭博, 司化, 猪鹿倉知広, 登内敏夫, 森川博之,
青山友紀, "行動履歴と制約条件を考慮したサービ
ス推薦を行うコンテキストアウェアシステムの設
計," 電子情報通信学会ソサイエティ大会, B-19-24,
September 2005.
H. Si, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T. Aoyama,
"Feedback Users'Opinions of Context-aware System by
using Implicit Measures," 電子情報通信学会ソサイ
エティ大会, B-19-25, September 2005.
猪鹿倉知広, 登内敏夫, 川原圭博, 司化, "コンテキ
ストアウェアなサービス推薦システムにおける禁
止ポリシの変更," 電子情報通信学会ソサイエティ
大会, B-19-26, September 2005.
森川博之, "光バーストスイッチングテストベッド
から学ぶこと," 電子情報通信学会ソサイエティ大
会，BP-2-2, September 2005.
倉田成人, 猿渡俊介, 堀江信吾, 森川博之, 青山友
紀, "ユビキタス・センサネットワーク用 MEMS 加
速度センサの振動台実験,"日本建築学会大会学術
講演講概集，September 2005.
森川博之, "ユビキタスセンサネットワーク," 電気
関係学会関西支部連合大会, S7-2, November 2005.
鈴村理絵子, 川原圭博, 森川博之, 青山友紀, "情報
家電操作のための確率モデルを用いた動的なユー
ザインタフェースの構成手法," 電子情報通信学会
総合大会, A-19-14, March 2006.
森戸貴，木村佳誉，南正輝，森川博之，青山友紀, "
類似検索を用いた電力予測によるバッテリレス無
線センサネットワークの制御," 電子情報通信学会
総合大会, A-21-1, March 2006.
鈴木誠，猿渡俊介，森川博之，青山友紀, "無線セン
サネットワークのためのオンチップストレージ機
構の検討," 電子情報通信学会総合大会, A-21-2,
March 2006.
Jaeouk Ok，Satoshi Komorita，Andreas Darmawan，
Hiroyuki
Morikawa ， Tomonori
Aoyama,
"Implementation of Dynamic Channel Scanning
Mechanism Using Shared Beacon Channel in IEEE
802.11 WLAN," 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大 会 ,
B-5-194, March 2006.
小森田賢史，森川博之，青山友紀, "視覚的操作によ
る通信制御機構の設計と実装," 電子情報通信学会
総合大会, B-6-10, March 2006.
[99] 金子晋丈，森川博之，青山友紀, "セッション層アー
キテクチャにおける通信チャネル管理機構の設
計," 電子情報通信学会総合 大会, B-7-39, March
2006.
[100] 猿渡俊介，森川博之，青山友紀, "シングル CPU で
実現される無線センサノードの実装," 電子情報通
信学会総合大会, B-7-101, March 2006.
[101] 木田信雄, 川西直, 森川博之, 青山友紀, "センサネ
ットワークを適用した実空間指向モンスター収集
ゲ ー ム の 実 装 ," 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大 会 ,
B-7-111 March, 2006.
[102] Xin Zhou，Kunitake Kaneko，Hiroyuki Morikawa，
Tomonori Aoyama, "Roaming Authentication System
for Various Trust-level ISPs," 電子情報通信学会総合
大会, B-7-149, March 2006.
[103] 表昌佑，井上真杉，長谷川幹雄，村上誉（NICT），
森川博之, "MIRAI シグナリングによる高速ハンド
オーバ方式," 電子情報通信学会総合大会, B-7-151,
March 2006.
[104] HaNguyen Tran ， Masugi Inoue ， Mikio Hasegawa
（NICT），Hiroyuki Morikawa, "Resource Management
for Multi-domain Networks using MIRAI Signaling,"
電子情報通信学会総合大会, B-7-152, March 2006.
[105] 天野翔，川原圭博，森川博之，青山友紀, "実空間情
報を統一的に取り扱うミドルウェアの設計,"電子
情報通信学会総合大会, B-7-168, March 2006.
[106] 平井肇，三村和，森川博之，青山友紀, "仮想端末グ
ルーピング機構によるサービス指向ネットワーク
の 実 現 ," 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大 会 , B-7-169,
March 2006.
[107] 三村和，平井肇，森川博之，青山友紀, "仮想端末グ
ルーピング機構によるユーザ主導型プレゼンスシ
ス テ ム の 改 善 ," 電 子 情 報 通 信 学 会 総 合 大 会 ,
B-7-170, March 2006.
[108] Yongmei Sun，Hideaki Imaizumi，Hiroyuki Morikawa，
Tomonori Aoyama, "Demonstration of Priority-Based
Wavelength Selection on an OBS Network Utilizing
PLC and MEMS Switches," 電子情報通信学会総合
大会, B-10-31, March 2006.
[109] 丸山達也，松本延孝，金子晋丈，今泉英明，森川博
之，青山友紀, "始点経路制御型光パケットネットワ
ークにおける優先度学習に基づいた経路選択手
法," 電子情報通信学会総合大会, B-12-29, March
2006.
[110] 北田亘，丸山達也，松本延孝，金子晋丈，今泉英明，
森川博之，青山友紀, "光パケット衝突回避手法にお
ける取得情報の違いによる棄却性能差の評価," 電
子情報通信学会総合大会, B-12-30, March 2006.
[111] 松本延孝, 丸山達也, 金子晋丈, 今泉英明, 森川博
之, 青山友紀, "始点経路制御型光パケットネット
ワークノードエミュレータの設計," 電子情報通信
学会総合大会, B-12-31 March, 2006.
[112] 倉沢央, 川原圭博, 森川博之, 青山友紀, "装着場所
を考慮した 3 軸加速度センサを用いた姿勢推定手
法," 電子情報通信学会総合大会, B-15-8, March
2006.
[113] 小澤政博, 鈴木誠, 猿渡俊介, 森川博之, 青山友紀,
"ANTH によって実現される相互連携が可能なスマ
ートオブジェクト," 電子情報通信学会総合大会,
B-19-15, March 2006.
[114] Pavel Poupyrev ， Hiroyuki Morikawa ， Tomonori
Aoyama, "A Media Access Protocol for Service
Discovery in Ubiquitous Networks based on Framed
Aloha," 電子情報通信学会総合大会, B-21-33, March
2006.
[115] Fei Zhan，Yoshihiro Kawahara，Hiroyuki Morikawa，
Tomonori
Aoyama,
"Lecture
Comprehension
Enhancement
Application
Utilizing
Real-time
Question Sharing and Auto-grouping Capabilities," 電
子情報通信学会総合大会, D-15-34, March 2006.
[116] 川原圭博, 森川博之, 青山友紀, "コンテキストアウ
ェア技術の福祉情報システムへの適用可能性," 電
子情報通信学会総合大会, HP-1-3, March 2006.
その他
[117] 森川博之: "ユビキタス社会の未来と Innovation,"
IBM Innovation Days 基調講演, July 2005.
[118] H. Morikawa: "Mobile and Ubiquitous Internet, "APT
Training Programme: Planning and Management of
Next Generation Mobile Telecommunications, October
2005.
[119] H. Morikawa: "Ubiquitous in Japan and AML, "Invited
talks, University of Berkeley, November 2005.
[120] 森川博之: "ケータイからユビキタスへ,"横須賀市民
大学「2010 年の私たちの暮らし～ユビキタス社会
がもたらす未来～」, December 2005.
[121] 森川博之: "FMC への道,"FMC フォーラム，February
2006
[122] 寺岡文男，後郷和孝，神谷弘樹，渋井理恵，金子晋
丈，小森田賢史，玉載旭: "移動通信装置およびプロ
グラム,"特願 2005-151690, May 2005.
106
黒橋研究室
Kurohashi Laboratory
3.
次世代機械翻訳
黒橋禎夫・ユウクン・中澤敏明・劉浩・金拏嶸
Next Generation Machine Translation
S. KUROHASHI, K.YU, T. NAKAZAWA, H.RIU
and N.KIM
(http://www.kc.t.u-tokyo.ac.jp)
研究現況
Current Research Projects
1.
文章の構造的理解
黒橋禎夫・河原大輔・笹野遼平・大西貴士・
岡部浩司
Studies on Text Understanding
S. KUROHASHI, D. KAWAHARA, R.SASANO,
T.OONISHI and K.OKABE
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。Web から日本語文 5 億文を収集し、約 400CPU のグリ
ッド計算機によって解析・クラスタリングすることによ
って実用規模の大規模格フレームを構築することに成
功した。
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 500M Japanese sentences from the
web, using a 400CPU grid computer.
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
practical and robust MT system which can provide a real
service though the Internet.
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
[1]
2.
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
Studies on Multi-media Analysis and
Communication Modeling
S. KUROHASHI, T.SHIBATA
笹野遼平, 河原大輔, 黒橋禎夫: “名詞格フレーム
辞書の自動構築とそれを用いた名詞句の関係解
析 ,” 自 然 言 語 処 理 , Vol.12, No.3, pp.129-144
(2005.7).
国際会議論文
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。作業教示映像、特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. We are developing a
dialogue cooking instruction system based on multi-media
analyses of cooking videos and their closed captions. By
running the system, 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.
107
[2]
Eiji Aramaki, Sadao Kurohashi, Hideki Kashioka, and
Naoto Kato: “Probabilistic Model for Example-based
Machine Translation,” In Proceedings of MT Summit X,
Phuket, Thailand, pp.219-227 (2005.9.13-15).
[3]
Daisuke
Kawahara
and
Sadao
Kurohashi:
“PP-Attachment Disambiguation Boosted by a Gigantic
Volume of Unambiguous Examples,” In Proceedings of
Second International Joint Conference on Natural
Language Processing (IJCNLP-05), pp.188-198, Jeju
Island, Korea (2005.10).
[4]
Nobuhiro Kaji and Sadao Kurohashi: “Lexical Choice
via Topic Adaptation for Paraphrasing Writtern
Language to Spoken Language,” In Proceedings of
Second International Joint Conference on Natural
Language Processing (IJCNLP-05), pp.981-992, Jeju
Island, Korea (2005.10).
[5]
Tomohide Shibata and Sadao Kurohashi: “Automatic
Slide Generation Based on Discourse Structure
Analysis,” In Proceedings of Second International Joint
Conference on Natural Language Processing
(IJCNLP-05), pp.754-766, Jeju Island, Korea (2005.10).
[6]
Toshiaki Nakazawa, Daisuke Kawahara and Sadao
Kurohashi: “Automatic Acquisition of Basic Katakana
Lexicon from a Given Corpus,” In Proceedings of
Second International Joint Conference on Natural
Language Processing (IJCNLP-05), pp.682-693, Jeju
Island, Korea (2005.10).
[7]
Sadao Kurohashi, Toshiaki Nakazawa, Kauffmann
Alexis, and Daisuke Kawahara: “Example-based
Machine Translation Pursuing Fully Structural NLP,” In
Proceedings of International Workshop on Spoken
Language Translation (IWSLT'05), pp.207-212,
Pittsburgh (2005.10).
言語処理学会 第 12 回年次大会, pp.1127-1130
(2006.3).
総説・解説論文
[8]
黒橋禎夫, 荒牧英治 :“機械翻訳の現状と課題,”
情 報 の 科 学 と 技 術 , Vol.55, No.8, pp.326-330
(2005.8)
[9]
西田豊明, 中村裕一, 黒橋禎夫, 角康之, 久保田秀
和:“会話コンテンツ獲得と利用 (特集：
「会話情報
学」),”人工知能学会誌, Vol.21, No.2, pp.162-168
(2006.3)
シンポジウム・研究会・大会等発表
[10] 河原大輔, 黒橋禎夫:“高性能計算環境を用いた Web
からの大規模格フレーム構築，”情報処理学会 自然
言語処理研究会 171-12, (2006.1).
[11] 後藤功雄, 加藤直人, 黒橋禎夫, 松原茂樹:“自動
通訳のための専門用語収集，”言語処理学会 第 12
回年次大会, pp.432-435 (2006.3).
[12] 柴田知秀, 黒橋禎夫:“言語情報と映像情報を統合
した隠れマルコフモデルに基づくトピック推定，”
言 語 処 理 学 会 第 12 回 年 次 大 会 , pp.476-479
(2006.3).
[13] 笹野遼平, 河原大輔, 黒橋禎夫:“自動獲得した知
識に基づく統合的な照応解析，”言語処理学会 第
12 回年次大会, pp.480-483 (2006.3).
[14] 河原大輔, 黒橋禎夫:“Web から獲得した大規模格
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 12 回年次大会, pp.1111-1114
(2006.3).
[15] 岡部浩司, 河原大輔, 黒橋禎夫: “格フレームを用
いたかな表記語の曖昧性解消，” 言語処理学会 第
12 回年次大会, pp.1115-1118 (2006.3).
[16] 大西貴士, 黒橋禎夫:“国語辞典からの類義表現抽
出と SYNGRAPH データ構造による柔軟マッチング，”
108
杉本研究室
Sugimoto Laboratory
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
また，携帯端末に取り付け可能な超音波センサのみを
用いることで、端末間の相対位置、方向認識を行うため
の技術の構築を目指す。本技術は、WLAN アクセスポイン
トやサーバ機器等の存在を仮定しておらず、真に「どこ
でも」使える技術を確立することを目指す。
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. We also develop an
innovative technology for detecting relative positions and
orientations among multiple devices by using ultrasonic
communication. The experiment proved that the proposed
technique called "phase accordance method" could show
remarkable performance: less than 4.5 mm errors in three
meter distance measurements and less than 1 degree errors in
the zero, ten, twenty, and thirty degree measurements.
(http://www.itl.u-tokyo.ac.jp/)
研究現況
Current Research Projects
1.
ヒューマンロボットインタラクション
杉本雅則，細井一弘，新田亮，
屋比久保史，中村竜司
A User Interface for Multi-robot Controls
M. SUGIMOTO, K.HOSOI, R.NITTA,
Y.YABIKU, R.NAKAMURA
ユーザとロボットが同一空間上にいる環境で、ユーザ
が自己の視点に基づいて、直感的にロボットに操作・指
示を行えるユーザインタフェイス"Shepherd"を開発し
ている。ユーザはモバイルデバイスに搭載されたカメラ
で、ロボットを撮影し、移動させたい方向にモバイルデ
バイスを振ることで、ロボットを移動させることができ
る。ユーザはロボットの視点になって移動命令を考える
必要がなく、任意の方向から自由にロボットを操作可能
である。また、複数台のロボットを同時に撮影すること
で、任意の状態のロボットを同時に制御することが可能
である。特定のロボットのみを操作したい場合は、その
ロボットだけをズームアップして撮影し、操作すること
が可能である。さらにヒューマノイドのように複雑な機
構を持つロボットに対しては、ロボットの一部分をカメ
ラで撮影することで、例えば、首を振る、腕を上げる、
腰を下ろすなどの行動も、直感的に操作できると考えら
れる。また、ロボットによる人間のジェスチャ認識や飛
行ロボットの自動航行に関する技術を構築する。
We have so far developed a novel sensing board used by a
group of users in a face-to-face setting. We have been
developing a remote control technique for multi-robots that
allows a user to control them from his viewpoint. By
capturing an image of robots with a camera mounted on a
mobile phone and moving it in a three dimensional space, a
user can intuitively control the robots as he would intend. We
have developed the proposed technique by using
radio-controlled cars and blimps. The preliminary user studies
indicated that the proposed technique worked well for
supporting users’ intuitive manipulations. Several issues to be
solved in the future work are discussed. We also investigate
a method for the autonomous navigation of multiple flying
robots and those that recognize human gesture.
2.
3.
携帯端末向けインタフェイス技術
杉本雅則，田村晃一，廣木桂一,
矢谷浩司，橋爪宏達
Gesturl Interface Technologies
M. SUGIMOTO, K.HIROKI, K.TAMURA,
K.YATANI, H.HASHIZUME
携帯端末のユーザインタフェイスには、画面が小さい、
キーが少ないため入力が困難、といった問題がある。わ
れわれは、携帯端末の携帯性を生かすことで、振る、傾
ける、と言った直感的な操作により、データ送信や入力
を行う技術の確立を目指す。具体的には、PDA に加速度
センサ、角速度センサ等を搭載し、その計測値を基に、
ユーザのジェスチャを推定し、ボールを「トス」する感
覚で携帯端末間での情報移動を行えるようにする。また、
このジェスチャ認識の技術を用いて、エンターティメン
トアプリケーションへの応用を目指す。また，背面を使
った入力手法や投影型携帯端末によるインタラクショ
ン技術を提案する。
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,
ロケーションアウェアコンピューティング
杉本雅則，竹内雄一郎，金子歩，橋爪宏達
Location-aware Computing
M. SUGIMOTO，Y. Takeuchi
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
109
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
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. We also propose intuitive input
techniques using a rear side a mobile device and interaction
techniques on projected displays of mobile devices.
4.
研究論文
[1]
Fischer, G., Sugimoto, M.: Supporting Self-Directed
Learners
and
Learning
Communities
with
Sociotechnical Environments, Journal on Research and
Practice in Technology Enhanced Learning, Vol.1, No.1,
pp. 31-64. (2006).
[2]
Yatani, K., Tamura, K., Hiroki, K., Sugimoto, M.,
Hashizume, H.: Toss-It: Intuitive Information Transfer
Techniques for Mobile Devices Using Toss and Swing
Actions, IEICE Transactions on Information and
Systems, Vol. E89-D, No. 1, pp.150-157 (2006).
[3]
杉本 雅則： 実世界とのインタラクションによる学
習支援, 教育システム情報学会誌, Vol.22, No.3,
pp.161-168 (2005).
[4]
Fischer, G., Giaccardi, E., Eden, H., Sugimoto, M., Ye,
Y.: Beyond Binary Choices: Integrating Individual and
Social Creativity, International Journal of Human
Computer Studies, Vol. 63, No.4-5, pp.482-512 (2005).
学習支援システムに関する研究
杉本雅則，三浦宗介，竹内雄一郎
A Learning Support System
M. SUGIMOTO, S.MIURA, Y. TAKEUCHI,
本研究では、グループでの協調的問題解決を支援する
ためのシステムを構築する。グループ作業において、他
者との作業プロセスを共有すると同時に、各個人の思考
を妨げることなく作業を進める必要である。そこで本研
究では、PDA(Personal Digital Assistant)上で提供さ
れる個人空間と、センシングボード上で実現される共有
空間とをシームレスに統合する作業環境を構築する。本
システムでは、拡張現実感技術を活用することで、物理
世界と仮想世界が融合された共有空間上で他者との共
有作業を行う。一方、PDA からの共有空間への入出力に
より、グループでの作業結果を活用したり、個人作業の
結果を反映させたりすることができる。それによって、
ユーザは、共有空間と個人空間を行き来しつつ、協調作
業を行うことが可能になる。また、振動モータを用い、
国際会議論文
強さ、周波数を文脈に応じて制御することで、人
間に情報伝達を行うための技術を構築する。
T-RHYTYM と呼ばれるシステムでは、上記の技術
を応用し、音楽学習におけるリズム提示、さらに
は合奏、合唱を支援することができる。
In this study, a system for supporting cooperative problem
solving has been developed. In order to support cooperative
problem solving, it is important not only to allow a group of
users to share work processes among them, but also assist
individual users to enhance their own thinking. The proposed
system in this study seamlessly integrates a personal space on
PDAs (Personal Digital Assistants) and a shared space on a
sensing board. We use augmented reality technology and
create the immersive shared space by overlaying a virtual
world on a real world. PDAs are used for sharing personal
activities on a personal space among other users, and utilizing
results of group activities on the shared space. We have also
been developing a tactile interface technology by
utilizing vibration motors whose strength and frequency
of the vibration are controllable. The technology is used
in a music class in an elementary school, in order to
support children in performing musical instruments in
an ensemble setting.
110
[5]
Hashizume, H., Kaneko, A., Sugano, Y., Yatani, K.,
Sugimoto, M.: Fast and Accurate Positioning Technique
Using Ultrasonic Phase Accordance Method, In
Proceedings of IEEE International Region 10
Conference (TENCON'05), Melbourne, Australia, pp.
826-831 (2005).
[6]
Miura, S., Sugimoto, M.: T-RHYTHM: A System for
Supporting Rhythm Learning by Using Tactile Devices,
In Proceedings of IEEE International Workshop on
Wireless and Mobile Technologies in Education
(WMTE2005), Tokushima, Japan, pp. 264-268 (2005).
[7]
Sugimoto, M., Kusunoki, F., Inagaki, S., Yamaguchi, E.:
Enhancing Externalization and Reflection by Integrating
Personal and Shared Workspaces, In Proceedings of 9th
European Conference on Computer Supported
Cooperative Work (ECSCW2005), Paris, France,
pp.117-119 (2005).
[8]
Yatani, K., Sugimoto, M., Hashizume, H.: A Multiplayer
Whack-A-Mole Game Using Gestural Input in a
Location-Sensitive and Immersive Environment, In
Proceedings
of
International
Conference
on
Entertainment Computing (Extended Abstracts), Kobe,
Japan, pp. 9-12 (2005).
[9]
Takeuchi,
Y.,
Sugimoto,
M.:
An
Outdoor
Recommendation System based on User Location
History, In Proceedings of International Workshop on
Personalized Context Modeling and Management for
Ubicomp Applications (ubiPCMM2005), Tokyo, Japan,
pp. 91-100 (2005).
35-40 (2006 年 2 月).
[20] 矢谷浩司，杉本雅則，橋爪宏達, ARHunter：ジェス
チャによる入力と位置認識技術を組み合わせた没
入型マルチプレイヤゲーム環境, 情報処理学会エ
ンタテインメントコンピューティング研究会, 東
大柏キャンパス，pp. 55-62 (2005 年 12 月).
[10] Yatani, K., Sugimoto, M., Hashizume, H.: ARHunter: A
Multiplayer Game Using Gestural Input in a
Location-Sensitive and Immersive Environment, In
Proceedings of International Workshop on Ubiquitous
Computing, Entertainment, and Games, Tokyo, Japan,
pp. - (2005).
[21] 新田亮, 細井一弘, 屋比久保史, 杉本雅則, “自律
飛行ロボットを用いた屋内ナビゲーションシステ
ム, 情報処理学会エンタテインメントコンピュー
ティング研 究 会，東大柏 キ ャンパス, pp.7-14,
(2005 年 12 月)．
[11] Kusunoki, F., Yamaguti, T., Kaji, H., Nishimura, T.,
Yatani, K., Sugimoto, M.: Interaction of Animations
with PDA for Learning in Museum, In Proceedings of
INTERACT 2005 (adjunct proceedings), Rome, Italy, pp.
11-14 (2005).
[22] 三浦宗介，杉本雅則, 触覚を介してリズムを伝える
音楽学習支援システム，日本科学教育学会第 4 回研
究会, 大分, pp.153-156 (2005 年 11 月).
[12] Sugimoto, M., Miyahara, K., Inoue, H., Tsunesada, Y.:
Hotaru: Intuitive Manipulation Techniques for Projected
Displays of Mobile Devices, In Proceedings of Tenth
IFIP
TC13
International
Conference
on
Human-Computer Interaction (INTERACT2005), Rome,
Italy, pp.57-68 (2005).
[23] 細井一弘, 新田亮, 屋比久保史, 杉本雅則, 人間と
インタラクションを行う飛行船型ロボット,自律飛
行船制御技術研究交流会(AFO'05), 函館，pp.1-8
(2005 年 11 月)．
[24] 細井一弘, 新田亮, 屋比久保史, 杉本雅則, カメラ
付携帯電話を用いたユーザ視点のロボットコント
ロール,エンターンターテイメントコンピューティ
ング 2005 予稿集, 三田，兵庫，pp.25-30 (2005 年
9 月)．
[13] Kusunoki, F., Yamaguti, T., Nishimura, T., Yatani, K.,
Sugimoto, M.: Interactive and Enjoyable Interface in
Museum, In Proceedings of ACM ACE 2005, Valencia,
Spain, pp. 70-77 (2005).
[14] Yatani, K., Tamura, K., Hiroki, K., Sugimoto, M.,
Hashizume, H.:Toss-It: Intuitive Information Transfer
Techniques for Mobile Devices, In Proceedings of ACM
CHI2005 Extended Abstract, Portland, Oregon,
pp.1857-1860 (2005).
[25] 竹内雄一郎，杉本雅則, 位置情報履歴を利用した屋
外用推薦システム, 第４回情報科学技術フォーラ
ム(FIT2005)，東京，pp.463-466 (2005 年 9 月).
[26] 三浦宗介，杉本雅則，T-RHYTHM: 振動デバイスを用
いたリズム学習支援システム，日本科学教育学会第
2 回研究会, 岐阜, pp.25-30 (2005 年 9 月).
[15] Miyahara, K., Inoue, H., Tsunesada, Y., Sugimoto, M.:
Intuitive Manipulation Techniques for Projected
Displays of Mobile Devices, In Proceedings of ACM
CHI2005 Extended Abstract, Portland, Oregon,
pp.1881-1884 (2005).
[27] 細井一弘, 新田亮, 屋比久保史, 杉本雅則, 携帯カ
メラを用いたユーザ視点のロボットコントロール,
情報処理学会エンタテインメントコンピューティ
ング研究会，東工大大岡山キャンパス, pp.25-30
(2005 年 6 月)．
シンポジウム・研究会・大会等発表
[28] 細井一弘，新田亮，屋比久保史，杉本雅則, 群飛行
ロボットの協調位置推定に関する研究, 日本機械
学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 2005
(2005 年 6 月)．
[16] 細井一弘, 杉本雅則, Shepherd:ユーザ視点のマ
ルチロボットコントロールを実現するモバイルイ
ンターフェイスの提案, インタラクション 2006, 東
京，pp. 75-76 (2006 年 3 月)
[29] 三浦宗介，杉本雅則，T-RHYTHM : 触覚フィード
バックを用いた音楽学習支援システム，情報処理学
会エンタテインメントコンピューティング研究会,
東工大大岡山キャンパス, pp.37-42,(2005 年 6 月)．
[17] 廣木桂一, 矢谷浩司，杉本雅則, Hybrid Touch: モ
バイルデバイスの表裏両面からの捜査を連携させ
ることによる直感的な入力手法，インタラクション
2006, 東京，pp.45-46 (2006 年 3 月).
[30] 新田亮，細井一弘，屋比久保史，杉本雅則, 人間と
インタラクションを行う飛行ロボット, 情報処理
学会エンタテインメントコンピューティング研究
会, 東工大大岡山キャンパス, pp.31-36,(2005 年 6
月)．
[18] Ravasio, P. Tscherter, V., Sugimoto, M. SketchMap:
Supporting Children in Drawing ‘Personal Environment
Maps’, インタラクション 2006, 東京，pp.71-72
(2006 年 3 月).
[19] 金子歩，杉本雅則，橋爪宏達, 位相合致法を用いた
相対位置認識システムの試作, 平成 17 年度第 5 回
アコースティックイメージング研究会, 東京，pp.
111
柴田・三田研究室
intelligent Semiconductor Microsystems
Laboratory (iSML)
(http://www.if.t.u-tokyo.ac.jp)
mum-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
Transistor”(neuMOS or νMOS) which mimics the action of
a nerve cell neuron at a single transistor level. Based on such
architecture that "association" 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 de-veloped
for the associative processor chips, CDMA matched filter
chips have also been developed..
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, トゥロン トゥウ ブゥイ, 早川仁, 高
田謙, シーサムラーヌ・サックダー, 鹿野 博嗣,
黄 世燕, 森川 重毅
Right-Brain-Computing Integrated Circuits: Associative Processing Systems
T. Shibata, Trong Tu Bui, H. Hayakawa, K.Takata,
Srisomrun Sakda, H. Shikano,
Hwang Se-Yong, S. Morikawa
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, 高橋 徳浩, グエン タン リム,
仁木 祐介, 藤田 和英
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,
N.Takahashi, Nguyen Thanh Liem, Y. Niki.
K. Fujita
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・試作してシステムを構成する。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 performance 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 psycho-logical model of a
brain. In our system past experience is stored as template
vectors in non-volatile vast memo-ries and the maxi-
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
112
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 recognition problems. The maximum-likelihood search VLSI
chips we are developing accept image data in the form of a
vector. Therefore we need to generate a feature vector, well
representing 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 representation 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 Distribution (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 carried 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 expensive, dedicated VLSI chips
have been developed both in digital CMOS technology and
analog CMOS technology.
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 saliency catcher chip that detects objects in motion in
non-stationary complicated background sceneries has been
developed. Due to the new quasi-two dimensional processing algorithm we have developed, the chip contains the
processing 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 multiple 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, 森屋 大輔, 金森 毅
Multiple Clue Search Algorithm for Robust Face
Detection
T. Shibata, Y. Suzuki, K. Kawahara, D.Moriya.
T. Kanamori
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
3.
実時間動画像処理プロセッサ
柴田直, 亀谷曉, ハオ・ジア, オゥグ・オストル
ク, 馬 文静
Real-Time Moving Image Processing VLSI Systems
T. Shibata, S. Kametani, Hao Jia, Öztürk Övgü,
Ma Wenjing
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。
113
have, however, many problems such as high sensitivity to
photograph exposure conditions, and existence of "false
negatives". The objective in our approach is to try to minimize the number 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 complementary to PPED, have been
developed. Using the multiple clue method with these three
representations, a very robust performance in face detection
has been achieved. We also developed a new distance measure in which the statistical characteristics of a class are taken
into account to determine to the relative significance among
elements. The new distance measure has improved the classification performance.
tion to augment the missing-one-dimension is necessary. We
are proposing two solutions: (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,
布 洋平, 松山 知弘, 原田 智之, 廣瀬 健一郎,
杉山正和（電子工学専攻）, タリク・ブルイナ*, 柴
田直
*電子工業技術高等学院 (ESIEE, パリ)
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, Y. Nuno. T. Matsuyama, T. Harada, K. Hirose, T. Bourouina*,
T.Shibata
* Ecole Supérieure d'Ingenieurs en Electronique et
Electrotechnique (ESIEE), Paris
5. 初期視覚プロセッシングシステム
三田吉郎, 高山 伸一, 柴田直
Early-vision processing systems
Y. Mita, S. Takayama, 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 application to different domains is under development with collaboration of French and Japanese researchers. VDEC’s EB
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 processing circuits compose a unit “cell” and the array of cells
constitutes 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 innova-
114
writer performs lithography and Deep RIE at ESIEE performs etching. 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 drawbacks 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 lithography 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 micromachining, whose nature was deposition
of thin films and lithography in horizontal axis, to the vertical direction. A “vertical Distributed 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 observation.
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
demon-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 accelerated testing.
Unlike VLSI,
high-frequency reliability testing is impossible because operation frequency is fixed at around 1kHz due
to mechanical resonant frequency. We have found
that the parallel-plate electrostatic microactuator, that
is our case, can be tested in an accelerated way, by
applying higer tension than 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 parallely-connected electrostatic microactuators is developed.
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
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 Systems (LIMMS, CNRS-IIS)
研究論文
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
115
[1]
Yusuke Nakashita, Yoshio Mita and Tadashi Shibata,
“Analog
Edge-Filtering
Processor
Employing
Only-Nearest-Neighbor Interconnects,” Japanese Journal of Applied Physics Vol. 44, No. 4B, pp. 2119-2124,
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[2]
Hitoshi Hayakawa, Makoto Ogawa and Tadashi Shibata, “Right-Brain/Left-Brain Integrated Associative
Processor
Employing
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Multiple-Instruction-Stream Multiple-Data-Stream Elements,” Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44,
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[3]
Toshihiko Yamasaki, Tomoyuki Nakayama, and Tadashi Shibata, “A Low-Power and Compact CDMA
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[4]
Frederic Marty, Lionel Rousseau, Bassam Saadany,
Bruno Mercier, Olivier Francais, Yoshio Mita, and
Tarik Bourouina, "Advanced Etching of Silicon Based
On Deep “Reactive Ion Etching For Silicon High Aspect Ratio Micro Structures And Three-Dimensional
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国際会議論文
[8]
[9]
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Yves-Andre Chapuis, Tadashi Shibata, and Hiroyuki
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September, 2005.
[11] Tomoyuki Nakayama, Toshihiko Yamasaki, and Tadashi Shibata, “A Low-Power Switched-Current CDMA
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and Output A/D Converter,” in the Proceedings of The
2005 International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS’ 05), pp.5365-5368, Kobe, Japan, May
23-26, 2005.
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Cyclic
Line
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116
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DRIE and an Application to Low-Loss Fiber-Optical
Switch”, in the Proceeding of IEEE International Conference on MicroElectroMechanical Systems (MEMS
2006), pp. 114-117, Istanbul, Turkey, January 23-26,
2006.
[22] Tomoyuki Harada, Kota Ito, Tadashi Shibata and Yoshio Mita, “A Reliable Bulk Knife-Edged Greek Cross
Test Structure for as-Deposition Self-Patterning of New
LSI Materials”, in the Proceeding of IEEE International Conference on Microelectronic Test Structures
(ICMTS), pp.149-15, Austin TX, USA, Mar. 5-9, 2006.
著書
総説・解説論文
シンポジウム・研究会・大会等発表
[23] 小林大輔, 柴田直, 「強誘電体薄膜を用いた連想プ
ロセッサ」, 電気学会研究会資料（電気材料研究会）
論文番号 EFM-05-34, pp.69-74, 2005 年６月
[24]
T. Shibata, “A Right-Brain Computing System on
Silicon Based on Nano Device Characteristics, (Invited)” Proceedings of First International Nanotechnology Conference on Communication and Cooperation, San Francisco, Jun.1-3, 2005.
[25] Tarik Bourouina, Frédéric Marty, Bruno Mercier, Yoshio Mita, Tadashi Shibata, Mathilde Callies, Yong
Chen, Anne Pépin, and David Quéré, “Single Crystal
Silicon,
High
Aspect
Ratio,
Microand
Nano-Structures: Technology and Applications (Invited)”, International Conference on Materials for Advanced Technologies (ICMAT 2005), 3 - 8, July, Singapore, pp.67-70 (2005).
[26] 柴田直「
〔招待論文〕心理学的脳モデル VLSI シス
テムを用いた柔軟な画像認識」、電子情報通信学
会 技 術 研 究 報 告 ( 信 学 技 報 )Vol.105, No.349,
pp.79-87, 論 文 番 号 SIP2005, ICD2005-128,
IE2005-73, 2005 年
[27] Yoshio MITA, Masanori Kubota, Kota Ito, Frédéric
Marty, Tarik Bourouina, et Tadashi Shibata, “Plus
étroites et profondes: Derniers Avancements de la Fabrication de Nano-Structures en Silicium par le projet
SAKURA 03-05”, Journées Scietifique Francophone
2005, 11 - 12, Novembre, Tokyo (2005).
117
大津研究室
Ohtsu Laboratory
(http://www.nanophotonics.info/)
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。特に化学気相堆積のための分子解離におい
て、我々の見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、その装置を開発した。さらにま
た、光援用化学エッチングにより、GaN細線を作成し、
その偏光依存性を明らかにした。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
た微小物質の寸法と位置を制御した。これらによりZn,
Al, Au, ZnO, Si, GaNなどのナノ寸法構造を高い寸法、
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 developed. A
nonadiabatic photodissociation process, which we have
found, was utilized to improve the accuracy and resolution.
This process was also applied to photolithography and a
proto-type of the lithography system was assembled. Optically assisted chemical etching was developed in order to
fabricate nanometric GaN whiskers. Dependence on polarized state of the light was discussed. Further, a
size-dependent resonance effect in optical near field desorption was utilized to control the size and position of the fabricated materials. Fabrications of Zn, Al, Au, ZnO, Si, and
GaN nanodots were demonstrated with ultrahigh accuracies
in their sizes and positions.
研究現況
Current Research Projects
1.
ナノフォトニックデバイス
大津元一・林定植・野村航・山本巧・広瀬展明
Nanophotonic Devices
M. OHTSU, J.-S. LIM, W. NOMURA,
T.YAMAMOTO, and N. HIROSE
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, バッファメモリなどを
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。
またInAlAs量子ドットを用いてデバイス実用化の基礎
実験もおこなった。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、情報セキュリティシステム
へ応用する可能性について検討した。特にその一例と
して近接場光の階層性を利用した多重光記録再生の実
験を行った。
Nanophotonic devices, i.e., sub-wavelength sized (beyond diffraction limit) photonic devices with novel functions,
are 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,
an A/D converter, an optical nano-fountain, and an optical
buffer memory. Their operations and dynamic properties
were experimentally and theoretically evaluated using CuCl
quantum dots and ZnO quantum wells. Preliminary experiments on industrial devices were carried out by using InAlAs quantum dots. Possibilities of realizing a novel nanophotonic computer, an optical communication system, and
an information security system using these devices were
studied. As an example, experiment on multiplex optical
storage and readout were carried out by utilizing stratifical
properties of optical near fields.
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
2.
ナノフォトニック加工
大津元一・山﨑俊輔・北村心・米満広樹・中俣
徹・丁亨洙
Nanophotonic Fabrication
M. OHTSU, S. YAMAZAKI, K. KITAMURA, H.
YONEMITSU, T. NAKAMATA, and H.S. JEONG
118
[1]
E-S Jang, J Y Bae, J Yoo, W I Park, D-W Kim, G-Cl Yi,
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[2]
M. Naruse, T. Kawazoe, S. Sangu, K. Kobayashi, and
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far- and near-field interactions for high-density data
broadcasting," Opt. Express Vol.14, pp. 306-313
（2006）
[3]
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of Size- and Position-Controlled Ultralong Nanodot
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[4]
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[12] T. Yatsui, M. Ohtsu, J. Yoo, S.-J. An, and G.-C. Yi,
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[22] M. Ohtsu, “Nanophotonics Science and Technology.
Opening Remarks,” Proceeding of 3rd Symposium on
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119
[23] M. Ohtsu, “Nanophotonics:Devices,Fabrication and
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-“Secure-Life Electronics”for Quality Life and Society-,
Tokyo, JAPAN (2005) [Invited presentation]
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for the Next Generation” Busan, Korea（2005）
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M. Ohtsu, “Nanophotonic Memory-Based Computation Using Optical Near-Field Interactions”, Technical
Digest of the OSA Topical Meeting on Information
Photonics, Charlotte, USA（2005）
[26] T. Kawazoe, T. Yatsui, and M. Ohtsu, “Nanophotonics
using optical near fields,” First Conference on Advances in Optical Materials, Delegate Manual, Tucson,
AZ, USA (2005)
[37] T. Kawazoe, K. Kobayashi, and M. Ohtsu, “A Nanophotonic NOT-Gate using Near-Field Optically Coupled Quantum Dots”, Technical Digest of the Conference on Lasers and Electro-Optics, Baltimore, USA
（2005）
[27] W. Nomura, T. Yatsui, and M. Ohtsu, “Efficient energy
transfer of a nano-dot coupler with resonant light scattering of metallic nanoparticles,” the International Society for Optical Engineering, Optics & Photonics San
Diego, USA（2005）
[38] M. Naruse, F. Kubota, T. Kawazoe, S. Sangu, K. Kobayashi, and M. Ohtsu,”Optical Interconnects using
Optical Far- and Near-Field Interactins for
High-density Data Broadcasting”, Technical Digest of
the Conference on Lasers and Electro-Optics, Baltimore, USA（2005）
[28] T. Yatsui, W. Nomura, and M. Ohtsu, “Size- and position-controlled nanoscale fabrication for nanophotonic
devices,” the International Society for Optical Engineering, Optics & Photonics 2005,San Diego, USA
（2005） [Invited Presentation]
[39] T. Yatsui, J. Lim, T. Kawazoe, M. Ohtsu, S.J. An, J.
Yoo, and G.-C. Yi, “Evaluating the quantum confinement effect of isolated ZnO nanorod single-quantum-well structures using near-field ultraviolet
photoluminescence spectroscopy”, Technical Digest of
the Conference on Lasers and Electro-Optics, Baltimore, USA ,（2005）,
[29] H. Yonemitsu, T. Kawazoe, and M. Ohtsu, “Nonadiabatic photochemical reaction and application to photolithography”, Abstracts of the International Conference
on Luminescence 2005, Bijing, China（2005）
[30] T. Kawazoe, K. Kobayashi, K. Akahane, N. Yamamoto,
N. Ohtani, and M. Ohtsu, “Demonstration of Nanophotonic Devices using Near-Field Optically Coupled
Quantum Dots”, Abstracts of the International Conference on Luminescence 2005,Bijing, China（2005）
[40] T. Yatsui, W. Nomura, and M. Ohtsu, “Size-, position-,
and separation-controlled one-dimensional alignment
of nanoparticles using an optical near field”, Technical
Digest of the Conference on Lasers and Electro-Optics,
Baltimore, USA （ 2005）, [Invited Presentation]
[31] T. Yatsui, and M. Ohtsu, “Fabrication of nanophotonic
devices and their integration by optical near-field”,
Technical Digest of the Pacific Rim Conference on
Lasers and Electro-Optics 2005, Tokyo, Japan（2005）
[Invited Presentation]
総説・解説論文
[41] 大津元一：「ナノフォトニクスによる質的改革の
年がスタート」、OPTRONICS、第 25 巻、第 1 号、
(2006)
[32] T. Yatsui, T. Kawazoe, M. Ohtsu, S.J. An, J. Yoo, and
G.-C. Yi, “Evaluating the quantum confinement effect
of isolated ZnO nanorod single-quantum-well structures using near-field ultraviolete photoluminescence
spectroscopy”, Proceedings of 2005 5th IEEE Conference on Nanotechnology, Nagoya, Japan（2005）
[42] 齋藤裕一、物部秀二、大津元一、本間英夫:「超音
波照射を用いた無電解ニッケルめっきによる近接
場光学プローブの作成」、表面技術、第 56 巻、第
12 号、(2005)
[33] T. Kawazoe, K. Kobayashi, K. Akahane, M. Yamamoto,
120
[43] 大津元一：「ナノフォトニクスの将来展望」、工
業材料、第 53 巻、第 12 号、pp.80-83(2005)
[44] 大津元一：「ナノフォトニクスとは：そのニーズ
と シ ー ズ 」 、 工 業 材 料 、 第 53 巻 、 第 6 号、
pp.78-81(2005)
[56]
[45] 物部秀二、斉藤裕一、本間英夫、大津元一、「超
音波照射下無電解めっきによる近接場光学顕微鏡
プローブの作製」、マテリアルインテグレーショ
ン、第 18 巻、第 4 号、pp.29-32 (2005)
[57]
[46] 川添忠、小林潔、大津元一、「ナノ物質間の近接
場光相互作用の研究と展開」、固体物理、第 40 巻、
第 4 号、pp.227-238 (2005)
[58]
シンポジウム・研究会・大会等発表
[59]
[47] 米満広樹、川添忠、小林潔、大津元一：“非断熱
近接場光リソグラフィにおける感光領域の照射時
間依存性”、第 53 回応用物理学関係連合講演会”、
武蔵工業大学、 (2006)
[48] 八井崇、G-C.Yi,、大津元一：“ＺｎＯナノロッド
量子構造を用いたナノフォトニックデバイス”、
第 53 回応用物理学関係連合講演会”、武蔵工業大
学、 (2006)
[49] 八井崇、三宮峻、川添忠、J.Yoo, S.J.An、G-C.Yi,、
大津元一：“ZnO ナノロッド先端に形成された 2
重量子井戸構造における近接場光結合の観測”、
第 53 回応用物理学関係連合講演会”、武蔵工業大
学、 (2006)
[50] 中俣徹、 林定植、八井崇、,G-C.Yi,、大津元一：
“金属触媒を用いない MOVPE 法による ZnO ナノ
ロッドの選択成長”、第 53 回応用物理学関係連合
講演会”、武蔵工業大学、 (2006)
[51] 北村心、八井崇、大津元一：“ナノフォトニック
デバイス実現のための光化学エッチングによる Ga
微粒子の作成”、第 53 回応用物理学関係連合講演
会”、武蔵工業大学、 (2006)
[52] 川添忠、小林潔、赤羽浩一、山本直克、成瀬誠、
大津元一：“ＩｎＡｌＡｓ量子ドットを用いたナ
ノフォトニックＮＯＴゲートの動作検証”、第 53
回応用物理学関係連合講演会”、武蔵工業大学、
(2006)
[53] 川添忠、小林潔、米満広樹、大津元一：“非断熱
近接場リソグラフィによる 100nm 以下のパターン
転写”、第 53 回応用物理学関係連合講演会”、武
蔵工業大学、 (2006)
[54] 大津元一：“ナノフォトニクス：デバイス、シス
テムのパラダイムシフト” “電子・情報技術ワ
ークショップ 2006 ナノフォトニクス分科会”新
エネルギー・産業技術総合開発機構、パシフィコ
横浜 会議センター （招待講演）（2006）
[55] 大津元一：“第 25 回光産業技術シンポジウム：次
世代光技術のもたらす新たな社会” “ペタバイ
[60]
[61]
[62]
[63]
[64]
[65]
[66]
121
ト時代に向けた光ストレージロードマップ”、
（財）光産業技術振興協会虎ノ門パストラル
（2005）
大津元一“ナノフォトニクス”“ナノフォトニク
ス新事業創出フォーラム”株式会社ＫＳＰ・（財）
神奈川科学技術アカデミー、ＫＳＰホール（2005）
米満広樹、川添忠、小林潔、大津元一：“非断熱
近接場光リソグラフィによる露光パターンのＦＤ
ＴＤ法による検討”、第 66 回応用物理学会学術講
演会”、徳島大学、 (2005)
川添忠、小林潔、赤羽浩一、山本直克、成瀬誠、
大津元一：“ナノフォトニックデバイスのための
InAlAs 量子ドットの近接場分光計測”、第 66 回
応用物理学会学術講演会”、徳島大学、 (2005)
成瀬誠、八井崇、野村航、広瀬展明、大津元一：
“階層的ナノフォトニックメモリシステム”、第
66 回応用物理学会学術講演会”、徳島大学、
(2005)
野村航、八井崇、大津元一：“近接場光インプリ
ントⅡ”、第 66 回応用物理学会学術講演会”、徳
島大学、 (2005)
北村心、八井崇、大津元一：“GaN 加工のための
光化学エッチングにおける偏光依存性”、第 66 回
応用物理学会学術講演会”、徳島大学、 (2005)
林定植、八井崇、J.Yoo, G-C.Yi,、伊藤治彦、大津
元一：“金属触媒を用いない MOVPE 法による
ZnO ナノロッド単一量子井戸構造の作成”、第 66
回応用物理学会学術講演会”、徳島大学、
(2005)
八 井 崇 、 川 添 忠 、 三 宮 峻 、 J.Yoo, S.J.An 、
G-C.Yi,、大津元一：“2 重量子井戸構造を有する
ZnO ナノロッドの近接場時間分解測定”、第 66 回
応用物理学会学術講演会”、徳島大学、 (2005)
大津元一：“近接場ナノ光インプリント” “次
世代リソグラフィーワークショップ”応用物理学
会次世代リソグラフィ技術研究会シリコンテクノ
ロジ分科会（2005）
八井崇、仲島祐樹、野村航、大津元一：“近接場
ナノ光インプリント” “次世代リソグラフィー
ワークショップ”応用物理学会次世代リソグラフ
ィ技術研究会シリコンテクノロジ分科会（2005）
大津元一：“大容量光ストレージ技術開発プロジ
ェクトについて” “第３回研究開発プロジェク
ト紹介セミナー”経済産業省（2005）
保立・山下研究室
Hotate and Yamashita Laboratory
(http://www.sagnac.t.u-tokyo.ac.jp)
当グループで考案したポンプ・プローブ時分割発生法
と時間ゲート法を併用した新システムの性能向上も進
めている。
研究現況
Current Research Projects
New functions have been introduced into a system for
Brillouin Optical Correlation Domain Analysis (BOCDA).
A BOCDA system based on a low coherence interferometry
has been proposed and studied. Spatial resolution with mm
order has successfully been demonstrated. Another system
both with the time-division pump-prove generation scheme
and the temporal gating scheme has also been studied for
improving the system performance.
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・何 祖源・宋 光容・鄒 衛文・岸 眞人
Performance Improvement of Fiber Optic Distributed Strain Sensing System by Brillouin Optical
Correlation Domain Analysis
K. HOTATE, Z. HE, K.-Y. SONG, W. ZOU,
and M. KISHI
3. 光波コヒーレンス関数の合成法による多点
型・分布型光ファイバグレーティングセンサ
保立和夫・何 祖源・樊 昕昱・林 哲也
Multiplexed and Distributed Fiber Optic Grating
Sensors by Synthesis of Optical Coherence Function
K. HOTATE, Z. HE, X. FANG 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・開発している。空間分解能と測
定レンジの比を約 10 倍向上させる技術を発明し、空間
分解能として 1.6mmを、測定レンジとして 1kmを達成
した。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、温度と歪を同時計測するた
めの検討を深め、スペクトルの詳細をシミュレーショ
ンする技術と、温度と歪依存性を詳細に測定する技術
を開発した。
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形成位
置を光波コヒーレンス関数の合成法により制御して歪
分布をセンシングする技術を提案・実験し、光ファイ
バに沿う歪分布の測定に初めて成功した。光ファイバ
グレーティング多点型歪センサに光波コヒーレンス関
数の合成法を適用し､同一ブラッグ波長の FBG から一
つのみを選択・測定する手法を開発している｡測定速度
を 100 倍向上させて 10kHz を達成するとともに、光源
のコヒーレンス長を越える領域での測定法も提案し、
実験に成功した。
Fiber-optic distributed strain sensing schemes have been
proposed and studied, based on fiber Brillouin scattering.
Correlation between pump and prove lightwaves, propagating in the fiber in opposite directions, are controlled, which
realizes localized excitation of stimulated Brillouin scattering. Schemes have newly developed to enhance the ratio
between the spatial resolution and the measurement range.
Spatial resolution of 1.6mm and measurement range of 1km
have been realized. Precise simulation of the Brillouin
spectrum has been performed, aiming for simultaneous
measurement of strain and temperature. A way to measure
accurately the temperature and strain dependence of the
Brillouin scattering has also been established.
A scheme to localize dynamic grating in an Er-doped fiber due to the gain saturation has been proposed for strain
sensing by applying the SOCF technique. With polarization maintaining Er-doped fiber, strain distribution has been
measured successfully for the first time. We have also
developed a system with FBGs having the same reflection
wavelength, in which one FBG can be selected using the
SOCF technique. Besides dynamic and random-access
strain measurement function, measurement speed is improved to be 10kHz, and the sensing at the region beyond the
light source coherence length has also been realized.
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・湯 京龍・住友美保
New Functions in Fiber Optic Distributed Strain
Sensing System by Brillouin Optical Correlation
Domain Analysis
K. HOTATE, J. TANG and M. SUMITOMO
4. 光波コヒーレンス関数の合成法の機能拡充と
光ファイバ振動分布センシング
保立和夫・松尾清隆・梶原康嗣
Functional Improvement of Synthesis of Optical
Coherence Function and Fiber Optic Distributed
Vibration Sensing
K. HOTATE, K. MATSUO and K. KAJIWARA
ブリルアン光相関領域解析法（BOCDA法）による光
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。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・実験し、ミリメ
ートルオーダの空間分解能の実現に成功した。また、
光波コヒーレンス関数の合成法において、位相の
異なる正弦波で周波数変調した光を時分割発生させ、
122
In electromagnetic compatibility (EMC) assessment or the
controlling of the radiation characteristics of wireless mobile
devices, the current distribution on the chassis is an important parameter. The current phase distributions on the meander line antenna and patch array antenna are estimated based
on the magnetic field phase value measured by MO probe.
The estimation results from this measurement system are in
good agreement with those from a numerical simulation.
その位相を変化させることによって測定点を掃引す
る
新たな手法を開発している。FBG の多重化に
応用するためのシミュレーションを実施した。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・開発しており、実験系を構成して、ゴースト
信号を低減しつつ分布測定を実行することに成功し
た。
A SOCF scheme has been proposed, in which frequency
modulation with different phase is applied alternately into
the laser source to sweep the correlation peak. Simulation
has been done considering FBG multiplication. A system
to measure vibration distribution along a two-mode optical
fiber has also been proposed, and ghost signal has dramatically been reduced.
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
Studies on Fiber Bragg Gratings (FBG)
S. YAMASHITA and K. C. DINH
サンプル FBG（SFBG）の全長を維持したままそのチ
ャネル間隔を変化させるには多点位相シフト法や線形
チャープを可変に与える方法があるが、チャネル間隔
を変化させる際、反射率の減少の他、各チャネル内に
大きい分散があるという問題がある。本研究では、
SFBG に大きなチャープを与えることにより分散を小
さく保ったままチャネル間隔を可変にできることを計
算と実験により示した。
We have developed channel densification methods for
sampled FBG (SFBG), such as multiple-phase shift or linear-chirp methods, but they tend to cause large in-band dispersion. We proposed and demonstrated a new method to
apply large chirp onto SFBG to keep dispersion small both
in simulation and experiment.
5. 光波コヒーレンス関数の合成法によるリフレ
クトメトリ機能の応用
保立和夫・何 祖源･欧陽 慧・蓑津真一郎・岸 眞
人
Applications of Reflectometry Function by Synthesis of Optical Coherence Function
K. HOTATE, Z. HE, H. OUYANG, S. MINOTSU
and M. KISHI
光波コヒーレンス関数の合成法によるリフレクトメ
トリ機能を応用して、複数反射面を有する光学媒体の
各反射面の形状を干渉縞解析する技術を提案してきた。
コヒーレンス関数の合成法を精緻化することにより、
本技術の測定精度と速度を向上させる研究を深めてい
る。また、偏波維持光ファイバの直交偏波間結合を利
用した側圧分布センシングの性能向上も図った。
8. 光照射による光導波路デバイス
山下真司・柏木 謙
UV-written Waveguide Devices
S. YAMASHITA and K. KASHIWAGI
Applications of reflectometry function of the SOCF have
been studied. Interferometric multiple interfaces analysis
for a multi-layered object has been realized with the SOCF.
Distributed lateral force measurement has also been done,
utilizing polarization mode coupling in a polarization maintaining fiber due to the force applied to the fiber.
紫外光描画導波路の構造解析を行った。紫外光の掃
引速度を変化させて導波路形成を行い、断面屈折率分
布を測定した。その結果、紫外線誘起屈折率変化は、
水平方向にガウシアン分布を持ち、垂直方向には一様
に上昇することが確認できた。また、平面導波路にカ
ーボンナノチューブ（CNT）を塗布し、エバネッセント
波と CNT との相互作用する構造により平面導波路構造
の CNT 可飽和吸収体を実現した。
We studied detailed structures of UV-written waveguides.
We observed cross-sectional refractive index distributions
for various scan speeds, and found that it has horizontally
Gaussian distribution and vertically uniform distribution. We
also tried to make a novel planar device with carbon nanotubes (CNT) based on coupling through the evanescent wave,
and realized a waveguide-type saturable absorber.
6. 磁気光学結晶を用いた磁界測定技術
岸 眞人
Magnetic Field Probe with Magneto-Optical
Crystal
M.KISHI
ワイヤレス携帯機器端末の EMC 評価やアンテナ解析
において筐体上を流れる電流分布は重要なパラメータ
の一つであり，特にその位相情報は形成される電磁界
推定において有用である．磁気光学結晶を用いた MO
プローブおよびネットワークアナライザを用いた測定
系を構築し，マイクロストリップラインおよびメアン
ダラインアンテナを対象とした測定を行ったところ数
値計算とよく一致し，高精度に位相情報評価が実現で
きることを確認した．
9. 高非線形光ファイバの応用
山下真司・ソンヨンウォン・
ディンチュンキエン・山根大輔・森棟佳陽
123
S. YAMASHITA and H. M. NGUYEN
Application of Highly Nonlinear Fibers
S. YAMASHITA, Y-W. SONG, K. C. DINH,
D. YAMANE, and K. MORIMUNE
ファブリペロー半導体レーザ（FP-LD）の注入同期に
よる WDM 波形再生の研究を進めた。WDM 信号の同時
再生の原理について検討を行い、信号光とプローブ光
のデチューニングの条件によりプローブ光パワーが多
段に変化することが寄与していることを理論と実験の
両面から見いだした。さらに、2 波長の 10Gb/s NRZ 光
信号での伝送実験を行ない、半導体レーザ注入同期型
中継器を用いることにより信号波形が再生されること
を確認した。
We studied waveform regeneration of WDM signals using
injection locking of a Fabry-Perot laser diode (FP-LD). We
examined the cause of simultaneous waveform regeneration,
and found that it is caused by the change of probe power due
to detuning between signal and probe lights. We successfully
demonstrated simultaneous waveform regeneration of two
10Gb/s NRZ signals by using an injection-locked FP-LD.
光ファイバの非線形性を利用した種々の光デバイス
の研究を進めている。今年度は、特に非線形性の非常
に高いビスマスガラス高非線形光ファイバ(Bi-HNF)に
注目した。まず、Bi-HNF 中の非線形偏光回転を用いて
全光ファイバ型マンチェスターコード生成を実現した。
また、Bi-HNF の自己位相変調を用いたモード同期光フ
ァイバレーザの安定化手法を提案し、RZ パルス光源と
して実用に耐えうる光ファイバレーザの実現に成功し
た。
We have been studying various nonlinear fiber devices.
This year, we concentrate on Bismuth-glass-based highly
nonlinear fiber (Bi-HNF) that has more than 100 times
higher nonlinearity than conventional fibers. First, we realized an all-fiber Manchester code generator using nonlinear
polarization rotation in the Bi-HNF. Second, we proposed a
novel stabilization method of mode-locked fiber laser using
self-phase modulation in the Bi-HNF, and succeeded in generating very stable RZ pulse trains.
12. 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・柏木 謙・安岡充
昭・吉田剛士・垂水規泰
Photonic Applications of Carbon Nanotubes
S. YAMASHITA , Y-W. SONG, K. KASHIWAGI,
M. YASUOKA, T. YOSHIDA, N. TARUMI
10. 高速・広帯域波長可変光ファイバレーザ
山下真司・浅野将弘
Fast and Widely Tunable Fiber Lasers
S. YAMASHITA and M. ASANO
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。CNT の可飽和吸収性を用いて受動モ
ード同期短パルスファイバレーザを実現した。数 cm の
非常に短い共振器長のモード同期光ファイバレーザを
CNT を用いることにより作製し、光ファイバ通信へ応
用可能な高繰り返しを実現した。さらに、他の波長帯
においても受動モード同期短パルスファイバレーザが
実現できることを実証した。また、CNT の非線形性に
ついても研究をすすめ、D シェイプ光ファイバおよび
UV 照射光導波路を CNT と組み合わせることにより全
光スイッチを実現した。さらに、CNT からの発光とそ
の光ファイバデバイス応用についても基礎的な検討を
行った。
We have been studying the novel photonic devices using
carbon nanotubes (CNT). This year, we realized passively
mode-locked fiber lasers using saturable absorption property
of CNT. We fabricated short-cavity (~ a few cm)
mode-locked fiber lasers including CNT, and realized very
stable high-repetition-rate pulse sources applicable to optical
fiber communication systems. We further demonstrated
mode-locked fiber lasers at various wavelength bands. We
also studied nonlinearity of CNT. By combining the
D-shaped fibers or UV-written planar waveguides with CNT,
we demonstrated all optical switches. Finally, we studied the
light emission from CNTs and its application to photonic
devices.
本研究では、共振器中の分散を利用することで広帯
域かつ高速に波長を掃引できるモード同期ファイバレ
ーザを実現した。増幅媒質として波長 1.3μm 帯または
1.5μm 帯の半導体光増幅器(SOA)を用いている。SOA
の注入電流を直接変調することによりモード同期を実
現し、分散補償ファイバ(DCF)を共振器中に挿入する
ことで、共振器内に適当な分散を与える。モード同期
周波数を変化させることで、共振器中の分散の影響に
より 100nm という広帯域の波長可変を実現した。更に
はモード同期周波数を周波数変調することで、100nm
の波長範囲を最大 200kHz の速度での掃引を実現した。
We demonstrate a widely and fast wavelength-tunable
mode-locked fiber laser based on tuning the mode-locking
frequency, that is, dispersion tuning method. We used wideband semiconductor optical amplifier (SOA) at 1.3μm or
1.5μm as a gain medium. Mode-locking is achieved by direct modulation of the injection current to the SOA. A dispersion compensating fiber (DCF) is inserted in the cavity to
give intracavity dispersion. By sweeping the modulation
frequency, a wide tuning range over 100nm was achieved.
The sweep rate over 100nm could be raised to be as high as
200kHz.
11. 全光型 2R 再生中継器
山下真司・グエンホアンマン
All-Optical 2R Regenerators
124
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
[11] Y.-W. Song, S. Y. Set, S. Yamashita, C. S. Goh, and T.
Kotake “1300-nm pulsed fiber lasers mode-locked by
purified carbon nanotubes,” IEEE Photonics Technology Letters, vol.17, no.8, pp.1623-1625 (2005).
研究論文
[1]
M. Enyama, Zu. 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,” IoP Measurement Science and Technology, vol. 16, no. 4, pp. 977983, 2005
[2]
K. Hotate and T. Yamauchi: “Fiber-optic distributed
strain sensing system by Brillouin optical correlation
domain analysis with a simple and accurate time- division pump-probe generation scheme,” Jpn. J. of Appl.
Phys., vol.44, no.32, pp.L1030-L1033 (2005).
[3]
X. Fan, Z. He, Y. Mizuno and K. Hotate: “Bandwidthadjustable dynamic grating in Erbium-doped fiber by
synthesis of optical coherence function,” Optics Express, vol.13, no.15, pp.5756-5761 (2005).
[4]
X. Fan, Z. He, and K. Hotate: “Novel strain- and temperature-sensing mechanism based on dynamic grating
in polarization-maintaining erbium-doped fiber,” Optics Express, vol.14, no.2, pp.556-561 (2006).
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[12] S. Yamashita, Y. Inoue, S. Maruyama, Y. Murakami, H.
Yaguchi, T. Kotake, S. Y. Set, “Mode-locked fiber lasers using adjustable saturable absorption in vertically
aligned carbon nanotubes,” Japanese Journal of Applied Physics (JJAP), vol.45, no.1, pp. L17-L19 (2006).
[13] Y.-W. Song, K. T. Dinh, S. Yamashita, “Generation of
all-fiber optical Manchester code using nonlinear polarization rotation,” Optics Express, vol.14, no.1,
pp.63-68 (2006).
国際会議論文
[14] K. Hotate: “Correlation–based continuous-wave technique for optical fiber distributed strain measurement
using Brillouin scattering,” Proc. 17th Intern. Conf. on
Optical Fiber Sensors (OFS-17), Bruges, Tu-1,
pp.62-67 (2005) <Invited>.
[15] M. Kashiwagi and K. Hotate: “Long range and high
resolution reflectometry by synthesis of optical coherence function at region beyond the coherence length,”
Proc. 17th Intern. Conf. on Optical Fiber Sensors,
Bruges, P1-63, pp.539-542 (2005).
K.-Y. Song and K. Hotate: “Enlargement of measurement range in a correlation-based Brillouin sensing
system using double lock-in amplifiers and a singlesideband modulator,” IEEE Photon. Tech. Lett., vol.18,
no.3, pp.499-501 (2006).
[16] K. Hotate and K. Abe: “BOCDA fiber optic distributed
strain sensing system with a polarization diversity
scheme for enlargement of measurement range,” Proc.
17th Intern. Conf. on Optical Fiber Sensors, Bruges,
P1-76, pp.591-594 (2005).
Z. He, T. Tomizawa, and K. Hotate: “High-speed highreflectance-resolution reflectometry by synthesis of optical coherence function,” IEICE Electronics Express,
vol. 3, no. 7, pp. 122-128 (2006).
[17] K. Hotate and H. Arai: “Enlargement of measurement
range of simplified BOCDA fiber-optic distributed
strain sensing system using a temporal gating scheme,”
Proc. 17th Intern. Conf. on Optical Fiber Sensors,
Bruges, Th-1, pp.184-187 (2005).
Y. Nasu and S. Yamashita, “Densification of sampled
fiber Bragg gratings using multiple-phase-shift (MPS)
technique,” IEEE/OSA Journal of Lightwave Technol.,
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127
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128
菊池研究室
Kikuchi Laboratory
(http://www.ginjo.rcast.u-tokyo.ac.jp)
aiming at applications to all-optical signal processing. Using
the Bi fibers with γ > 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.
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・Dexian Wang
Fiber Bragg gratings and their applications to
photonic networks
K. Kikuchi and Dexian Wang
2.2 超短光パルスの発生と測定
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，位相変調
とスペクトルフィルタリングによる新しいクロック抽
出および時間多重分離の手法を提案し，これを用いて
160Gbit/s 信号を 40Gbit/s に多重分離することに成功
した。
さらに，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。
また，光ファイバを用いたスーパーコンティニュー
ムの発生，ナーボンナノチューブをモードロッカーと
するモード同期ファイバレーザに関しても研究を継続
している。
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. In addition, using the newly developed method based on optical phase modulation and succeeding spectral filtering, we also demonstrate stable
time-division demultiplexing of 160-Gbit/e OTDM signals.
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.
Super-continuum generation from optical fibers and Carbon nanotube-based mode-locked fiber lasers are also investigated.
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やパルス波形整形器の
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 and pulse-waveform reshapers.
2.
超高速光信号処理
菊池 和朗・Ju Han Lee・五十嵐浩司・種村 拓
夫・Fong Kok Hann・Kiatchanog Thanakom･水野雄
介
All-optical signal processing technologies
K. Kikuchi, Ju Han Lee, Koji Igarashi,
T.Tanemura , Fong Kok Hann, Kiatchanog
Thanakom, and Yusuke Mizuno
2.1 高非線形ファイバ
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 1.55μm 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，γ= 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, 全光学的波長変換などの
全光学的信号処理を実現した。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。
We study a Bismuth Oxide-based glass fiber (Bi-fiber)
2.3 円偏波保持光ファイバ中の非線形光学効果
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の非線形光学特性を体系化
129
した。この知見に基づき今年度は、円偏波保持光ファ
イバを用いて，偏波無依存 XPM スイッチ，偏波無依存
非対称 FWM 波長変換器，楕円偏波回転を用いた信号再
生器を試作。評価した。
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
Nonlinear
optical
properties
of
circular-birefringence fibers (CBF) are investigated.
Self-phase modulation (SPM) and cross-phase modulation (XPM) in CBFs are dependent on absolute states
of polarization of incoming signals. Using such unique
properties,
we
demonstrate
the
polarization-independent XPM switch, the polarization-insensitive asymmetrical FWM, the all-optical
signal regenerator based on the ellipse rotation effect.
[1]
3.
[3]
研究論文
[2]
コヒーレント光通信技術
菊池 和朗・加藤 一弘・Kim Sang-Yeup・ 塚本
聡・石川雄太・Fukase Marcos・大濱宏之
Coherent optical communication technologies
K. Kikuchi, K. Katoh, Kim Sang-Yeup，S. Tsukamoto, Y. Ishikawa, Fukase Marcos, and H. Ohama
[4]
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・
偏波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。
10Gsymbol/s で，２，４，８相 PSK 信号の復調に成功
している。
The efficient use of the optical spectrum is one of the most
important issues in the next-generation broadband optical
network. In this work, using the homodyne
[5]
[6]
phase-diversity receiver followed by digital signal
processing (DSP), we demonstrate demodulation of 2,
4, and 8 phase-shift keying (PSK) signals at 10 Gsymbol/s.
[7]
4.
光ファイバを用いた量子情報技術
菊池 和朗, Han Chen Lim
Quantum information processing using optical fibers
K.Kikuchi and Han Chen Lim
[8]
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行なっている。
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.
[9]
130
J. H. Lee, C. H. Kim, Y.-G. Han,.S.B. Lee, T. Nagashima, T. Hasegawa, S. Ohara, N. Sugimoto, and K.
Kikuchi, “Bismuth nonlinear fibre-based optical phase
conjugator without SBS-induced efficiency limitation
and its application to dispersion compensation in
transmission link,” Electron. Lett., vol.42, no.5,
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131
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132
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[58] 五十嵐浩司，加藤一弘，菊池和朗，“選択的波長
シフトと波長フィルタリングを用いる OTDM 用光分
割器，”電子情報通信学会総合大会，2006 年 3 月
24-27 日，国士舘大学
[59] 種村拓夫，加藤一弘，菊池和朗，“円複屈折ファ
イバ中の楕円偏波回転効果とその応用，” 電子情
報通信学会総合大会，2006 年 3 月 24-27 日，国士舘
大学
[60] 菊池和朗，“超高速光ネットワークのための光変
復調技術，”レーザー学会学術講演会第 26 回年次
大会，大宮（2006 年２月 9-10 日）
[61] 菊池和朗 “コヒーレント光通信と信号処理の展
望,” 電子情報通信学会第 19 回光通信システムシ
ンポジウム, 三島（2006 年 12 月 1-2 日）
[62] 菊池和朗, “多値光変復調技術,” 電子情報通信
学会第 1 回マイクロ波・ミリ波フォトニクス(MWP)
研究会，KDDI 研究所（2005 年 11 月 21 日）
[63] 菊池和朗，“光通信におけるホモダイン検波技
術，”電子情報通信学会 第３回超高速光エレク
トロニクス研究会，琉球大学（2006 年 11 月 15-16
日）
[64] 種村拓夫, J. H. Lee, D. Wang, 加藤一弘, 菊池
和朗, “円複屈折高非線形ファイバを用いた 160
Gb/s 偏波無依存光波長変換,” B-10-36, 電子情報
通信学会ソサイエティ大会，2005 年 9 月 20-23 日，
北海道大学
[65] 五十嵐浩司, 加藤一弘, 菊池和朗, “位相変調と
光フィルタリングを用いる 160 Gbit/s OTDM 用分周
位相同期ループ,” C-4-19, , 電子情報通信学会ソ
サイエティ大会，2005 年 9 月 20-23 日，北海道大
学
[66] T. Kiatchanog, T. Tanemura, and K. Kikuchi,
“Completely
signal-bit-rate
transparent
software-based optical sampling system,”
B-10-34, 電子情報通信学会ソサイエティ大会，
2005 年 9 月 20-23 日，北海道大学
[67] J. H. Lee, T. Nagashima, T. Hasegawa, S. Ohara,
N. Sugimoto, and K. Kikuchi, “All-optical
tunable 160-Gbit/s wavelength converter using
1-m-long Bismuth Oxide-based highly-nonlinear
optical fiber,” C-4-45, 電子情報通信学会ソサ
イエティ大会，2005 年 9 月 20-23 日，北海道大学
[68] 菊池和朗，“位相を用いた光変復調方式の新展
開”第 66 回応用物理学会学術講演会, 8p-ZE-4，
2005 年 9 月 7-11 日，徳島大学
[69] 五十嵐浩司， 加藤一弘，菊池和朗,“位相変調，
チャープ補償，非線形フィルタリングと位相同期
133
ループを用いる広帯域波長可変・高安定・高品質
10GHz ピコ秒光パルス列発生，”電子情報通信学
会，第 2 回光ファイバ応用技術研究会，秋田大学，
2005 年 8 月 25-26 日
[70] 菊池和朗，D.-S. Ly-Gagnon, 塚本聡，“高速デ
ジタル信号処理を用いた多値位相変調信号のホモ
ダイン受信，”電子情報通信学会第２種研究会
第 2 回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，山梨大学 (2005 年 6 月
16-17 日)
134
浅田・池田研究室
Asada/Ikeda Laboratory
(http://www.mos.t.u-tokyo.ac.jp)
ータの転送、三次元演算、三次元描画を兼ね備えた三
次元エンジンの実現を行った。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。
We have been developing 3-D measurement system for
high-speed acquisition of 3-D data. We have developed the
3-D engine that has the function of data transfer, 3-D calculation and 3-D rendering in system level. 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.
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・谷内出悠介・金允璟・橋本紘
和
Smart Image Sensors
K. Asada, M. Ikeda, Y. Yachide, YK. Kim, H.
Hashimoto
スリットによる回折量の波長依存性を利用して波長
を同定するセンサを CMOS プロセスにて試作した。LSI
上のメタル層にシングルスリットを形成、その回折量
を取得することによって回折の波長依存性の確認し、
10%以内の精度での波長同定の可能性を示した。また、
微細化した CMOS プロセスで試作したイメージセンサの
感度特性の測定を行った。さらに、受光部上で磁界に
より光電流を効率的に検波するための MAGFET をさまざ
まなサイズにて試作し、磁界による変化の測定を行っ
た。高速検波によって光伝搬法における高精度距離計
測を実現できると期待される。
We have developed a wavelength identification sensor
with metal slit without post-process. The metal slit is informed by metal layer in a LSI. The diffraction quantum is
measured, which conforms the wavelength relativity by diffraction. We achieve to identify the optical wavelength in
10% error. And also we have measured the sensitivity characteristics of image sensor fabricated by standard CMOS
process technology for the purpose of the modeling the sensitivity characteristics of image sensor with improved process. Furthermore we have fabricated the MAGFET of the
various sizes in order to detect a photo-current effectively. A
photo current is directly correlated by a magnetic field on the
photo receiver. It will realize to acquire the range data
high-accuracy based on time-of-flight.
3.
構造的アプローチに基づく最小トランジス
タ回路合成手法
浅田邦博, 吉田浩章, 金雄鉉
A Structural Approach for Transistor Circuit Synthesis
K. Asada, H. Yoshida, UG. Kim
トランジスタレベル最適化は特にタイミングや消費
電力の最適化に応用される場合が多いが，面積の削減
に対しても大きな可能性を持つことが知られている．
本研究では，回路構造の探索を構造的変形に限定する
ことによって，多段多出力最小スタティック CMOS 回路
を現実的な時間内で求める手法を提案した．例題回路
に対して，実用的な時間で最小回路を生成できること
を示した．また，統計的タイミング解析において最終
的な精度を決定する要素の一つである二分布間演算に
関して，高次モーメントが精度に与える影響の考察を
行った．
Transistor-level optimization is known as a powerful
technique to improve the circuit area as well as the performance beyond gate-level optimization. An early work provided an exact multi-level logic minimization algorithm,
however, the algorithm is inefficient and applies only to a
single-output single-stage static CMOS circuit. We proposed
an algorithm which synthesizes an arbitrary static CMOS
circuits targeting the reduction of transistor counts. To make
the problem tractable, the solution space is restricted to the
circuits which can be obtained by structural transformations.
Experimental results on a benchmark suite targeting standard
cell implementations
demonstrated the feasibility and effectiveness of the proposed approach. In statistical timing analysis, operations on
two distributions are one of the key factors. We studied the
impact of higher-order moments of distributions on the accuracy of the operations.
2. 高性能 3 次元計測システム
浅田邦博, 池田誠, 谷内出悠介, 新宅宏彰, 山本
一統, 門馬太平
High-Performance 3-D Range Finding System
K. Asada, M. Ikeda, Y. Yachide, H. Shintaku K.
Yamamoto, T. Monma
高速に三次元計測を行うため三次元計測システムを
構築した。高速に輝度を検出可能なスマートイメージ
を使用することで、センサレベルでの高速な三次元情
報の取得を実現し、高解像度化に伴い増加するデータ
処理や複数視点三次元情報取得システムための並列的
制御などの観点からシステムレベルでの実現をめざし
ている。ここでは、センサの一連の制御や取得したデ
4.
135
セルレイアウトの歩留まり最適化のための
タイミング制約下におけるデコンパクショ
ン手法
浅田邦博, 池田誠, 飯塚哲也
Cell layout de-compaction for yield enhancement
under timing constraints
K. Asada, M. Ikeda, T. Iizuka
original patterns considering the OPE.
6.
セルレイアウトをデコンパクションすることでレイ
アウトの歩留まりを自動的に最適化する。本手法では、
与えられたタイミング制約の下でセルレイアウトのデ
コンパクションを行う。デコンパクションによる遅延
の増分を近似計算するモデル用いた。実験結果から遅
延時間の近似が十分な精度を実現し、セルの性能と歩
留まりのトレードオフカーブが得られることが示され
た。このトレードオフカーブから要求性能に合致する
歩留まりを最適化したセルを用いることで歩留まりを
考慮した最適化手法に必要不可欠なライブラリの構築
を行うことができる。
We proposed a yield optimization method for standard-cells under timing constraints. Yield-aware logic
synthesis and physical optimization require yield-enhanced
standard cells and the proposed method automatically creates yield-enhanced cell layouts by
de-compacting the original cell layout. We developed a
new accurate linear delay model which approximates the
difference from the original delay and used this model to
formulate the timing constraints in the Linear Programming.
Experimental results showed that the proposed method can
pick up the yield variants of a cell layout from the trade off
curve of cell delay versus critical area and is used to create
the yield-enhanced cell library which is essential to realize
yield-aware VLSI design flows.
基板ノイズ低減手法
浅田邦博, 池田誠,モハメドアバス, 風間 大輔
Substrate Noise Reduction using di/dt Detector
K. Asada, M. Ikeda, A. Mohamed, T. Kazama
LSI の電源線に流れる電流変化によって生じる磁界
から di/dt に比例した信号を検出し、その逆相の信号
を基板に注入することで帰還制御の無い基板ノイズ低
減回路を提案し、ノイズ削減効果向上のための最適化
を行っている。非周期性の波形観測用オンチップセン
サーの提案も行った。このセンサーは再構成可能な分
圧回路を用いることで、電源電圧の２倍以上のピーク
波形の検出が可能であると同時に、測定時間範囲、電
圧範囲を設計段階で合成することが可能で、幅広い用
途に適用可能である。
We proposed a feed-forward active substrate noise canceling technique using a power supply di/dt detector. We
pursue the optimization of the noise canceller. We have also
developed an on-chip noise sensing circuit, which detects
single non-periodic signal within a time window, using detector array. The sensing circuit employs a programmable
voltage divider to detect peak signal more than 2VDD. The
detector is synthesizable so that designers can adjust the
measurement timing window and voltage dynamic range.
7.
EMI ノイズ解析および低減
浅田邦博, 池田誠, 佐々木昌浩, 山内裕史, 曺
溶成, 梁 志成
EMI noise analysis and EMI noise reduction
K. Asada, M. Ikeda, M. Sasaki, H. Yamauchi, YS.
Cho, Z. Liang
5.
光強度分布逆変換による光学近接効果補正
浅田邦博, 池田誠, 飯塚哲也, 栗原健一郎
Optical Proximity Correction by Inverse Conversion of Light Intensity Profile
K. Asada, M. Ikeda, T. Iizuka, K. Kurihara
同期信号を含んだデータ符号化を行うことで GALS シ
ステムにも適合し、低 EMI が期待される 3 相式伝送方式
のインターフェイスを構成し、その配線間 EMI 測定の
ための準備を行った。また、電磁放出を利用した暗号
解読性に関しての検討を行い、幾つかのデータ伝送方
式の破りやすさに関する検討を行った。
Because of the minimization of process technology, the
electoromagetic interference which is occurred between
transmission line in VLIS become prevailing problem, so it
gives a bad impact to the signal delay and reliance. In
these days process, it is difficult to drive the VLSI circuits
by the same clock generator.
So I devise a
3phase-transmission-protocol interface circuits which is
generous to EMI and can be adaptive to GALS system by
encoding the signal and clock together. We also have studied
a tamper resistivity analysis, and compared several bus architectures.
本研究ではマスクを通して得られるウェハ上での光
学近接効果を考慮した光強度分布を得る光学シミュレ
ーションとその逆問題としてのウェハ上での光強度分
布からマスクの形状を得るルールベース光学近接効果
補正の検討を行った。提案手法を用いてインコヒーレ
ントな光源という条件下で実験を行った結果、ウェハ
上で得られる光学近接効果を考慮した光強度分布が目
的の形状に近づくことを確認した。
Optical Proximity Effect (OPE) is significantly important
in the VLSI lithography systems and the designed patterns
can not be drawn as they are without Optical Proximity Correction (OPC). Moreover, due to the recent nano-scale technology, these OPE have to be considered not only during
mask preparation, but also during circuit layout. We proposed an OPC system using inverse conversion of the light
intensity profile in the lithography system. Experimental
results showed that the proposed method can correct the
8.
136
高精度・低電圧動作温度センサの研究
浅田邦博, 池田誠, 佐々木昌浩, 井上 拓郎
We also proposed a “Clock Driver” for the non-pipeline
microprocessor to enhance the reliability of the processor.
After detecting completion signal, clock driver generates the
memory write enable signals and then the next clock.
Accurate Temperature Sensors for Low Supply
Voltage
K. Asada, M. Ikeda, M. Sasaki, T. Inoue
高精度・多点観測を目的として、低電圧動作可能な
温度センサを開発した。1.2um 及び 0.18um を用いた高
い線形性を示す温度センサを、3-トランジスタ方式温
度センサ、エラーアンプ及び PMOS アクティブ負荷を用
いて実現し、また、従来方式では実現が困難であった
低電圧動作可能なセンサを 4-トランジスタ型温度セン
サを提案することにより、90nm 電源電圧 1V 以下におい
て、高精度、小面積、低消費電力（25uW）である回路を
実現した。本温度センサは、単純 2 点間キャリブレー
ションにより線形性の良い特性を実現している。
We have developed accurate temperature sensors for
multi-point measurements. Highly linear temperature sensors,
which consist of 3-transistor temperature sensor, error amplifier, and PMOS active loads, have been designed using
ONSemi. 1.2um and Hitachi 0.18um process. Next, we have
proposed a quite accurate 4-transistor temperature sensor,
which enables low supply voltage operation. The sensor is
featured with highly linear (predicted temperature error: -1.0
～ 0.8 ), small area, and low power consumption (25uW),
using ASPLA 90nm process under 1V power supply voltage,
and tested successfully. Two-point calibration scheme is
utilized instead of curvature correction or dynamic offset
cancellation.
10. 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
非接触データ伝送について検討を行い、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。さらに、その見積もりに基づいてプリント基
板上に作成したコイルを用いたデータ伝送を行い、伝
送速度に関して実測結果を用いてモデルの補正を行っ
た。この結果を基にした、伝送距離、伝送システムの
面積と伝送・データ圧縮方式に関しての最適化の検討
を行った。
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. We have
measured data transmission rate with 2 coils using PCBs and
corrected the models. We have optimized the systems according to the data transmission distance, areas required for
the data transmission, and data compression rate.
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, 三瓶
真弘, ディア キン フィ, 石井 健, 曽我部 拓
Low noise non-pipeline microprocessor design using DCVSL Cell Library
K.Asada, M.Ikeda, R.Zheng, S. Suzuki, M. Sambe,
K.H.Dia, K. Ishii, T. Sogabe
11. SoC のテスト手法
浅田邦博, 鄭若丹彡,池田誠, 村田泰亮
A Testing method For SoC
K. Asada, M. Ikeda, R.Zheng, T. Murata
SoC テスト性の向上を図るためのプラットフォーム
構築の研究を行った。SoC 内に CPU、簡単なインタープ
リタ型プログラム環境、シリアル通信インターフェー
ス、バウンダリスキャン用デコーダ回路をまとめたチ
ップを 90nm プロセスで設計・試作し、LSI ロジックテ
スタと検証ボード両方で測定し、正常動作を確認し
た。
We carried out a research on a SoC platform for built-in
on-chip test environment. We have designed a test chip with
a CPU, a program environment based on TinyBASIC, a
serial interface using 90nm process. We have verified the
operation using LSI tester and PCB board. Further developments of CPU and iPAD structure will be performed to provide a more flexible measurement environment to designers.
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,クロックドライバを提案した。それにより
終了信号を検出してメモリへの書き込み,次のクロック
の作成ができるようになった。
An non-pipeline microprocessor was designed with
self-timed DCVSL(Differential Cascoded Voltage Switch
Logic) circuits. To enhance the speed performance and to
reduce the load capacitance 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.
137
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
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.
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.
[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.
[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.
[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.
[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 Circuits (VLSI Symp.) Dig. of Tech. Papers, pp.298-301,
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]
[7]
[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.
[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.
[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.
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.
[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.
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.
[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.
[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.
[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.
[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.
[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 Inte-
国際会議論文
[11] U.Ekinciel, H.Yamaoka, H.Yoshida, M.Ikeda, and
138
grated 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.
[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.
[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.
[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 in
VLSI Systems (DFT 2004), pp.87-97, 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.
[24] M. Ikeda and K. Asada, "Low Noise and Manufacturable
Circuit Structures for Advanced SoCs," in Proc. of International SoC Conference, Oct. 2004.
[36] H.Yoshida, K.De V.Boppana, M.Ikeda, and K.Asada,
"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.
[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.
著書
総説・解説論文
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.
[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.
[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.
[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.
[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.
[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.
[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.
139
藤田研究室
Fujita Laboratory
(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・Subash Shankar・Thanyapat Sakunkonchak・松本 剛史・西原 佑
Formal verification of designs
M. FUJITA, S. SHANKAR, T. SAKUNKONCHAK,
T. MATSUMOTO and T. NISHIHARA
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、実設計に適用可能な
十分に効率的な形式的検証手法の開発を目的としている。
同期検証では、同期に関するステートメントのみを残す
抽象化を行うことによって、デッドロックの有無などを
高速に検証する手法を提案した。等価性検証では、記述
間の差異とその周辺のみを検証範囲とするような効率的
な検証を提案した。また、あらかじめ定義された規則に
基づいて、既に証明された等価性から新たな等価性を導
き、ボトムアップに全体の等価性を証明する手法につい
ても研究を行った。さらに、現在の技術では検証が困難
である、長い反例のみによって設計誤りの存在が確認で
きるようなプロパティの検証を可能にする手法を提案し
た。
As VLSI designs are becoming larger, verification of designs takes more time and it dominates the whole design period. In this research, our goal is developing formal verification methods that are efficient enough to apply practical designs. In the synchronization verification method, the abstraction is performed to improve the efficiency, and solve the
synchronization problems are solved as integer linear programming. In the equivalence checking method, we proposed
the efficient verification method utilizing textual differences
between the given descriptions, where only differences and
the related portions are formally checked. Also, we studied on
equivalence checking in a bottom-up way. We proposed the
method that can verify the properties observable only by long
counter-examples that cannot be found by existing techniques.
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・小松 聡・瀬戸 謙修・小島 慶久・高
尚華・渡邊 翔太・石川悠司
Computer Aided Design for Software / Hardware
Combined Systems
M. FUJITA, S. KOMATSU, K. SETO, Y. KOJIMA,
S. GAO, S. WATANABE and Y. ISHIKAWA
めの設計支援技術が求められている。この目的を実現す
るため、本研究では以下の研究を行っている。大規模な
システム LSI の設計期間を短縮するには、C 言語などの
動作記述から、ハードウェアを自動合成する手法が有効
である。そこで配列状に演算器が並べられたアーキテク
チャを想定し、パイプラインスケジューリングと配置を
同時に行うことで、レイアウト後の性能を向上させる技
術を開発し、実験により有効性を確認した。システム
LSI の設計では、設計期間の短期化の為に既存設計(IP)
を再利用することが求められている。そこで、異なるプ
ロトコルを持つ IP 間の変換回路を自動合成する手法を
研究している。また、SFC(Sequential Function Chart)と呼
ばれる言語で記述されたアプリケーションプログラムを
マルチプロセッサへ分割し、性能向上を図る手法を考案
し、実機による評価によって効果を確認した。
Since the number of transistors that can be manufactured on
a single chip is increasing, the techniques that can facilitate
high-quality and advanced system LSIs in short time are
needed. For this objective, we are carrying out the following
researches. To reduce the design time of large scale system
LSIs, high-level synthesis techniques that automatically generate hardware from behavioral descriptions are effective. We
proposed a technique that aims at improving the performance
after layout by performing pipeline scheduling and placement
at the same time on two-dimensional array architecture. For
the efficient design of system LSIs, the reuse of existing
hardware designs (IPs) is needed. We are working on a
method to automatically synthesize the transducers between
IPs which have different interfaces. To design
high-performance and flexible system LSIs in short time,
multiprocessors are expected to be effective. To utilize multiprocessors, we proposed a method to partition application
programs written in SFC (Sequential Function Chart) so that it
can run on multiprocessors and confirmed the effectiveness of
the approach using an evaluation board.
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・松本 剛史・佐々木 俊介・安藤 大
介・高 飛
Debug support techniques in high-level designs
M. FUJITA, T. MATSUMOTO, S. SASAKI, D. Ando
and F. GAO
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を対象とした
デバッグ支援技術の研究を行った。SpecC 言語を対象と
したプログラムチェッカの研究では、与えられた SpecC
記述の依存グラフを生成し、その依存グラフ上であらか
じめ決められたバグの原因となる事項、例えば未初期化
短期間に高品質・高機能なシステム LSI を設計するた
140
変数や不正な同期設計、についてチェックを行い、バグ
の可能性があるものを警告として設計者に示すものであ
る。また、動作記述と RTL 設計の等価性検証において、
反例が得られた場合の等価でない原因を示すデバッグ支
援手法を提案した。
As VLSI designs are larger and more complex, 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 debug support techniques targeting system-level designs, which are widely applied recently. The
program checker for SpecC checks several pre-defined properties for bugs that are frequently found in designs, for example, uninitialized variables and incorrect synchronization. We
also studied on a debug support in equivalence checking between behavioral and RTL designs.
く SLDL は唯一言語でハードウェアとソフトウェア同時
に記述し、より高い効率でシステムを設計できるので、
業界からよく注目されている。本研究では、SLDL の一
つ、SpecC 言語の AMS 拡張について研究している。具
体的には、連続ビヘイビアの記述シンタックス、連続・
timed/untimed 離散ビヘイビアの同期記述、シミュレーシ
ョンカーネルの拡張手法を提案した。
System level design language (SLDL) is an environment to
support system level designs. Recently, C/C++ based SLDLs
such as SpecC has been gaining greater attentions because
uniform languages for hardware and software description can
make system level design more efficient. Our research concentrates on the AMS extensions of one of the system level
design language-SpecC. In the research, we proposed the
description syntax of continuous behavior and the synchronization between continuous and discrete behavior.
4.
6.
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
組込み機器設計の複雑化に伴い、仕様の策定や設計領
域の切り分けなど、上位設計に多くの設計期間が費やさ
れるようになっている。UML（統一モデリング言語）は、
設計の可読性・再利用性を向上させ得る性質を持つため、
この種の問題を改善しうる手段として有望視されている。
本研究では、UML がハードウェア・ソフトウェア双方
を含む組込み機器の開発にも利用できるかどうか評価す
るために、ケーススタディに沿って考察した。その結果、
プリント基板レベルの設計と SoC レベルの設計について、
作業の指針を示すことができた。
Recently a lot of time is spent on high-level design (e.g.
specifying and domain partitioning) with the growing complexity in embedded system design. It is widely thought that
Unified Modeling Language (UML) is useful to improve the
problem because UML can improve readability and reusability.
Therefore we have to evaluate whether UML is also applicable for hardware/software co-designs of embedded systems,
and we should develop an effective methodology if it is applicable. In this research topic, we have discussed these points
with case-studies in PCB designs and SoC designs and have
illustrated the guidelines for each design step.
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、配線間の結合容量を考慮した場合に、
配線ピッチの最適化を行うことができることを示した。
それらの結果から、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 the proposed methods can optimize the bus wiring
pitch considering coupling capacitance.
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
5.
デジタル/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
研究論文
[1]
システムレベル設計言語(SLDL)がシステムレベル設
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手法に関する研究,” 電子情報通信学会技術研究報
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No. 669, pp. 73-78, 2006 年 3 月.
143
中野・杉山研究室
Nakano and Sugiyama Laboratory
(http://www.ee.t.u-tokyo.ac.jp/~nakano/lab/we
lcome-j.html)
研究現況
Current Research Projects
1.
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・種村拓夫・
竹中充・A. アルアミン・広井典良・
清水克宏・堀口勝正・S. イブラヒム・
M.J. チャン・武田浩司・金間泰樹
Monolithically-Integrated Semiconductor Photonic
Circuits and Photonic Networking
Y. NAKANO, M. SUGIYAMA, H. SHIMIZU,
T. TANEMURA, M. TAKENAKA, A. AL AMIN,
N. HIROI, K. SHIMIZU, K. HORIGUCHI,
S. IBRAHIM, M. J. CHAN, K. TAKEDA,
and Y. KANEMA
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，これらは高度な光通信，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マッハツェンダー干渉計
(MZI)型全光スイッチ集積回路の設計と試作に取り組み，
有機金属気相エピタキシャル(MOCVD)選択成長による
同光回路を世界で初めて実現した．現在はドーピング，
エッチングに起因する導波損失を低減した高性能素子の
実現に注力している．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デバイスについては，スイッ
チング素子としての可能性を追求している．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(光リードフレーム)技術に
ついては，モジュールの小型低コスト化に進展があった．
光集積回路の超小型化に向けた金属光配線の研究も引き
続き行っている．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も進展し，その多
段接続に向けた分布ブラッグ反射型(DBR)MMI全光フリ
ップフロップの試作に成功した．現在，これらの全光フ
リップフロップを利用した全光パケットルーティングを
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ノード装置について，産学連携で
サブシステムの構築を行って，光ラベルバーストスイッ
チング動作と波長変換衝突回避機能の実証を行った．
Monolithically-integrated semiconductor optical devices
and circuits are the key to advanced optical communication,
optical information processing, and optical measurement ap-
144
plications 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 a Mach-Zehnder interferometer
(MZI) all-optical switch circuit integrating multi-mode interference (MMI) couplers and semiconductor optical amplifiers
(SOAs), and successfully realized the circuit by the selective-area metal-organic vapor phase epitaxy (MOCVD) for the
first time. Currently, higher performances are pursued by reducing propagation loss due to doping and etching. Integration of arrayed-waveguide gratings (AWGs) and active devices by the selective area growth is also being studied, placing emphasis on their potential as switching devices. With
regard to the OPLEAF (optical lead-frame) concept that enables single-step connection of an optical fiber array with
input/output optical ports ever increasing in number in the
current photonic integrated circuits, compact and low-cost
modules have been developed. The study on metal optical
wiring toward ultra-compact photonic circuits is kept going.
At the same time, the research on all-optical flip-flop, that is
one essential element for photonic digital processing, has
made another significant progress; MMI all-optical flip-flops
with distributed Bragg reflectors (DBR) for cascading has
successfully been fabricated. All-optical packet routing experiments are being conducted at present by utilizing these
all-optical flip-flops. Concurrently, as one important application area of the photonic integrated circuits, a photonic network node subsystem has been constructed under university/industry collaboration, and optical-label burst switching
operation and collision avoidance by wavelength conversion
have been demonstrated.
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・種村拓夫・
周小平・H. ソダーバンル・大江英輝・清水俊匡
Optical Modulators/Switches and Light-Controlling
Devices Based on Advanced Quantum Microstructures
Y. NAKANO, M. SUGIYAMA, H. SHIMIZU,
T. TANEMURA, X.-P. ZHAO, H. SODABANLU,
H. OHE, and T. SHIMIZU
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，電界吸収(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．2005 年度は，埋め込み再成長によ
る素子試作技術を固めた．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するととも
に，分子線エピタキシーとのハイブリッド成長により，
これまでで最小の光パルスエネルギーによる 1.55μm帯
の全光スイッチングを実現した．現在，パルスインジェ
ク シ ョ ン 法 を 用 い て AlN/GaN 多 重 量 子 井 戸 を 低 温
MOCVD成長することに挑戦しており，これが可能にな
れば全MOCVDによる 1.55μm帯ISBT量子井戸が実現で
きる．
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. In 2005
academic year, fabrication technology incorporating burying
regrowth process has been developed. Besides these activities,
we are conducting research on intersubband transition (ISBT)
in nitride-based heterostructures for future ultrafast all-optical
switches, and have renewed our record on the shortest ISBT
absorption wavelength in AlN/GaN multiple quantum well
(MQW) structures by metal-organic vapor phase epitaxy
(MOCVD). We have also realized 1.55 μ m all-optical
switching with minimum optical pulse energy to date by utilizing hybrid growth with molecular beam epitaxy. Currently,
we are trying to grow AlN/GaN MQWs at low temperature by
a novel pulse-injection MOCVD, so that we may make 1.55μ
m ISBT possible in all-MOCVD-grown samples in the near
future.
T. TANEMURA, X.-L. SONG, S.-R. WANG,
K. IKEDA, K. NISHIDE, M. TSUCHIYA,
J.-H. LIANG, T. CHINONE, 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，コース WDM 向きの波長
多重アレイを MOCVD 選択成長技術を基礎に試作開発す
ることに取り組んでいる．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，2005 年度はエピタ
キシャル成長可能な MnAs を電極とする TM モード光ア
イソレータの試作で成果を挙げるとともに，DFB レー
ザと TE モード光アイソレータのモノリシック集積化に
世界で初めて成功した．これらと並行して，光インタコ
ネクト向きのフォトダイオードアレイの研究，光配線板
用インタコネクトモジュールの試作開発，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 fabricate multiple wavelength arrays for
coarse WDM applications based on the selective area
MOCVD. On the other hand, proposal and fabrication of an
integratable waveguide optical isolator consisting of magnetic
metal and a semiconductor optical amplifier are being carried
out, and TM-mode optical isolators with epitaxial MnAs electrodes have successfully been developed. Moreover, monolithic integration of a DFB laser and a TE-mode optical isolator has been demonstrated for the first time in the world. Besides these, photodiode arrays for optical interconnect, compact interconnect modules for optical printed circuit boards,
and high-power visible-wavelength edge emission devices in
nitride semiconductors are being investigated.
4.
シミュレーションと表面その場観察を活用し
た有機金属気相成長(MOVPE)プロセスの高度
制御
杉山正和・中野義昭・霜垣幸浩・
宋海政・大谷洋・塩田倫也・鬼塚隆祐・出浦桃子
Advanced Control of Metalorganic Vapor Phase
Epitaxy (MOVPE) using Process Simulations
and In Situ Monitoring
M. SUGIYAMA, Y. NAKANO, Y. SHIMOGAKI,
H. SONG, H. OHTANI, T. SHIODA,
R. ONIZUKA and M. DEURA
3.
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・種村拓夫・
宋学良・王書栄・池田健志・西出和広・土谷正
彦・梁吉鎬・千野根崇子・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,
145
wells abrupt by an atomic layer for the high performance of
semiconductor optical devices. Therefore, we have to control the transient phenomena when switching the composition
of epitaxial layers. By observing the in situ reflectance anisotropy spectra of the surface of an epitaxial layer, we try to
clarify such transient phenomena when switching the supply
of gas-phase precursors. We propose the existence of the
mobile intermediate layers, “subsurface,” that exists between
the gas-phase and the crystal in the MOVPE, and try to make
the hetero interface more abrupt by controlling the behavior of
the subsurface through the optimization of gas-switching sequences. to design of multi-bandgap devices.
有機金属気相成長（MOVPE）プロセスは，半導体光デ
バイスの作製，とくに大型装置を用いた量産に適してい
る。しかし，装置が大型化するにつれ，装置内の製膜速
度や組成の均一化を図る装置形状，プロセス条件の設計
が極めて重要になっている。また，集積デバイスの作製
に有効な選択成長プロセスにおいては，マスク形状の設
計が本質的に重要であるが，デバイスの集積度向上に伴
い隣接するマスクの影響を考慮したマスク設計が必要と
なる。このような装置スケール，マイクロスケールにお
ける MOVPE プロセスの理論的な設計可能にするため，
製膜メカニズムの理解に基づいたシミュレーションを開
発している。
装置スケールの輸送現象および化学反応の理解に基づ
いたシミュレーションにより，InGaAsP 系４元混晶の成
長速度と組成の分布が予測可能となった。また，気相拡
散の知見と表面拡散・表面反応過程の速度データに基づ
き，選択 MOVPE において多重量子井戸構造のバンドギ
ャップを定量的に予測することが可能になった。
これらの定常状態に関するプロセス設計に加えて，
MOVPE では量子井戸ヘテロ界面の組成を急峻にするこ
と，すなわち，成長層の組成を切り替える際の非定常状
態の制御がデバイスの性能向上のために重要である。基
板表面の反射率異方性スペクトル（RAS）をその場観察
することにより，このような導入ガス切り替え時の非定
常過程を明らかにすることを試みている。MOVPE にお
いて気相と固相の間に流動性の高い中間相「サブサーフ
ェス」が存在するというモデルを提唱し，ガス切り替え
シーケンスによりサブサーフェスの状態を制御し，界面
の急峻性向上を目指している。
Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE) process is
suitable for the fabrication of semiconductor optical devices
especially for the mass production using large reactors. As
the size of MOVPE reactors enlarges, the design of reactors
and process conditions that realizes good uniformity of the
growth rate and composition of epitaxial layers becomes essential. For the selective area growth technique that is effective for the fabrication integrated devices, the design of mask
patterns is essential. Especially, we have to consider the
interference of neighboring masks when the device integration
proceeds. We have developed the simulation to realize the
theoretical design of the MOVPE based on the understanding
on the mechanism of this process.
By the simulation based on the understanding of transport
phenomena and chemical reaction inside a MOVPE reactor,
we have made it possible to predict the distribution of the
growth rate and the composition of InGaAsP quaternary layers in a reactor scale. We have also enabled the prediction of
the bandgap-shift due to a given mask pattern in selective area
growth based on the understanding of gas-phase and surface
diffusion and surface reactions.
In addition to these design of steady-state performance in
MOVPE, it is crucial to make the hetero interface of quantum
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
146
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laser diode", IEEE Photonics Technology Letters, vol.
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[3]
Xueliang Song, Naoki Futakuchi, Foo Cheong Yit,
Zhenrui Zhang, and Yoshiaki Nakano, "28-ps switching
window with a selective area MOVPE all-optical MZI
switch", IEEE Photonics Technology Letters, vol. 17, no.
7, pp. 1480-1482, July 2005.
[4]
Taro Arakawa, Yoshiki Awa, Tomoyoshi Ide, Nobuo
Haneji, Kunio Tada, Masakazu Sugiyama, Hiromasa
Shimizu, Yukihiro Shimogaki, and Yoshiaki Nakano,
"Improved etched surface morphology in electron cyclotron resonance-reactive ion etching of GaN by cyclic injection of CH4/H2/Ar and O2 with constant Ar flow",
Japanese Journal of Applied Physics, vol. 44, no. 7B, pp.
5819-5823, July 26, 2005.
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[6]
Haizheng Song, Xueliang Song, Masakazu Sugiyama,
Yoshiaki Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "Effect of
surface misorientation on the kinetics of GaAs MOVPE
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and Solid-State Letters, vol. 9, no. 3, pp. G104-G106,
January 2006.
国際会議論文
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Masakazu Sugiyama, Noriaki Waki, Y. Nobumori, Haizheng Song, Takayuki Nakano, Taro Arakawa, Yoshiaki
Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "Control of abnormal
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of Cryastal Growth, vol. 287, pp. 668-672, January 25,
2006.
[8]
Haizheng Song, Xueliang Song, Masakazu Sugiyama,
Yoshiaki Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "Effect of
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総説・解説論文
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シンポジウム・研究会・大会等発表
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on the nonreciprocal loss shift using epitaxially grown ferromagnetic MnAs electrodes)",
第 53 回応用物理学関係連合講演会(武蔵工業大学),
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大学)講演論文集, C-3-23, p. 158, 2006 年 3 月
24-27 日.
[94] 清水大雅, 中野義昭, "非相反損失に基づく導波路
光アイソレータモノリシック集積 DFB レーザの実証
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[87] 塩田倫也, 杉山正和, 霜垣幸浩, 中野義昭, "InGaAsP/InP 系 MOVPE 選択成長の気相拡散・表面拡散
複合成長モデル", 化学工学会第 71 年会 講演要旨
集(東京工業大学), H314, 2006 年 3 月 22-24 日.
[95] 広井典良, 薗部忠, 竹中充, 藤田博之, 中野義昭,
"高密度ピッチ変換光ファイバアレイ“OPLEAF”の
開 発 (2)
(Development
of
"OPLEAF",
pitch-conversion dense fiber array for photonic
integrated circuits 2)", 電子情報通信学会総合
大会(国士舘大学)講演論文集, C-3-61, p. 196,
2006 年 3 月 24-27 日.
[88] 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
OPLEAF の材料変更による損失改善 (Improvement
of the OPLEAF's propagation loss with modified
fiber guide material)", 第 53 回応用物理学関係
連合講演会(武蔵工業大学), 24p-Y-17, 2006 年 3
月 22-26 日.
[96] 堀口勝正, 片桐祥雅, 中野義昭, 光岡靖幸, 小林
郁 太 郎 , " 金 属 磁 性 に よ る 非 相 反 SPP モ ー ド
(Non-reciprocal SPP modes generated by metal
magnetism)", 電子情報通信学会総合大会(国士舘
大学)講演論文集, C-3-59, p. 194, 2006 年 3 月
24-27 日.
[89] アルアミンアブドゥッラー, 清水克宏, 田中俊輔,
竹中充, 中野義昭, "4x4 マトリクススイッチを用
いた光バーストスイッチングノードの衝突回避の
実証 (Burst collision avoidance by wavelength
conversion in an optical burst switching node
using 4x4 matrix switch)", 電子情報通信学会総
合大会(国士舘大学)講演論文集, B-12-24, p. 465,
2006 年 3 月 24-27 日.
[97] 西出和広, 池田健志, 宋学良, 王書栄, 中野義昭,
"球レンズ装荷裏面入射型高速受光アレイ素子の試
作 (Fabrication of high-speed back-illuminated
photodiode array with self-aligned micro ball
lens)", 電子情報通信学会総合大会(国士舘大学)
講演論文集, C-4-15, p. 259, 2006 年 3 月 24-27
日.
[90] 塩田倫也, イットフーチョン, 宋学良, 杉山正和,
霜垣幸浩, 中野義昭, "InGaAsP/InP 系 MOVPE 選択成
長における歪と偏波の制御 (Control of strain and
polarization in MOVPE selective area growth of
[98] 塩田倫也, 杉山正和, 霜垣幸浩, 中野義昭, "InGaAsP/InP 系 MOVPE 選択成長の気相拡散・表面拡散
複合成長モデル", 化学工学会第 71 年会 講演要旨
152
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集(東京工業大学), H314, 2006 年 3 月 28-30 日.
[99] 梁正承, 折井孝彰, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸
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[108] 中野義昭, "特別企画 光エレクトロニクス・飛躍へ
の展望「フォトニックネットワーク時代の光デバイ
ス開発」 (R&D of optical devices in the photonic
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[100] 宋海政, 宋学良, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩,
"GaAs 有機金属気相成長における非線形表面反応速
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その他
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[103] 中野義昭, "集積光デバイスと光データリンクへの
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[104] Masakazu Sugiyama, Tomonari Shioda, Abdullah Al
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[105] Jung-Seung Yang, Chaiyasit Kumtornkittikul, Takaaki
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Electron/Photon Related Phenomena (FEMD), p. 132,
Tokyo, October 18-19, 2005.
[106] Hiromasa Shimizu, Tomohiro Amemiya, Masafumi Yokoyama, Nam Hi Pham, Masaaki Tanaka, and Yoshiaki
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grown ferromagnetic electrode for polarization insensitive active waveguide optical isolators", Abstracts of the
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of Materials and Devices Based on Electron/Photon Related Phenomena (FEMD), p. 131, Tokyo, October
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[107] Yoshiaki Nakano, "Development of non-reciprocal digital photonic integrated circuits and their applications to
all-optical networks", Abstracts of the 2005 JST CREST
Symposium on Functional Evolution of Materials and
153
高木研究室
Takagi Laboratory
特に短チャネル効果の観点から、Ge-On-Insulator (GOI)
チャネルの形成技術の確立である。良好な MIS 界面を
Ge 上に実現する方法として、Ge 基板上にエピタキシャ
ル成長した Si 層を低温でプラズマ酸化する方法を提案
し、界面準位として 1012 cm-2 の値を得ることに成功し
た。また、GOI チャネル形成に関しては、極薄 SOI 基板
上に Si/Ge/Se 構造を形成しチャネルとする新しいデバイ
ス構造を提案し、MBE 法による低温 Ge エピタキシャル
成長を用いて、p-MOSFET の素子試作・動作に成功した。
600℃のアニールを施し、Ge 層の結晶性を高めることで、
Si p-MOSFET と比較して、約 1.5 倍の移動度向上が見ら
れることを実証した。
Critical issues on realizing high performance Ge MISFETs
is the formation of MIS interfaces with high quality interface
properties and the establishment of the formation technologies
of high quality Ge channels, particularly, Ge-On-Insulator
(GOI) channels from the viewpoint of the short channel effect
immunity. We have proposed plasma oxidation of Si films
epitaxially grown on Ge at low temperatures as a method of
forming MIS interface on Ge substrates and have succeeded
in fabricating SiO2/Ge MIS structures with interface state
density of 1012 cm-2. Also, we have proposed a new GOI
MOSFET having a Si/Ge/Si layered structure on a SOI substrate as a channel and have realized this device by using low
temperature MBE growth of Ge films. It has been demonstrated that fabricated GOI p-MOSFETs provide the mobility
of 1.5 times as high as the universal hole mobility in Si
p-MOSFETs by improving the crystal quality of Ge films
through annealing at 600 C.
研究現況
Current Research Projects
1.
ひずみ Si MOSFET の電気特性に関する研究
高木信一、菅原聡、星井拓也
Electrical Properties of Strained-Si MOSFETs
S. TAKAGI, S. SUGAHARA and T. HOSHII
ひずみ Si 中のひずみが MOSFET の電気特性に与える
影響は、移動度や閾値以外にはほとんど調べられておら
ず、不明点が多い。特に、MOSFET のゲート電流が二
軸のひっぱりひずみの印加により減少することが報告さ
れているが、その物理機構は明確でない。そこで、緩和
SiGe 基板上のひずみ Si n-MOSFET の反転層からの FN ト
ンネル電流を基板の Ge 濃度を 0％から 40％まで変化さ
せて調べ、以下のことが明らかとなった。(1) ひずみ量
が大きくなる（Ge 濃度が高くなる）と、ゲートトンネル
電流は減少する。ひずみ量 1.2％（Ge 濃度 30％）で、約
一桁のゲート電流低下がある (2) このトンネル電流の
減少は、ひずみによる伝導帯バンド端のエネルギー低下
に起因するバリア高さの増大によって定量的に説明でき
る。
The impact of strain in strained-Si MOSFETs on the electrical properties has not been intensively studies yet, except
for the mobility and the threshold voltage. Particularly, the
reduction in the gate current by applying bi-axial tensile strain
has been reported. However, its physical mechanism has not
been clarified yet. We have systematically studied the FN
tunneling current injected from the inversion layer of
strained-Si n-MOSFETs fabricated on relaxed SiGe substrates
with Ge content of 0 % to 40 %. As a result, it has been found
that (1) larger strain (higher Ge content in SiGe substrates)
leads to lower gate tunneling current and the strain of 1.2 %,
corresponding to Ge content of 30 %, can reduce the gate
current by one order of the magnitude (2) this decrease in the
gate tunneling current is quantitatively explained by the increase in the barrier height caused by the lowering of the
conduction band edge due to bi-axial tensile strain.
3.
Si 基 板 上 の III-V 族 化 合 物 半 導 体
Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) FET に
関する研究
高木信一、菅原聡、七条真人
III-V compound semiconductor
Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) FET on Si
substrates
S. TAKAGI, S. SUGAHARA and M. SHICHIJO
2.
Ge Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) FET
に関する研究
高木信一、菅原聡、熊谷寛、上原貴志、西川昌志、
Sanjeewa Dissanayake、松原寛、石川寛人
Ge Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) FETs
S. TAKAGI, S. SUGAHARA, H. KUMAGAI, T.
UEHARA, M. Nishikawa, S. DISSANAYAKE, H.
MATSUBARA and H. ISHIKAWA
高性能 Ge MISFET を実現するための課題は、良好な
MIS 界面特性の実現と良質な Ge チャネル層の形成技術、
154
ディープサブ 100nm 世代では、電流駆動力の増大のた
めは、キャリア輸送特性を向上させ続けることが不可欠
であるが、n-MOSFET は、二軸の引っ張りひずみで期待
される 2 倍の移動度向上以上の手段に欠けている。この
ため、近年、電子移動度の高い III-V 族半導体 MISFET
が興味をもたれている。我々は、理論解析と実験の両面
から Si 基板上の III-V 族半導体 MISFET の可能性の検討
を進めている。理論解析の点では、III-V 半導体のサブ
バンド計算を通じて、低い状態密度と反転層幅の増大に
より EOT が低下する可能性があること、GaAs や InSb で
は、MOS 界面の 2 次元量子効果による L 点への電子遷移
が駆動力を落とす要因となることを見出した。また、実
験的には、マイクロチャネルエピタキシー法と低温バッ
ファ層を含む 2 段階成長法を組み合わせることにより、
SiO2 の一部に開口窓をもつ Si 基板上での GaAs の成長を
行い、横方向成長により SiO2 上に良好な GaAs が形成で
きることを示した。
Enhancement of carrier transport properties in MOS channels is regarded as mandatory for continuous increase in the
current drive under deep sub-100 nm regime. As for n-channel
MOSFETs, however, any promising technologies after
bi-axial tensile strain, which can provide the mobility enhancement of twice as high as in conventional Si n-MOSFETs,
are still lacking. Thus, III-V semiconductor MISFETs, expected to have higher electron mobility, has recently stirred a
strong interest. We have started to examine the feasibility of
III-V semiconductor MISFETs on Si platform from the both
aspects of theoretical predictions and experiments. It has been
found from the subband calculations that low density-of-states
and thicker inversion layers in these materials has a possibility
to reduce EOT and that the transfer of electrons into L valleys
for GaAs and InSb, caused by two-dimensional quantization
effects at MOS interfaces, can lower the current drive. Also,
we have newly proposed a epitaxial growth technique of
combining the micro-channel epitaxy with the two step
growth technique including low temperature buffer layer
growth. Actually, we have demonstrated by using this technique that high quality GaAs layers can be grown on SiO2
through the lateral growth by forming GaAs layers on the
regions where windows are open on Si substrates covered
with SiO2.
[6]
[7]
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T. Numata, T. Mizuno, T. Tezuka, J. Koga and S. Takagi,
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N. Taoka, A. Sakai, S. Mochizuki, O. Nakatsuka, M.
Ogawa, S. Zaima, T. Tezuka, N. Sugiyama and S. Takagi,
“Analysis of microstructures in SiGe buffer layers on
silicon-on-insulator substrates”, Jpn. J. Appl. Phys., Vol.
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K. Usuda, T. Numata, T. Irisawa, N. Hirashita and S.
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on SGOI MOSFET channel using nano-beam electron
diffraction (NBD)”, Material Science and Engineering B,
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T. Mizuno, N. Sugiyama, T. Tezuka, Y. Moriyama, S.
Nakaharai, T. Maeda and S. Takagi, “Source- Heterojunction-MOS-Transistors (SHOT) utilizing High- Velocity Electron Injection”, IEEE Trans. Electron Devices,
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国際会議論文
[14] T. Irisawa, T. Numata, T. Tezuka, K. Usuda, N. Hirashita,
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論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
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研究論文
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[3] T. Irisawa, T. Numata, N. Sugiyama and S. Takagi, “On
the Origin of Increase in Substrate Current and Impact
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“Relaxation process in strained-Si layers on
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[5] S. Iba, T. Sekitani, Y. Kato, T. Someya, H. Kawaguchi, M.
[16] T. Tezuka, Y. Moriyama, S. Nakaharai, N. Sugiyama, N.
Hirashita, E. Toyoda and S. Takagi, “Lattice Relaxation
and
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Generation/Annihilation
in
SiGe-on-Insulator Layers during Ge Condensation
Process”, 4th International conference on Silicon Epitaxy and Heterostructures (ICSi-4), Awaji Island, Japan,
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[17] T. Irisawa, T. Numata, N. Sugiyama and S. Takagi,
“Physical Origin of Increase in Substrate Current and
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Epitaxy and Heterostructures (ICSi-4), Awaji Island, Japan, pp. 102-103, 2005.
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[20] K. Ikeda, T. Maeda and S. Takagi, ”Characterization of
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[31] K. Ikeda, Y. Yamashita, N. Taoka, N. Sugiyama and S.
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総説・解説論文
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[25] T. Ishihara, K. Uchida, J. Koga and S. Takagi, “Physical
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[36] 高木信一, Si 系高移動度 MOS トランジスタ技術、
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[26] T. Tezuka, S. Nakaharai, Y. Moriyama, N. Hirashita, N.
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[37] 高木信一, 金森 順, 杉本有俊, “テクノトーク 次世代デバイス開発の支援を目指し，進化する半
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シンポジウム・研究会・大会等発表
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10-nm Regime”, Ext. Abs. SSDM, pp. 262-263, 2005.
[38] 前田辰郎, 安田哲二, 西澤正泰, 宮田典幸, 森田行
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[28] Y. Nakabayashi, J. Koga, T. Ishihara and S. Takagi,
“Physical Origins of Surface Carrier Density Dependences of Interface- and Remote-Coulomb Scattering
[39] 前田辰郎, 池田圭司, 中払周, 手塚勉, 杉山直治, 守
156
術講演会、徳島大学、Sep. 2005.
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[52] 朴 敬花、平川一彦、高木信一,“Si-MOSFET 中の
電子移動度の強い温度依存性－散乱機構とスクリ
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徳島大学、Sep. 2005.
[40] 臼田宏治, 入沢寿史, 沼田敏典, 平下紀夫, 高木信
一,“平面 NBD 法によるひずみ SiGe 層の一軸ひず
み緩和評価” , 第 66 回応用物理学会学術講演会、
徳島大学、Sep. 2005.
[53] 熊谷寛、七条真人、石川寛人、星井拓也、菅原聡、
高木信一,“Ge 上極薄 Si のプラズマ酸化による
SiO2/Ge MIS キャパシタの作製と電気特性”, 第 66
回応用物理学会学術講演会、徳島大学、Sep. 2005.
[41] 八代吉宗, 田島道夫, 平下紀夫、手塚勉、高木 信
一, “PL 法による歪 SOI ウエハーの評価“, 第 66
回応用物理学会学術講演会、徳島大学、Sep. 2005.
[54] S. Takagi, K. Takeda and S. Sugahara, “Carrier Transport Properties of Si-Based High Mobility/Velocity
Channel MOSFETs for Future CMOS”, International
Symposium on Advanced Electronics for Future Generations － Secure-Life Electronics for Quality Life
and Society －, pp. 147-152, 2005.
[42] 手塚勉, 中払周, 守山佳彦, 平下紀夫, 豊田英治, 杉
山直治, 水野智久, 高木信一, “局所酸化濃縮法を
用いたひずみ SOI/ひずみ SGOI ハイブリッド CMOS
技術“, 第 66 回応用物理学会
[43] 入沢寿史, 沼田敏典, 手塚勉, 臼田宏治, 平下紀夫,
杉山直治, 豊田英二, 高木信一,“横方向歪み緩和を
用いて作製した高駆動力一軸歪み SGOI pMOSFETs
“, 第 66 回応用物理学会学術講演会、徳島大学、
Sep. 2005.
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応用物理学会学術講演会、徳島大学、Sep. 2005.
[56] 高木信一, “新構造チャネル高性能 CMOS デバイス
技術”, 先端知機能材料デバイスラボラトリーズ
F&RIC オープンフォーラム 2005「知の融合と開放」,
東京大学武田先端知ビル 5 階 武田ホール, 2005.
[57] 高木信一,“SGOI/GOI MOS トランジスタ技術“,
電気学会第 10 回 IV 族系ヘテロデバイス・システム
材料技術調査専門委員会, ルーテル市ヶ谷センター,
2005.
[58] 田岡紀之, 池田圭司, 山下良美, 杉山直治, 高木信
一, “Ge-MIS 構造における表面熱処理雰囲気の電
気特性への影響”, ゲートスタック研究会 ― 材
料・プロセス・評価の物理 ―（第 11 回研究会）,
東レ総合研修センター, pp 203-208, 2005.
[46] 杉山直治、平下紀夫、手塚勉、守山佳彦、高木信
一,“(110)面を有する SGOI 基板における酸化濃縮
時の双晶の発生”, 第 66 回応用物理学会学術講演
会、徳島大学、Sep. 2005.
[59] 熊谷寛, 七条真人, 石川寛人, 星井拓也, 菅原聡, 高
木信一, “Ge 上極薄膜 Si のプラズマ酸化による
SiO2/Ge MIS キャパシタの作製と界面特性評価”,
ゲートスタック研究会 ― 材料・プロセス・評価
の物理 ―（第 11 回研究会）,東レ総合研修センター,
pp. 177-182, 2005.
[47] 臼田宏治, 入沢寿史, 沼田敏典, 平下紀夫, 高木信
一,“平面 NBD 法によるひずみ SiGe 層の一軸ひず
み緩和評価”, 第 66 回応用物理学会学術講演会、
徳島大学、Sep. 2005.
[48] 平下紀夫, 豊田英二, 守山佳彦, 杉山直治, 高木信
一,“SGOI 基板上の（001）ひずみ Si 層のひずみ緩
和 2”, 第 66 回応用物理学会学術講演会、徳島大
学、Sep. 2005.
[60] 八代吉宗, 平下紀夫, 手塚勉, 高木信一, 仙田剛士,
本臼正周, 泉妻宏治, 田島道夫, “歪みシリコンウ
エハーのフォトルミネッセンス評価“, 応用物理学
会シリコンテクノロジー分科会第 78 回研究集会「シ
リコン結晶に関する基礎研究と応用技術－若手研
究者を中心とした討論会－」, 学習院大学, 2005.
[49] 平下紀夫, 豊田英二, 守山佳彦, 杉山直治, 高木信
一,“SGOI 基板上の（001）ひずみ Si 層のひずみ緩
和 3”, 第 66 回応用物理学会学術講演会、徳島大
学、Sep. 2005.
[61] 池田圭司, 山下良美, 田岡紀之, 杉山直治, 高木信
一, “界面不純物偏析による NiGe / Ge (100) ショ
ットキー障壁変調効果“, 23p-W-9, 第 53 回応用物
理学会関係連合学術講演会、武蔵工業大学、Mar.
2006.
[50] 田岡紀之, 池田圭司, 山下良美, 杉山直治, 高木信
一,“Ge-MIS 構造における Ge 表面処理の電気特性
への影響”, 第 66 回応用物理学会学術講演会、徳
島大学、Sep. 2005.
[51] 中林幸雄,古賀淳二，石原貴光，高柳万里子，高木
信一,“Si MOS 反転層中のキャリア伝導に対する高
チャネル濃度化の影響”, 第 66 回応用物理学会学
[62] 平下紀夫, 豊田英二, 守山佳彦, 杉山直治, 高木信
一, “SGOI 基板上のひずみ Si 層のひずみ緩和 4
157
ひずみ Si 層の臨界膜厚“, 22p-ZE-6, 第 53 回応用物
理学会関係連合学術講演会、武蔵工業大学、Mar.
2006.
26a-X-7, 第 53 回応用物理学会関係連合学術講演会、
武蔵工業大学、Mar. 2006.
[74] 中林幸雄, 古賀淳二, 石原貴光, 高柳万里子, 高木
信一, “高濃度チャネル領域におけるクーロン散乱
移動度の振舞いの物理的起源“, 26p-X-8, 第 53 回
応用物理学会関係連合学術講演会、武蔵工業大学、
Mar. 2006.
[63] 臼田宏治, 入沢寿史, 沼田敏典, 平下紀夫, 高木信
一, “平面 NBD 法によるメサ形成圧縮ひずみ SiGe
チャネル層の緩和評価“, 第 53 回応用物理学会関
係連合学術講演会、武蔵工業大学、Mar. 2006.
[64] 守山佳彦, 平下紀夫, 豊田英二, 臼田宏治, 中払周,
杉山直治, 高木 信一, “GOI/ SGOI 基板表面の Ge
エピタキシャル成長前クリーニング法の検討“,
23a-ZD-9, 第 53 回応用物理学会関係連合学術講演
会、武蔵工業大学、Mar. 2006.
[75] 朴敬花, 平川一彦, 高木信一, “音響フォノン散乱
による n 型 Si-MOSFET 中のエネルギー緩和”,
26p-X-6, 第 53 回応用物理学会関係連合学術講演会、
武蔵工業大学、Mar. 2006.
[76] 上原貴志, 松原寛, 菅原聡, 高木信一,”低温 MBE
成長を用いた超薄層 Ge-on- Insulator(GOI) p-channel
メタル S/D MOSFET”, 25a-X-11, 第 53 回応用物理
学 会 関 係 連 合 学 術 講 演 会 、 武 蔵 工 業 大 学 、 Mar.
2006.
[65] 田邊顕人, 沼田敏典, 手塚勉, 平下紀夫, 高木信一,
“ひずみ Si/SGOI における pn 接合リーク“, 26a-X-8,
第 53 回応用物理学会関係連合学術講演会、武蔵工
業大学、Mar. 2006.
[66] 田岡紀之, 池田圭司, 山下良美, 杉山直治, 高木信
一, “Ge-MIS 界面評価における測定温度の影響“,
第 53 回応用物理学会関係連合学術講演会、武蔵工
業大学、Mar. 2006.
[67] 杉山直治, 中払周, 平下紀夫, 手塚勉, 守山佳彦, 臼
田宏治, 高木信一, “二段階酸化濃縮法による低貫
通転位密度 SGOI 構造の作製“, 22p-ZE-8, 第 53 回
応用物理学会関係連合学術講演会、武蔵工業大学、
Mar. 2006.
[68] 入沢寿史, 沼田敏典, 手塚勉, 臼田宏治, 平下紀夫,
杉山直治, 豊田英二, 高木信一, “横方向歪み緩和
を用いて作製した高駆動力一軸歪み SGOI pMOSFETs“, 25p-X-2, 第 53 回応用物理学会関係連合学
術講演会、武蔵工業大学、Mar. 2006.
[69] 入沢寿史, 沼田敏典, 手塚 勉, 臼田宏治, 中払 周,
平下紀夫, 杉山直治, 豊田英二, 高木信一, “一軸
歪み SGOI チャネルを有する高性能マルチゲート
pMOSFETs“, 25p-X-3, 第 53 回応用物理学会関係連
合学術講演会、武蔵工業大学、Mar. 2006.
[70] 中払周, 手塚 勉, 平下紀夫, 豊田英二, 守山佳彦,
杉山直治, 高木信一, “酸化濃縮法による
Ge-on-Insulator(GOI)層の形成過程における結晶欠陥
の発生“, 23a-ZD-8, 第 53 回応用物理学会関係連合
学術講演会、武蔵工業大学、Mar. 2006.
[71] 高木信一, “高速/低消費電力 CMOS のための基
板・デバイス・プロセス技術“, 第 53 回応用物理
学 会 関 係 連 合学 術 講 演会 、武 蔵 工 業大 学 、 Mar.
2006.
[72] 高 木 信 一 , 菅 原 聡 , “ III-V 族 化 合 物 半 導 体
n-MOSFET と Si n-MOSFET の電気特性の比較“,
26p-X-1, 第 53 回応用物理学会関係連合学術講演会、
武蔵工業大学、Mar. 2006.
[73] 星井拓也, 菅原聡, 高木信一, “ひずみ Si MOSFET
のゲートトンネル電流に与えるひずみの効果“,
158
[77] 七条真人, 菅原聡, 高木信一,”III-V on Insulator
(III-V-O-I) MOSFET 応用に向けた Si 基板上の III-V
族化合物半導体エピタキシャル成長法”, 26p-X-2,
第 53 回応用物理学会関係連合学術講演会、武蔵工
業大学、Mar. 2006.
[78] 菅原聡, 中根了昌, 高木信一, “オーミックコンタ
クト合金を用いたメタル・ソース/ドレイン
MOSFET”, 25a-X-12, 第 53 回応用物理学会関係連
合学術講演会、武蔵工業大学、Mar. 2006.
田中 研究室
Masaaki Tanaka Laboratory
(http://www.cryst.t.u-tokyo.ac.jp)
We are investigating device processes for realizing Si-based
spin devices.
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・菅原聡・大矢忍
林宏達・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. SUGAHARA, S.
OHYA, H-T. LIN, 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・近藤潤
Ferromagnetic Metal / Semiconductor Heterostructures and Spin Transistors
M. TANAKA, S. SUGAHARA, R. NAKANE, K.
SUGIURA, 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 族化合物半導体では最高の強磁性転移温度
TC=172 K- 250 K を 観 測 し た 。 さ ら に 、 最 近 で は
Mn-delta-doped GaAs / p-AlGaAs からなるヘテロ構造の巨
大プレーナホール効果を見出し、その磁気異方性を明ら
かにした。
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 ferro-
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、高密度不揮発英メモリおよび再構成可能
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 ultrahigh
density nonvolatile memory and reconfigurable logic devices.
159
magnetic with TC ～ 80K. In (InGaMn)As, the lattice constant and the bandgap can be changed, and it can be grown on
lattice-matched InP 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. Recently, we
find out the giant planar Hall effect in Mn-delta-doped GaAs /
p-AlGaAs heterostructures and clarified the magnetic anisotropy. Such new magnetic quantum heterostructures are very
attractive in view of fundamental research as well as potential
applications to "spintronics".
nAs/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 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.
グ ラ ニ ュ ラ ー 強 磁 性 金 属 (MnAs) ／ 半 導 体
(III-V)ハイブリッド構造の形成と磁気光学
物性および磁気抵抗効果、デバイス応用
田中雅明・横山正史・ファムナムハイ・大矢忍
Semiconductor-Based Magneto-Photonic Crystals:
Ferromagnet(MnAs)/III-V Semiconductor Hybrid
Multilayer Structures: Fabrication, Magneto-optical , Magnet-resistive Properties, and Device Applications
M. TANAKA, T. OGAWA, M. YOKOYAMA, P-N.
HI, and S. OHYA
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・水野洋輔
Magnetic Tunnel Junctions using Ferromagnetic
Semiconductor Heterostructures and Large Tunneling Magneto-Resistance
M. TANAKA, S. OHYA, P-N. HI, and Y. MIZUNO
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 GaM-
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 de-
160
vices 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.
[3]
5.
IV 族ベーススピントロニクス材料とデバイス
プロセスの研究
田中雅明・菅原聡・中根了昌・杉浦邦晃・矢田慎介
Group-IV-based Spintronics Materials and Device
Processes
M. TANAKA, S. SUGAHARA, R. NAKANE, K.
SUGIURA, and S. YADA
[4]
[5]
Si を中心とする IV 族半導体は大規模集積回路・MOS
トランジスタの主材料であり、将来にわたってその重要
性は疑う余地が無い。Si や Ge など IV 族ベースの磁性半
導体や IV 族半導体と整合性の良いハーフメタルなど高
スピン偏極材料の創製とデバイスプロセスの研究を行っ
ている。これまでに GeMn の強磁性の起源の解明と GeM
アモルファス強磁性半導体の作製、新しい強磁性半導体
GeFe の作製と微視的構造および磁気光学効果などの物
性評価、SOI (silicon on insulator) 基板上への Fe3Si の作
製とそのスピン MOS デバイスプロセス開発などを進め
ている。
[6]
[7]
It is no doubt that Si and group-IV semiconductors
will be continuously important in the future, because
they are used for MOS transistors and integrated circuits. We study the fabrication of group-IV (Si and Ge)
based magnetic semiconductors and ferromagnets with
high spin polarization, such as half metals, which are
compatible with group-IV semiconductors, and their
applications to spin-device processes. We have grown
GeMn and clarified the origin of its ferromagnetism,
successfully fabricated ferromagnetic amorphous semiconductor GeMn. Also, we have successfully grown a
new ferromagnetic semiconductor GeFe and clarified its
microscopic structure and magneto-optical properties.
Recently, we have successfully fabricated ferromagnetic
[8]
embedded in GaAs", J. Appl. Phys. 97, 10D317
(2005) .
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. 95,
pp.17201 1-4 (2005).
A. M. Nazmul, T. Amemiya, Y. Shuto, S.
Sugahara, and M. Tanaka, Virtual Journal of
Nanoscale Science & Technology, Volume 12, Issue 2, July 11, 2005. http://www.vjnano.org.
S. Ohya, P-N. Hai, and M. Tanaka, "Tunneling
magnetoresistance in GaMnAs / AlAs / InGaAs /
AlAs / GaMnAs double-barrier magnetic tunnel
junctions", Appl. Phys. Lett. 87, 012105 (2005).
S. Ohya, P-N. Hai, and M. Tanaka, "Tunneling
magnetoresistance in GaMnAs / AlAs / InGaAs /
AlAs / GaMnAs double-barrier magnetic tunnel
junctions"; Virtual Journal of Nanoscale Science &
Technology, Volume 12, Issue 2, July 11, 2005.
http://www.vjnano.org.
S. Sugahara, K.L. Lee, S. Yada, and M. Tanaka,
"Precipitation of Amorphous Ferromagnetic
Semiconductor Phase in Epitaxially Grown
Mn-doped Ge Thin Film", Jpn. J. Appl. Phys. (Express Letter) Vol.44, pp.L1426 - L1429 (2005).
M. Yokoyama, S. Ohya, and M. Tanaka, "Growth
and magnetic properties of epitaxial MnAs thin
films grown on InP (001)", Appl. Phys. Lett. 88,
012504 (2006).
国際会議論文
[9] M. Tanaka and S. Sugahara <Invited>, "Spin devices for integrated circuits", International Magnetics Conference (Intermag 2005), Nagoya Congress Center, April 4-8, 2005.
[10] M. Tanaka <Invited>, "Ferromagnetic heterostructures for spintronics", 8th International
Conference on Atomically Controlled Surfaces,
Interfaces, and Nanostructures (ACSIN-8) and
13th International Conference on Thin Films
(ICTF-13), Stockholm, Sweden, June 19-23, 2005.
[11] S. Sugahara and M. Tanaka, "Theoretical analysis
and experimental demonstration of spin MOSFETs
using ferromagnetic Schottky barrier contacts for
the source and drain", 63rd Device Research Conference (DRC 2005), paper VC-2, Santa Barbara,
June 20-22, 2005.
Fe3Si on silicon-on-insulator (SOI) substrates, and developed
spin MOS devices.
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
[1] S. Sugahara and M. Tanaka "A spin
metal-oxide-semiconductor field-effect transistor
(spin MOSFET) using a ferromagnetic semiconductor for the channel", J. Appl. Phys. 97, 10D503
(2005).
[2] M. Yokoyama, H. Yamaguchi, T. Ogawa, and M.
Tanaka, "Zinc-Blende-type MnAs nanoclusters
[12] R. Nakane, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Formation
and
characterization
of
ferromagnetic/half-metallic silicide Fe1-xSix for Si-based
161
[13] S. Sugahara <invited>, "Spin MOSFETs as a basis
for integrated spin-electronics", 5th IEEE Conference on Nanotechnology, Nogoya, July 11-15,
2005.
pan, August 1-5, 2005.
[21] S. Yada, K. L. Lee, M. Tanaka, and S. Sugahara,
"Ferromagnetism in epitaxially grown Ge1-xMnx
thin films on Ge(001) substrates", The 3rd International School and Conference on Spintronics and
Quantum Information Technology (Spintech III),
Awaji Island, Japan, August 1-5, 2005.
[14] A. M. Nazmul, T. N. Son, Y. Shuto, and M. Tanaka, "Ferromagnetism and anomalous Hall effect
of Mn d-doped GaAs/p-AlGaAs heterostructures",
12th International Conference on Modulated
Semiconductor Structures (MSS12), Albuquerque,
USA, July 10-15, 2005.
[22] K. Sugiura, R. Nakane, S. Sugahara, and M. Tanaka, "Schottky barrier of ferromagnetic metal - Si
junctions for spin MOSFET", The 3rd International School and Conference on Spintronics and
Quantum Information Technology (Spintech III),
Awaji Island, Japan, August 1-5, 2005.
[15] P.N. Hai, M. Yokoyama, and M. Tanaka, "Spin
polarized tunneling in III-V based heterostructures
with a ferromagnetic MnAs thin film and
GaAs:MnAs nanoclusters", 12th International
Conference on Modulated Semiconductor Structures (MSS12), Albuquerque, USA, July 10-15,
2005.
[23] P.N. Hai, S. Sugahara, and M. Tanaka, "Reconfigurable logic gates based on single-electron spin
transistors", The 3rd International School and
Conference on Spintronics and Quantum Information Technology (Spintech III), Awaji Island, Japan, August 1-5, 2005.
[24] M. Tanaka <invited>, "Si-based Spintronics Devices", UT-TUM Bilateral Symposium on
Nanosciences, Komaba Campus of the University
of Tokyo, October 5, 2005.
[25] M. Tanaka, "Spintronics: Materials and Devices
for Future Electronics", International Symposium
on Advanced Electronics for Future Generations
－ Secure-Life Electronics for Quality Life and
Society － Hongo Campus of the University of
Tokyo, October 11-12, 2005.
spintronic devices", 47th Electronic Materials
Conference (EMC 2005), paper J10, Santa Barbara,
USA, June 22-24, 2005.
[16] M. Tanaka, A. M. Nazmul, and S. Sugahara <Invited>, "Ferromagnetic heterostructures for semiconductor spintronics", The 2005 International
Conference on MEMS, NANO, and Smart Systems (ICMENS), International Symposium on
Spintronics, Banff, Canada, July 24 - 27, 2005.
[17] Ahsan M. Nazmul, T. N. Son, Y. Shuto and M.
Tanaka, "Magneto-transport properties of Mn
delta-doped GaAs/p-AlGaAs heterostructures",
The 3rd International School and Conference on
Spintronics and Quantum Information Technology
(Spintech III), Awaji Island, Japan, August 1-5,
2005.
[18] Y. Shuto, Ahsan M. Nazmul, and M. Tanaka,
"Growth and magnetic properties of multilayer
structures of Mn-delta-doped GaAs", The 3rd International School and Conference on Spintronics
and Quantum Information Technology (Spintech
III), Awaji Island, Japan, August 1-5, 2005.
[26] M. Yokoyama and M. Tanaka, "Large magnetoresistance (600%) of GaAs:MnAs granular thin films
at room temperature", 50th Magnetism and Magnetic Materials Conference (50th MMM), paper
DA-06, San Jose, USA, October 30 - November 3,
2005.
[27] Y. Shuto, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Epitaxial
growth and magnetic properties of a new group IV
ferromagnetic semiconductor Ge1-xFex", 50th
Magnetism and Magnetic Materials Conference
(50th MMM), paper BG-04, San Jose, USA, October 30 - November 3, 2005.
[28] R. Nakane, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Preparation of ferromagnetic silicide Fe1-xSix using silicon-on-insulator (SOI) substrates for Si-based
spin-electronic devices", 50th Magnetism and
Magnetic Materials Conference (50th MMM), paper DS-01, San Jose, USA, October 30 - November 3, 2005.
[29] S. Ohya, P. N. Hai, M. Yokoyama, and M. Tanaka,
"Spin-dependent
Tunneling
Transport
in
[19] M. Yokoyama, T. Ogawa, and M. Tanaka, "Large
magnetoresistance (600%) at room temperature in
GaAs:MnAs granular thin films", The 3rd International School and Conference on Spintronics and
Quantum Information Technology (Spintech III),
Awaji Island, Japan, August 1-5, 2005.
[20] R. Nakane, J. Kondo, S. Sugahara, and M. Tanaka,
"Current-induced magnetization switching in epitaxial MnAs/NiAs/MnAs heterostructures on GaAs
substrates", The 3rd International School and
Conference on Spintronics and Quantum Information Technology (Spintech III), Awaji Island, Ja-
162
III-V-based Magnetic Heterostructures", Korea-Japan Joint Workshop on Magnetics,
MAG-05-125, Kyungsung University, Pusan, Korea, December 5-6, 2005.
[30] S. Ohya, P. N. Hai, and M. Tanaka, "Tunneling
magnetoresistance in GaMnAs-based double-barrier heterostructures", The 2nd Asian Forum on Magnetics, paper AF-2-6, YoungPyeong,
Korea, December 8-10, 2005.
[37] K. Sugiura, R. Nakane, S. Sugahara, and M. Tanaka,
"Schottky barrier height analysis of ferromagnetic metal
- Si junctions for spin MOSFETs", 24th Electronic Materials Symposium, Matsuyama, July 4-6, 2005.
[38] M. Yokoyama and M. Tanaka, "Growth and structural
properties of MnAs thin films grown on InP(001)", 24th
Electronic Materials Symposium, Matsuyama, July 4-6,
2005.
[39] Y. Shuto, A. M. Nazmul, and M. Tanaka, "Magneto-optical Properties of Mn-delta-doped GaAs Multilayer Structures", 24th Electronic Materials Symposium,
Matsuyama, July 4-6, 2005.
[31] T. Amemiya, H. Shimizu, P. N. Hai, M.Yokoyama,
M. Tanaka, Y. Nakano, "Fabrication of a Semiconductor Active Waveguide Optical Isolator with
an Epitaxially Grown MnAs Ferromagnetic Electrode", Optical Fiber Communication Conference
and Exposition (OFC), Anaheim, USA, March
5-10, 2006.
[40] P.N. Hai1, M. Yokoyama, and M. Tanaka, "Spin polarized tunneling in III-V based heterostructures with
GaAs:MnAs nanoclusters and a ferromagnetic metal
MnAs thin film", 24th Electronic Materials Symposium,
Matsuyama, July 4-6, 2005.
総説・解説論文
[32] 菅原聡「スピントランジスタ」電子情報通信学
会 誌 Vol.88, No.7, pp.541-550 (2005); S.
Sugahara, "Spin Transistors for Integrated
Spin-electronics", Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (IEICE), Vol.88, No.7, pp.541-550 (2005).
[41] 田中雅明 講義「スピントロニクスの実際」 文部
科学省ナノテクノロジーサマースクール「量子効果
素子の物理」、富士吉田、2005 年 8 月 11-23 日.
[42] アーサンナズムル、田中雅明、"Mn デルタドープ
ヘテロ構造における強磁性"、2005 年（平成 17 年）
秋季第 66 回応用物理学会学術講演会「スピンエレ
クトロニクスにおける材料研究の最前線」シンポジ
ウム、9pZQ-4, 徳島大学、2005 年 9 月 7 日-11 日；
A. M. Nazmul and M. Tanaka, "Ferromagnetism in Mn
delta-doped heterostructures", 66th Fall Meeting of the
Japan Society of Applied Physics, Symposium on Frontiers of Materials Research in Spin Electronics, 9pZQ-4,
Tokushima University, September 7-11, 2005.
[33] 菅原聡「スピントランジスタ」第４回スピンエ
レクトロニクス入門セミナー （代表世話人
田中雅明）テキスト pp. 70-79、2005 年 12 月 8
日、東京大学本郷キャンパス．
編著
[43] 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
(II)"、2005 年（平成 17 年）秋季第 66 回応用物理学
会学術講演会、10aZQ-1, 徳島大学、2005 年 9 月 7
日-11 日；P. N. Hai, S. Sugahara, and M. Tanaka, "Reconfigurable Logic Gates Based on Single Electron Spin
Transistors (II)", 66th Fall Meeting of the Japan Society
of Applied Physics, 10aZQ-1, Tokushima University,
September 7-11, 2005.
[34] 田中雅明, 科学立国日本を築く極限に挑む気
鋭の研究者たち 第七章スピントロニクスへの
挑戦「５節スピン機能半導体材料とスピントロ
ニクス」pp.243-258, 榊裕之監修 丸文研究交
流財団選考委員会編 日刊工業 2006 年 3 月
出版．
シンポジウム・研究会・国内学会等発表
[35] 田中雅明、ファムナムハイ、菅原聡、アーサンナ
ズムル、大矢忍、中根了昌、"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" 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 17 年度第 1 回研究成果報告会、東北
大学、2005 年 6 月 8 日-9 日.
[44] 横山正史、小川智之、田中雅明、"GaAs:MnAs グラ
ニュラー薄膜における磁気抵抗変化"、2005 年（平
成 17 年）秋季第 66 回応用物理学会学術講演会、
10aZQ-2, 徳島大学、2005 年 9 月 7 日-11 日；M.
Yokoyama, T. Ogawa, M. Tanaka, "Magnetoresistance
properties of GaAs:MnAs granular thin films", 66th Fall
Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
10aZQ-2, Tokushima University, September 7-11, 2005.
[36] 中根了昌、田中雅明、菅原聡、"シリコンベース・
スピンデバイスに向けた Fe1-xSix の作製と評価"、
文部科学省 RR2002 IT プログラム｢高機能・超低消
費電力メモリの開発｣プロジェクト 平成 17 年度第
1 回研究報告会、東北大学電気通信研究所 2005 年
6 月 30 日．
[45] 周藤悠介、アーサンナズムル、田中雅明、多層 Mn
デルタドープ GaAs 構造の結晶性と磁気光学特性の
評価"、2005 年（平成 17 年）秋季第 66 回応用物理
学会学術講演会、10aZQ-4, 徳島大学、2005 年 9 月
163
7 日-11 日；Y. Shuto，A. M. Nazmul, and M. Tanaka,
"Crystallinity and magneto-optical properties of
Mn-delta-doped GaAs multilayer structures", 66th Fall
Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
10aZQ-4, Tokushima University, September 7-11, 2005.
Japan Society of Applied Physics, 11aZQ-6, Tokushima
University, September 7-11, 2005.
[46] 近藤潤、周藤悠介、アーサン ナズムル、田中雅明、
"多層 Mn デルタドープ GaAs およびエピタキシャル
強磁性金属 MnAs を用いた複合ヘテロ構造における
トンネル磁気抵抗効果"、2005 年（平成 17 年）秋季
第 66 回応用物理学会学術講演会、10aZQ-5, 徳島大
学、2005 年 9 月 7 日-11 日；J. Kondo, Y. Shuto, A. M.
Nazmul, and M. Tanaka, "Tunnel magnetoresistance in
hybrid heterostructures consisting of Mn-delta-doped
GaAs and epitaxial ferromagnetic MnAs", 66th Fall
Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
10aZQ-5, Tokushima University, September 7-11, 2005.
[47] 中根了昌、田中雅明、菅原聡、"Silicon-on-insulator
(SOI) 基板を用いた強磁性 Fe1-xSix の作製と磁気特
性"、2005 年（平成 17 年）秋季第 66 回応用物理学
会学術講演会、10aZQ-6, 徳島大学、2005 年 9 月 7
日-11 日；R. Nakane, M. Tanaka, and S. Sugahara,
"Formation and magnetic properties of ferromagnetic
Fe1-xSix thin films using SOI substrates", 66th Fall
Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
10aZQ-6, Tokushima University, September 7-11, 2005.
[48] 矢 田 慎 介 、 田 中 雅 明 、 菅 原 聡 、 " ア モ ル フ ァ ス
Ge1-xMnx 薄膜の磁性評価"、2005 年（平成 17 年）
秋季第 66 回応用物理学会学術講演会、10aZQ-7, 徳
島大学、2005 年 9 月 7 日-11 日；S. Yada, M. Tanaka,
and S. Sugahara, "Magnetic properties of amorphous
Ge1-xMnx thin films grown on SiO2/Si substrates",
66th Fall Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 10aZQ-7, Tokushima University, September 7-11,
2005.
[51] 雨宮智宏、清水大雅、ファム ナム ハイ、横山正
史、田中雅明、中野義昭、"エピタキシャル強磁性
金属 MnAs を電極に用いた TM モード非相反損失導
波路型光アイソレータの実証"、第 29 回日本応用磁
気学会学術講演会、信州大学、長野、2005 年 9 月
19 日-22 日；T. Amemiya, H. Shimizu, P. N. Hai, M.
Yokoyama, M. Tanaka, Y. Nakano, "TM mode nonreciprocal loss shift type waveguide optical isolator using
epitaxial MnAs as a ferromagnetic electrode", The 29th
Annual Conference on Magnetics in Japan, September
19-22, 2005.
[52] 竹田幸治, 岡本淳, 岡根哲夫, 藤森伸一, 斎藤祐児,
村松康司, 小林啓介, 藤森淳, 岡林潤, 尾嶋正治, 大
矢忍, Pham Nam Hai, 田中雅明、"GaMnAs の XMCD
磁場・温度・濃度依存性"、日本物理学会 2005 年秋
季大会、20pPSA-3、同志社大学、2005 年 9 月 19 日
-22 日；Yukiharu Takeda, Jun Okamoto, Tetsuo Okane,
Shin-ichi Fujimori, Yuji Saitoh, Yasuji Muramatu, Keisuke Kobayashi, Atushi Fujimori,Jun Okabayashi, Masaharu Oshima, Shinobu Ohya, Pham Nam Hai, Masaaki
Tanaka, "Magnetic-field, Temperature and Mn-doping
dependence of XMCD of GaMnAs", 2005 Fall Meeting
of the Physical Society of Japan, 20pPSA-3, Doushisha
University, Sept.19-22, 2005.
[53] 清水大雅、雨宮智宏、ファムナムハイ、横山正史、
田中雅明、中野義昭、"非相反損失変化に基づく集
積化可能な導波路型光アイソレータ"、電子情報通
信学会「ナノスケール光集積回路技術の展望」シン
ポジウム、北海道大学、2005 年 9 月 20 日～23 日；
Hiromasa Shimizu1, Tomohiro Amemiya1 Pham Nam
Hai2 Masafumi Yokoyama Masaaki Tanaka Yoshiaki
Nakano, "Integratable Waveguide Optical Isolators
Based on the Nonreciprocal Loss Shift", The Institute of
Electronics, Information and Communication Engineers
2005 Fall Meeting, Symposium on 'Prospects of Nanoscale Optoelectronics Integrated Circuit Technology',
Hokkaido University, September 20-23 (2005).
[49] 周藤悠介、田中雅明、菅原聡、"強磁性 Ge1-xFex 薄
膜のエピタキシャル成長と磁気特性"、2005 年（平
成 17 年）秋季第 66 回応用物理学会学術講演会、
10aZQ-8, 徳島大学、2005 年 9 月 7 日-11 日；Y.
Shuto, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Epitaxial growth
and magnetic properties of ferromagnetic Ge1-xFex thin
films", 66th Fall Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 10aZQ-8, Tokushima University, September 7-11, 2005.
[50] アーサンナズムル、トラングォクソン、周藤悠介、
田中雅明、"Mn デルタドープ GaAs ヘテロ構造にお
ける異常ホール効果とプレーナホール効果"、2005
年（平成 17 年）秋季第 66 回応用物理学会学術講演
会、11aZQ-6, 徳島大学、2005 年 9 月 7 日-11 日；
A. M. Nazmul, T. N. Son, Y. Shuto, and M. Tanaka,
"Anomalous and Planar Hall Effects of Mn-δ-doped
GaAs-based Heterostructures", 66th Fall Meeting of the
164
[54] 田中雅明、"III-V 族および IV 族ベースのスピント
ロニクス材料とデバイス"、東北大学電気通信研究
所平成 17 年度共同プロジェクト研究会「スピンエ
レクトロニクスの新展開」、仙台、2005 年 10 月 4
日-5 日．
[55] 菅原聡、周藤悠介、矢田慎介、田中雅明、"IV 族系
磁性半導体 GeMn および GeFe の成長と物性"、文部
科学省 RR2002 IT プログラム｢高機能・超低消費電
力メモリの開発｣プロジェクト 平成 17 年度第 2 回
研究報告会、東北大学電気通信研究所 2005 年 10
月 12 日．
[56] Hiromasa Shimizu, Tomohiro Amemiya, Masafumi
Yokoyama, Nam Hi Pham, Masaaki Tanaka, and Yoshiaki Nakano, "Nonreciprocal Propagation Using Epitaxially Grown Ferromagnetic Electrode for Polarization
Insensitive Active Waveguide Optical Isolators", The
6th CREST Symposium on Function Evolution of Materials and Devices based on Electron/Photon Related
Phenomena, Tokyo, October 18-19, 2005.
[65] 田中雅明、"半導体をベースとしたスピン機能材料
の開発とスピンエレクトロニクスへの展開"、科学
技術振興事業団さきがけ研究「光と制御」第９回領
域会議、東京千代田区一ツ橋学術総合センター、
2006 年 3 月 23 日.
[66] ファムナムハイ、高橋啓介、横山正史、大矢忍、
田中雅明、"トンネル磁気抵抗効果による強磁性
MnAs 微粒子の磁気特性の研究"、2006 春季第 53 回
応用物理学関連連合講演会、22a-ZM-10、武蔵工業
大学、2006 年 3 月 22 日-3 月 26 日； P. N. Hai, K.
Takahashi, M. Yokoyama, S.Ohya, and M. Tanaka,
"Magnetic characteristics of ferromagnetic MnAs nanoclusters studied by spin-dependent tunneling", 53rd
Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
22a-ZM-10, Musashi Institute of Technology, Yokoyama, March 22-26, 2006.
[57] 田中雅明, “スピントロニクスとデバイス"、JEITA
ナノスケールデバイス技術専門委員会、東京、
2005 年 10 月 31 日.
[58] 菅原聡、"スピントランジスタ" 応用物理学会 ス
ピンエレクトロニクス研究会主催第４回スピンエ
レクトロニクス入門セミナー、東京大学本郷キャ
ンパス 2005 年 12 月 8 日.
[59] 中根了昌 "スピントランジスタ" セミコンジャパ
ン 2005, SEMI テクノロジーシンポジウム, Session5
半導体ナノテクノロジー、幕張メッセ、2005 年 12
月 8 日.
[67] 中根了昌、田中雅明、菅原聡、"Silicon-on-insulator
(SOI) 基板上の強磁性 Fe1-xSix 薄膜の磁性と構造評
価"、2006 春季第 53 回応用物理学関連連合講演会、
24a-ZM-10、武蔵工業大学、2006 年 3 月 22 日-3 月
26 日；R.Nakane, M. Tanaka, and S. Sugahara, "Magnetic property and crystal structure analyses of ferromagnetic Fe1-xSix thin films on SOI substrates", 53rd
Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
24a-ZM-10, Musashi Institute of Technology, Yokoyama, March 22-26, 2006.
[60] 田中雅明、ファムナムハイ、大矢忍、横山正史、
"MnAs ナノ微粒子を含む III-V 族ベース強磁性トン
ネル接合の作製とトンネル磁気抵抗効果"、文部科
学省 RR2002 IT プログラム｢高機能・超低消費電力
メモリの開発｣プロジェクト 平成 17 年度第 3 回研
究報告会、東北大学電気通信研究所 2005 年 12 月
22 日．
[61] 田中 雅明、周藤 悠介、矢田 慎介、杉浦 邦晃、
ファナムハイ、横山 正史、大矢 忍、中根 了昌、
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"、文部科学省科学研究費補助
金特定領域研究「半導体ナノスピントロニクス」平
成 17 年度成果報告会、東京工業大学 大岡山ディ
ジタル多目的ホール、2006 年 1 月 23 日-25 日.
[68] 周藤悠介、田中雅明、菅原聡、<講演奨励賞記念講
演> "エピタキシャル強磁性半導体 Ge1-xFex 薄膜
の結晶性および磁性"、2006 春季第 53 回応用物理学
関連連合講演会、24a-ZM-12、武蔵工業大学、2006
年 3 月 22 日-3 月 26 日；Y. Shuto, M. Tanaka, and S.
Sugahara, "Crystallinity and magnetic properties of epitaxial ferromagnetic Ge1-xFex thin films", 53rd Spring
Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
24a-ZM-12, Musashi Institute of Technology, Yokoyama, March 22-26, 2006.
[62] 田中雅明、"電子-スピントロニクスデバイスの成果
と展望"、文部科学省科学研究費補助金特定領域研
究「半導体ナノスピントロニクス」公開シンポジウ
ム「スピンの拓く未来のエレクトロニクス」、東京
工業大学 大岡山ディジタル多目的ホール、2006
年 1 月 24 日.
[69] 林宏達、アーサンナズムル、田中雅明、"Mn デル
タドープ GaAs ヘテロ構造におけるプレーナホール
効果と磁気異方性"、2006 春季第 53 回応用物理学関
連連合講演会、22p-ZM-5、武蔵工業大学、2006 年
3 月 22 日-3 月 26 日；H. T. Lin, A. M. Nazmul, and
M.Tanaka, "Planar Hall effect and Magnetic Anisotropy
of GaAs-based Heterostructures with Mn Delta Doping",
53rd Spring Meeting of the Japan Society of Applied
Physics, 22p-ZM-5, Musashi Institute of Technology,
Yokoyama, March 22-26, 2006.
[63] 菅原聡、周藤悠介、矢田慎介、中根了昌、杉浦邦
晃、田中雅明、"IV 族ベース・磁性半導体の成長、
物性とその応用"、文部科学省 RR2002 IT プログラ
ム｢高機能・超低消費電力メモリの開発｣プロジェ
クト 平成 17 年度研究成果報告会、東北大学電気通
信研究所 2006 年 3 月 9 日-10 日．
[64] 田中雅明、ファムナムハイ、横山正史、大矢忍、
菅原聡、"III-V 族ベース・エピタキシャル強磁性ト
ンネル接合とトンネル磁気抵抗効果"、文部科学省
RR2002 IT プログラム｢高機能・超低消費電力メモ
リの開発｣プロジェクト 平成 17 年度研究成果報告
会、東北大学電気通信研究所 2006 年 3 月 9 日-10
日．
[70] 水野洋輔、大矢忍、ファムナムハイ、田中雅明、"
強磁性半導体を用いた磁気トンネルトランジスタ
のデバイス動作特性シミュレーション"、2006 春季
第 53 回応用物理学関連連合講演会、22p-ZM-14、
武蔵工業大学、2006 年 3 月 22 日-3 月 26 日；Y.
165
タキシャル成長と磁気特性"、2005 年（平成 17
年）秋季第 66 回応用物理学会学術講演会、
10aZQ-8, 徳島大学、2005 年 9 月 7 日-11 日.
Mizuno, S. Ohya, P. N. Hai, and M. Tanaka, "Numerical
Simulation of Magnetic Tunneling Transistor based on
Ferromagnetic Semiconductor", 53rd Spring Meeting of
the Japan Society of Applied Physics, 22p-ZM-14,
Musashi Institute of Technology, Yokoyama, March
22-26, 2006.
[71] 雨宮智宏、清水大雅、P.N. Hai、横山正史、田中雅
明、中野義昭、"エピタキシャル強磁性電極 MnAs
を用いた非相反損失変化による導波路型光アイソ
レータ"、2006 春季第 53 回応用物理学関連連合講演
会、25a-Y-13、武蔵工業大学、2006 年 3 月 22 日-3
月 26 日；T. Amemiya, H. Shimizu, P.N. Hai, M. Yokoyama, M. Tanaka, and Y. Nakano, "Waveguide optical isolators based on the nonreciprocal loss shift using
epitaxially grown ferromagnetic MnAs electrodes", 53rd
Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics,
25a-Y-13, Musashi Institute of Technology, Yokoyama,
March 22-26, 2006.
その他
[72] ＭＳＪ技術情報サービス 第１６号 2005 年
10 月 17 日 16.02 スピンエレクトロニクスに
関する注目すべき報告相次ぐ 第６６回応用
物理学会講演会において、スピンエレクトロ
ニクスに関する多くの報告があった。特に東
京大学の田中教授グループによる Ge ベースの
新しい強磁性半導体 Ge1-xFex に関する研究、
東北大学の猪俣教授グループによる MgO ンネ
ル障壁を用いる強磁性 2 重トンネル接合にお
けるスピン偏極量子井戸とスピン注入磁化反
転に関する研究、東北大学の宮崎教授グルー
プによるホイスラーCo2MnSi 合金を用いた
MTJ 素子の大きな TMR 比に関する研究が注目
さ
れ
た
。
http://www.wdc-jp.com/msj/information/051017/0
51017_02.html
[73] 平成 17 年度猪瀬賞 ファムナムハイ 「強磁
性微粒子を含むナノ構造におけるスピン依存
トンネル現象とその応用」 財団法人 電気・
電子情報学術振興財団、2005 年 7 月．
[74] 東京大学工学系研究科長賞 および 電気系
専攻修士論文賞 ファムナムハイ 2006 年 3
月 修 士 論 文 「 Spin-dependent Tunneling in
Heterostructures with Ferromagnetic MnAs
Nano-scale Particles and Its Applications（ナノス
ケール強磁性 MnAs 微粒子を含むヘテロ構造
におけるスピン依存トンネル現象とその応
用）」および優秀な成績に対して。
[75] 応用物理学会講演奨励賞、2006 年 3 月、周藤
悠介 下記の発表に対して 周藤悠介、田中
雅明、菅原聡、"強磁性 Ge1-xFex 薄膜のエピ
166
廣瀬（明）研究室
Hirose Laboratory
(http://www.eis.t.u-tokyo.ac.jp/)
可能であることを示した。
We proposed a novel phase unwrapping method in which
we spread the singularity in phase map with fractional phase
compensators, unlike we do in the conventional network-flow
cost minimization (NFCM) method compensating with discrete 2nπ. We demonstrated that obtained digital elevation
map has higher quality than those obtained in the NFCM
method. In addition, the calculation cost was found very
small.
研究現況
Current Research Projects
1.
対人プラスチック地雷可視化システム
廣瀬 明・増山惣一・中尾一貴
Antipersonnel Plastic Landmine Visualization System by Use of Complex-Valued Neural Networks
A.Hirose, S.Masuyama and K.Nakao
3.
本年度は特に、集積アンテナ用エレメントの詳細設計
と、ハンドセットのモジュールの一体化を進めた。昨年
度、Walled-LTSAと名づけた新アンテナ・エレメントを
発表し、それを集積化した集積アンテナを構築した。そ
の構造の最適化を目指して、特にWall部分の形状がアン
テナ特性に与える影響を定量的に評価した。そして、
Wall形状を最適化した。また、ハンドセットのマイクロ
波回路部分、複素振幅画像の画像区分処理部分、地雷ク
ラス同定部分を一体化し、ハンドセットとして構築した。
MWE2005 等のマイクロ波関連展示会でも大きな注目を
集めた。
We focused on the detailed design of element antenna and
the integration of functional modules. Last year, we proposed
a new antenna element, named Walled-LTSA, and integrated
the elements to construct an integrated antenna, with which
we demonstrated a quick reflection measurement and a good
performance to visualize plastic landmines. This year, we
analyzed the effect of the wall shape on the radiation characteristics quantitatively. Based on the result, we optimized the
wall morphology. Another work was the integration of the
three
functional
modules,
i.e.,
microwave,
CSOM-classification, and landmine-class identification modules. We constructed an integrated handset. It attracted many
researchers in conferences and exhibitions such as MWE
2005.
2.
干渉型開口合成レーダ
廣瀬 明・山城遼
Interferometric Synthetic Aperture Radars
A.Hirose and R.Yamaki
位相アンラッピングの手段として広く用いられようと
しているネットワークフローコスト最小化(NCFM)法では、
位相に含まれている特異点を解消するために、逆向きの
位相回転成分を離散的に位相マップに挿入している。わ
れわれは、この手法では位相特異点発生の原因である波
動の干渉雑音を根本的には解決できないと考え、新たに
特異性拡散法を提案した。この方法は、位相の不整合量
を特異点の周辺も含めて連続的に補正する方法である。
実際に富士山周辺の位相観測データにこれを適用し、
NCFM法よりも高いSN比を短い計算時間で達成することが
167
適応的で高機能な超音波イメージング
廣瀬 明・西野智弘
Highly-functional Adaptive Ultrasonic Imaging
A.Hirose and T.Nishino
位相情報を複素ニューラルネットワークで有効に柔軟
に扱う超音波イメージングシステムの開発を進めた。従
来の超音波計測は、その画像再構成や形状認識などの性
能が未だ貧弱である。われわれは、複素ニューラルネッ
トワークを利用することにより、より高機能な計測の実
現を目指す。
Based on the theory of the complex-valued neural networks, we investigate highly-functional adaptive ultrasonic
imaging. Conventional ultrasonic systems have wide room for
improvement in imaging and shape-reconstructing performance. Phase-sensitive adaptive processing is making a big
breakthrough.
4.
光通信における適応的信号・情報処理
廣瀬 明・谷澤 健
Adaptive Dispersion Compensation in Optical
Communications
A.Hirose and K.Tanizawa
光交換によるメトロネットワークでは、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。本年は特にVIPAを用いて伝送実験を行い、
その有効性を実証した。
In the near-future all-optical networks, adaptive dispersion
compensation is indispensable for high-speed flexible communications. Last year, we 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 formulated the dynamics. This year, we demonstrated a fast compensation. with
a VIPA dispersion compensator.
5.
複素ニューロCGHによる３次元動画の高速作
製
廣瀬 明・谷澤 健・肥後智昭
Fast 3D-Movie Generation by CGH Using Com-
plex-Valued Neural Networks
A.Hirose, K.Tanizawa and T.Higo
複素ニューラルネットワークの汎化性に基づく、コン
ピュータ合成ホログラム(CGH)の動画を高速に生成する
方法を提案した。ホログラムは３次元画像の生成や光ピ
ンセットなどへの利用が期待されている。本提案により、
複素ニューラルネットワークで画像フレームを内挿して
生成速度を大きく向上させることに成功した。
Computer-generated hologram (CGH) requires a long
calculation time. In particular, the generation of a CGH stream
for three-dimensional movies takes a huge amount of calculation cost. We proposed a small-calculation-cost method to
generate a CGH stream based on coherent neural networks
that deal with complex-amplitude information with generalization ability in the frequency domain. We demonstrated successfully that, after carrier- frequency- dependent learning, we
can generate a CGH stream by sweeping the carrier frequency
with neural interpolation thanks to frequency-domain generalization.
6.
遅延が学習にもたらす影響の解析
廣瀬 明・東 佑輔
Influence and Utilization of Delay in Neural Sensorimotor Systems
A.Hirose and Y.Azuma
人の感覚・運動系が持つ遅延時間が運動制御性能にも
たらす影響とその利用に関する研究を進めている。人間
の知覚や運動には 100ms 程度の遅延の存在がある。その
ため、通常のフィードバック制御では理想的な運動制御
結果は得られない。その欠点が、人間に知能をもたらし
た、とする考え方がある。われわれは、人工ニューラル
ネットワークの学習においても、この遅延の影響が有効
に用いられる場合があると考え、その機序を実験的に解
析している。
We investigate the influence of delay in sensorimotor systems on motion control and its utilization. Humans have inevitable delay of approximately 100ms in sensing and motion.
Therefore, we cannot perform a good motion control with a
simple feedback mechanism. Some researchers say that, because of this delay, we have been able to develop our intelligence. We believe that the delay should also be effective in
artificial neural networks. We investigate the mechanism with
which neural networks utilize the delay in sensorimotor systems in learning and self-organization.
7.
行った。詳細は後日公表する。
We conducted experimental study on extraction and processing of letters/characters in natural images. In particular, we
have developed a new method realized in Fourier domain. The
detail is to be presented.
8.
神経細胞活動の定量的解析
廣瀬 明・渡辺 将也・森永真人
Quantitative Analysis of Neuron Behavior
A.Hirose, M.Watanabe and M.Morinaga
軸策を伝搬する活動電位の伝搬メカニズムについて、
ケーブル理論に代わりわれわれが提案した新しい理論、
すなわちポテンシャル理論を用いた解析を進めた。この
理論によって、任意パラメータのフィッティングをせず
に細胞膜電位等の解析が可能となり、ミクロな活動をマ
クロなパルスに直接結びつけることができる。本年度は
特に、(1)軸策を伝搬するパルスの速度の評価と(2)スパ
インの成長速度の部位依存性について解析を行った。
Instead of the conventional cable theory, we previously
formulated a potential-based pulse propagation theory on the
neuron membrane. Our new theory is free from parameter
arbitrariness so that we can connect microscopic physics directly to mesoscopic neuron activity. This year, we applied it
to (1)evaluation of pulse speed along axon with/without myelin and (2)analysis of spine shaping mechanism.
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
研究論文
[1]
S.Kawata A.Hirose : “Frequency multiplexed logic circuit based on coherent optical neural network,” Applied
Optics, 44, 19 (2005) 4053-4059.
[2]
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) 85-91.
[3]
T.Hara A.Hirose: “Adaptive plastic-landmine visualizing
radar system: Effects of aperture synthesis and feature-vector dimension reduction,” IEICE Trans. on Electron., E88-C, 12 (2005) 2282-2288.
[4]
A.B.Suksmono A.Hirose: “Progressive transform-based
phase unwrapping utilizing a recursive structure,” IEICE
Trans. on Commun. , E89-B, 3 (2006) 929-936.
画像中の文字抽出と処理
廣瀬 明・小山純平
Extraction and Processing of Letters/Characters in
Natural Images
A.Hirose and J.Koyama
国際会議論文
[5]
自然画像から文字を抽出する方法について、検討を進
めた。特に、フーリエ領域での振る舞いを中心に解析を
168
L.Amornrat S.Kawata A.Hirose: “Phase signal embedment in densely frequency-multiplexed coherent
neural networks,” OSA Topical Meeting on Information
Photonics (OSA_IP) 2005 Charlotte, Proc. (June 6-9,
2005, Charlotte) ITuA2.
[6]
T.Oishi A.B.Suksmono A.Hirose: “Proposal of bilinear
surface compensation of distortion in least-squrares
phase unwrapping,” Int'l Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS) 2005 Seoul, Proc. (July
25-19, 2005, Seoul) 168.1.
[7]
K.Tanizawa A.Hirose: “Gradient-Method Based Adaptive Control of Tunable Dispersion Compensator that
Minimizes Time-Domain Waveform Error,” Optical Fiber Commun. Conf. (OFC), 2006 Los Angeles, Proc.
(March 5-10, 2006, Los Angeles) CA, OWI-45.
シンポジウム・研究会・大会等発表
[8]
谷澤 健, 廣瀬 明: “時間波形誤差を最小化する勾
配法を用いた適応的分散補償,” 信学会光通信シス
テム研究会, OCS2005-40 (2005).
[9]
増山 惣一, 廣瀬 明: “高速・高空間分解能の地中
イメージング用集積アンテナ・ハンドセット,” 信
学会/電気学会電磁界理論研究会, EMT05-82 (2005).
[10] 渡辺将也, 廣瀬明: “Nernst-Planck 方程式に基づく
軸索活動電位伝搬速度の 3 次元解析,” 信学会ニュ
ー ロ コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グ 研 究 会 , NC2005-111
(2006-3).
[11] 廣瀬 明, 浅野 泰史, 濱野 敏彦: “コヒーレント
型ニューラルネットワークにおける動作モードの
修飾と発展学習,” 第 15 回インテリジェント・シス
テム・シンポジウム, 2A2-4 (2005) 297-302.
[12] L.Amornrat, S.Kawata, A.Hirose: “Phase signal embedment in densely frequency-multiplexed coherent
neural networks,” Frontiers in Optics 2006 Rochester,
Proc. (October 8-12, 2005, Rochester) FTuY5 .
[13] A.Hirose: “Complex-valued self-organizing map for
imaging antipersonnel plastic landmines: A brain
brought up with phase-sensitive eyes,” Int'l Symposium
on Electronics for Future Generations, COE21
--"Secure-life electronics" for quality life and society--,
Proc. (October 11-12, 2005, Tokyo) 445-451.
[14] 増山惣一, 廣瀬 明: “高速・高空間分解能の地中イ
メージング用集積アンテナ・ハンドセット,” 第 6
回 21 世紀 COE ワークショップ, Proc. (March 13,
2006, Tokyo) 55-60.
特許
[15] 廣瀬 明, 谷澤 健: “波形劣化補償方法及び装置,”
特許出願, 特願 2005-163358.
169
藤島研究室
Fujishima Laboratory
(http://www.axcel.k.u-tokyo.ac.jp/)
etc. are also necessary. Research on the LNA is therefore
conducted as a series of build-up sub-topics: CPW characterization, Layout-optimization and LNA design topology.
研究現況
Current Research Projects
2.
超高速パルス通信
藤島実・オンチュアーメット・
バダラワワサンタマーラ・王彤
Ultra-High Speed Pulse-Communication
M. Fujishima, A. Oncu, W. Badalawa and T. Wang
1.
ミリ波帯 CMOS 回路
藤島実・山本憲・ライチーホン・
渡辺宏樹・王寧一・石橋浩二
Millimeter-Wave CMOS Building Blocks
M. Fujishima, K. Yamamoto, C.H. Lai, H. Watanabe,
N.Y. Wang and K. Ishibashi
トランシーバの仕様を決定する回路は PLL であり、PLL
の発振周波数、消費電力を向上させる必要がある。その
ためには PLL の部分回路である周波数分周器の高性能化
が最も重要な課題である。本研究では新しい周波数分周
器を提案し、従来と比べて最も高い動作周波数、最も低
い消費電力の周波数 2 分周器をそれぞれ実現した。また、
単体の MOSFET でハーモニックミキサを実現する方法を
提案し、最も高い動作周波数のハーモニック周波数分周
器を実現した。また、受信信号は低雑音増幅器（LNA）に
よって増幅され、信号処理が行われる。LNA には、消費
電力の仕様を満たしつつ雑音指数、線形性、利得のバラ
ンスを高いレベルで満たすことが求められる。一方、高
い周波数では、インダクタよりもコプレナ伝送線路
（CPW）の方が特性が向上するため、トランジスタ、配線、
キャパシタ等に加えてコプレナ伝送線路のモデル化が重
要となる。我々は CPW のモデル化とトポロジおよびレイ
アウトの最適化を通して LNA の研究を行っている。
The oscillating frequency and power consumption of a
phase-locked loop (PLL) should be improved since a PLL
determines the specification of a transceiver. In order to improve the performance of a PLL, a frequency divider which is
the most important sub circuit of the PLL is focused. In this
research, new divide-by-2 frequency dividers are proposed
and divide-by-2 frequency dividers which operate at the highest operating frequency and the lowest power consumption are
realized, respectively. The method how to realize a harmonic
mixer by utilizing a single MOSFET is proposed and a harmonic frequency divider which operates at the highest operating frequency is realized. Moreover, in a communication
system, the low-noise amplifier (LNA) is one of important
building blocks in the downlink of the system. It amplifies the
incoming signal for further processing through the downlink
chain. The design of this LNA involves many traditional
challenges such as obtaining a low noise figure, high linearity,
high gain at a specified output power. 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
170
60GHz 帯には、無免許で 10dBm までの送信電力が認め
られている 7GHz の周波数帯域があり、この帯域を用い
ることで超高速無線通信が実現できることが期待されて
いる。ミリ波帯で動作する回路には、一般的に高価な化
合物半導体が使われている。そこで本研究では、低コス
トな CMOS 技術を用いての超高速ミリ波パルスコミュニ
ケーションの研究を行っている。デジタル回路とアナロ
グ回路の両方の技術を用いることにより、60GHz ミリ波
帯での新しいパルス発生回路を 90nmCMOS プロセスで設
計した。現在、60GHz 帯域における新しい CMOS 無線受信
回路について研究を行っている。
60 GHz Millimeter-wave band, having 7 GHz license free
bandwidth and 10dBm output power, has a capacity to provide ultra high speed wireless communication. High speed
circuits operating at the millimeter wave band are generally
realized by using expensive compound semiconductor technologies. However, in this research novel low cost millimeter-wave LSI CMOS circuits for ultra-high speed
pulse-communications are investigated. By using both digital
and analog design techniques, aiming at 60 GHz millimeter-wave band novel pulse generator circuit has been designed
by using 90nm CMOS process. As a result, the simulation of
the designed novel CMOS pulse generator circuit can generate
pulses at the millimeter wave band. Currently, novel CMOS
receiver circuits at 60GHz band are studied.
3.
オンチップ伝送線路を用いた受動フィルタの
モデリングと自動設計
藤島実・金子暁彦・谷本英之・
本良瑞樹・小林直樹
Modeling and Design Automation of Passive Filters with On-Chip Transmission Lines
M. Fujishima, A. Kaneko, H. Tanimoto,
M. Motoyoshi and N. Kobayashi
製造後の調整や信号処理を考慮する場合，高周波回路
においてもディジタル回路との親和性の高い CMOS がコ
ストやサイズの面で化合物半導体よりも有利である。高
い性能を実現するには、受動素子において最適化設計が
不可欠となる。また設計コストを考えると自動設計が好
ましい。そこで，本研究では，高いＱ値を達成しやすい
伝送線路を用いたフィルタの最適設計に取り組んだ。フ
ィルタの最適設計は一般的に非線形問題となる。そこで、
大域的な探索に向いている遺伝的アルゴリズム(GA)と、
locking frequency divider with low power consumption
and a wide locking range,” IEEE International Meeting
for Future of Electron Devices Kansai, P-D9, (Osaka)
(Apr. 2005)
最適解の近傍での収束性が優れている逐次二次計画法
(SQP)を組み合わせた最適化手法を用いて収束性の向上
を図った。その結果、所定の範囲内で収束性の保証され
た最適化が可能であることを確認した。また自動設計プ
ログラムを用いることにより解析的手法で求める場合と
比較し 11% ～36%回路面積の削減が可能であることを示
した。また、RF-CMOS 回路において、低損失の伝送線路
を実現可能なスローウェーブコプレナ導波路(SCPW)が提
案されている。しかし微細化されたプロセスでは、回路
設計におけるデンシティルールが厳しくなり、メタル間
隔を大きく広げる必要のある SCPW の実装は難しい。そ
こで我々は、SCPW 同様に低損失で、デンシティルール
を満たす事が可能な伝送線路形状を考案し、その特性を
モデリングした。また、伝送線路における波長が短けれ
ば、実装時の線路長も短縮可能であり、回路面積の削減
が可能である。伝送線路の構造を解析することにより、
線路中の波長の短縮が可能であることを試作を通じて実
証した。
For higher performance and lower design cost of RF integrated circuit, design automation of passive devices are necessary. In particular, matching networks are important blocks
for gain optimization at high frequency. In this work, a design
automation tool using on-chip transmission lines with high
quality factors is developed. The tool can optimize various
filters and matching networks by adjusting port impedances to
complex values. Since design automation of filters and
matching networks is generally a nonlinear optimization
problem, a combination algorithm of sequential quadratic
problem (SPQ) with a high convergence rate near optimal
solution and genetic algorithm (GA) suitable to global search
is applied to solve the problem. The tool reduces 11% ～36%
less total transmission-line length compared with that designed by the analytical method. Moreover, slow-wave coplanar waveguide (SCPW) transmission line structure was
proposed for RF-CMOS. Low-loss characteristic of SCPW
can be archived by keeping the large spacing between signal
and ground line. However, SCPW can not be used in advanced CMOS processes practically due to the stringent density rule. To satisfy the stringent density rule while keeping
low-loss characteristics, new transmission line structure was
proposed and modeled. In addition, the physical length of
transmission line and the total chip-area are related. To reduce
the chip-area, new short wave-length transmission line structure was innovated, through the structural analysis. The concept of this idea was confirmed by designed test devices.
I.C.H. Lai and M. Fujishima, “Simple modeling expressions for substrate network of on-chip inductors,” Proceedings of the 2005 International Conference on Microelectronic Test Structures, pp. 113-118 (April 2005)
[3]
M.Fujishima,
K.Yamamoto,
and
I.C.H.Lai,
“High-performance RFCMOS designs for high-speed
and secure communications,” International Symposium
on Advanced Electronics for Future Generations, pp.
141-146 (October 2005)
[4]
K.Yamamoto and M. Fujishima, “70GHz CMOS Harmonic Injection-Locked Divider,” IEEE International
Solid-State Circuits Conference (San Francisco) (8th
February, 2006)
国内学会・研究会等
[5]
渡辺, 山本, 藤島, “デュアルピーク共振回路による
電圧制御発振回路の高性能化”, 第 5 回 シリコンア
ナログ RF 研究会（東京）（2005 年 8 月 17 日）
[6]
Lai, 王, 藤島, “インダクティブゲートカスコード回
路による増幅回路の利得改善”, 第 5 回 シリコンア
ナログ RF 研究会（東京）（2005 年 8 月 17 日）
[7]
谷本, Lai, 藤島, “スローウェーブコプレナ導波路の
最適化”, 2005 年電子情報通信学会ソサイエティ大
会（札幌）（2005 年 9 月 20 日）
[8]
I.C.H. Lai and M. Fujishima“Substrate-coupled inductor
model for circuit design simulations,”電子情報通信学
会集積回路研究専門委員会（高知）（2005 年 12 月
16 日）
[9]
渡辺, 山本, 藤島, “デュアルピーク電圧制御発振器
の試作と解析”, 2006 年電子情報通信学会総合大会
（東京）2006 年 3 月
[10] 谷本, 藤島, “スローウェーブコプレナ導波路のモデ
リング”, 2006 年電子情報通信学会総合大会（東京）
2006 年 3 月
[11] 新山, 藤島, “キーロンダリングを用いたストリーム
暗号”, 2006 年電子情報通信学会総合大会（東京）
2006 年 3 月
[12] 王, 藤島, “形状依存を考慮した 110GHz までの
MOSFET のモデリング”, 2006 年電子情報通信学会
総合大会（東京）2006 年 3 月
[13] 金子, 藤島, “オンチップ伝送線路を用いたフィルタ
の自動設計”, 2006 年電子情報通信学会総合大会（東
京）2006 年 3 月
論文・著書一覧（2005 年度）
Publications List
国際会議論文
[1]
[2]
K. Yamamoto and M. Fujishima, “Differencial injection
171
何研究室
He Laboratory
(http://www.ee.t.u-tokyo.ac.jp/~zhe)
2. 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の合成による分布
型光ファイバセンシング
何 祖源・保立和夫・樊 昕昱
Distributed Fiber-Optic Strain Sensing by Synthesizing a Dynamic Grating in Polarization- Maintaining Erbium-Doped Fiber
Z. HE, K. HOTATE, X. FAN
研究現況
Current Research Projects
1. 高性能光リフレクトメトリの研究
何 祖源・保立和夫・樊 昕昱・小西正俊・上土井
悠
Studies on High-Performance Optical Reflectometry
Z. HE, K. HOTATE, X. FAN,
M. KONISHI, and Y. UWADOI
光波コヒーレンス関数の合成法を活用し、偏波維持エ
ルビウム添加ファイバ（PM-EDF）中にダイナミックグ
レーティングを合成する手法による分布型光ファイバセ
ンサを提案した。ダイナミックグレーティングを
PM-EDF 中の一箇所に局在させ、ファイバに沿って掃引
できること、また、ファイバに歪や温度が印加された場
合、ダイナミックグレーティングの反射スペクトルの中
心周波数が歪あるいは温度に比例してシフトすることを
示した。新たに提案した二重同期検波手法を用いて、歪
と温度の測定を実証し、初めてダイナミックグレーティ
ングによる分布型センシングに成功した。
Applying the technique of synthesis of optical coherence
function, a novel distributed fiber-optic strain sensor is proposed by synthesizing a dynamic grating in the polarization
maintaining erbium-doped fiber (PM-EDF). It is shown that
the dynamic grating can be localized within a small region at
an arbitrary position along the fiber; the Bragg frequency of
the dynamic grating will shift according to the strain or temperature; and the magnitude of shift is linear with the magnitude of the strain or temperature. Strain and temperature
measurement is realized with a newly proposed dual-stage
synchronous detection scheme. Distributed strain sensing is
demonstrated for the first time.
光ファイバシステムの製造工程で未解決な課題である
光ファイバモジュールの診断のために、新型高速・高精
度光リフレクトメトリの研究を進めている。光波コヒー
レンス関数の合成法(SOCF)を用いた光リフレクトメト
リのレーザ光源に、分布計測に必要な正弦波光周波数変
調に加えて連続的な光周波数掃引を施すことで、SOCF
と波長掃引平均法を光学的に融合させ、反射分布計測を
高速・高精度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実験で、0.022dB の反射
率精度を 1 分以内の測定時間で実証した。また、光アク
セスネットワークの診断のための長距離光リフレクトメ
トリの研究も進めた。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 SOCF を施したリフレク
トメトリの検討を深め、測定距離と反射率精度の向上を
図った。アクセスネットワークの診断で難関となった分
岐光路の測定についても、フィルタなどによる各ブラン
チを識別する手法を提案し、基礎実験を進めている。
For troubleshooting of fiber optic assembly modules, which
remains an unsolved task in system manufacturing, a novel
high-speed high-accuracy optical reflectometry is proposed
and demonstrated by synthesis of optical coherence function
(SOCF). In this new scheme, the optical frequency of a laser
light source is linearly swept, which realizes the wavelength
domain averaging optically for enhancing the accuracy without time-consuming numerical processing, in addition to a
sinusoidal modulation to synthesize a coherence peak for
distance-resolved measurement. In experiment, a reflectiondistribution profile of 0.022-dB accuracy is demonstrated
within 1 minute. On the other hand, a long distance reflectometry for diagnoses of optical fiber access networks is being
studied. The optical reflectometry by SOCF with an optical
path difference longer than the coherence length of the light
source has been examined for both longer measurement distance and higher accuracy. Furthermore, in order to solve the
difficulty in measuring the branching optical paths in the diagnoses of the optical fiber access networks, several schemes
such as using optical filters for recognizing the branches are
proposed, and experimental demonstrations are in progress.
3. 光波コヒーレンス関数の合成法による多点型
ファイバブラッググレーティング歪センサ
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。本手
法は、同一波長 FBG を使用するので、反射波長の異な
る複数 FBG を要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した。本年度
は、光周波数シフタにより能動的にビート周波数の変化
を補償するなどの新たな観測手法を提案し、従来の 100
倍の測定速度である 10kHz での測定を実現した。また、
コヒーレンス長を超える領域において、数十 m といった
従来の測定レンジを大幅に上回る 1km を超える測定レン
ジに渡り、測定速度 60Hz での測定に成功した。
Research on multiplexed fiber Bragg grating (FBG) sensor
by synthesis of optical coherence function (SOCF) is advancing. This technique can multiplex FBGs with equal Bragg
172
Publications List
wavelength and solved the problem in conventional methods
requiring FBGs of different Bragg wavelength, which is
cost-inefficient and limits the number of multiplexable FBGs.
In this year, new schemes such as active compensation of beat
frequency variation with optical frequency shifter are proposed. Measurement speed of 10 kHz, which is 100 times
higher than previous results, has been demonstrated. Furthermore, by applying the SOCF technique beyond the coherence
length of the light source, long distance measurement over 1
km at 60 Hz succeeded, which greatly exceeds previous result
of ~10 m.
研究論文
4. 分布型ブリルアン光ファイバセンシング
何 祖源・保立和夫・宋 光容・鄒 衛文
Distributed Brillouin Optical Fiber Sensing
Z. HE, K. HOTATE, K.-Y. SONG, and W. ZOU
ブリルアン光相関領域解析法（BOCDA）によるファイ
バ歪分布センシングシステムに関する研究を進めている。
最適化した光強度変調と多重同期検波などの手法の導入
によって、mm オーダーの空間分解能と km オーダーの
測定レンジを実現した。また、温度と歪の同時測定を目
的に、任意断面形状と任意屈折率分布を有するファイバ
のブリルアン利得スペクトル(BGS)の解析法を開発し、
BGS 中の各ピークの温度と歪の依存性を調べ、適切な
ファイバ構造を探索している。実験検討も進めている。
[1]
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
Measurement Science and Technology, Vol. 16, No. 4,
pp. 977-983, 2005
[2]
Xinyu Fan, Zuyuan He, Yosuke Mizuno, and Kazuo
Hotate, “Bandwidth-adjustable dynamic grating in erbium-doped fiber by synthesis of optical coherence
function,” OSA Optics Express, Vol. 13, No. 15, pp.
5756-5761, 2005
[3]
Xinyu Fan, Zuyuan He, and Kazuo Hotate, “Novel
strain- and temperature-sensing mechanism based on
dynamic grating in polarization-maintaining erbiumdoped fiber,” OSA Optics Express, Vol. 14, No. 2, pp.
556-561, 2006
[4]
Zuyuan He, Toshihiko Tomizawa, and Kazuo Hotate,
“High-speed high-reflectance-resolution reflectometry
by synthesis of optical coherence function,” IEICE
Electronics Express, Vol. 3, No. 7, pp. 122-128, 2006
国際会議論文
Fiber-optic distributed strain sensing based on Brillouin
optical correlation domain analysis (BOCDA) is advancing.
By introducing schemes of optimized optical intensity modulation and multiplied synchronous detection, mm-order spatial
resolution and km-order measurement range have been realized. For simultaneous sensing of strain and temperature, a
method for analyzing the Brillouin gain spectrum (BGS) of
optical fiber with 2-dimensional arbitrary geometry and arbitrary refractive index profile has been developed; the temperature- and strain-dependence of different peaks in BGS are
investigated; and appropriate fiber structure is being explored.
Experimental study is also performed.
5. 光波コヒーレンス関数の合成法による多層面
形状計測
何 祖源・保立和夫・欧陽 慧
Multilayer Surface Shape Measurement by Synthesis of Optical Coherence Function
Z. HE, K. HOTATE, and H. OUYANG
多層透明物体における各界面形状の計測の研究を進め
た。新たな光学系を構成し、連続周波数変調光波コヒー
レンス関数の合成法の適用も検討している。
The surface shape measurement of multilayer transparent
object is investigated. The optical measurement system is
renovated, and the synthesis of optical coherence function
with continuous frequency modulation is implemented.
論文・著書一覧（2005 年度）
173
[5]
Zuyuan He, Yosuke Mizuno, Xinyu Fan, and Kazuo
Hotate, “Bandwidth-adjustable dynamic grating in erbium-doped fiber with synthesis of optical coherence
function,” Proc. IQEC and CLEO-PR 2005, pp. 10721073, Tokyo, July 2005
[6]
Zuyuan He and Kazuo Hotate, “Distributed photonic
sensing with synthesized optical coherence function,”
Proc. SPIE International Congress on Optics and Optoelectronics, Vol. 5952, pp. 147-161, Warsaw, Aug.
2005 (invited)
[7]
Zuyuan He, Tetsuya Hayashi, and Kazuo Hotate,
“High-speed interrogation of multiplexed fiber Bragg
grating sensors with similar Bragg wavelength by synthesis of optical coherence,” Proc. SPIE Fiber Optic
Sensor Technology and Applications IV, Vol. 6004, pp.
65-73, Boston, Oct. 2005
[8]
Zuyuan He, Toshihiko Tomizawa, Masahiro Kashiwagi,
and Kazuo Hotate, “High-speed high-reflectance- resolution optical reflectometry by synthesis of optical coherence function,” Technical Digest of the 11th
Microoptics Conference (MOC’05), pp. 110-111, Tokyo,
Nov. 2005
[9]
Zuyuan He and Kazuo Hotate, “Unification of input and
output ends in polarization- maintaining optical fiber
stress sensor by synthesis of optical coherence func-
tion,” Proc. SPIE International Symposium on Optomechtronic Technologies, Vol. 6049, pp. 25-36, Sapporo, Dec. 2005 (invited)
通信学会ソサイエティ大会, C-3-133, p. 277, 札幌,
2005 年 9 月
[19] 何 祖源, 冨澤敏彦, 柏木正浩, 保立和夫, “光フ
ァイバモジュール診断用の高速高精度光リフレク
トメトリ,” 電子情報通信学会ソサイエティ大会,
C-3-132, p. 276, 札幌, 2005 年 9 月
[10] Xinyu Fan, Zuyuan He, and Kazuo Hotate, “A novel
strain- and temperature-sensing mechanism based on
dynamic grating in polarization-maintaining erbiumdoped fiber,” Technical Digest of OFC/NFOEC 2006,
OTuL2, pp. 1595-1597, Anaheim, Mar. 2006
シンポジウム・研究会・大会等発表
[20] 林 哲也, 何 祖源, 保立和夫,“光波コヒーレンス
関数の合成法を用いた多点型 FBG センサのクロス
トークと空間分解能,”電子情報通信学会総合大会,
C-3-68, p. 203, 東京, 2006 年 3 月
[11] 何 祖源, 冨澤敏彦, 柏木正浩, 保立和夫,“光波コ
ヒーレンス関数合成を用いた高速・高反射率分解
能リフレクトメトリ,” 応用物理学会第 35 回光波
センシング技術研究会講演論文集，pp. 149-154, 東
京，2005 年 6 月
[21] 樊 昕昱, 何 祖源, 保立和夫,“偏波維持エルビウ
ム添加光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歪センサ：実験検証,” 電
子情報通信学会総合大会, C-3-67, p. 202, 東京, 2006
年3月
[12] 樊 昕昱, 何 祖源, 保立和夫, “光波コヒーレンス
関数の合成法にアダプティブキャリアを導入した
高精度高速光リフレクトメトリ,” 電子情報通信
学会光ファイバ応用技術研究会, 信学技報，
OFT2005-18, pp. 13-18, 秋田, 2005 年 8 月
[22] Kwang-Yong Song, Zuyuan He, and Kazuo Hotate,
“Brillouin optical correlation domain analysis system
with kilometer measurement range based on intensity
modulation scheme,” 電子情報通信学会総合大会,
C-3-66, p. 201, 東京, 2006 年 3 月
[13] 林 哲也, 柏木正浩, 何 祖源, 保立 和夫,“光波コ
ヒーレンス関数の合成法を用いた FBG センサシス
テムの性能制限要因の考察と高性能化,” SICE 第
22 回センシングフォーラム予稿集，pp. 20-25, 大
阪，2005 年 9 月
[23] Kwang-Yong Song, Zuyuan He, and Kazuo Hotate,
“Distributed measurement with millimeter-order spatial
resolution based on Brillouin optical correlation domain
analysis,” 電子情報通信学会総合大会, C-3-65, p.
200, 東京, 2006 年 3 月
[14] 樊 昕昱, 何 祖源, 保立和夫, “偏波維持エルビウ
ム添加光ファイバにおけるダイナミックグレーテ
ィングを用いた歪と温度センシング,” 応用物理
学会第 36 回光波センシング技術研究会講演論文集，
pp. 67-72, 東京，2005 年 12 月
[24] 鄒 衛文, 何 祖源, 保立和夫,“2 次元有限要素法を
用いた PANDA 偏波維持ファイバブリルアン利得
スペクトルの解析,”電子情報通信学会総合大会,
C-3-26, p. 164, 東京, 2006 年 3 月
[15] 樊 昕昱, 何 祖源, 保立和夫, “偏波維持エルビウ
ム添加光ファイバにおけるダイナミックグレーテ
ィングの合成による分布型光ファイバ歪センサ：
実験検証,”電子情報通信学会光エレクトロニクス
研究会，信学技報，Vol. 105, No. 606, pp. 7-12, 東
京, 2006 年 2 月
[25] Zuyuan He and Kazuo Hotate, “Distributed and Multiplexed Photonic Sensing for Reliability and Security,”
Proc. International Symposium on Advanced Electronics for Future Generations – “Secure-Life Electronics”
for Quality Life and Society –, pp. 429-436, Tokyo, Oct.
2005
[26] 林 哲也, 何 祖源, 保立和夫,“光波コヒーレンス
関数の合成法を用いた多点型 FBG センサシステム
の測定速度・測定レンジの向上,”東京大学 21 世紀
COE プログラム「未来社会を担うエレクトロニク
スの展開」第 6 回ワークショップ －セキュアライ
フ・フォトニクス－ 予稿集, pp. 5-10, 東京, 2006
年3月
[16] 宋 光容, 何 祖源, 保立和夫, “Brillouin optical
correlation domain analysis system with kilometer
measurement range based on intensity modulation
scheme,”電子情報通信学会光エレクトロニクス研
究会，信学技報，Vol. 105, No. 606, pp. 13-18, 東京,
2006 年 2 月
[27] 宋 光容, 何 祖源, 保立和夫,“Recent progress in the
distributed measurement by a Brillouin optical correlation domain analysis system,”東京大学 21 世紀 COE
プログラム「未来社会を担うエレクトロニクスの展
開」第 6 回ワークショップ －セキュアライフ・フ
ォトニクス－ 予稿集, pp. 11-18, 東京, 2006 年 3 月
[17] 林 哲也, 柏木正浩, 何 祖源, 保立和夫,“光波コヒ
ーレンス関数の合成法を用いた多点型 FBG センサ
システムの測定速度と測定レンジの向上,” 電子
情報通信学会ソサイエティ大会, C-3-134, p. 278, 札
幌, 2005 年 9 月
[18] 樊 昕昱, 何 祖源, 保立和夫,“偏波維持エルビウ
ム添加光ファイバにおけるダイナミックグレーテ
ィングを用いた歪と温度センシング,” 電子情報
174

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