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知能機械情報学専攻各教員研究室紹介 土肥 健純 教授 正宗 賢 准教授
知能機械情報学専攻各教員研究室紹介 ※印の教員は，当該年度は大学院学生を受け入れない． 〔先端研〕は先端科学技術研究センター所属教員をあらわし，情報理工学系研究科の兼担教員である。 〔生産研〕は生産技術研究所所属教員をあらわし，情報理工学系研究科の兼担教員である。 研究分野 土肥 健純 教授 手術支援ロボットと手術用医用画像処理の研究開発を主にしている研 究室で、「コンピュータ外科－Computer Aided Surgery」を世界に先駆けて 開拓した研究室です。特に、新外科治療環境の確立を目的に－「外科医の 新しい目と手」－の創生を目指しています。国内の共同研究医療機関とし ては、東大のみならず北大、東京女子医大、阪大、九大の各医学部、国立 がんセンター、国立成育医療センターなどがあります。学生は国内外の共 同研究医療機関で手術の現場にも参加します（写真１）。 また、福祉工学に関しては、高齢者や障害者の日常生活や社会参加を支 援する立場から、福祉ロボットを含む福祉機器研究にも取り組んでいます。 工学部 2 号館 83D1 室 e-mail: [email protected] URL:http://www.atre.t.utokyo.ac.jp 写真２：微細手術ロボット 写真１：研究の手術応用 正宗 賢 准教授 研究テーマ代表例 ○外科手術支援ロボット • 微細手術用ロボット（写真２） • 胎児外科の内視鏡・鉗子操作ロボット • 心臓外科治療支援ロボット • MRI 対応非磁性ロボット • 脳外科，整形外科手術支援ロボット （写真３） 写真３：脳外科手術用針穿刺ロボット ○画像誘導手術支援 • 3 次元画像に基づく手術シミュレーション • ビームスプリッタ視野可変細径内視鏡 • MRI 画像誘導手術支援システム 工学部 2 号館 83D2 室 e-mail: [email protected] URL:http://www.atre.t.utokyo.ac.jp/masa ○立体画像合成システム • コンピュータグラフィクス、実３次元画像 投影技術の基礎研究 • 手術用立体合成画像表示システム • 手術ナビゲーションシステム ○応用研究 • 長視距離大型三次元ディスプレイ （写真４） 写真４：長視距離大型三次元 ディスプレイ 佐藤 知正 教授 協調知能システム研究室 （佐藤・森研究室） いつも人を見守っていて必要な時に適切にサービスしてくれるロボット， そのために必要な知能の研究を行っています．人の知能解明を目指し， 環境型/携帯型の人間活動計測，人と共棲しうるロボット機構やユビキタス センサネットワークなどの環境型ロボットシステム，行動データベース，デ ータマイニング，ロボットによる統合支援制御をふくむロボットサービスコ ンテンツの研究を推進しています． 工学部 2 号館 81D1 室 E-mail:tomomasasato@ jcom.home.ne.jp URL:http://www.ics.t.u-t okyo.ac.jp 森 武俊 准教授 ●環境型ロボットの研究： 知能ロボットシステムの例として，部屋それ自体 がロボットというコンセプトのロボティックルームを構築する研究を進め ています．具体的には，1)人間の行動センシングと情報提示支援をターゲ ットとしたセンシングルーム（左上），2)家庭内で天井空間や壁構造を活用 して物品搬送・収納支援を行う分散ロボットシステム（右上、左下） ， 3)物品運搬補助や移動補助などを目標とした人間行動・環境適応型移動ロ ボットの研究をしています． 工学部 2 号館 81D2 室 E-mail:[email protected] yo.ac.jp URL:http://www.ics.t.u-t okyo.ac.jp/~tmori/ ●行動理解や行動計測理解の研究： 行動を人の情報媒体として追及する知能 の研究（行動メディアの研究）として， 4)部屋に分散させたカメラや赤外 （焦電）センサなどのデータから日常の行動・動作を認識または予測する アルゴリズム構成の研究，5)人の動作、運動、生理量（心拍、脈拍など） を計測する多様なセンサの開発を行っています．例として、複数カメラ画 像より人の姿勢・関節角度を推定する研究（下中央）、手指の動作を手首の 変形より推定するリストバンド（右下）、そして電波計測装置により非拘束 に人の位置・生理量を計測する研究などを進めています． ●行動データベースやロボットサービスコンテンツの研究： 6)人の日常行動 情報及び生活で使用した物品情報を蓄積した日常行動・物品使用履歴デー タベースを構築し要約や検索に利用する研究，7)小型携帯型システムによ り普段の活動を計測しその情報からライフログを構築し関連情報を後でと りだす記憶想起支援の研究も実施しています． 廣瀬 通孝 教授 廣瀬・谷川研究室 人間と計算機を分かちがたく一体化し、全体として高度な情報処理システ ムを構築するための技術をサイバネティック・インタフェースと呼ぶ。本 講座では、バーチャル・リアリティ技術を端緒として、この種のインタフ ェース技術について、様々な角度から研究を行う。特に、システムの開発 にとどまらず、それによって生みだされるであろう新しいコンテンツにつ いても重視する。具体的には、高品位な仮想環境を利用したインタラクテ ィブ・コンテンツの研究、触覚や嗅覚を含むマルチモーダル・インタフェ ースの研究、ウェアラブル・コンピュータによる体験の記録に関する研究、 ユビキタス環境の構築技術とコンテンツ開発に関する研究などである。 工学部2号館 83D4号室 e-mail: [email protected]. u-tokyo.ac.jp URL: http://www.cyber. t.u-tokyo.ac.jp/ 研究テーマの例： Cyber World バーチャルタイムマシンに関する研究 大量情報理解のための可視化インタフェースの研究 VR を用いた仮想追体験 谷川 智洋 講師 実写画像から三次元空間 の再構築 工学部2号館 83D3号室 e-mail: [email protected]. u-tokyo.ac.jp URL: http://www.cyber. t.u-tokyo.ac.jp/ DNA 解析情報の可視化 Real World 実写による高品位 VR コンテンツ構築手法の研究 広域型 VR の為のシステムとコンテンツに関する研究 実世界 VR 通信(実体型ビデオアバタ)の研究 ロボット/ネットワークを介 した複合現実感システム 任意方向から視認可能 な 3D ディスプレイ Human Interface 生体信号を用いたライフログ構造化・可視化の研究 五感情報通信のための情報インタフェースの研究 デジタルパブリックアートを創出する技術の研究 ライフログの構造化・可視化 五感情報の提示 テンセグリティを用いた 実空間型ディスプレイ 中村 仁彦 教授 中村研究室 http://www.ynl.t.u-tokyo.ac.jp/index-j.html 力学と制御と計算の観点からロボティクスを研究している．基礎技術としては，メ カニズムデザイン，計算アルゴリズム，非線形制御，統計的情報処理を分野と し，応用技術としては，ヒューマノイドロボット，アニメーション，人間の身体感覚の 推定，人間の行動の記号化と言語，などの問題に取り組んでいる． ヒューマノイドロボット メカニズムデザイン ニューアクチュエータ 工学部 2 号館 82D2 号室 ロボットハンド phone: 03-5841-6379 全身コンプライアンス制御 e-mail: アニメーション計算論 [email protected]. ac.jp URL:http://www.ynl.t.u-t 運動言語、自然言語とコミュニケーション コミュニケーションの統計的情報処理 okyo.ac.jp/ 運動と言語とコミュニケーション リアルタイムの運動データベース構築 実空間情報からの認知地図 モーションキャプチャーと神経筋骨格モデル 解剖学と力学に基づく神経筋骨格情報計算 運動トレーニング、運動機能診断支援 力学パラメータの同定 マジックミラーとヘルスケア GPUを用いた神経筋骨格モデルのリアルタイム計算 カーロボティクス、バイオメディカルロボティクス 自動車運転の認知支援 人が乗る一球車の運動制御 放射線治療ロボットのビジュアルサーボ制御 下山 勲 教授 工学部 2 号館 81D4 号室 e-mail: isao@ i.u-tokyo. ac.jp 下山・松本研究室 URL: www.leopard.t.u-tokyo.ac.jp 研究分野： マイクロスケールで支配的な現象を解析し，その結果をもとにマ イクロサイズのデバイスとして構成して，工学的にも価値の高いセンサや ディスプレイの実現を目指している．特に，MEMS（マイクロマシン） ，ロ ボティクス，情報工学の連携により研究を進めている． 1.MEMS/ナノテクノロジー/情報デバイス 多感覚情報入出力デバイス，フレキシブルディスプレイ，３次元ディスプレイ，有 機膜封止による液体デバイス，スタンピングによるマイクロ構造組み立て， MEMSコイルによるMRI，カーボンナノチューブ応用デバイス 2.ロボット 柔軟な触覚・近接覚センサ，複眼型視覚センサおよびその応用，昆虫の行動解 析に基づいたロボット 3.バイオ 機械的刺激による細胞の応答計測，MEMSプローブを用いた細胞情報計測， 羽ばたき機を用いた飛翔メカニズムの解明 1.4mm ※松本 潔 教授 せん断力センサ 2.0mm 2.0mm 圧力センサ 小型3軸触覚センサチップ 液体発光フレキシブルディスプレイ 工学部 2 号館 81D3 号室 e-mail:matsu@ leopard. t.u-tokyo.ac.jp 可変焦点マイクロ液滴レンズ カーボンナノチューブで支えられた微小構造 1 mm 液体モーター チョウ型羽ばたき機 機械的刺激による細胞の応答計測 MEMSセンサによる圧力計測 神崎・高橋研究室 神崎 亮平 教授 [先端研] 研究分野：情報学・工学･生物学の融合により，生物の脳神経系がもつ環境適 応能力を理解し，その応用をめざす．モデル生物として培養神経細胞，昆虫， ラットを対象とする．脳神経系をニューロン・神経回路・行動にいたるマル チスケールで分析し，その数理モデルをロボットにより実世界で検証するこ とで，脳神経機能を解明する．また，生物（脳神経系）と機械システムを融 合した実験系や，遺伝子改変技術によりセンサ（感覚器）や神経機能の一部 を人為的に改変した実験系により，行動を任意に制御することで，適応行動 の発現機構を解明し，適応能力を有した機械システムの設計指針に迫る． 研究例： 〔先端研〕 先端研 4 号館 527 号室 e-mail: [email protected] URL http://www.brain.imi.i. u-tokyo.ac.jp 高橋 宏知 講師 [先端研] 先端研 4 号館 526-2 号室 e-mail: [email protected] URL http://www.brain.imi.i. u-tokyo.ac.jp 稲葉 雅幸 教授 情報システム工学研究室 URL: http://www.jsk.t.u-tokyo.ac.jp/index-j.html 人の社会生活空間で活躍するこれからの知能ロボットに必須の機能とシステ ムの研究に取り組んでいます．先輩といっしょになって学んでゆける場でこ れまでに無い新しいことへ挑戦してゆこうとしている人が集まっています． 工学部２号館 73A1 号室 e-mail: [email protected] 岡田 慧 准教授 工学部２号館 73A2 号室 e-mail: [email protected] １．ヒューマノイドを通した次世代知能ロボットシステムの研究： 研究室では，小型から等身大，筋骨格多自由度，柔軟触覚外装と研究目 的に応じた特徴を持つヒューマノイドに対して共通の知能ロボットのソ フトウェア基盤を開発，発展，継承してきています．このソフトウェア 基盤の上で身体モデリング，自律アーキテクチャ，認識行動制御，学習 発達成長などのシステム研究を行い，これまでにない新しいヒューマノ イド支援行動，ソフトウェアアーキテクチャ，ヒューマノイドコンテン ツの創造と実現を行います． (1)等身大ヒューマノイド HRP2JSK：人間の生活環境での状況を認識し， 人から学び，対話し，家具や道具を扱う認識学習型の支援行動システム． (2)筋骨格腱駆動ヒューマノイド小次郎：人のように力強くしなやかな動 く超多自由度の運動感覚系を備えた身体構成法と成長発達システム． (3)小型全身運動密着ヒューマノイド：全身を分布感覚を備えた発泡柔軟 外装で覆い，全身行動を通じて人と密着するインタラクションシステム． ２．少子高齢社会と人を支える IRT システムに関する研究： 少子高齢時代の社会と人を支援するために IT と RT を融合した IRT シス テムとして，ヒューマノイド，人が乗って操縦するパーソナルモビリテ ィロボット，家具形 IRT システム，人の見守り IRT システムなどのプラ ットフォーム上に知能ロボットのソフトウェア基盤を展開させ，人と環 境状況の推論，意図推論解釈，環境と対人適応機能，安全な自律移動， 器用な物体操作の研究を行っています．多様なシステムに共通の IRT 基 盤ソフトウェアの発展的構成法などの研究開発を行います． 日常生活支援ヒューマノイド 筋骨格腱駆動ヒューマノイド小次郎 IRTプラットフォーム ロボット外装インタラクション 知能情報システム研究室 國吉 康夫 教授 工学部 2 号館 82D3 号室 e-mail: [email protected] 原田 達也 准教授 工学部 2 号館 82D4 号室 e-mail: [email protected] http://www.isi.imi.i.u-tokyo.ac.jp/ 実世界知能の理論とシステム 実世界と相互作用しつつ知的に振舞うためには，複雑・不確実・膨大な情 報の中から意味のある構造を認識し，学習し，駆使することが決め手とな る．そのための理論と応用，ソフトウェアとハードウェアについて研究を 進めている． 1. 身体性認知科学 身体性の力学理論と情報 理論，カオスと行動創発， 身体像，アフォーダンス， 道具使用 2. 認知の創発と発達 赤ちゃんロボット，胎児シ ミュレーション，脳神経系 の自己組織化モデル，認知 胎児・新生児の神経系・行動の自己組織化 発達，コミュニケーション 3. 脳型情報処理システム 知覚行動，学習，情動，高次認知， 意思決定機構，意図レベル BMI 4. 「コツ」と「目の付け所」研究 熟達の技，身体性活用，模倣能力 5. 人間の行為理解・意図推定機能 等身大ダイナミックヒューマノイドと 視覚認識，文脈理解，模倣・協調 全身分布触覚皮膚システム 生体規範型ハードウェア 触覚センサ，筋骨格系，神経系 7. 実世界情報数理基盤 動画像認識，マルチモーダル認識・ 学習，不変特徴抽出，確率・統計理 論，情報理論，時系列解析，因果解 全身触覚を用いた跳ね起き動作 析，学習理論，ニューラルネット， 力学系，複雑系，複雑ネットワーク 8. 実世界リアルタイムシンボル化 画像・動画像アノテーション・リト リーバル，実世界データマイニング， 身体特性を活かした跳躍着地ロボット 面白い事象の発見，ニュース性発見， 実世界を 行動認識，画像セグメンテーション 動き回り 9. 感覚，動作，シンボルの相互作用 面白そう 直感的行動のモデル化，感覚・動作のネ な事象を ットワーク構造，時系列行動モデリング 発見する 6. ヘッドマウントディスプレイ ここにゴーグル装着者が⾒たもの を瞬時に認識し，結果を表⽰する． ロボット ⼩型カメラ ゴーグル装着者が⾒たもの と同じものが撮影される． ⼩型計算機 ⼩型カメラでとらえた映像を，それが何であ るかを瞬時に認識し，結果をヘッドマウント ディスプレイに表⽰する．さらに認識した結 果をためておき，後で検索可能にする． 人が見たものを瞬時に認識し，認識・検索結 果を目の前に提示する人工知能ゴーグル 感覚情報と 運動情報を 統合して物 体をすばや くつかむロ ボット 竹内昌治 准教授 [生産研] 生体と機械が融合した バイオハイブリッドシステムの研究 当研究室は、マイクロ・ナノデバイス技術を異分野に応用することで、 新しい研究分野や産業を創出することを目指しています。機械、電気、情 報、生物、化学、材料など様々な分野をバックグランドとする研究者が世 界から集まり、マイクロ・ナノレベルの加工を中心に“ゼロからのモノづ くり”を通して、生命科学や環境、情報通信の世界にブレークスルーをも たらそうと日々切磋琢磨しています。研究室は、大学院総合文化研究科に も所属し、そこからは、生命科学を専攻する学生が来ています。工学に加 え、医学や理学など、いろいろな分野を学び、それらの知見をゴチャ混ぜ して、新しいものを創る研究に興味のある学生を募集しています。 [生産研] Fw205 【研究テーマ案】 e-mail: [email protected] URL: 研究室： http://www.hybrid.iis.u-tokyo .ac.jp/ 生産技術研究所： http://www.iis.u-tokyo.ac.jp/