Ⅱ．研究活動状況 RESEARCH ACTIVITIES

A. エネルギー・環境・制御 Energy, Environment, and Control 仁田研究室 Nitta Laboratory ……………………….. 19 小田・小野（亮）研究室 Oda & Ono Laboratory ……………………….. 22 山地・藤井研究室 Yamaji & Fujii Laboratory ……………………….. 26 日高・熊田研究室 Hidaka & Kumada Laboratory ……………………….. 32 堀研究室 Hori Laboratory ……………………….. 36 横山研究室 Yokoyama Laboratory ……………………….. 40 小野（靖）研究室 Ono Laboratory ……………………….. 44 大崎研究室 Ohsaki Laboratory ……………………….. 48 古関研究室 Koseki Laboratory ……………………….. 52

Ｂ. 情報・通信・メディア Information, Communication, and Media 青山・森川研究室 Aoyama & Morikawa Laboratory ……………………….. 55 原島・苗村研究室 Harashima & Naemura Laboratory ……………………….. 63 石塚研究室 Ishizuka Laboratory ……………………….. 72 広瀬（啓）・峯松研究室 Hirose & Minematsu Laboratory ……………………….. 76 近山・田浦研究室 Chikayama & Taura Laboratory ……………………….. 83 西田・黒橋研究室 Nishida & Kurohashi Laboratory ……………………….. 86 相田研究室 Aida Laboratory ……………………….. 91 坂井・五島研究室 Sakai & Goshima Laboratory ……………………….. 93 伊庭研究室 Iba Laboratory ……………………….. 98 江崎研究室 Esaki Laboratory ……………………….. 101 杉本研究室 Sugimoto Laboratory ……………………….. 104

Ｃ. エレクトロニクス Electronics 岡部研究室 Okabe Laboratory ……………………….. 107 柴田・三田研究室 Shibata & Mita Laboratory ……………………….. 109 大津研究室 Ohtsu Laboratory ……………………….. 115 保立・山下研究室 Hotate & Yamahita Laboratory ……………………….. 119 菊池・多久島研究室 Kikuchi & Takushima Laboratory ……………………….. 127 浅田・池田研究室 Asada & Ikeda Laboratory ……………………….. 133 藤田研究室 Fujita Laboratory ……………………….. 139 中野・杉山研究室 Nakano & Sugiyama Laboratory ……………………….. 142 高木研究室 Takagi Laboratory ……………………….. 152 相澤研究室 Aizawa Laboratory ……………………….. 157 田中（雅）研究室 Tanaka Laboratory ……………………….. 162 廣瀬（明）研究室 Hirose Laboratory ……………………….. 170 藤島研究室 Fujishima Laboratory ……………………….. 174 何研究室 He Laboratory ……………………….. 177

18 仁田研究室 Power Systems by use of Superconducting Magnetic Nitta Laboratory Energy Storage (http://www.asc.t.u-tokyo.ac.jp) T. NITTA 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 研究現況 重要な課題となってきている．現状ではオフラインの固 Current Research Projects 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 1. 超電導発電機に関する研究 得られないのが現状であり，計算結果からの大きなマー 仁田 旦三・坂本 織江 ジンを持って運転しているのが現状である．そこで，オ Studies on Superconducting Generator ンラインで運転状態が把握できれば，より経済的に安定 T. NITTA and O. SAKAMOTO 運転が可能であると考える．そのために，超電導エネル 超電導発電機は，小型・軽量・高効率な発電機であり， ギー貯蔵装置を利用した方法を提案してきた．固有値， さらに電力系統において高性能の特徴を持つ．この超電 固有ベクトル，伝達関数などの測定に成功しつつある． 導発電機に関して，電力系統における特性の研究を行っ Stable operations of power systems, which are becoming ている．発電機制御法の検討，分散電源を含む系統での larger and more complicated, are becoming more important. 課題解決手段としての特性，そのような特性を持つ発電 The off-line calculations, such that eigenvalues analysis, 機の設計に関する研究を行った． guarantee the stable operations. However, due to the Superconducting generators (SCGs) have many good inaccuracy of numerical values for the calculations, systems advantages such as smaller size, lighter , higher must be operated with large margin. The purposes of the efficiency good performance in power systems and so on. studies are on-line measurements of eigen values, eigen Studies on validities of SCGs in power systems have been vectors, transfer functions and so on by use of being carried out as excitation control, characteristics for superconducting magnetic energy storage which has good solving problems in power systems with distributed properties of quick response, high efficiency, large impedance generators, design of SCGs with good characteristics and so and so on.. on. 4. 超電導故障電流限流器に関する研究 2. 極低温における電気絶縁に関する研究 仁田 旦三・馬場 旬平・伏木 圭祐 仁田 旦三 Studies on Superconducting Fault Current Limiter Studies on Electrical Insulation Characteristics at T. NITTA, J. BABA and K. FUSHIKI Cryogenic 定常時に低インピーダンスで故障時に高インピーダン T. NITTA 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 超電導マグネットの交流応用を考えたとき，マグネッ されている．これまで，金属系の動作電流調整可能な限 トに高電圧がかかる．このときの絶縁は重要であり，と 流器を開発し，優れた動作を実験的・理論的に示してき くに沿面放電特性は絶縁物と寒剤（液体窒素，液体ヘリ た．この唯一の欠点は，保護区間外のサージにより誤動 ウムなど）の影響を受ける．また，液体中の気泡がその 作する点にある．この欠点のない限流器に関して２種類 特性に影響を与える．これらに関して実験的研究を行っ の限流器を開発中である． ている．過冷却窒素を用いた実験により，絶縁距離が非 Superconducting fault current limiters (SCFLCs) which are 常に小さい時のみ，沸騰温度の液体窒素より火花開始電 of low impedance in steady states and of high impedance at 圧が高いことを示した． fault conditions are expected to be used in power systems. One of the most important subjects for AC applications of SCFCLs by use of metal superconductors have been superconductivity is on insulation properties, especially developed. Experimental and theoretical results show that surface discharge characteristics on insulator and cryogen they have very good characteristics. They, however, have only (Liq.N2 or Liq.He). Experimental studies have been being one weak point, that is, they operate incorrectly due to surge performed for several insulation materials and several kinds of current generated at non-protection zone. 2 kinds of SCFCLs voltage wave forms. Experiments shows that spark-over without such a weak point have been being developed. voltage by use of subcooled N2 is higher than that by use of boiling Liq. N2 for very small gap. 5. マイクログリッドにおける電力制御に関する 研究 3. 超電導エネルギー貯蔵装置を用いた電力系統 仁田 旦三・馬場 旬平 の運転状態把握に関する研究 Studies on Power Control in Micro Grid Power 仁田 旦三・米津 武則 System with Various Generators Studies on Diagnosis of Operating Conditions of T. NITTA and J. BABA

19 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 国際会議論文 ためには様々な課題が残されているが，そのうちの一つ [5] T. Morimoto, M. Mochida, Y. Shirai, M. Shiotsu, T. 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 Oide, M. Chiba and T. Nitta: Proposal of Interlocked る手法の確立である．実際に複数の分散型電源の有効電 Operation of Two Trial Superconducting Fault Current 力周波数応答特性を計測し，統合制御手法を提案した． Limiters Connected in Series against the Repetitive 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 Faults in a Model Power System, International 可能であることを示したが，更にエネルギー貯蔵装置の Conference on Electrical Engineering (ICEE2004), 有効活用，高い発電効率を得るための制御手法の確立を Sapporo, Vol.2, pp. 160-165 (2004). 目指して研究を進めている． [6] A. Nakamaru, Y. Shirai, T. Nitta and K. Shibata:

Micro grid is a small electric power system that consists of Independent Operation of a Demand Side Power System several distributed generation systems (DGs) and loads. One including Distributed Generators by Use of SMES, of the important issues to realize stable operation of micro International Conference on Electrical Engineering grid is to compensate load fluctuations by several kinds of (ICEE2004), Sapporo, Vol.2, pp. 297-302 (2004). DGs. Frequency response characteristics of DGs have been [7] J. Baba, T. Higata, M. Chiba and T. Nitta: Fundamental measured and combination control method to compensate characteristics on Y123 thin film for switching surge load fluctuations has been proposed. Experiments have been current to design SCFCL, 2004 Applied carried out and it has been shown that the load fluctuation is Superconductivity Conference (ASC’04), Jacksonville, compensated well by use of the control method. Effective use 1LB04 (2004). of energy storage systems in micro grid and the control [8] Y. Shirai, A. Mochida, M. Shiotsu, T. Nitta, H. Hatta, T. method to obtain high power generation efficiency have been Oide and M. Chiba, Experimental Study on Voltage being developed. Drop Suppression by use of Superconducting Fault 論文・著書一覧（2004 年度） Current Limiter in Distribution Power System, 2004 Publications List Applied Superconductivity Conference (ASC’04), Jacksonville, 3LH14 (2004). 研究論文 [9] Y. Shirai, A. Mochida, T. Morimoto, M. Shiotsu, T. Oide, M. Chiba and T. Nitta: Repetitive Operation of Three [1] J. Baba, T. Nitta, Y. Shirai and Y. Hayashi: Power -phase Superconducting Fault Current Limiter in a Controllable Region of Power Conversion System for Model Power System, 2004 Applied Superconductivity SMES by Use of Single Natural Commutation Conference (ASC’04), Jacksonville, 5LG09 (2004). Converter and an ICB Energy Transfer Circuit, IEEE Trans. on Applied Superconductivity, Vol.14, No.2, [10] M. Chiba and T. Nitta: Surface Spark-over Voltage on pp.758-761 (2004). Solid Insulator in Sub-Cool Liquid Nitrogen, 2004 Applied Superconductivity Conference (ASC’04), [2] H. Hatta, T. Nitta, M. Chiba, S. Muroya and Y. Shirai: Jacksonville (2004). Experimental Study on the Relationship Between the Trigger Current of Transformer-Type Superconducting [11] W. Sae-Kok, A. Yokoyama, T. Nitta: Excitation Control Fault Current Limiter and the Fault Phase, IEEE Trans. System Design of Superconducting Generator with High on Applied Superconductivity, Vol.14, No.2, pp. Response Excitation Considering SMES Effect for 819-822 (2004). Stability Improvement, IEEE TENCON2004, Chiang Mai, Thailand, Vol. C, pp. 512-515 (2004). [3] Y. Shirai, A. Mochida, M. Shiotsu, H. Hatta, T. Oide and

T. Nitta: Current Limiting Characteristics of 著書 Superconducting Fault Current Limiter with Parallel and Series Connection in Experimental Power System, IEEE [12] 仁田旦三他（共編）: 新世代工学シリーズ「パワー Trans. on Applied Superconductivity, Vol.14, No.2, pp. エレクトロニクス」, オーム社 (2004). 871-874 (2004). [13] 仁田旦三（共著）: 機械工学便覧 基礎編α 8 電 [4] O. Sakamoto, T. Nakano, T. Nitta, H. Kameda, T. 気・電子の基礎，化学の基礎「電気・電子の基礎」 Kumano, M. Asada and A. Izumi: Theoretical and 第 1 章 1.3 電気回路, 日本機械学会編 Experimental Study on Characteristics of Slow Response Type Superconducting Generator for High 総説・解説論文 Harmonic Armature Current, IEEE Trans. on Applied [14] 仁田旦三: 特集 実用化に向けた超電導電力応用 Superconductivity, Vol.14, No.2 pp.892-895, (2004). 技術－1－特集にあたって-, 電気学会誌, 124 巻, 7

20 号, pp. 398-400 (2004). マイクロリゾッド試験設備の構築～建物の電力負 [15] 仁田旦三他（分担執筆）: 小特集 核融合炉システ 荷計測と試験設備の概要～, 平成 17 年電気学会全 ムに必要な電力変換・エネルギー貯蓄技術 3. こ 国大会, 第 7 分冊, pp.37-38 (2005). こまで来た大型電力設備の性能と将来展望 3.4 超 伝導磁気エネルギー貯蔵(SMES), プラズマ・核融合 その他 学会誌, 第 80 巻, 第 7 号, pp. 578-581 (2004). [27] 仁田旦三: 巻頭言／「システム屋から見た超電導」, 低温工学,40 巻,1 号,p1 (2005). シンポジウム・研究会・大会等発表 [28] 仁田旦三：「ＯＨＭ」交遊対談 2004.5,7,9,11 (2004). [16] 石田友信, 中丸成人, 白井康之, 仁田旦三,柴田勝 彦: SMES を用いた電力系統のオンラインでの固有 周波数の追従, 平成 17 年電気学会全国大会, 第 5 分 冊, pp.28-29 (2005). [17] 守末奨, 馬場旬平, 千葉政邦, 仁田旦三: YBCO 薄膜 限流器の冷媒温度による動作開始電流値の特性変 化, 平成 17 年電気学会全国大会, 第 5 分冊, p.4. [18] 伏木圭祐, 仁田旦三, 馬場旬平: 動作開始電流調整 可能な超電導限流器への銀シース BSCCO 線材の適 用に関する考察, 平成 17 年電気学会全国大会講演 論文集, 第 5 分冊, pp.45-46. [19] 古芝邦充, 森本隆之, 白井康之, 伏木圭祐, 馬場旬 平, 仁田旦三: Zn0 素子と抵抗を並列した変圧器型 超電導限流器の動作実験, 平成 17 年電気学会全国 大会講演論文集, 第 5 分冊, pp.47-48 (2005). [20] 橋本昌樹, 薗田将人, 坂本織江, 仁田旦三: アナロ グ型電力系統シミュレータ用ディジタル型風力発 電機モデルの作製, 平成 17 年電気学会全国大会, 第 5 分冊, p.192 (2005). [21] 堀上徹, 佐藤謙一, 野口信三, 仁田旦三: 高温超電 導の開発の現状と鉄道への応用, 平成 17 年電気学 会全国大会, 第 5 分冊, p.s23(13-16) (2005). [22] セーコック ウォーラウット, 横山明彦, 仁田旦三: 系統安定度向上を目的とした遺伝的アルゴリズム と固有値感度を用いた低速応励磁型超電導発電機 の最適導入地点およびパラメータ選定手法, 平 成 17 年電気学会全国大会, 第 6 分冊, pp.44-45 (2005). [23] 坂本織江, 仁田旦三: 風力発電導入時の超電導発電 機の変圧変動抑制効果に関する基礎検討, 平成 17 年電気学会全国大会, 第 6 分冊, p.141 (2005). [24] 米津武則, 仁田旦三, 白井康之, 中丸成人, 柴田勝 彦: SMES を用いた多機系統における電力系統の固 有値実部の測定, 平成 17 年電気学会全国大会, 第 6 分冊, pp.172-173 (2005) [25] 馬場旬平, 沼田茂生, 鈴木聡, 草川慎一, 米津武則, 傳田篤, 仁田旦三, 正田英介: 実負荷を含む小規模 マイクロリゾッド試験設備の構築～分散型電源の 有効電力周波数応答特性計測～, 平成 17 年電気学 会全国大会, 第 7 分冊, pp.35-36 (2005). [26] 沼田茂生, 馬場旬平 , 鈴木聡, 草川慎一, 米津武則, 傳田篤, 仁田旦三, 正田英介: 実負荷を含む小規模

21 小田・小野(亮)研究室 非熱平衡プラズマの強力な酸化力により大気中に微量 Oda and Ono Laboratory (100~1,000ppm)存在するフロン等の揮発性有機物(VOCs) (http://streamer.t.u-tokyo.ac.jp) 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 研究現況 可能であり、その分解効率向上を触媒により促進するこ Current Research Projects 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 1. LIF 等光学的手法による非熱平衡プラズマ中 ナジウムなどとの併用効果について VOC 処理,NOx 処理 の分子および活性種の観測 ともに検討中である。放電によって生成したオゾンやそ 小野 亮・小田 哲治・武澤 慶・土井田 尚 の他の物質を触媒で分解し O ラジカルを発生させ、そこ Optical Observation of Molecules and Radicals in で酸化反応を強力に行う技術についても研究をしてい Non-Thermal Plasma by LIF and Other Optical る。二酸化マンガンを用いることで分解のエネルギー効 Spectroscopy 率を大幅に上げることが可能であることを実証した。プ R. ONO, T. ODA, K. TAKEZAWA, and H. DOITA 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 放電によって発生させた大気圧非熱平衡プラズマ中で 作成中である。 発生する分子やラジカルの二次元分布と、その時間変化 Atmospheric non-thermal plasma processing is をレーザ誘起蛍光法(LIF)などで測定し、非熱平衡プラズ studied to decompose dilute VOCs or NOx in air or マ中の反応機構の解明を行っている。非熱平衡プラズマ combustion flue gas efficiently. 50~1,000ppm CFC or 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 trichloroethylene (TCE) in air were decomposed more than 究者が報告しているが、その反応機構は不明な点が多 99% by the plasma. In order to improve both energy い。これは非熱平衡プラズマ中でのラジカルや分子観測 efficiency and decomposing ratio, a novel plasma process 技術が確立されていないことに起因する。本研究では combined with catalyst is under investigation. Also, DeNOx LIF による OH ラジカルと NO 分子の観測、二光子 LIF process by using 3 way catalyst which removes NOx, COx,

による O ラジカルの観測、二次元吸収法によるオゾンの and HC simultaneously, was examined. Zeorite or TiO2

観測手法を確立し、コロナ、バリア、スパークなど大気 with/without V2O5 were also tested as catalyst with the 圧放電プラズマ中でのラジカルの挙動、ガス雰囲気によ non-thermal plasma pressing including absorption effects. The る挙動変化などを研究している。OH の発生挙動解析に relation of the generation and VOC decomposition is 続き、NO の挙動解析、オゾン発生観測、ストリーマ挙 also experimentally studied. Reaction simulation is newly 動とラジカルとの関係などを明らかにしつつある。 developed including non-thermal plasma development and Laser-Induced Fluorescence (LIF) technique for radical that chemical reactions. As a new catalyst, manganese oxide measurement was developed to analyze chemical reactions in is investigated combined with the plasma. non-thermal plasma. In order to design a practical non-thermal plasma reactor to remove dilute 3. 大気圧放電の観測とシミュレーション gaseous contaminants in air or flue gas, understanding of 小野 亮・小田 哲治・門柳 隆宏 those chemical reactions is essential but not yet done in the Observation and Numerical Simulation of world. OH radical and NO molecule were measured by LIF, O Atmospheric Pressure Discharge Plasma radical was measured by two-photo absorption LIF (TALIF), R. ONO, T. ODA, and T. KADOYANAGI and ozone was measured by two-dimensional laser absorption 非熱平衡プラズマによるラジカルの生成や化学反応機 technique in atmospheric pressure discharge plasma such as 構を調べるため、極短ゲート ICCD カメラを用いた大気 corona discharge, barrier discharge and spark. Time evolution 圧放電の進展の観測や、放電のシミュレーションを行っ and spatial distribution of these radicals have been observed ている。これらの実験結果と LIF によるラジカルの測定 in order to clarify the production and chemical reaction 結果を比較し、放電の進展機構、放電によるラジカルの processes in the non-thermal plasma. 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 2. 非熱平衡プラズマによる大気中各種有害気体 ッドで生成されず、主に二次ストリーマで生成されると の浄化 いう重要な結果が得らた。これらの結果をもとに、放電 小田 哲治・韓 尚甫・高橋 正・鈴木 明憲 条件とラジカル生成量の関係を調べ、不要なラジカルの 小野 孝一 発生を抑えながら、必要なラジカルのみを生成するよう Cleaning of Polluted Gas by Using Non-Thermal な放電リアクタの開発を進めている。 Plasma Propagation of atmospheric pressure discharge was T. ODA, S. B. HAN, T. TAKAHASHI, A. SUZUKI observed using a short-gated ICCD camera and numerically and K. ONO simulated. Propagation mechanism of discharge, radical

22 production and reaction processes in the discharge plasma Carbon-nanotubes are fabricated by a newly developed were studied by comparing these results and radical CVD method and are evaluated their properties. An electron measurement by LIF. A discharge reactor, which produces field emission performance is examined as a good electron desirable radicals with suppressing production of undesirable source. Various chemical treatments are tested to chanrge that radicals, is being developed. performance.

4. 高分子絶縁体中の空間電荷測定と熱刺激電流 6. 水素操作時の静電気問題 小田 哲治・小野 亮 小野 亮・小田 哲治 Measurements of Space Charge Distribution in Electrostatic Problems in the Hydrogen Handling Polymers and Thermally Stimulated Currents R. ONO and T. ODA T. ODA and R. ONO 新しいエネルギー源として注目を浴びている水素操作 各種の圧力波法を用いて高分子絶縁体中の電荷や空間 （特に、水素ステーションなどでの）時における静電気 的分布の測定を行っている。高分子絶縁体は、その優れ 帯電や放電現象の解明を行っている。水素の静電気着火 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 では最小着火エネルギーが重要なパラメータである。本 く用いられているが、帯電しやすく材料中の空間電荷に 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 よる絶縁特性の劣化が問題となっている。高分子絶縁材 いて、様々な水素濃度、湿度、回路定数について最小着 料中の空間電荷測定には圧電素子誘起圧力波法 (PIPWP 火エネルギーを求めた。水素の着火を予測するには着火 法 、レーザ誘起圧力波法 法 等がある。本研究で ) (LIPP ) のモデル化が必要であるが、これには水素の静電気着火 は、 法に基づく空間電荷分布測定装置を開発中であ LIPP 機構の解明が必要である。水素の静電気着火機構を調べ る。その再現性を向上するために、前面電極に厚さ 1mm るため、放電で生成された放電核温度のレーザ計測、着 のアルミニウム板を配置し、そこにレーザ照射衝撃波を 火後に水素の火炎球が広がる様子の高精度カメラによる 発生させ、アルミ板状を伝搬させてから試料に圧力波が 計測などを行っている。 伝わることで雑音の軽減、衝撃波の大きさを一定に保つ Various kinds of electrostatic problems for hydrogen ことに成功、空間電荷分布を再現性よく観測できるよう including electrostatic charging, discharge and firing are になった。空間分解能は１０μｍ程度である。この装置 examined, especially related with hydrogen station for fuel 中で試料温度を上げることが可能となり、電荷消散と温 cell vehicles. Minimum ignition energy (MIE) is an important 度との関係を空間分布としてとらえることに成功し、熱 parameter in the electrostatic ignition. The MIE of hydrogen 刺激電流特性との相関を研究中である。 was measured using a capacitance spark discharge, which The space charge distributions in polymers were measured simulate electrostatic discharge, for various hydrogen by using a pressure wave propagation method. Polymers have , humidity, and electrical circuit constant. For been widely used as insulators because of their excellent examining the hydrogen ignition process, gas temperature of insulating characteristics but they also cause various the electrostatic discharge was measured by laser electrostatic problems. The normal LIPP method uses a thin spectroscopic method and the development of flame kernel metal film irradiated by the laser but the degradation of the was observed with an ICCD camera. 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 論文・著書一覧（2004 年度） transmitted to the polymer surface. That new method Publications List realizes the measurement of reliable and reproducible space charge distribution observation. By using that new 研究論文 technology, space charge behavior with the temperature was [1] R .Ono and T. Oda: “Nitrogen oxide γ-band emission analyzed. That space charge distribution change was from primary and secondary streamers in pulsed compared with TSDC analysis. positive corona discharge,” J.Appl.Phys., Vol. 97, No. 1, Art. No. 013302 (2005). 5. カーボンナノチューブ作成とその応用 [2] T. Oda, S. Han, and R. Ono: “Dilute trichloroethylene 小田 哲治 decomposition in air by the nonthermal plasma process Manufacturing of Carbonnanotube combined with the manganese oxide,” J.Adv.Oxid., and That Applications Vol. 8, No. 1, pp. 18-24 (2005). T. ODA [3] R. Ono, M. Nakazawa, and T. Oda: “Charge storage in 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 corona-charged polypropylene films analyzed by LIPP and TSC methods,” IEEE Trans.Ind.Appl., Vol. 40, No. 実験的に検証している。

23 6, pp. 1482-1488 (2004). Thermal Heating for TSDC analysis,” Conf. Rec. [4] T.Oda, K.Yamaji and T.Takahashi “Decomposition of IEEE/IAS Ann.Meeting, Seattle, pp.574-579 (2004) Dilute Trichloroethylene by Nonthermal Plasma [16] S.B. Han and T.Oda, “Study on the improvement of Processing -Gas Flow Rate, Catalyst and Ozone,” energy efficiency in the treatment of dilute IEEE Trans.Ind.Appl., Vol.40 No.2, pp.430-436 (2004) trichloroethylene with dielectric barrier discharge,” [5] R. Ono and T. Oda, “Spatial Distribution of Ozone Conf.Rec.IEEE/IAS Ann.Meeting, Seattle, pp.229-233 Density in Pulsed Corona Discharges Observed by (2004) Two-dimensional Laser Absorption Method,” J. physics D vol. 37, pp.730-735 (2004) 総説・解説論文 [17] 小野 亮: “レーザ分光法による大気圧放電のプラズ 国際会議論文 マ診断,” 静電気学会誌, Vol. 28, No. 6, pp. 297-303 [6] T.oda and K.Yamashita, “Charge behavior analysis in (2004). thin solid film by using simultaneous TSDC and LIPP measurements,” Proc.5th Conf. Appl. Electrost., pp.1-5, シンポジウム・研究会・大会等発表 (2004) [18] 小田哲治、“非熱平衡プラズマによる空気中低濃度 [7] S.B.Han and T.Oda, “Improvement of energy efficiency トリクレンの分解―二酸化マンガン効果―、” 電 in the dilute trichloroethylene removal by using 気学会全国大会、1-027 (2005) nonthermal plasma processing combined with [19] 小野 亮, 荷副正治, 藤原修三, 堀口貞茲, 小田哲治: manganese oxide,” Proc. 5th, Conf. Appl. Electrost., “火花放電による水素の最小着火エネルギー,” pp.124-127 (2004) 静電気学会春季講演会, pp.13-16 (2005). [8] R. Ono, M. Nifuku, S. Fujiwara, S. Horiguchi, and T. [20] S. Lee, I. S. Yeo, U. I. Chung, J. Moon, and T. Oda: Oda: “Gas temperature of spark discharge in the air,” “XPS investigation and field emission property of Ar Proc. 6th IEJ-ESA Joint Symposium, pp. 229-235 plasma treated carbon nanotube films,” Proc. Spring (2004). Meeting of IEJ, pp. 1-4 (2005). [9] T. Oda and S. B. Han: “Atmospheric pressure [21] S. Han, J. Park, S. Park, and T. Oda, “Development of non-equilibrium plasma application for environmental hybrid electrical discharge plasma reactor and the protection,” 6th IEJ-ESA Joint Symposium, pp. 323-331 fundamental characteristics,” Proc. Spring Meeting of (2004). IE, pp. 23-26 (2005). [10] K. Takezawa, R. Ono, and T. Oda: “Laser-induced [22] 武澤 慶, 小野 亮, 小田哲治, “TALIF によるパル fluorescence measurement generated by a pulse barrier スバリア放電後の酸素原子 1 次元分布,” 静電気学 discharge of atomic – Oxygen 会春季講演会, pp. 49-50 (2005). effects – ,” 6th IEJ-ESA Joint Symposium, pp. 427-434 [23] 小野 亮, 荷副正治, 藤原修三, 堀口貞茲, 小田哲治: (2004). “空気中放電のガス温度計測,” 2004 年静電気学 [11] T. Oda and R. Ono: “Optical diagnosis of atmospheric 会講演論文集, pp. 319-324 (2004). pressure non-thermal plasma,” Proc. 7th Int. Congress [24] 小田哲治, 高橋 正, 小野 亮: “水素ステーション Opt. Particle Characterization (2004). における静電気問題,” 2004 年静電気学会講演論 [12] T. Oda, Y. Yamashita, K. Takezawa, and R. Ono: 文集, pp. 317-318 (2004). “Oxygen atom behavior in the nonthermal plasma,” [25] 武澤 慶, 小野 亮, 小田哲治, “大気圧パルス放電 Abst. 7th APCPST and 17th SPSM, p. 482 (2004). により発生する原子酸素ラジカルのレーザ誘起蛍 [13] R. Ono and T. Oda: “Dynamics of ozone and OH 光法による挙動観測 ‐ 酸素濃度依存性 ‐ ,” radicals in the pulsed discharge plasma in air observed 2004 年静電気学会講演論文集, pp. 221-224 (2004). by using excimer laser,” Proc. 4th Int. Symp. [26] S. Han and T. Oda: “Oxidation of dilute Nonthermal Plasma Technol., pp. 128-133 (2004). trichloroethylene by using barrier discharge process [14] T.oda, S.B.Han and R.Ono, “Dilute trichloroethylene combined with manganese dioxide,” Proc. 2004 Ann. decomposition by atmospheric pressure non-thermal Meeting of the Inst. Electrostat. Jpn., pp. 15-18 (2004). plasma process combined with manganese oxide,” Proc. [27] 小田哲治, 村田泰亮, 小野孝一, 韓尚甫: “バリア 4th Int.Symp.Non-Thermal Plasma Technol., 放電を用いた一酸化炭素の酸化による無毒化処 pp.249-253 (2004) 理,” 静電気学会春期講演会，pp. 27-30 (2004). [15] T.Oda and K.Yamashita, “Charge behavior observation [28] 山下浩司，小田哲治: “空間電荷分布と熱刺激電流 on/in plasma processed thin films by LIPP during の同時測定－PTFE 薄膜－,” 静電気学会春期講演

24 会，pp. 3-6 (2004). [29] 山下浩司，小田哲治: “プラズマ表面処理による高 分子薄膜の表面改質効果測定,” 静電気学会春期 講演会，pp. 17-18,(2004). [30] S. Han and T. Oda: “Application of Catalytic Process for the Effective Treatment of Trichloroethylene in Non-Thermal Plasma Process,” Proc. Spring Meeting of IEJ, pp. 33-36 (2004). [31] 山下陽太，小野亮，小田哲治: “レーザ誘起蛍光法 による大気中パルスバリア放電中の O ラジカルの 測定,” 静電気学会春期講演会，pp. 43-46 (2004). [32] 武澤慶，山下陽太，小野亮，小田哲治: “窒素酸化 物を含む大気圧窒素中パルスバリア放電により発 生する原子酸素ラジカルの LIF による挙動観測,” 静電気学会春期講演会，pp. 51-52 (2004). [33] S. Lee and T. Oda: “H2 Plasma Processed Carbon Nanotube Films; XPS Analysisand Field Emission Property,” Proc. Spring Meeting of IEJ, pp. 25-28 (2004). [34] 小田哲治、韓尚甫、小野亮、“大気圧非熱平衡プラ ズマによる低濃度トリクレンの分解―オゾンとの 関係―、”22 回空気清浄とコンタミネーションコ ントロール、 pp.89-91 (2004) [35] 小田哲治、山下浩司、“薄膜中の電荷挙動 熱刺激 電流観測とレーザ圧力波法による空間電荷の同時 測定、” 22 回空気清浄とコンタミネーションコ ントロール、 pp.214-216 (2004)

25 山地・藤井研究室 オ燃料、Fischer-Tropsch 合成油やメタノールといった他 Yamaji and Fujii Laboratory の合成燃料との比較検討を行う。 (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 研究現況 increasing over time, implying the growing importance of the Current Research Projects transportation sector to address the problems of oil supply shortage and environmental degradation. As an effective 1. 技術進歩の不確実性を考慮に入れた核燃料サ technological option for addressing these problems in the イクルの意思決定分析 transportation sector, the focus has recently been placed on 竹下貴之・山地憲治・藤井康正 the potential of hydrogen. In this context, this model research Decision Making Analysis of Nuclear Fuel Cycle attempts to assess the potential role of hydrogen in the with Uncertain Technology Progresses transportation sector and to describe the optimal pattern of T. TAKESHITA, K. YAMAJI and Y. FUJII hydrogen production, transportation, and utilization during the 核燃料が発電所の原子炉で使用されると使用済み燃料 period 2000-2100, using a long-term regionally disaggregated となるが、それらは一般に、中間貯蔵や再処理などの一 global energy system model that specifies the transportation 連のステップを経て処理されるか、あるいは地下深い安 sector and the full supply chain of transportation fuels. 定した岩盤層に直接処分される。この研究の焦点は将来 Furthermore, we discuss hydrogen’s competitiveness relative 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 to that of biofuels such as bioethanol and biodiesel and other 定分析を行うことである。核燃料サイクルの構成技術の synthetic fuels such as Fischer-Tropsch synthetic oil and 将来単価シナリオに関する様々な感度分析を通じて、日 methanol. 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。 3. マルチエージェント型の世界エネルギーモデ After nuclear fuel has been used in a reactor to generate ルを用いたエネルギー安全保障政策の評価 electricity, it is known as 'spent fuel' and may undergo a fuel 渡邊裕美子・両澤光一・竹下貴之・林武人 cycle that is a further series of steps including temporary ・藤井康正・山地憲治 storage, reprocessing, or may be directly disposed of in stable Policy Assessment of Energy Security with a Global rock structures of deep underground. The focus of this study is Energy Model of Multi-agent Type to make a decision making analysis of nuclear fuel cycle with Y. WATANABE, K. MOROSAWA, T. TAKESHITA, uncertainties of future technological progresses. Through T. HAYASHI, Y. FUJII and K. YAMAJI various sensitivity analyses about future cost reduction エネルギー安全保障の確保は優先順位の高い国家的政 scenarios of its component technologies, the optimal strategies 策課題である。しかしながら、これまで開発されたエネ for R&D of the nuclear power generation in Japan is ルギー需給モデルは、個々の国家の国益が対立する状況 investigated with a large-scale linear programming model. 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 2. 運輸部門を詳細に考慮した水素生産・輸送・ 全競争や、調和のあるエネルギー貿易の均衡状態の実現 利用シナリオの作成 が仮定されているからである。本研究では、各国は独自 竹下貴之・藤井康正・山地憲治 の国益の最大化を行うという仮定の下、マルチエージェ Scenario Developing for the Global Production, 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 Transportation, and Utilization of Hydrogen with a により、利害関係に相関を有する複数の国家のエネルギ Detailed Consideration of the Transportation Sector ー需給戦略をコンピュータ上でシミュレーションする。 T. TAKESHITA, Y. FUJII and K. YAMAJI Secure procurement of energy resources is one of the most 石油消費量や 排出量に占める運輸部門のシェアが CO2 highly prioritized national policy subjects. However, it is very 経年的に高まっており、資源枯渇問題や 排出問題の CO2 difficult for conventional energy supply and demand models 対策を考える上で運輸部門の重要性が高まっている。そ to evaluate appropriately national energy security in the して、昨今、運輸部門においてこれらの問題を緩和する situation where a national interest of each country can be 手段としての水素利用の可能性が注目されている。そこ opposed to each other. This is because the conventional で、本研究では、 年までを対象とし、運輸部門や運 2100 energy models assume fully competitive world energy 輸用燃料の供給経路を詳細に表現した世界地域細分化型 markets and harmonized equilibrium states of world energy エネルギーシステムモデルを用いて、水素が運輸部門に trades. In this research, we attempt to simulate the formation おいて果たし得る役割、最適な水素の生産・輸送・利用 of energy procurement strategies of multiple countries which の具体像について検討する。また、水素の競争力に関し have strong mutual interests in each other, under assumption て、バイオエタノールやバイオディーゼルといったバイ of maximizing their own self interests, by using the energy

26 model formulated as a multi-agent system. numerical simulation of their coordinated operation based on the signals of electricity prices. Here we assume that each 4. バイオエネルギーの利用可能性に関する研究 decentralized system communicates only with its neighboring 永富悠・竹下貴之・藤井康正・山地憲治 systems, and that electricity is traded intermittently between Simulation Study on Sustainable Use of Bio-energy the systems on demand. Y. NAGATOMI, T. AKESHITA, Y. FUJII and K.YAMAJI 6. 送電権市場の制度設計に関する研究 世界各地域の条件を考慮して、土地利用制約の下で持 都留大和・林武人・藤井康正・山地憲治 続可能なバイオエネルギー供給量のモデル解析を行い、 Study on the Mechanism Design of the Market of

土地利用変化とエネルギーシステムから発生する CO2 を Power Transmission Rights 総合的に評価し、長期的なエネルギー環境政策における H. TSURU, T. HAYASHI, Y. FUJII and K. YAMAJI バイオエネルギーの役割を明らかにする。このモデルを 経済性を追求するために、世界的に電気事業の自由化 用いたシミュレーションにより、食糧生産及び原材料生 が進められている。自由化された環境での電力系統の各 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 種計画は、従来とは大きく異なり、自己の利益を追求す 的利用可能量を求める。本研究で開発するモデルにより、 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

森林破壊からの CO2 排出とエネルギーシステムからの れて立案されなくてはならない。本研究では、自由化さ

CO2 排出を統一的かつ整合的に算出することが可能にな 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 る。 デルならびにゲーム理論に基づいて定式化し、市場の挙 The purpose is to identify the role of bio-energy in realizing 動解析を、マルチエージェントを用いたコンピュータシ a sustainable energy system with the application of global ミュレーションを通して行い、その制度上の問題点等を model analyses. The global potential for sustainable use of 明確にすることを試みる。 bio-energy should be carefully evaluated through the analyses In order to pursue economical efficiency, deregulation of an of the complicated structure of biomass flows under electric power industry is advanced globally. Electric power region-specific conditions such as land availability. The system planning in the deregulated industry is greatly modeling studies on bio-energy use and associated CO2 different from the one before, and competition as well as emissions will provide consistent numerical illustrations of cooperation of multiple decision makers who pursue their own sustainable use of bio-energy. self-interests must be taken into account. In this study, a model of the market of power transmission rights in the 5. 小規模自律分散型電力供給システムの協調的 electric power industry is formulated on the basis of the game 運用に関する研究 theory and a power transmission network model. The purpose 篠原雄一郎・横山直規・林武人・藤井康正 of the study is to analyze the behavior of the transmission ・山地憲治 right market through multi-agent based computer simulation, Study on Coordinated Operation of Autonomous and is to clarify the mechanism design problems of the Small Scale Decentralized Power Supply Systems market. Y. SHINOHARA, N. YOKOYAMA, T. HAYASHI, Y. FUJII and K. YAMAJI 7. 自由化された電気事業におけるアンシラリー 急速な技術進歩により、風力発電、太陽光発電および サービス市場のモデル化に関する研究 コージェネレーションシステムのような分散型発電技術 大平晃三・藤井康正・林武人・山地憲治 の電力系統への導入が進んでいる。本研究では、分散型 Study on Modeling of the Markets of Ancillary 電源および電力貯蔵装置などを活用した小規模自律分散 Services in a Deregulated Power Industry 型電力供給システムの可能性評価を、電力価格シグナル K. OHIRA, T. HAYASHI, Y. FUJII に基づく協調的運用の数値シミュレーションを介して行 and K.YAMAJI う。それぞれの自律分散システムは、隣接するシステム 電力市場では一般に、電気エネルギー以外に、電力の とのみ交信を行い、必要に応じて電気エネルギーが間欠 品質を維持するために、無効電力供給、電圧制御、瞬動 的にシステム間で取引されるものと想定している。 予備力、運転予備力などのアンシラリーサービスも取引 Distributed power generation technologies such as wind されている。本研究では特に、瞬動予備力、運転予備力 turbines, solar cells and co-generation systems are gaining the などの設備容量と関連が深いサービスを取り上げ、これ opportunities of participating into grid power systems due to らのアンシラリーサービス市場の制度設計が、種類別の rapid technology improvement. The purpose of this study is to 電源構成に与える影響を評価するためのマルチエージェ analyze potential of autonomous small scale decentralized ントシミュレーション型のモデルを構築する。そのモデ power supply systems which involves distributed power ルでは、各発電所は強化学習により独自の利益を追求す sources and electricity storage facilities, through the る経済主体として定式化され、発電事業者の市場参入と

27 市場退出も考慮する。 電力供給システムを形成できる。本研究では、個々の家 In the electric power market, generally speaking, in order to 庭でのエネルギー需要を模擬する積み上げ形のシミュレ maintain the quality of electric power, the ancillary services of ーションモデルと、家庭における分散電源の最適運用戦 reactive power supply, voltage control, instantaneous capacity 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 reserve, operating capacity reserve and so forth are traded in ントモデルを構築し、数千件オーダーの家庭のエネルギ addition to electric energy. In this research, especially, our ー需給パターンを模擬的に生成し、分散電源の大量導入 interest focuses on the ancillary services of the capacity が系統電源の計画運用に与える影響を評価する。 reserves, such as instantaneous capacity reserve and operating Distributed power sources have been steadily increasing capacity reserve, and we build a model of multi-agent their total installed capacity. By connecting several distributed simulation type for evaluating the influence of the market power sources, as well as electric utility networks, a novel mechanism design on the power generation mixes. In the power supply network can be built, which is economically model, each power producer is formulated as an economic more efficient and environmentally more benign. The purpose agent that pursues its own self-interest by reinforced learning, of the study is to evaluate the influence of the extensive and market entry and exit of power producers is also taken introduction of distributed power sources on the national into consideration. electric power supply system, through the use of a cluster of thousands of agent-type models. The model integrates a 8. 市場価格の不確実性を考慮した確率的最適電 household energy demand simulation model of bottom-up 力調達戦略に関する研究 type, and an optimal operation model for distributed power 丹羽弘善・林武人・藤井康正・山地憲治 sources based on stochastic dynamic programming. Stochastic Optimal Electric Power Procurement Strategies with Uncertain Market Prices 論文・著書一覧（2004 年度） H. NIWA, T. HAYASHI, Y. FUJII and K. YAMAJI Publications List 電力の小売事業者は、需要家の代わりに卸売市場の価 格変動から生じるリスクを引き受けることになる。この 研究論文 ことは、この不確実状況下における最適電力調達戦略の [1] Keigo Akimoto, Toshimasa Tomoda, Yasumasa Fujii 作成手法の開発が必要であることを意味している。本研 and Kenji Yamaji “Assessment of global warming 究では、規制緩和された電力市場における電力調達のた mitigation options with integrated assessment model めの長期相対契約の価値や、小売事業者が自家発電設備 DNE21”, Energy Economics, Vol.26, Issue 4, を有することの価値を、確率微分方程式を用いた動的計 pp.635-653, July (2004) 画に基づいて評価する手法の提案を行う。 [2] 宮崎聡，阿部英文，山地憲治，都筑健：住宅設置太 Distribution companies have to take the risk stemming from 陽光発電データ分析による kW 価値の評価，電気学 the price fluctuation of a wholesale market instead of the 会論文誌 B，vol.124，No.11，pp.1293-1299 (2004) customers. This entails the necessity to develop a certain [3] 最所祐一, 林武人 , 藤井康正 , 山地憲治：確率動 method to make an optimal strategy for electricity 的計画法に基づく電力調達戦略の評価：電気学会論 procurement under this particular uncertainty. This research 文誌 B, vol. 125, No. 3, pp.259-267 (2005) has the purpose for proposing the mathematical method based on dynamic programming with stochastic differential 国際会議論文 equations, to evaluate the value of a long-term bilateral [4] Y. Fujii, T. Okamura, K. Inagaki and K. Yamaji, contract of electricity trade, and also the value of a project of “Analysis of the Pricing Process in Electricity Market combination of the bilateral contract, power generation with using Multi-Agent Model”, IEEE Joint Conference of their own generators. PES/IAS/PELS/IES, H.K., The Second International 9. 分散電源の大量導入が日本の電力系統の計画 Conference on Electric Utility Deregulation, ・運用に及ぼす影響の評価 Restructuring and Power Technologies, Hong Kong, 戸張智貴・林武人・藤井康正・山地憲治 April 6-8 (2004) Evaluation of the Influence of the Extensive [5] Takayuki Takeshita, Kenji Yamaji and Yasumasa Fujii, Introduction of Distributed Power Sources on the Long-Term Global Energy Strategy for Stabilizing the National Power System Atmosphereic CO2 Concentration with Focus on th N. TOBARI, T. HAYASHI, Y. FUJII Potential Role of Hydrogen, The 24 USAEE/IAEE and K. YAMAJI North American Conference,Washington D.C., July 8-10 従来からの電力ネットワークに加え、分散電源を効率 (2004) 良く配置し結合できれば、経済的にも環境的にも優れた [6] Takeshi Shinohara, Ryoichi Niwayama, Taketo Hayashi,

28 Yasumasa Fujii and Kenji Yamaji, “Assessment of を展望する未来戦略ワークショップ（エネルギー分 Regional Technical GHG Emission Reduction Action 野）東京 4/10(2004) Considered Uncertainty In Kyoto Protocol Second [20] 山地憲治：バックエンド問題の論点，第３７回原産 Commitment Period, 7th International Conference on 年次大会パネル討論「自由化のもとでバックエンド Greenhouse Gas Control Technology ： GHGT-7 ， 事業をいかに進めるか」より，東京 4/23（2004） Vancouver, Canada, Sept. 5-9 (2004) [21] Kenji YAMAJI: Energy Demand and Supply in Japan, [7] Takahiro Kitaura, Ryoichi Niwayama, Taketo Hayashi, Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI) Japan, Yasumasa Fujii and Kenji Yamaji, ”Assessment of Tokyo, May 5th (2004) technological options to reduce CO2 emissions with [22] 山地憲治：エネルギー産業の未来と環境対策、慶応 ” global energy network model , 7th International MMC｢環境塾｣、ユニット 3：未来技術への取り組 ： Conference on Greenhouse Gas Control Technology み、東京６/４（2004) GHGT-7，Vancouver, Canada, Sept. 5-9 (2004) [23] 藤井康正：基調講演「エネルギーシステムの新しい [8] Keigo Akimoto, Takashi Homma, Takanobu Kosugi, 展開」、2004 年都市ガスシンポジウム、東京、6/7 Xiaochun Li, Toshimasa Tomoda and Yasumasa Fujii, (2004) “Role of CO sequestration by country for global 2 [24] 篠原剛、林武人、藤井康正、山地憲治：エネルギー warming mitigation after 2013”, 7th International セキュリティ評価を目的とした世界エネルギー需 Conference on Greenhouse Gas Control Technologies 給モデルの構築、第 23 回エネルギー・資源学会研 (GHGT-7) Q2-3, Vancouver, Canada, Sept. 5-9 (2004) 究発表会, 大阪, 6/10-11, 19-1, pp.289-292(2004)

著書 [25] 北浦孝啓、山地憲治：世界地域細分化エネルギーモ デルによる運輸部門に対する各種制度の評価,第 23 [9] 山地憲治（執筆）：考えよう地球環境６ エネルギ 回エネルギー・資源学会研究発表会, 大阪, 6/10-1 ーの本、（株）ポプラ社 2004.4 １ [10] 山地憲治（編著）：分散エネルギーシステム、エネ [26] 山地憲治：「核燃料リサイクルの見直し問題」, 第 ルギー・資源学会 2004.5.14. ７回地方新聞エネルギー研究会, 東京 7/15 [11] 山地憲治（執筆）：エネルギー学の視点 （電気 [27] 山地憲治：講演「わが国のエネルギーの将来」,日 新聞ブックス・2004.7） 本学術会議 第 19 期・第 8 回 人口・食料・エネ 山地憲治（分担執筆）：地球環境 温暖化対 [12] 2004-05 ルギー特別委員会,2004.07.28,東京 策の長期戦略、第一部 pp.11-44 [28] 山地憲治：パネリスト「持続可能なエネルギー社会 エネルギーフォーラム を目指して ―エネルギー・環境・経済問題への 山地憲治 分担執筆 ： 新版 環境学がわ [13] ( ) AERAMook 未来シナリオ―」,市民エネルギー審査会 シンポ かる（原子力発電 ） 朝日新聞社 pp.54-56 , ,2005.2 ジウム, 東京 8/1（2004） 藤井康正（分担執筆）：応用数学ハンドブック、丸 [14] [29] 山地憲治：対談「都市エネルギーシステムの将来」, 善株式会社、電気電子情報分野、常微分方程式と回 都市エネルギーフェア SENEX2004,仙台市ガス局, 路理論 、グラフと回路網方程式 pp.585-612 仙台 8/3（2004） pp.613-627, 2005.3.20 [30] 最所祐一, 林武人, 藤井康正, 山地憲治「確率動的 山地憲治（分担執筆）：「エネルギー」を語る の [15] 33 計画に基づく電力調達戦略の評価」, 平成 16 年電 視点・論点、（株）エネルギーフォーラム、 pp.111-118, 気学会 電力・エネルギー部門大会 , 名古屋, 34, 2005.3.31 8/5-7 (2004)

[31] 太田浩司, 篠原雄一郎, 林武人, 藤井康正, 山地憲 総説・解説論文 治「基幹系統と配電系統の統合モデルを用いた分散 山地憲治：持続可能な発展におけるエネルギーの意 [16] 電源の導入可能性評価」, 平成 16 年電気学会 電 義 学術の動向 月号 , ,5 , pp.24-28 (2004). 力・エネルギー部門大会, 名古屋, 49, 8/5-7 (2004) 山地憲治：バックエンド政策の問題点，日本原子力 [17] [32] 倉石英明, 林武人, 藤井康正, 山地憲治「確率動的 学会誌， ， （ ） Vol . 46 No.8, pp.543-545 2004 計画法を用いた家庭用 CGS の最適運用法に関する [18] 山地憲治：バイオマス利活用のシステム評価，バイ 研究」」平成 16 年電気学会 電力・エネルギー部門 オマス利活用への技術開発，政策総合研究所, 8 月 大会, 名古屋, 476, 8/5-7 (2004) 号 , pp.20-21 (2004) [33] 岡村知暁, 稲垣憲治, 林武人, 藤井康正, 山地 憲治 「マルチエージェントシミュレーションによる送 シンポジウム・研究会・大会等発表 電系統を考慮した電力市場モデルの基本分析」, 平 [19] 山地憲治：水素エネルギーの展望、科学技術の未来 成 16 年電気学会 電子・情報・システム部門大会

29 GS16-2, pp.1030-1035, 9/2-3 (2004) ギーモデルの構築」,第 21 回エネルギーシステム・ [34] 山地憲治：「エネルギー学の題材としてのバイオマ 経済・環境コンファレンス, 東京, 1/27,（2005） スの面白さ」，日本エネルギー学会・バイオマス部 [49] 篠原剛・渡辺裕美子・林武人・藤井康正・山地憲 会「夏の学校」，秩父，9/18（2004） 治：「エネルギー戦略の国際競合関係を考慮した世 [35] 山地憲治：基調講演「バイオマスによる循環型エネ エネルギー需給モデルの構築」,第 21 回エネルギー ルギー供給と地域社会・経済」，平成１６年度第５ システム・経済・環境コンファレンス, 東京, 1/27, 回しずおか新エネルギー推進協働セミナー，静岡， （2005） 9/21（2004） [50] 竹下貴之・山地憲治：「Optimal Growth Path of the

[36] 倉石英明, 林武人, 藤井康正, 山地憲治, 横山明彦 Global Transportation Sector to Reduce Its CO2 「確率動的計画法を用いた家庭用 CGS の最適運用」, Emissions」,第 21 回エネルギーシステム・経済・環 電気学会 電気学会電力技術・電力系統技術合同 境コンファレンス, 東京, 1/27,（2005） 研究会, PE-04-94, PSE-04-94, 横浜, 9/28 (2004) [51] 竹下貴之・山地憲治：”Final Energy Carrier [37] 山地憲治：「新エネルギーの導入概況及び今後の取 Transportation or its Feedstock Transportation in the り組み」，新エネルギー全国合同施設研修会，川崎， Future Global Energy System?”, 第 21 回エネルギー 10/7（2004） システム・経済・環境コンファレンス, 東京, 1/27, （ ） [38] 山地憲治：「新時代に向けたバイオマスエネルギー 2005 と熱供給事業」，エコ・テクノ 2004，地球熱供給セ [52] 山地憲治：基調講演「地球温暖化対策における新エ ミナー，北九州，10/27（2004） ネルギーの役割」,Energy Forum～21 世紀のエネル ギーエコトピアを目指して～ 名古屋 （ ） [39] 山地憲治：「バイオマス利用技術開発への期待と将 , ,2/4, 2005 来展望」，平成 16 年度火力部門研究発表会，横須 [53] 山地憲治：基調講演｢分散エネルギーシステムの展 賀，11/11（2004） 望と課題｣、第 1 回分散型エネルギーシンポジウム, 東京 （ ） [40] 山地憲治：「総括セッションおよびシドニー大会の ,2/28 2005 結論」，WEC シドニー大会報告会，東京，11/29(2004) [54] 篠原 剛、渡邊裕美子、林 武人、藤井康正、山地憲 治：「エネルギー戦略の国際競合関係考慮のための [41] 山地憲治：パネリスト「どう考える これからの日 エージェントベース世界エネルギーモデルの構 本」，第１回電気新聞フォーラム，東京，12/14（2004） 築」、平成 17 年電気学会全国大会 3-070、徳島、 [42] 山地憲治：「エネルギー学について」，エネルギー資 3/17-19 (2005) 源学会九州地区特別講演会講演資料，福岡，12/15 室園晃徳、林 武人、藤井康正、山地憲治：「家庭用 （2004） [55] コージェネレーションシステムの経済性評価」、平 [43] 山地憲治：基調講演「自然エネルギー普及促進の現 成 17 年電気学会全国大会 6-012、徳島、3/17-19 況と展望」，パネルディスカッション・アドバイザ (2005) ー「語ろう！！八戸市民エネルギー会社構想」，「八 戸市民エネルギー会社構想」市民公開フォーラム， [56] 戸張智貴、藤井康正、山地憲治:「CO2 排出量制約下 での日本における最適電源構成の中期見通し」、平 八戸，1/12（2005） 成 17 年電気学会全国大会 6-046、徳島、3/17-19 [44] 山地憲治：講演「核燃料リサイクル」,構想エネル (2005) ギー21 研究会第 22 回勉強会,東京,1/25（2005） [57] 丹羽弘善、山地憲治、藤井康正:「確率動的計画法 [45] 山地憲治：特別セッション「エネルギーシステムに を用いた電力貯蔵システム運用計画の評価」、平成 おける持続可性」,第 21 回エネルギーシステム・経 17 年電気学会全国大会 6-061、徳島、3/17-19 (2005) 済・環境コンファレンス JST 合同セッション,東 岡村知暁、林 武人、藤井康正、山地憲治：「電力系 京,1/２７（2005） [58] 統及び送電権市場を考慮した電力市場モデル」、平 [46] 岡村知暁・林武人・藤井康正・山地憲治：「マルチ 成 17 年電気学会全国大会 6-124、徳島、3/17-19 エージェントシュミレーションによる LMP 手法の (2005) 基本分析」,第 21 回エネルギーシステム・経済・環 稲垣憲治、林 武人、藤井康正、山地憲治：「マルチ 境コンファレンス, 東京, 1/27,（2005） [59] エージェントモデルによる JEPX モデル構築に向け [47] 稲垣憲治・林武人・藤井康正・山地憲治：「マルチ た準備的検討」、平 成 17 年電気学会全国大会 6-127、 エージェントモデルによる種類別発電事業の入退 徳島、3/17-19 (2005) 場を考慮した電力市場分析」,第 21 回エネルギーシ 山地憲治：記念講演「バイオマスエネルギーの現状 ステム・経済・環境コンファレンス, 東京, 1/27, [60] とその将来性について」 都市エリア 都城盆地エリ （2005） , ( ア)産学官連携促進事業 平成 16 年度研究成果発表 [48] 北浦孝啓・林武人・藤井康正・山地憲治：「電気自 会, 宮崎, 3/28 (2005) 動車に対する電力供給方法を考慮した世界エネル

30

その他 [61] 山地憲治：エネルギーサービス、電気新聞、2004 年 4 月 [62] 山地憲治：山地憲治東大教授のエネルギー講座、電 気新聞、2004 年 4 月 [63] 山地憲治：核燃サイクル岐路に、経済的価値はマイ ナス,朝日新聞,2004 年 5 月 [64] 山地憲治：沸騰石の役割，電気新聞，2004 年 6 月 [65] 山地憲治：バイオエタノール研究最前線,月間「Earth Guardian」,2004 年 8 月号 [66] 山地憲治：モグラ退治，電気新聞，2004 年 7 月 [67] 山地憲治：対談・バイオマスエネルギーの活用と熱 供給,「熱供給」夏号, 2004 [68] 山地憲治：核燃料リサイクル 原子力長計の見直 し始まる「再処理工場中止も選択肢」 日経エコロ ジー2004.08 [69] 山地憲治：歴史から学ぶこと、電気新聞 2004.08.23 [70] 山地憲治：経済教室 岐路の核サイクル，日本経済 新聞，2004 年 9 月 [71] 山地憲治：タスマニアの風，電気新聞，2004 年 9 月 [72] 山地憲治：原発の経済的リスクは減らせるのか、週 刊エコノミスト、pp.46-49, 2004 年 10 月 [73] 山地憲治：「知の構造化」への道程，電気新聞， 2004 年 10 月 [74] 山地憲治、田中知：特別対談「緊急徹底討論！どう する六ヶ所再処理工場」，エネルギーフォーラム１ １， Nov. No.599，pp.78-83 (2004) [75] 山地憲治：エネルギー学の視点－知の構造化への道 程－，学際 No.13，Oct.(2004) [76] 山地憲治：新計画策定会議の成果，電気新聞，2004 年 12 月 [77] 山地憲治：エネルギー地政学の胎動,電気新聞,2005 年１月 [78] 山地憲治：「環の世紀―核燃料サイクル始動」,電気 新聞特別号,2005 年１月 [79] 山地憲治：「地球温暖化問題にどう対処すべきか」, ていくおふ No.109,2005 年冬 [80] 山地憲治：「エネルギー学への道程」,学内広報 No.1308 淡青評論 ,2005.2 [81] 山地憲治：「水素の本当の魅力」,電気新聞, 2005 年 3 月 [82] 山地憲治：”Energy System in Japan”, REPORT OF WORKSHOP ON ENERGY，JAERI, Tokyo, March (2005)

31 日髙・熊田研究室 a numerical simulation are performed. Both of the evaluation Hidaka and Kumada Laboratory results agree well with the measurements. (http://www.hvg.t.u-tokyo.ac.jp) 2. 界面の絶縁破壊現象 研究現況 仁田工美・松本淳平・松岡成居・千葉政邦・ Current Research Projects 熊田亜紀子・日髙邦彦 Electrical Breakdown Phenomena of Material 1. 急峻方形波高電圧を用いたナノ秒領域 V-t 特 Interface 性の測定 K. NITTA, J. MATSUMOTO, S. MATSUOKA, 豊田裕之・溝渕隆・松岡成居・熊田亜紀子・ M. CHIBA, A. KUMADA and K. HIDAKA 日髙邦彦 あらゆる電気設備、機器、装置および電子デバイスに Measurement of Voltage-time Characteristics in おいて、異種材料の間や電極との間には必ずマイクロギ Nanosecond Range by Using Steep-front Square ャップが存在し、そのマイクロギャップが絶縁システム High Voltage 全体の性能に重大な影響をもたらしている。マイクロギ H. TOYOTA, T. MIZOBUCHI, S. MATSUOKA, 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 A. KUMADA and K. HIDAKA れている。 電圧立ち上がり時間 、 経過後の減衰率 20ns 10µs 2.5% ギャップ長が 100μm 以下のマイクロギャップの放電 以下、最大波高値 200kV という理想的な方形波高電圧を 現象について実験的検討を行った。特にマイクロギャッ 発生可能な装置を導入し、1µs 以下の短時間領域で気中 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 放電現象を詳細に測定している。 った結果、火花放電形成過程は、タウンゼン理論で説明 現在絶縁ガスとして広く用いられている SF6 ガスが地 できることが明らかになった。同理論で重要なパラメー 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 タである陰極からの二次電子放出係数（γ係数）に関し ら、 ガス、 ガス、それらの 、空気、 との SF6 CF3I N2 CO2 て考察を行い、γ係数が 3 つの主要因に分けられること 混合ガスを対象に、主として平等電界中で V-t 特性、放 を示し、更に、それぞれを電界、気体の圧力、ギャップ 電遅れ時間、ストリーマの発光を測定した。等面積則を 長の関数として定量的な評価式の導出に成功した。 適用し、急峻方形波印加時の V-t 特性の定量的評価を行 この評価式を用いることにより、金属電極間のマイク った。また数値解析と組み合わせることで実験に頼らず 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 特性を推定することに成功した。 V-t 間遅れの推定が可能である。 Steep-front square-pulse voltages with a long duration are Composite insulation systems consisting of different useful for clarifying the mechanism of electrical discharge dielectric materials have been widely used in almost all propagation. It has so far been hard to generate such a voltage, electrical apparatuses and electronic devices. In general, such when its peak value is required to be several hundred kilovolts. composite systems are much more complex in their insulation Our laboratory introduced a new high voltage generator characteristics than one component system because they have making a square-pulse voltage with a rise time of 13 ns, a interfaces between different materials. It is important to derive dumping factor less than 2.5% after 10 µs duration and a peak an empirical criterion of electrical breakdown strength at value of 200 kV, and started measuring voltage-time material interfaces for various parameters of electrical characteristics of various gases. insulation. The inception voltage in a narrow air gap of micro SF6 gas, which is a major electrical insulating medium in meter order is experimentally studied being compared with high voltage equipments, has been designated as a greenhouse analysis results. The formative time lag to breakdown is effect gas, and should be reduced or replaced by other gases. varied in a range from 1 to 10 µs at gap length of 10 µm. The Voltage-time (V-t) characteristics are measured in SF6, CF3I, secondary electron emission coefficient γ is estimated on the and their gas mixtures with N2 and air. V-t characteristics in basis of the assumption that the discharge phenomena in a CF3I-N2 gas mixture with N2 gas content of 40% are micro gap can be explained based on the Townsend’s theory. equivalent to those in pure SF6 gas. As liquefaction The coefficient γ is successfully divided into three temperature of CF3I gas is relatively high, there may be many components γi, γp and γm , which correspond to electron applicable fields if liquefaction temperature is lowered by emission caused by ions, photons, and metastables, mixing with other gases. respectively. The experimental results obtained under controlled conditions by using the steep-front square voltage can be 3. 気体カー効果による電界測定 easily compared with simulation results. Quantitative 西田悠介・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦 evaluation of voltage-time characteristics by the equal-area criterion and evaluation of streamer development velocity by Electric Field Measurement in Gas Using Kerr

32 Effect 安定さを引き起こしたり、膨大な時間を要することがあ Y. NISHIDA, S. MATSUOKA, A. KUMADA る。 and K. HIDAKA 本研究では、近年の計算機の高性能化や低価格化を背 気体のカー効果を用いた電界の非接触計測手法の開発 景にストリーマのシミュレーションを行った。対象とし

を行っている。これは被測定対象に擾乱を与えずに電界 た気体は、N2-O2 混合気体、SF6-N2 混合気体である。準 測定を行える理想的な電界測定手法であり、放電現象の 平等電界中での正極性ストリーマシミュレーションにお 解明や、電力機器の絶縁設計において、きわめて有力な いて得られたストリーマ進展速度は、超高速度カメラで 手法である。 捕らえた測定値と良く一致した。また、ストリーマ進展 光学的位相変調手法を採用した高感度位相測定技術を 速度を用いた火花電圧推定手法を提案し、シミュレーシ 用いて、大気圧空気のカー効果による電界測定装置を開 ョンによる計算結果は、実測値および経験則であるシュ 発している。交流不平等電界や、コロナ放電の生じてい ーマンの火花条件式より得た推定値をよく一致した。 る空間における電界を測定し、その電界の空間的変化及 The numerical simulation based on the fluid equation is び時間的変化を把握した。コロナ放電の生じていない場 applied to the streamer discharge which is fundamental においては、測定結果は理論計算値とよく一致した。ま phenomena of electrical discharge. The simulation in physical たコロナ放電による空間電荷が存在する場においては、 approach is very helpful for the verification of the 格段にカー効果による位相差が大きいことが確認され experimental resultants and can be done under any conditions. た。これは、イオンのカー定数が中世分子のそれに比べ Although numerical simulations are very useful for the 格段に大きい可能性を示唆している。 theoretical study, they are sometimes unstable or take too 本研究テーマに対して、2004 年度、電気学会より、第 much time. In this research, with the resultants of the streamer 60 回電気学術振興賞進歩賞、また、小平記念日立教育振 simulation, the spark-over voltage is estimated (In the case 興財団より、平成 16 年度小平記念賞が授与されている。 that the parallel-plain gap is 4.5mm and the anode radius is The sensing technique based on the Kerr electro-optic 5mm in the air, the flush-over voltage is estimated as 14kV, effect of gas is applied to the electric field distribution which is in good agreement with the estimated value using measurement. As the Kerr constant in atmospheric air is Schumann’s criteria). The streamer discharge not only in the 1.3×10-18[m/V2], which is less than 1/10000 of those in liquids, uniform field but also in the non-uniform field is simulated. the phase retardation caused by the Kerr effect of gas is measured by the high sensitive system based on the optical 5. ポッケルス非接触電圧測定器 phase modulation technique. 松本洋和・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦 When an ac high voltage is applied to a wire electrode of 1 Pockels High Voltage Measuring Apparatus mm diameter, which is stretched 7cm above a grounded H. MATSUMOTO, S. MATSUOKA , electrode, a corona discharge occurs from the wire electrode. A. KUMADA and K. HIDAKA Under such a condition, a large birefringence is observed. ポッケルス効果を用いた測定法の電磁無誘導性、電気 This suggests that Kerr constant of a gas with ions produced 絶縁性、広帯域性という特長を利用して、電力線のサー by the corona discharge, is much bigger than those of neutral ジ電圧を非接触に測定するセンサの開発を行った。 molecules. これは、電気的に浮遊した一対の補助電極に静電容量 To this research subject, the 60th Technical Development により誘起される電位差を、ポッケルス効果により光学 Award was awarded by the Institute of Electrical Engineers 的に測定するセンサである。本センサを用いて、電力線 Japan, and the Odaira Memorial Award was awarded by the の開閉サージの測定を行ったところ、抵抗分圧器による Odaira Memorial Foundation in 2004. 測定値とよく一致することが確認された。 For measuring a surge superimposed on a power- 4. 気体放電のシミュレーション transmission line which is in operation, non-contact 溝渕隆・松岡成居・熊田亜紀子・日髙邦彦 measuring device is desirable. In this study, a non-contact Numerical Simulation of Electrical Discharge in Gas voltage sensor is developed based on Pockels sensing T. MIZOBUCHI, S. MATSUOKA, A. KUMADA, technique. The sensor consists of a pair of auxiliary electrodes, and K. HIDAKA a Pockels crystal (BGO), a SLD, a detector, and fibers. The 気体放電の基本的現象であるストリーマのシミュレー capacitive-induced voltage between auxiliary electrodes is ションを流体方程式を解くことによって行っている。物 measured using a Pockels sensor. A switching surge on a 理的手法であるシミュレーションは、実験的に得られた power transmission line is measured with this sensor. The 結果を検証するためにも非常に有効であり、また、任意 measured waveform with this sensor coincides well with that の条件下でのシミュレーションを行うことが可能であ with a resistive divider. る。このようにシミュレーションが非常に有効であって も、一般的に、シミュレーションの計算過程に計算の不 6. 直流電界下における絶縁物の帯電現象

33 吉田遼太郎・熊田亜紀子・松岡成居・日髙邦彦 Fundamentals and Materials, Vol. 125-A, No. 2, pp. Charge accumulation on an insulator under dc 153-158 ) electric field [2] Akiko Kumada and Shigemitsu Okabe: Measurement of R. YOSHIDA, A. KUMADA, S. MATSUOKA and K. Surface Charge on Opposite Sides of a Planar Insulator HIDAKA with an Electrostatic Probe, IEEE Transactions on ガス絶縁開閉機器は、交流に用いられる場合において Dielectrics and Electrical Insulation, Vol.11, No. 6, 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 pp.919-928 (2004) る。するとスペーサ近傍の電界分布は、容量分布に基づ [3] Akiko Kumada and Shigemitsu Okabe: Charge いて決定される場から、抵抗分布に基づいて決定される Distribution Measurement on a Truncated Cone Spacer 場へと移行する。抵抗場への移行に伴いスペーサとガス under Dc Voltage, IEEE Transactions on Dielectrics and の界面には帯電が生じる。このようなスペーサに逆極性 Electrical Insulation, Vol.11, No. 6, pp.929-938 (2004) 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。 国際会議論文 表面電位計を用いて分解能 3.9mm、測定点数 3402 [4] Akiko Kumada, Shigemitsu Okabe and Kunihiko 点に及ぶ、帯電電荷密度分布測定装置を用いて、直流電 Hidaka: Influences of Probe Geometry and Measuring 界下の PTFE コーンモデルスペーサの帯電特性の測定を Errors on Spatial Resolution of Surface Charge 行った。空気中の異物、チリがトリガとなった放電跡の Measurement with Electrostatic Probe, Proceedings of. ほかに、体積抵抗及び表面抵抗による帯電電荷が見られ International Conference on Electrical Engineering 2004, た。 Vol. 1, pp.50-53 (2004) 本研究テーマに対して、2004 年度、静電気学会より、 [5] Akiko Kumada, Masakuni Chiba, Shigemitsu Okabe 論文賞が授与されている。 and Kunihiko Hidaka: Charge Distribution When a dc voltage is applied to an insulating spacer for a Measurement of Positive Surface Streamer with High long time, the electric field distribution around it changes Spatial Resolution, Proceedings of the XV International from the initial capacitive distribution to a resistive Conference on Gas Discharge and their Applications, distribution, which is determined by the resistivity of the Vol. 1, pp. 331-334, Toulouse (2004) material. Consequently, charges are accumulated on the spacer surface. [6] Hiroyuki Toyota, Shigeyasu Matsuoka and Kunihiko A surface charge measuring system is developed with an Hidaka: VOLTAGE-TIME CHARACTERISTICS OF electrostatic probe using the digital signal processing SF6-N2 AND CF3-N2 GAS MIXTURE IN technique. The number of measured points is 3402, and the NANOSECOND RANGE, Proceedings of the XV spatial resolution reaches 3.9 mm. This spatial resolution is 5 International Conference on Gas Discharge and their times higher than that reported in studies by other researchers. Applications, Vol. 1, pp. 395-398, Toulouse (2004) Using this system, the distribution of the surface charge [7] Kumi Nitta, Masakuni Chiba, Shigeyasu Matsuoka and density on a truncated cone spacer of polytetrafluoroethylene Kunihiko Hidaka: Discharge Phenomena in Micro Gap (PTFE) after the application of dc ±10 ~ 40 kV is measured. at Atmospheric Pressure, Proceedings of the XV Besides the charging spot by a partial discharge triggered by International Conference on Gas Discharge and their fine dusts in air, it is observed that the spacer is partially Applications, Vol. 1, pp. 423-426, Toulouse (2004) charged due to the resistivity of the spacer itself. [8] Hiroyuki Toyota, Takashi Mizobuchi, Shinichiro To this research subject, the Paper Award was awarded by Nakauchi, Shigeyasu Matsuoka and Kunihiko Hidaka: the Institute of Electrostatics Japan in 2004. Nanosecond Electrical Discharge Development in

SF6-N2 Gas Mixtures, Proceedings of International 論文・著書一覧（2004 年度） Workshop on High Voltage Engineering, Vol. 2, pp. Publications List 49-54, Sapporo (2004)

研究論文 著書 [1] 豊田裕之、松岡成居、日髙邦彦：急峻方形波高電圧 [9] 日髙邦彦ほか：電気学会電気専門用語集、No.25

を用いた SF6-N2 混合ガス中 V-t 特性の測定、電気学 「放電」電気学会放電用語標準特別委員会、電気専 会論文誌Ａ, Vol. 125-A, No. 2, pp. 153-158 (2005) 門用語標準化委員会、電気規格調査会、コロナ社 (Hiroyuki Toyota, Shigeyasu Matsuoka and Kunihiko (2004) Hidaka: Measurement of Sparkover Voltage and Time

Lag Characteristics in SF6-N2 Gas Mixtures by using 総説・解説論文 Steep-front Square Voltage, IEEJ Transactions on

34 [10] 日髙邦彦：技術教育を考える、電気評論、第 89 巻 国大会講演論文集、1-077、p. 92（2005) 第８号、p.48 (2004) [23] 豊田裕之、中内慎一郎、松岡成居、熊田亜紀子、日

[11] 日髙邦彦：２１世紀の電力技術者の育成に向けて- 髙邦彦：ナノ秒領域における SF6 ガスの不平等電界 大学の視点から見た技術教育-、OHM 創刊 90 周年 中 V-t 特性、平成 17 年電気学会全国大会講演論文 記念号、pp. 70-73 (2004) 集、1-093、p.108（2005) [12] 日髙邦彦：光を用いた大気圧放電計測、静電気学会 [24] 西田悠介、清水則博、熊田亜紀子、日髙邦彦：Kerr 誌、Vol. 28, No. 5, p. 237（2004）(Kunihiko Hidaka: 効果を用いた大気圧空気中の不平等電界測定（その Optical Measurement of Electrical Discharge ２）、平成 17 年電気学会全国大会講演論文集、 Phenomena at Atmospheric Pressure, Journal of the 1-120、p.148（2005) Institute of Electrostatics Japan, Vol. 28, No. 5, p. 237, [25] 松本洋和、松岡成居、熊田亜紀子、日髙邦彦：ポッ 2004) ケルス結晶の形状と圧電振動、平成 17 年電気学会 [13] 日髙邦彦、熊田亜紀子：電気光学効果を用いた大気 全国大会講演論文集、1-119、p.147（2005) 圧放電計測、静電気学会誌、Vol. 28, No. 5, pp. [26] 吉田遼太郎、熊田亜紀子、日髙邦彦：直流電界下に 258-264 (2004）(Kunihiko Hidaka and Akiko Kumada: おけるモデルスペーサの帯電現象、平成 17 年電気 Sensing Technique of Discharge Phenomena at 学会全国大会講演論文集、1-130、p.162（2005) Atmospheric Pressure, Journal of the Institute of Electrostatics Japan, Vol. 28, No. 5, pp. 258-264, 2004) その他 [14] 日髙邦彦：これからのＥＭＣ ITU-T SG5 国内委員 [27] 日高邦彦：雷をもっと知ろう、大同信号株式会社広 会(総務省情報通信審議会情報通信技術分科会 報誌 DAIDO 2004, Vol. 3, No109, p. 1(2004) 部会電磁防護・屋外設備委員会、電磁環境工 ITU-T ) [28] 日髙邦彦他：ガス絶縁機器における部分放電現象と 学情報ＥＭＣ, No. 201, p. 43 (2005) 検知技術の最新動向、電気学会技術報告書、 Vol.982、ガス絶縁機器における部分放電現象と検知 シンポジウム・研究会・大会等発表 技術調査専門委員会（2004) 仁田工美、千葉政邦、松岡成居、日髙邦彦：マイク [15] [29] 日髙邦彦他：GIS に適用される材料技術、電気学会 ロギャップの破壊遅れ時間特性、電気学会放電、高 技術報告書、Vol.985、ガス絶縁開閉装置の動向調査 電圧合同研究会資料、 、 （ HV-04-44 pp. 1-5 2004) 専門委員会(2004) 溝渕隆、豊田裕之、熊田亜紀子、日髙邦彦：ストリ [16] [30] 日髙邦彦他：66～154kV（非有効接地系統）の絶縁 ーマ進展シミュレーションによる 中 N2-O2, SF6-N2 合理化の可能性、電気学会技術報告書、Vol . 990、 絶 ストリーマ進展速度の測定、静電気学会全国大会、 縁協調技術における最近の動向と調査専門委員会 （ 16pA-8 2004) (2004) [17] 日髙邦彦：計測技術で拓く高電圧工学の未来、第 139 回高電圧技術研究会招待講演、研究会資料 139-11, pp.1-8 (2004) [18] 溝渕隆、熊田亜紀子、日髙邦彦：ストリーマ進展シ ミュレーションによる火花放電電圧の推定、電気学 会研究会資料 放電研究会、 ED-04-70, pp. 31-36 （2004） [19] 西田悠介、岩田玲彦、清水則博、熊田亜紀子、日髙 邦彦：大気圧空気の Kerr 効果による電界測定、電 気学会研究会資料 放電研究会、 ED-04-69, pp. 25-30（2004） [20] 日髙邦彦：これからどうする技術者教育、平成 17 年電気学会全国大会口頭発表（2005) [21] 松本淳平、仁田工美、松岡成居、千葉政邦、熊田亜 紀子、日髙邦彦：不平等電界マイクロギャップの破 壊遅れ時間、平成 17 年電気学会全国大会講演論文 集、1-061, p.74（2005)

[22] 溝渕隆、豊田裕之、熊田亜紀子、日髙邦彦：SF6-N2 混合ガス中における正極性・負極性ストリーマ進 展の数値シミュレーション、平成 17 年電気学会全

35 堀 研究室 rejection control using acceleration sensor, (4) trajectory Hori Laboratory generation considering derivative of jerk, (5) fractional order (http://mizugaki.iis.u-tokyo.ac.jp/index_j.ht control system and CAD development and (6) parameter ml) tuning method using GA are researched. Applications are multi-link robot manipulators, torsional vibration 研究現況 experimental setup and hard disk drive system. Current Research Projects 3. 福祉制御工学 1. 電気自動車の制御 堀 洋一・内田利之・畠 直輝・ 堀 洋一・内田利之・李 練兵・賀 鵬・ 呉 世訓・李 微・吉田憲吾 青木良文・河島清貴・劉 小星・趙 莉 Welfare Control Engineering Advanced Motion Control of Electric Vehicle Y.HORI, T.UCHIDA, N.HATA, Y.HORI, T.UCHIDA, L.LI, P.HE, Y.AOKI, S.OH, Wei LI and K.YOSHIDA K.KAWASHIMA, S.LIU and Z. LI 福祉分野を想定した独特の制御手法の開発を目論むも 電気モータの高速トルク発生を生かし，電気自動車で ので，福祉制御工学という学術領域を作りたいと考えて 初めて可能になる新しい制御の実現をめざしている。タ いる。現在行っている研究は，(1)カメラ画像情報による イヤの増粘着制御によって，低抵抗タイヤの使用が可能 非日常性の検出，(2)介護ロボットのためのパワーアシス になる。４輪独立駆動車は高性能な車体姿勢制御が実現 ト技術，(3)新しい制御原理にもとづく動力義足の製作， できる。モータトルクは容易に知れるから路面状態の推 (4)パワーアシスト車椅子の後方転倒防止制御, (5)２関節 定も容易である。インホイルモータ 4 個を用いた高性能 機構を用いたロボットアーム，である。とくに，人間親 車「東大三月号-II」および「カドウェルＥＶ」を製作し 和型モーションコントロールという形での体系化を試み 実験を進めている。車体すべり角βの推定， と DYC AFS ている。 の非干渉制御などに力を入れている。最近キャパシタだ We are aiming to establish a new field of "Welfare Control けで走る「コムスＣＶ」を製作した。 Engineering". Present research themes are (1) abnormality By utilizing electric motor's quick torque generation, we detection based on camera image information, (2) power aim to realize novel control techniques for EV. Effective assist technology for human-care robot, (3) artificial leg based adhesion control at tires enables usage of lower loss tires. on a novel control principle, (4) control of power assisted 4-wheel-driven car realizes high performance vehicle wheelchair for preventing overturn and (5) robot arm using dynamics control. Easily known motor torque is used for road the structure of bi-articular muscle mechanism. We also try to surface estimation. The test vehicle "UOT March-II" with make a field of "Human Friendly Motion Control". independent 4 in-wheel motors is used for experiments. New vehicles 'Cadwell-EV' and 'Comus CV' have been completed. 論文・著書一覧（2004 年度） Publications List 2. モーション・コントロール 堀 洋一・内田利之・李 文・ 研究論文 張 炳勲・呉 魯・中村則仁 [1] Chengbin Ma and Yoichi Hori, Backlash Vibration Serve System Design and Motion Control Suppression Control of Torsional System of Novel Y.HORI, T.UCHIDA, Wen.LI, Fractional Order PIDk Controller, Trans. of IEE Japan B.CHANG, L.WU and N.NAKAMURA on Industry Application, Vol.124, No.3, pp.312-317 電気・機械複合系のモーション・コントロールとして， (2004) (1)外乱構造に着目した新しいロバストサーボ制御，(2) [2] 関 弘和, 畠 直輝, 小安雄一, 堀 洋一, パワーアシ 多重サンプリング制御を用いたビジュアルサーボ系，(3) スト車椅子の後方転倒防止制御(その１)～アシスト 加速度センサを用いた外乱抑圧制御，(4)加速度変化率の トルク調整法と被験者評価による検証～ , 電気学 微分を考慮した目標値生成法，(5)非整数次数制御系と係 会論文誌Ｄ, Vol.124, No.3, pp.318-323 (2004) 数図法にもとづく制御系設計のための CAD システム， (6)GA を用いたパラメータチューニング法，を行ってい [3] 堀 洋一, 電気と制御で走る近未来車両の研究, 生 る。応用としては，多軸ロボット，バックラッシをもつ 産研究, Vol.56, No.2, pp.131-137 (2004) 軸ねじれ系実験装置，ハードディスクドライブ装置であ [4] 藤本博志, 堀 洋一, マルチレート制御とむだ時間 る。 補償に基づくビジュアルサーボ, 日本ロボット学 As "motion control" of mixed electrical and mechanical 会誌, Vol.22, No.6, pp.90-97 (2004) systems, (1) novel robust servo system design, (2) multi [5] 畠 直輝, 関 弘和, 小安雄一 , 堀 洋一, パワーア sampling-rate control based visual servo, (3) disturbance シスト車椅子の後方転倒防止制御(その２)～重心位

36 置推定と位相平面に基づく可変アシスト比制御～ , SYSTEM, 1st IFAC Workshop on Fractional 電気学会論文誌Ｄ, Vol.124, No.7, pp.699-705 (2004) Differentiation and its Applications (FDAf04) (2004) [6] Chengbin Ma and Yoichi Hori, The Time-scaled [17] Naoki Hata and Yoichi Hori, Realization of Robotic-Suit Trapezoidal Integration Rule for Discrete Fractional for Walking Assistance, SICE Annual Conference 2004, Order Controllers, Journal of Nonlinear Dynamics pp.2266-2271 (2004) Special Issue on Fractional Derivatives and Their [18] Sehoon Oh, Naoki Hata, Yoichi Hori, Developments of Applications, Kluwer Academic Publishers, Vol.38, various observers for the intelligent power assisted pp.171-180 (2004) control of wheelchair., SICE Annual Conference 2004, [7] Chengbin Ma and Yoichi Hori, Time-Domain pp.2214-2219 (2004) Evaluation of Fractional Order Controllers' Direct [19] Yoichi Hori, Future Vehicle driven by Electricity and Discretization Methods, Trans. of IEE Japan on Industry Control, CCC2004(China Control Conference), plenary Application, Vol.124-D, No.8, pp.837-842 (2004) lecture (2004) [8] Hirokazu Seki and Yoichi Hori, Detection of Abnormal [20] Lianbing Li, Kodama Shinya and Yoichi Hori, Movement of Industrial Robot based on Eigenspace Back-EMF based Slip Prevention Controller for EV Representation of Image Sequence, Electrical utilizing Characteristics of DC Motor, CCC2004(China Engineering in Japan, Vol.148, No.4, pp.74-83 (2004) Control Conference) (2004) [9] Yoichi Hori, Future Vehicle driven by Electricity and [21] Chengbin Ma and Yoichi Hori, An Introduction of Control -Research on 4 Wheel Motored "UOT March Fractional Order Control and Its Applications in Motion II"-, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.51, control, CCC2004(China Control Conference) (2004) No.5, pp.954-962 (2004) [22] Tomoyuki Saito, Tai Chien Hwa and Yoichi Hori, Motion Control for EVs to Improve Ride Comfort 国際会議論文 utiliziing Speed Pattern considering Driver's Command, [10] Chengbin Ma and Yoichi Hori, Speed Control of Proc. 4th International Conference on Power Electronics Multi-inertia System by Fractional Order Control and Motion Control (IPEMC 04) (2004) Approach, Proc. of AMC-2004 (2004) [23] Nobutaka Bando and Yoichi Hori, Experimental [11] Yoshibumi Aoki, Tomoko Inoue and Yoichi Hori, Demonstration of Disturbance Suppression Control with Robust Design of Gain Matrix of Body Slip Angle a Novel Nonlinear Disturbance Predictor based on Observer for Electric Vehicles and its Experimental Reconstructed Attractor, Proc. 4th International Demonstration, Proc. of AMC-2004 (2004) Conference on Power Electronics and Motion Control [12] Shinya Kodama, Li Lianbing and Yoichi Hori, Skid (IPEMC 04) (2004) Prevention for EVs based on the Emulation of Torque [24] Chengbin Ma and Yoichi Hori, Design of Fractional Characteristics of Separately-wound DC Motor, Proc. of Order PIÉøD Controller for Robust Two-inertia Speed AMC-2004 (2004) Control to Torque Saturation and Load Inertia Variation, [13] Tomoyuki Saito and Yoichi Hori, Realtime Generation Proc. 4th International Conference on Power Electronics of Smart Speed Pattern for EVs taking Driver’s and Motion Control (IPEMC 04) (2004) Command Change into account, Proc. of AMC-2004 [25] Sehoon Oh and Yoichi Hori, Development of a gravity (2004) compensated controller for power assisted wheelchairs [14] Byung-hoon Chang and Yoichi Hori, High Speed using a novel instantaneous speed observer, Proc. 4th Positioning Trajectory Design for International Conference on Power Electronics and Two-Degrees-of-Freedom Controller of Hard Disk Motion Control (IPEMC 04) (2004) Drives with Mechanical Vibration, Proc. of AMC-2004 [26] Lianbing Li, Kodama Shinya and Yoichi Hori, Anti-Skid (2004) Control for EV Using Dynamic Model Error based on [15] Chengbin Ma and Yoichi Hori, The Application of Back-EMF Observer (2004) Fractional Order Control to Backlash Vibration [27] Sehoon Oh, Naoki Hata and Yoichi Hori, Proposal of Suppression, 2004 American Control Conference Human-friendly Motion Control - Control Design for (ACC'04) (2004) Power Assistance Tools and its Application to [16] Chengbin Ma and yoichi Hori, TRADEOFF Wheelchair (2004) ADJUSTMENT OF FRACTIONAL ORDER [28] Kodama Shinya, Lianbing Li and Yoichi Hori, Design of LOW-PASS FILTER FOR VIBRATION a Simulator of One-wheel EV System for Testing of SUPPRESSION CONTROL OF TORSIONAL Skid-prevention Controller (2004)

37 [29] Kiyotaka Kawashima, Toshiyuki Uchida and Yoichi [42] 齊藤知行, 堀 洋一, 乗り心地の向上を目指しジャ Hori, Manufacturing of Small Electric Vehicle driven ークと加速度限界を考慮した速度パターンのリア only by Electric Double Layer Capacitors for Easy ルタイム生成, 電気学会自動車研究会, VT-04-6 Experiment of Vehicle Motion Control, Proc. of EVS-21 (2004) (2005) [43] 坂東信尚, 堀 洋一, SSTW のためのヘッド位置推定 [30] Li Lianbing, Shinya Kodama and Yoichi Hori, A Novel とフィードフォワード制御の検討, 電気学会産業 Skid-Prevention Controller based on Smart Speed 計測制御研究会, IIC-04-72 (2004) Pattern Generator for EV, Proc. of EVS-21 (2005) [44] 堀 洋一, 電気と制御で走る未来の車, 平成１６年 [31] Yoshifumi Aoki and Yoichi Hori, Robust estimation and 電気学会産業応用部門大会, シンポジウム（自動車 control of body slip angle for electric vehicle, Proc. of とパワーエレクトロニクス技術） (2004) EVS-21 (2005) [45] 小玉晋也, 李 練兵, 堀 洋一, モータの逆起電力を [32] Sehoon Oh and Yoichi Hori, Developments of Noise 用いた電気自動車のスリップ抑制制御, 平成１６ Robust State Observer for Power-assisted Wheelchair, 年電気学会産業応用部門大会 (2004) Proc. of IPEC-2005 (2005) [46] 呉 世訓, 堀 洋一, やわらかい外乱抑制を利用した [33] Lianbing Li, Xiaoxing Liu and Yoichi Hori, A Novel 人間親和型制御法の一提案, 平成１６年電気学会 Skid-Prevention Controller based on Adhesion Status 産業応用部門大会 (2004) Analyzer, Proc. of IPEC-2005 (2005) [47] 青木健一郎, 堀 洋一, 遊星歯車を用いた操舵装置 によるアクティブ操舵実現, 平成１６年電気学会 著書 産業応用部門大会 (2004) [34] 原島 博, 堀 洋一, ラプラス変換とｚ変換, 新・工 [48] 坂東信尚, 堀 洋一, 再構成アトラクタを用いた非 科系の数学, 数理工学社 (2004) 線形外乱予測器による外乱抑圧制御, 平成１６年 電気学会産業応用部門大会 (2004) 総説・解説論文 [49] 小玉晋也, 堀 洋一, 直流分巻モータのトルク垂下 [35] 堀 洋一, 電気と制御で走る近未来車両に関する研 特性をまねることによる電気自動車のスリップ抑 究, FED レビュー（ウェブ上の電子媒体）, Vol.3, No.4, 制制御−ブラシレス DC モータ搭載の新車両「東大 全２２ページ (2004) カドウェル号」の製作と実験−, 電気学会自動車研 究会, VT-05-13 (2005) シンポジウム・研究会・大会等発表 [50] 青木健一郎, 堀 洋一, 遊星歯車を用いたアクティ [36] 渡邊信哉, 畠 直輝, 呉 世訓, 堀 洋一, 傾斜環境を ブ操舵における反力制御手法, 電気学会自動車研 考慮したパワーアシスト車椅子制御の高機能化, 究会, VT-05-15 (2005) 電気学会産業計測制御研究会 , IIC-04-29 (2004) [51] 畠 直輝, 堀 洋一, 歩行補助装具への実装を目的と [37] Yoichi Hori, Lianbing Li, Kimihisa Furukawa, した歩行安定化制御, 電気学会産業計測制御研究 Kenichiro Aoki, Shinya Kodama, and Toshiyuki Uchida, 会, IIC-05-11 (2005) 世 Future Vehicle driven by Electricity and Control, 21 [52] 呉 世訓, 堀 洋一, 外乱オブザーバを利用した速度 紀 COE 公開シンポジウム (2004) ベースのパワーアシスト制御器設計とロボットや [38] Yoichi Hori, Chengbin Ma, Sehoon Oh, Nobutaka 車椅子への応用, 電気学会産業計測制御研究会, Bando, Naoki Hata, Byunghoon Chang, Ryo Fukui, IIC-05-12 (2005) Albert Causo and Toshiyuki Uchida, Motion Control [53] 福井 龍, 堀 洋一, 筋肉の協調特性を生かす FES(機 世紀 公 Technology for Better Quality of Life, 21 COE 能的電気刺激)を用いた歩行支援に関する研究, 電 開シンポジウム (2004) 気学会産業計測制御研究会, IIC-05-13 (2005) 青木良文 堀 洋一 電気自動車における車体すべ [39] , , [54] 張 炳勲, 堀 洋一, ２慣性システムのパラメータ自 り角オブザーバのロバスト化と実車データによる 動チューニングに関する研究, 電気学会産業計測 検証 電気学会自動車研究会 , , VT-04-1 (2004) 制御研究会, IIC-05-47 (2005) 小玉晋也 李 練兵 堀 洋一 直流分巻モータのト [40] , , , [55] 中村壮亮, 堀 洋一, 複腕ロボットの協調制御によ ルク垂下特性をまねることによる電気自動車のス る３次元物体搬送に関する考察, 電気学会産業計 リップ抑制制御 電気学会自動車研究会 , , VT-04-12 測制御研究会, IIC-05-63 (2005) (2004) [56] 吉田憲吾, 堀 洋一, 二関節筋を利用したロボット 青木健一郎 堀 洋一 ステアバイワイヤを用いた [41] , , アームの特性に関する考察, 電気学会産業計測制 自動車の操舵性向上 電気学会自動車研究会 , , 御研究会, IIC-05-64 (2005) VT-04-4 (2004) [57] 坂東信尚, 堀 洋一, Self Servo Track Writer のため

38 のヘッド位置推定と PTC の適用, 電気学会産業計 測制御研究会, IIC-05-67 (2005) [58] 古川公久, 内田利之, 堀 洋一, 車体速度の実測が 不要な電気自動車のための路面最大摩擦係数推定 法の提案, 電気学会産業計測制御研究会, IIC-05-70 (2005) [59] 青木良文, 内田利之, 堀 洋一, 電気自動車の長所 を活かした各輪の駆動力差による車体すべり角の 制御, 電気学会産業計測制御研究会, IIC-05-71 (2005)

その他 [60] 堀 洋一, 電気と制御で走る近未来車の研究, 生研 ニュース, No.88, p.16 (2004) [61] キーマンに聞く（堀 洋一 教授）, PED（パワーエ レクトロニクスダイジェスト） (2004) [62] 堀 洋一, D 部門の新しい仕組み, 平成１６年電気学 会産業応用部門大会, シンポジウム（Ｄ部門組織改 善の新しい試み） (2004) [63] 堀 洋一, 論文誌の英文化, 平成１６年電気学会産 業応用部門大会, シンポジウム（Ｄ部門組織改善の 新しい試み） (2004) [64] 堀 洋一, 「重点研究分野」方式の弊害, The Defect of Intensive Research Field System, シミュレーション （巻頭言）, Vol.23, No.4 (2004) [65] 堀 洋一, Ｄ部門の新しい仕組み, 電気学会論文誌 Ｄ（ニュースレター） (2004)

39 横山研究室 横山 明彦・スラチャイ チャイタッサニー・志岐 Yokoyama Laboratory 明・有田 征史 (http://www.syl.t.u-tokyo.ac.jp) Installation of a Large Capacity of Distributed Generations into Power System 研究現況 A.YOKOYAMA, S.CHAITUSANEY, A.SHIKI and Current Research Projects M.ARITA 環境負荷の低減、電力信頼度の維持、コスト削減など 1. 電力自由化の環境下における電力系統 の種々の理由により、自然エネルギーを活用した太陽光 横山 明彦・パトム アッタウィリヤヌパープ・ 発電・風力発電やコージェネレーションなどの分散型電 倉石 英明 源が電力系統に多数連系することが予想される。これら Power System in Deregulated Environment が連系される電力系統では、電圧分布、短絡容量、単独 A.YOKOYAMA, P.ATTAVIRIYANUPAP and 運転検出、安定度をはじめとして系統の計画、運用、制 H.KURAISHI 御の各段階において様々な課題が山積している。本研究 世界的に電力自由化に向けての流れが加速する中、我 室では、分散型電源の電力信頼度に与える影響、分散型 が国でも 2005 年 4 月より、中立機関、卸電力取引所の設 電源で構成されるマイクログリッドの需給制御、風力発 立などを含む新たな電力自由化制度が始まった。電力市 電が大量導入された電力系統における蓄電池電力貯蔵技 場取引などによる電力価格の高騰、電力設備への投資の 術による系統周波数制御に関する検討を行っている。 減少により、電力自由化が電力供給の信頼度に何らかの It is expected that a large number of distributed generators 影響を与えるものと懸念されている。そこで、電力供給 will be installed in the power system because of their 信頼度の確保を目指して、「送電契約」、「送電線の拡充 advantages in reduction of environmental loads, maintaining 問題」、そして「送電線容量におけるマージンの確保」に power system reliability, cost reduction, etc. However, a lot of ついて検討を行っている。具体的には、「送電線の拡充問 problems such as voltage profile, short circuit capacity, 題」については「送電線の新設」、「既存送電線熱容量の islanding operation detection and system stability have to be 増強」そして「 機器の導入」の３つの方法を用い FACTS solved for promotion of interconnection of distributed て、自由化された電力系統における最適な送電系統拡充 generator. The researches conducted in this laboratory include 計画の決定手法の検討を行っている。また、「送電線容量 the following topics; effect of distributed generators on におけるマージンの確保」については、電力自由化後の system reliability, supply-and-demand control in a micro grid 環境における など電力供給信頼度維持のため TRM,CBM consisting of distributed generators, frequency control by の送電線マージンの最適量の導出手法の開発に取り組ん battery storage technology in power system with a large でいる。 penetration of wind power generators. Since deregulation of the electric power sector started in the world, a new power market scheme has just been introduced 3. パワーエレクトロニクス応用機器による電力 in Japan including supervisory body for fair access to the 系統の最適潮流制御 network and nationwide wholesale market. In the deregulated 横山 明彦・益田 泰輔・タッサポン ブンヨン environment, there are some concerns such as electric spike An Optimal Power Flow Control of Power System price caused by transmission line congestion and decrease in using Power Electronics Applied Devices investment on transmission facilities. These facts may affect A.YOKOYAMA, T.MASUTA and T.BOONGNONG on reliability of electric power supply. In order to keep 近年、パワーエレクトロニクス技術の進歩に伴い、 reliability of electric power supply high, we study the UPFC(Unified Power Flow Controller)、STATCOM などの following three topics : transmission contract, power system FACTS(Flexible AC Transmission System)機器や自励式 expansion problem and estimation of optimal margin in BTB、HVDC および可変速発電電動機を用いた電力系統 transmission line capability. In the power system expansion の最適潮流制御が提案されている。本研究では、複数回 problem, we use three options : construction of new 線に直並列補償を行う FACTS 機器の新機器である transmission lines, reinforcement of transmission line IPFC(Interline Power Flow Controller)を用い、ループコン capability and introduction of FACTS devices. And as for 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 estimation of optimal margin in transmission line capability 最適潮流制御を行う手法を検討している。また、UPFC we study on calculation method of optimal TTC and CBM を用いて過負荷解消・安定度向上のための最適潮流制御 amount in transmission line to keep power supply reliability at を行い、ATC(Available Transfer Capability)向上や供給信頼 a certain level in the deregulated environment. 度の確保などに取り組んでいる。 With recent development of power electronics technology, 2. 分散型電源と電力システムの協調に関する研 power system stability enhancement and optimal power flow 究 control using FACTS (Flexible AC Transmission System)

40 devices such as UPFC (Unified Power Flow Controller) and る電力システムを対象に、解析、運用、制御を高度情報 STATCOM or self-commutated BTB, HVDC, and ASG have 化、インテリジェント化することで、供給信頼度の維持、 been proposed. In this research, as for an optimal power flow 向上を目指している。多地点で同時に計測した系統情報 (OPF) control we consider IPFC (Interline Power Flow を利用して、複雑な電力システムを簡素にモデル化し、 Controller, a new generation of FACTS device) as a powerful 発電機制御や系統監視制御を行う手法など、IT 技術を利 tool for a satisfied to control power flows on multiple 用した電力系統制御システムの基礎的検討を行っている。 transmission lines, which is applied to one of well-known Recent years, power systems have become large-scale and basic test systems as a loop flow controller to cope with complicated, and should be operated under severe conditions overload constraint. In addition, we also consider UPFC in deregulated environment. Our study aims at improving application for improving ATC (Available Transfer reliability of power supply for the modern power systems by Capability) and maintaining electric supply reliability by the research and development of intelligent monitoring and optimal power flow control with both overload and stability control. Research works on automatic generator control constraints. (AGC) and grid monitoring using information technology such as time-stamped measurement of the system states have 4. 超電導発電機の性能向上と電力系統導入評価 been done. 横山 明彦・ウォーラウット セーコック Evaluation of Installation and Performance 論文・著書一覧(2004 年度) Improvement of Superconducting Generators in Publication List Power Systems A.YOKOYAMA and W.SAE-KOK 研究論文 超電導界磁巻線を採用した超電導発電機の開発が進め [1] K.Audomvongseree, A.Yokoyama et al. : A Novel TRM られており、大容量・小型軽量、高効率などの特長を有 Calculation Method by Probabilistic Concept, 電気学 することに加え、空心型構造の採用により、従来型発電 会論文誌 B, Vol.124, No.12, pp.1400-1407 (2004). 機に比べて同期リアクタンス を大幅に低減させるこ Xd [2] 横山明彦 他 : EDC 制御分担を考慮した短時間先電 とができ、電力系統の系統安定度・電圧安定度向上が期 力需要予測, 電気学会論文誌 B, Vol.125, No.1, 待できる。そこで本研究では、超電導発電機の実系統導 pp.39-44 (2005). 入に際し必要となる超電導発電機の最適導入地点や Xd をはじめとする超電導発電機の各種パラメータを適切に 国際会議論文 選定する手法及び超電導界磁巻線のエネルギー貯蔵効果 [3] K.Audomvongseree and A.Yokoyama : Consideration of の系統安定度制御への利用方法また負荷供給系統や配電 an Appropriate TTC by Probabilistic Method, IEEE PES 系統への適用の検討を行っている。 General Meeting, Denver, TPWRS-00592-2002 (2004). Development of superconducting generator (SCG) with [4] K.Audomvongseree and A.Yokoyama : Risk based TRM superconducting field winding has been carried out for many Evaluation by Probabilistic Approach, 2004 years. SCG has several advantages such as high capacity, International Conference on Probabilistic Methods small size, light weight, and high efficiency. It also has a very Applied to Power Systems(PMAPS), Iowa State low synchronous reactance Xd because of employing air-core University (2004). structure: no iron core in stator, which leads to contribution to improvement of power system stability. In this study, it is now [5] K.Audomvongseree and A.Yokoyama : Transmission in progress to develop new methods for determining properly System Reliability Evaluation in a Competitive optimal locations and parameters of SCGs such as Xd and Environment - Considering Mixed Pool and Bilateral control system parameters in a real power system and for Models, 2004 International Conference on Probabilistic effectively utilizing SMES effect of superconducting field Methods Applied to Power Systems(PMAPS), Iowa winding for power system stabilizing control. State University (2004). [6] S.Teerathana and A.Yokoyama : An Optimal Power 5. 大規模電力系統の監視・制御のインテリジェ Flow Control Method of Power System using Interline ント化 Power Flow Controller(IPFC), TENCON 2004 横山 明彦・杉原 俊雄・島田 規人 Conference Proceedings Analog and Digital Techniques Intelligent Monitoring and Control of Large-Scale in Electrical Engineering, Chiang Mai, C-343, Power System pp.343-346 (2004). A.YOKOYAMA, T.SUGIHARA and N.SHIMADA [7] W.Sea-Kok, A.Yokoyama and T.Nitta : Excitation 本研究では、大規模化、複雑化し、さらには電力自由 Control System Design of Superconducting Generator 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 with High Response Excitation Considering SMES

41 Effect for Stability Improvement, TENCON 2004 [19] W.Sae-Kok, 横山明彦 : 超電導発電機の最適導入位 Conference Proceedings Analog and Digital Techniques 置に関する研究, 平成 16 年電気学会電力・エネル in Electrical Engineering, Chiang Mai, C-512, ギー部門大会論文集, 202, pp.16-9 - 16-10 (2004). pp.512-515 (2004). [20] 横山明彦 他 : 前日スポット市場への入札に伴う 発電機の出力変化速度制約による逸失利益の評価, 総説・解説論文 平成 16 年電気学会電力・エネルギー部門大会論文 [8] 横山明彦 : 特集 分散型電源と集中型電源との協 集, 286, pp.27-13 - 27-14 (2004). 調による新しい電気エネルギー供給システム 未来 [21] 村上明子, 横山明彦 他 : 風力発電の導入された電 の電力供給システムを考える, OHM, Vol.91, No.6, 力系統における蓄電池による系統周波数制御の評 pp.26-31 (2004). 価に関する基礎検討, 平成 16 年電気学会電力・エ [9] 横山明彦 : 特集 新電気事業制度下の電力システ ネルギー部門大会論文集, 417, pp.45-9 - 45-10, ム 総論 新電気事業制度の下での電力システム, (2004). 電気評論, Vol.89, No.12, pp.13-17 (2004). [22] セーコック・ウォーラウット, 横山明彦, 仁田旦 [10] 横山明彦 他 : 欧米大停電から何を学ぶか 講演要 三 : 系統安定度向上を目的とした SMES 効果を考 旨とインタビュー, 電気学会誌 Vol.125, No.1, 慮した超速応励磁型超電導発電機の励磁制御系の pp.29-33 (2005). 設計, 電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会 [11] 横山明彦 : 特集 新たな電力供給システムの動向 資料, PE-04-42, PSE-04-42, pp.11-16 (2004). と将来展望-1 総論, 電気学会誌, Vol.125, No.3, [23] スィリチョム・ティーラタナー, 横山明彦 他 : 新 pp.145-148 (2005). 型 FACTS 機器による電力系統の有効利用に関する 研究, 電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会 シンポジウム・研究会・大会等発表 資料, PE-04-68, PSE-04-68, pp.1-6 (2004). [12] 横山明彦 他 : UPFC を用いた ATC 向上のための最 [24] 倉石英明, 林武人, 藤井康正, 山地憲治, 横山明 適潮流制御とその適用効果に関する研究, 平成 16 彦 : 確率動的計画法を用いた家庭用 CGS の最適運 年電気学会電力・エネルギー部門大会論文集, 10, 用, 電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会資 pp.5-3 - 5-10 (2004). 料, PE-04-94, PSE-04-94, pp.51-56 (2004). [13] 横山明彦 他 : 離散時間処理を用いたディジタル [25] 村上明子, 横山明彦 他 : 風力発電が大量に導入さ 型リアルタイム電力系統シミュレータのための送 れた電力系統における蓄電池による系統周波数制 電網モデル構築の基礎検討, 平成 16 年電気学会電 御の評価, 電気学会電力技術・電力系統技術合同研 力・エネルギー部門大会論文集, 24, pp.15-17 - 15-23 究会資料, PE-04-103, PSE-04-103, pp.7-12, (2004). (2004). [26] K.Audomvongseree and A.Yokoyama : Transmission [14] P.Attaviriyanupap and A.Yokoyama : Reliability Loss Allocation for a Multiple-Transaction Market in Transmission Contract in Deregulated Power System, the Deregulated Environment, 電気学会電力技術・電 平成 16 年電気学会電力・エネルギー部門大会論文 力系統技術合同研究会資料, PE-04-123, PSE-04-123, 集, 32, pp.26-1 - 26-6 (2004). pp.39-44 (2004). [15] K.Audomvongseree, A.Yokoyama et al. : A Novel TRM [27] 横山明彦 他 : 前日スポット市場への入札に伴う Calculation Method by Probabilistic Concept, 平成 16 発電機の出力変化速度制約による逸失利益の評価, 年電気学会電力・エネルギー部門大会論文集, 36, 電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会資料, pp.30-1 - 30-8 (2004). PE-04-135, PSE-04-135, pp.35-40 (2004). [16] 近藤太郎, 横山明彦, 馬場旬平 : 太陽光発電が多 [28] S.Teerathana, A.Yokoyama et al. : Comparison between 数導入された配電系統の FACTS 機器を用いた電圧 the capacity of UPFC and IPFC by Optimal Power Flow 制御, 平成 16 年電気学会電力・エネルギー部門大 (OPF) method in overloaded system, 平成 17 年電気学 会論文集, 50, pp.47-21 - 47-29, (2004). 会全国大会講演論文集[4] パワーエレクトロニクス [17] 横山明彦 他 : オンライン負荷予測を用いた EDC /産業システム, 4-170, pp.277-278 (2005). 最適時の LFC 必要量の検討, 平成 16 年電気学会電 [29] 杉原俊雄, 横山明彦 : 適応型 PSS の複数回制御に 力・エネルギー部門大会論文集, 109, pp.2-17 - 2-18 よる広域電力系統の安定度向上効果, 平成 17 年電 (2004). 気学会全国大会講演論文集[6] 電力システム, 6-025, [18] 横山明彦 他 : DSP を用いたリアルタイムディジタ pp.41-42 (2005). ルシミュレータの大規模電力系統への適用可能性 [30] セーコック・ウォーラウット, 横山明彦, 仁田旦 検討, 平成 16 年電気学会電力・エネルギー部門大 三 : 系統安定度向上を目的とした遺伝的アルゴリ 会論文集, 197, pp.15-25 - 15-26 (2004). ズムと固有値感度を用いた低速応励磁型超電導発

42 電機の最適導入地点およびパラメータ選定手法, 平成 17 年電気学会全国大会講演論文集[6] 電力シ ステム, 6-027, pp.44-45 (2005). [31] S.Chaitusaney and A.Yokoyama : Reliability Assessment with Distributed Generation as Backup Generation Including Its Forced Outage Rate, 平成 17 年電気学会全国大会講演論文集[6] 電力システム, 6-070, pp.121-122, (2005). [32] 村上明子, 横山明彦 他 : 大容量風力発電が導入さ れた電力系統における系統周波数制御に対する蓄 電池容量評価, 平成 17 年電気学会全国大会講演論 文集[6] 電力システム, 6-083, pp.144-145, (2005). [33] 川沼岳明, 横山明彦 他 : 複数の発電機群から単数 の負荷への TTC 計算手法, 平成 17 年電気学会全国 大会講演論文集[6] 電力システム, 6-102, pp.181-182 (2005). [34] P.Attaviriyanupap and A.Yokoyama : Transmission Expansion in Deregulated Power System Considering Social Welfare and Reliability, 平成 17 年電気学会全 国大会講演論文集[6] 電力システム, 6-142, pp.252-253 (2005).

43 小野（靖）研究室 射させることによってレーザーの経路をプラズマ断面の Ono Laboratory ２次元空間をカバーさせる点、トムソン散乱光の飛行時 (http://www.tanuki.t.u-tokyo.ac.jp) 間差を用いて計測の空間分解能を得る点が特徴である。 本年度は散乱光集光装置、ディテクタの検出回路、分光 研究現況 装置の設計開発を行い、初期実験データとして 1 計測点 Current Research Projects におけるレイリー散乱光の信号を得ることができた。 We developed new 2-dimentional measurement system of 1. コンパクトトーラス生成時の合体加熱効果の electron temperature and density using the Thomson 検証 scattering on TS-4 device in order to investigate 1)plasma 梅田耕太郎 heating effects by the magnetic reconnection and 2)stability of Eficiency of Magnetic Reconnection Heating in ST plasma that is made after the plasma merging. This Conpact Torus Formation Experiment measuring system has new ideas to obtain 2-dimentional K. UMEDA resolutions. One is to cover the section of the plasma with the 装置においてスフェロマックの同極性、異極性体 TS-3 YAG laser beam by reflecting the beam several times. The 実験を行い、磁気リコネクションによる加熱効果を検証 other is to use the LIDAR method. We designed and した。その結果、イオン温度はどちらにおいても 150[ev] developed the scattering light collecting system, the circuit for 付近まで上昇し、合体を用いなかった場合の最高 30[ev] the optical detector and the polycrometer, and we observed に比べて 倍の加熱が得られることが実証された。ここ 5 the signal of Rayleigh scattering light. At the result, it was から算出される磁場エネルギー→熱エネルギーの変換効 successfully demonstrated that we could obtain 2-demational 率は であり、 程度の磁場領域では良 80-100% 0.03-0.08[T] data using this system. 好な加熱手法となることが示された。また、同装置にて 球状トカマクの磁場揺動を測定した。300[kHz]程度の揺 3. コンパクトトーラスプラズマのポロイダル流 動が主体であり、合体加熱以前に、磁気軸に比較的近い 速計測 q=0.5 程度の磁気面で大きく計測された。これより、初 石井謙一 期球状トカマクの生成、移動に伴って、磁気軸近傍の磁 Measurement of poloidal flow velocity in Compact 気面で不安定が生じると考えられる。 Torus plasma We studied the heating efficiency of magnetic reconnection K. ISHII in Spheromak merging experiments on TS-3, including both 高ベータ球状トカマク(ST)や逆転磁界配位(FRC)とい Co- and Counter-helicity merging. Ion temperature reached った流れを伴う高ベータプラズマにおいて、配位の安定 150[eV] in both, though it was only 30[eV] in case without 性や閉じ込め性能に寄与すると考えられているプラズマ merging. The calculated exchange rate of magnetic energy to 流速のうち、ポロイダル方向の流速を測定する装置を thermal energy was 80-100%, which indicated the validity of TS-3 用に開発し、上記コンパクトトーラスにおいて計測 magnetic reconnection heating when the reconnecting を行った。さらに計測システム内の分光器を 50cm 分光 magnetic field being 0.03-0.08[T]. We also studied magnetic 器から 1m 分光器に変更し、測定精度を向上させた。 fluctuation in ST merging experiments. The major fluctuation, We developed the measuring equipment of poloidal plasma around 300[kHz], emerged before reconnection at the flow velocity, which is considered to get involved in stability magnetic surface of q=0.5. This suggested the initial ST went and the confinement performance of configuration, for TS-3 unstable during its formation and transporting process. and measured in Compact Torus, which accompanies plasma flow, e.g high beta spherical tokamak (ST) and field reversed 2. トムソン散乱法を用いた電子温度・密度の２ configuration (FRC). Additionally, we changed 50cm 次元計測システムの開発 monochrometer to 1m monochrometer in the measurement 住川隆・河森栄一郎 system and improved the precision of measurement. Construction of the 2-dimensional measurement system of electron temperature and density using the 4. 磁気リコネクションにおける磁界 X 点及び O Thomson scattering 点の電子・電流密度分布測定 T. SUMIKAWA, E. KAWAMORI 加戸孝允 プラズマ合体を用いた TS-4 装置において１）プラズマ The measurement of profile of electron density and 合体時に起きる磁気再結合現象によるプラズマ加熱効果 current density at X point and O point in magnetic の検証、２）合体により生成された ST プラズマの安定 reconnection 性の定量的評価を目的として、当装置にトムソン散乱法 T. KADO を用いた電子温度・密度の２次元空間分布計測システム 核融合プラズマ中の磁気リコネクションにおける二流 を開発した。本計測システムは YAG レーザーを複数回反 体効果の検証のため、CO2 レーザーを用いた干渉計を構

44 築し、TS-4 装置でのスフェロマック異極性合体における T. Ogawa, T. Sumikawa, T. Iwama, K. Ishii, T. Kado, M. 電子密度分布を求めた。また可視光ドップラーシフト計 Katsurai, T. Itagaki, A. L. Balandin, “Ion Kinetic Effect 測からイオントロイダル流速分布を、磁場計測から全電 on Bifurcated Relaxation to a Field-Reversed 流分布を求めた。それらのデータを用いて、磁気 X 点及 Configuration in TS-4 CT experiment”, to be published び O 点おける電子電流・イオン電流分布を算出した。 in Fusion Energy 2004.

We constructed CO2 laser interferometer to examine the [4] Y. Ono, K. Umeda and A. L. Balandin, “Direct Access two-fluid effect in magnetic reconnection of fusion plasma to Burning Spherical Tokamak Experiment by Pulsed and obtained profile of electron density in counter helicity of High-Power Heating of Magnetic Reconnection”, to be two spheromaks in TS-4 device. We obtained profile of ion published in Fusion Energy 2004. toroidal velocity by measurement of Doppler shift of visible [5] A. L. Balandin and Y. Ono, “The method of series light and obtained profile of whole current by measurement of expansion for 3-D vector tomography reconstruction”, magnetic field. And we calculate profile of electron current Jounal of Computational Physics Vol. 202, (2005), pp. and ion current at magnetic X point and O point. 52-64.

[6] Kotaro Umeda, Yasushi Ono, “Pressure-driven 5. TS-4 装置におけるワッシャーガンの開発と適 instabilities of high-beta ST in TS-3 reconnection 用 heating experiment”, APS 46th Annual DPP meeting, 薗田將人 Georgia, U.S., (2004) Development and Application of Washer Gun in the 村田幸弘、小野靖：「中性粒子存在下での磁気リコ TS-4 Device [7] ネクションフローの数値シミュレーションと実験 M. SONODA 検証」, 電気学会論文誌 A,第 124-A 巻, 第 2 号, TS-4 装置において、ワッシャーガンシステムを構築し、 プラズマワッシャーガンの基礎特性実験を行った。その (2004) , pp. 164-169 結果からワッシャーガンの粒子供給メカニズムの解明を [8] 小川徹、木村俊郎、小野靖：「球状トカマクの形状 試み、放出電子の中性粒子への衝突による電離、イオン 効果に関する数値解析」, 電気学会論文誌 A,第 の拡散およびプラズモイドの入射等の複合過程であると 124-A 巻, 第 5 号, (2004) , pp. 393-398. 考えた。また、ワッシャーガンを予備電離として使用し [9] 河森栄一郎、五十嵐拓朗、小野靖：「コンパクトト たところポロイダル磁束が 10%程度増加することが分か ーラスプラズマの低次トロイダルモードに対する った。 イオン粒子運動安定化効果」, 電気学会論文誌 A, We established the system of washer gun and experimented 掲載予定. on basic characteristics of plasma washer gun in the TS-4 [10] 廣田大輔、小野靖、有元克行：「電流シート放出に device. As a result, we tried the clarification of the paticle よる磁気リコネクション高速化の実験的解析」, 電 supply mechanism and thought that the particles are supplied 気学会論文誌 A,第 124-A 巻, 第 2 号, (2004) , pp. by the compound prosess of ionization by collision of 152-157. emission electron and neutral particle, ion and [11] 鶴田繭子，小野 靖，桂井 誠： 「同極性合体を用 plasmoid injection. In addition when we use washer gun as いて生成された各種球状トーラスの磁束緩和に関 preionization, we found that poloidal flux increases by about する比較研究」, 電気学会論文誌 A,第 124-A 巻, 第 10%. 2 号, (2004) , pp. 209-216.

[12] 木村俊郎，宮嵜 悟，植田喜延，小野 靖： 「プラ 論文・著書一覧（2004 年度） ズマ合体を用いた高ベータ球状トカマク立ち上げ Publications List 法の実験的・理論的検討」、プラズマ・核融合学会 第

８０巻，第 3 号，2004 年 3 月，pp.249-255． 研究論文 [13] 梅田 耕太郎, 杉本 広紀, 河森 栄一郎, 小野 靖： [1] Y. Ono and K. Umeda, “FRC Formation Process of Two 「球状トカマク合体立ち上げ過程の検証」,プラズ Colliding Spheromaks with Counterhelicity”, IEEJ マ・核融合学会 連合講演会, 仙台, (2004) Transactions on Fundamentals and Materials, Vol. [14] 住川隆，河森栄一郎，小野靖「球状トアカマク立ち 124-A, No. 1, (2004), pp. 62-67. 上げ時の巨視的不安定」電気学会論文誌 A,第 125-A [2] E. Kawamori and Y. Ono, “Ion Kinetic Relaxation of 巻, 第 3 号, (2005) , pp. 268-269. Two Merging Spheromaks to an FRC”, Journal of Plasma and Fusion Research, Vol.79, (2004), pp. 解説論文 1109-1110. [15] 小野、西尾，高瀬、長山、前川：小特集「球状トカ [3] E. Kawamori, Y. Ono, Y. Murata, K. Umeda, D. Hirota, マクの実用炉への展望 １．特集にあたって」、プ

45 ラズマ・核融合学会誌, 第 80 巻，第 11 号，2004 年 BP103, pp. 49, Nov. 2004. 11 月，pp.919-920． [25] Y. Murata, D. Hirota, R. Imazawa, E. Kawamori, Y. Ono, [16] 小野：小特集「球状トカマクの実用炉への展望 ２． “Plasma Pile-up Effect of Current Sheet as a Fast ＳＴはどこまで高ベータ化できるか？」、プラズ Reconnection Mechanism”, Bulletin od American マ・核融合学会誌, 第 80 巻，第 11 号，2004 年 11 Physical Society, 49, 8, p.45, Savannah, GA, November 月，pp.921-923 15-19, 2004 [17] 前川、永田、御手洗、小野、高瀬：小特集「球状ト カマクの実用炉への展望 ４． センターソレノイド シンポジウム・研究会・大会等発表 無しの立ち上げ、定常維持は可能か？ ４．１ セ [26] 小野靖、「プラズマ合体・磁気リコネクション現象 ンターソレノイド無しの立ち上げは可能か？」、プ の物理」、平成１５年度日米科学技術協力事業核融 ラズマ・核融合学会誌, 第 80 巻，第 11 号，2004 年 合分野事業報告書（平成１５年度日米科学技術協力 11 月，pp.935-939． 事業報告会）, 2004 年. [18] 小野、高瀬、長山，西尾：小特集「球状トカマクの [27] 小野「磁気リコネクション室内実験の最近の進展」、 実用炉への展望 ７．ＳＴ炉は解になるのか？」、 平成 16 年度逆磁場ピンチ研究会, (筑波、日本), 2005 プラズマ・核融合学会誌, 第 80 巻，第 11 号，2004 年 3 月（招待講演）。 年 11 月，pp.965-970 [28] 小野「磁力管合体における磁気ヘリシティー保存性 [19] 小野：特集「核融合プラズマと多様な宇宙プラズマ に関する実験的検証」天文学会、（日野、日本）2005 活動現象とのアナロジー ２．トーラスプラズマ合 年 3 月（招待講演）. 体が開く磁気リコネクションの世界 -高ベータ核 [29] 河森栄一郎：「TS-4 FRC プラズマにおける二流体平 融合から宇宙・太陽まで-」、電気学会誌, 第 125 巻， 衡再構成」,平成 16 年度核融合科学研究所共同研究 第 1 号，2005 年 1 月, pp.6-8. 研究会（高ベータ磁場閉じ込め装置における自己組 織化現象）, 核融合科学研究所, (2004 年 12 月 9-10 国際会議論文 日). [20] Y. Ono and TS-3/4 group, “Transient and Intermittent [30] 村田幸弘、小野靖「磁気リコネクション現象を応用 Magnetic Reconnections in TS-3/ 4 Tokamak Merging したイオン加速加熱実験」、電気学会プラズマ研究 Experiments”, International workshop on "Explosive 会，東工大，2004 年 Phenomena in Magnetized Plasma - New [31] 村田幸弘「磁気リコネクションによるプラズマ加熱 Development of Reconnection Research", (Kyoto, 現象の実験的理論的検証」、日米科学技術協力事業 Kyoto, Japan), Mar. 2004, (Invited Talk). 核融合分野事業報告会，東京ガーデンパレス，2004 [21] Y. Ono and TS-3/4 group, “Pulsed High-Power Heating 年 of Magnetic Reconnection in TS-3/4 ST Merging [32] 石井謙一「分光法を用いたコンパクトトーラスのプ Experiments”, International workshop on Spherical ラズマ流速計測」、２００４年電気学会基礎・材料・ Tokamaks (Kyoto, Kyoto, Japan), Sept. 2004. 共通部門大会，（仙台、日本）2004 年 8 月 [22] Y. Ono and TS-3/4 group, “Transient and Intermittent [33] 小川徹、河森栄一郎、小野靖「高ベータ球状トカマ Magnetic Reconnections in TS-3/ 4 Tokamak Merging クの実験的・数値的安定解析」，平 成 16 年度核融合 Experiments”, International workshop on "Explosive 科学研究所共同研究研究会，（高ベータ磁場閉じ込 Phenomena in Magnetized Plasma - New め装置における自己組織化現象）, 核融合科学研究 Development of Reconnection Research", (Naruto, 所, (2004 年 12 月 9-10 日). Hyogo, Japan), Mar. 2004, (Invited Talk). [34] 加戸孝允、五十嵐拓朗、河森栄一郎、村田幸弘、小 [23] E. Kawamori, A.L. Balandin, K. Urayama, T. Iwama, T. 野靖「二次元分光計測を用いた磁気リコネクション Ogawa, T. Sumikawa, Y. Ono “Measurement of Global のイオン加熱・加速現象の検証」，２００４年電気 Instability of Compact Torus by Use of 3-D 学会基礎・材料・共通部門大会，（仙台、日本）2004 Tomography”, US-Japan CT Workshop 2004, (Santa Fe, 年 8 月 NM, U.S.A.), pp. 12, Sep. 2004. [35] 住川隆、河森栄一郎、岩間健宏、小野靖「プラズマ [24] E. Kawamori, A.L. Balandin, K. Urayama, T. Iwama, T. 合体を用いた高βST 立ち上げ方法の比較検討」，第 Ogawa, T. Sumikawa, Y. Ono, “Measurement of 5 回核融合エネルギー連合講演会，A54p，p.123，2004 Instability in Compact Torus by use of 3-D 年 Tomography”, in Bulletin of the American Physics [36] 住川隆、河森栄一郎、岩間健宏、小川徹、小野靖 Society, Vol. 49, (the 45th Annual Meeting of the 「LIDAR トムソン散乱法を用いた電子温度・密度 Division of Plasma Physics, Savannah, GA, U.S.A.), の 2 次元空間分布計測システムの構築」，プラズマ

46 核融合学会第 21 回年回，静岡，2004 年 11 月 [37] 岩間健宏、河森栄一郎、小川徹、住川隆、小野靖「多

チャンネルＣＯ2 レーザ干渉計を用いたコンパクト トーラスプラズマの密度分布計測」、第 5 回核融合 エネルギー連合講演会，E12a，p.62，2004 年 [38] 岩間健宏、河森栄一郎、小川徹、住川隆、加戸孝允、 今澤良太、小野靖「コンパクトトーラスプラズマに

おけるＣＯ2 レーザ干渉計を用いた電子密度計測及 びイオン電流・電子電流分布の計測」，プラズマ核 融合学会第 21 回年会，静岡，2004 年 11 月 [39] 小川徹、河森栄一郎、岩間健宏、住川隆、小野靖「合 体 ST 実験における高ベータ球状トーラス研究の進 展」，第 5 回核融合エネルギー連合講演会，仙台， 2004 年 6 月 [40] 小川徹、河森栄一郎、岩間健宏、住川隆、小野靖「合 体を用いたコンパクトトーラス配位の長寿命化」， プラズマ核融合学会第 21 回年回，静岡，2004 年 11 月 [41] 廣田大輔、村田幸弘、五十嵐拓朗、加戸孝允、今澤 良太、小野靖「磁気リコネクションのイオン加熱現 象の 2 次元検証実験‐電流シート放出現象と加熱 機構の解析‐」，，第 5 回核融合エネルギー連合講演 会，仙台，2004 年 6 月 [42] 廣田大輔、村田幸弘、加戸孝允、今澤良太、小野靖 「プラズマ・磁束堆積効果による磁気リコネクショ ンの高速化」，プラズマ核融合学会第 21 回年回，静 岡，2004 年 11 月

47 大崎研究室 motion during the magnetization process. From comparison Ohsaki Laboratory between experimental and analysis results, the influence of (http://www.ohsaki.t.u-tokyo.ac.jp) inhomogeneous superconducting properties, for example, has been investigated. 研究現況 Current Research Projects 3. 超電導応用機器・システム 橋本昌樹・服部幸博・大崎博之 1. YBCO 超電導薄膜の電磁特性 Superconducting Electrical Machines and Systems 一木洋太・大崎博之 M. HASHIMOTO, Y. HATTORI and H. OHSAKI Electromagnetic Characteristics of YBCO 液体窒素温度（77K）で超電導状態を示す酸化物系超 Superconducting Thin Film 電導体に置きつつ，金属系も含めた超電導体の電力・輸 Y. ICHIKI and H. OHSAKI 送・産業応用分野での実用的応用を目指している。特に， 優れた超電導特性を有する YBCO 超電導膜を利用した フライホイールエネルギー貯蔵，超電導エネルギー貯蔵 次世代の超電導線材および限流器に関して，基本電磁特 システム SMES や超電導モータ，超電導ケーブルなどの 性の解明を進めている。特に応用上たいへん重要である 可能性に着目している。機器の視点からの電磁現象解析 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 やシステム検討，フィージビリティ研究などを今後いっ 象として，数値解析モデルを構築し，薄板近似の電流ベ そう進めていこうと考えている。 クトルポテンシャル法を適用し， 次元あるいは 次元 2 3 Practical application of superconductors in industrial fields 解析ツールを開発して，その特性解析を行っている。ま including power engineering and transportation has been た，その検証のための実験も実施している。 considered with emphasis on application of high-temperature YBCO superconducting film has good superconducting superconductors, which can be used in liquid nitrogen at 77 K. properties and its application to wires and fault current Particular attention is focused on flywheel energy storage, limiters (FCL) has been investigated with emphasis on a study superconducting magnetic energy storage, electric motors and of its electromagnetic characteristics. In particular, 2D and 3D power cables. From the viewpoint of machine design, analysis numerical analysis models and tools based on the current of electromagnetic phenomena, system studies, feasibility vector potential method with thin-plate approximation have studies, etc. will be carried out furthermore. been developed to study AC losses characteristics and current limiting performance of FCL devices. Experiments have been 4. 磁気浮上鉄道における車両運動特性および渦 also performed for verification of numerical analysis models 電流現象の解析 and results. 阪東聡一郎・河本哲・金東珉・大崎博之 Numerical Analysis of Vehicle Dynamics and Eddy 2. バルク超電導体における過渡電磁現象と磁束 Current Phenomena in Maglev Systems 運動 S. BANDO, S. KAWAMOTO, D. KIM and 白石良佑・大崎博之 H. OHSAKI Transient Electromagnetic Phenomena and Flux 磁気浮上技術により非接触支持され，リニアモータに Motion in Bulk Superconductors より駆動される磁気浮上鉄道について，車両運動特性や R. SHIRAISHI and H. OHSAKI 渦電流現象等の数値解析を進めている。超電導磁気浮上 磁束ピン止め特性に優れた RE（希土類）系バルク超電 鉄道に対しては，車体弾性なども考慮した機械系と詳細 導体の応用を目指して，そこでの過渡電磁現象の研究を な電磁系のモデル化を行って，各種条件下で複数車両編 進めている。特に，パルス着磁に着目し，有限要素法を 成列車の運動特性解析と乗り心地評価等を行っている。 用いた電磁界・熱伝導場連成解析ツールを開発して，着 また，電磁吸引制御方式磁気浮上鉄道についても，フィ 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 ードバック制御された浮上車両の運動特性と渦電流の影 現象の解明を進めてきた。また，実験と解析との比較に 響等を解析している。 より，例えば，超電導特性の不均一な分布の影響などの Numerical analysis of vehicle dynamics and eddy current 検討も行っている。 phenomena in maglev systems, which are based on Transient electromagnetic phenomena inside (RE)BCO non-contact support by magnetic levitation technologies and bulk superconductors with strong flux pinning have been direct drive by linear motors, has been performed. For the studied for their practical application. In Particular, focusing superconducting maglev, the modeling of complicated on pulsed-field magnetization, a FEM analysis tool for electromagnetic system and mechanical components including coupled problems of electromagnetic and thermal fields has an elastic car body have been carried out, and then dynamics been developed for studying improvement of magnetization and riding comfort characteristics of a longer train under performance and electromagnetic phenomena including flux various running conditions have been analyzed. For EMS

48 maglev systems as well, numerical analysis has been performed for studying vehicles dynamics under feedback 研究論文 control and influence of eddy currents. [1] H. Ohsaki, Y. Ichiki and S. Sugita: “FEM Analysis of Current Limiting Devices using Superconducting Thin 5. サーフェスモータおよび高性能アクチュエー Film and AC Losses of YBCO Coated Conductor,” The タ Int. Journal for Computation and Mathematics in 上田靖人・銭小飛・大崎博之 Electrical and Electronic Engineering (COMPEL), Surface Motors and High-performance Actuators Vol.23, No.4, pp.1092-1099 (2004). Y. UEDA, X. QIANY and H. OHSAKI [2] Y. Ichiki and H. Ohsaki: “Numerical Analysis of AC 次元ハルバッハ永久磁石を適用したサーフェスモー 2 Losses in YBCO Coated Conductor in External 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。 Magnetic Field,” Physica C, Vol. 412-414, pp. ハルバッハ永久磁石は，正弦波状磁界分布，高磁束密度， 1015-1020 (2004). 自己遮蔽機能という優れた特長を有し，モータやアクチ [3] H. Ohsaki, S. Taniguchi, S. Nagaya, S. Akita, S. Koso ュエータの高性能化，低コスト化などの強い要求に応え and Y. Tatsuta: “Development of SMES for Power うるシーズ技術である。そこで，2 次元平面上でダイレ System Control: Present Status and Perspective,” クトドライブが可能なサーフェスモータに適用し，高精 Physica C, Vol. 412-414, pp. 1198-1205 (2004). 度 2 次元位置決めを目指した駆動制御特性の研究を実験 [4] Y. Tsuboi and H. Ohsaki: “Pulsed Field Magnetization と数値解析の両面から実施している。 Characteristics of Bulk Superconductors Embedded into Surface motors using Halbach permanent magnets and a Rotor of an Electrical Rotating Machine,” Applied high-performance linear actuators have been studied. The Superconductivity 2003 (IOP Conference Series Halbach permanent magnet array has significant features of Number 181), IOP, pp.871-878 (2004). higher and sinusoidal flux density distribution and self-shielding function and can be used for higher [5] H. Ohsaki, S. Sugita and Y. Ichiki: “Numerical Analysis performance or lower cost of motors and actuators. So it has of AC Loss Characteristics of YBCO Thin Film been applied to surface motors that enable two-dimensional Superconductor,” Applied Superconductivity 2003 (IOP direct drive, and their precise positioning drive control has Conference Series Number 181), IOP, pp.2059-2065 been studied by experiments and numerical analysis. (2004). [6] M. Shimada, S. Hanai, H. Ogata, K. Nakamoto, N. 6. 表面波プラズマの放電特性と応用 Hirano, S. Nagaya, H. Onoda, S. Koso, Y. Tatsuta and H. 金載浩・大崎博之 Ohsaki: “Development of the Demonstration Model Characteristics of Surface Wave Plasmas and their Coil for a Cost Reduced 100MW/500kWh SMES,” New Applications Applied Superconductivity 2003 (IOP Conference J.KIM and H. OHSAKI Series Number 181), IOP, pp.572-579 (2004). 表面波プラズマの放電特性の解明と，その新しい応用 [7] Y. Tatsuta, S. Koso, H. Abe, M. Urata, H. Ohsaki, A. を目指して研究を進めてきた。表面波プラズマ装置を， Ishiyama, S. Taniguchi, S. Nagaya, S. Akita, K. 低圧力（100mTorr 以下）でダイヤモンド薄膜を合成する Terazono, N. Hirano, T. Semba and S. Hanai: プラズマ CVD (Chemical vapor deposition)として適用して “Development of SMES for Power System Control,” いる。具体的には，水素プラズマに対する放電特性の解 IEEE Trans. on Applied Superconductivity, Vol.14, No.2, 明とその改善，ダイヤモンド薄膜合成とプラズマパラメ pp.693-698 (2004). 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。 国際会議論文 Characteristics of surface wave plasmas (SWPs) and their [8] H. Ohsaki, Y. Ootani, Y. Kawamoto and X. Huang: new applications have been studied. A SWP apparatus has “Fundamental Characteristics of Surface Motors using been applied to the plasma chemical vapor deposition (CVD) Halbach Permanent Magnets,” Symp. on Power for diamond film depositions at very low pressure (less than Electronics, Electric Drive, Automation & Motion 100 mTorr). In particular, the discharge characteristics of (SPEEDAM 2004), Capri, Italy, Jun. 2004, pp.446-451 hydrogen plasma and their improvement, the relationship (2004). between diamond film depositions and plasma parameters, [9] J. Du and H. Ohsaki, “Numerical Analysis of Influence and their feasible applications have been studied. of Eddy Current Induced in Iron Rails of EMS-LIM

Maglev Systems Operated at 200 km/h,” Symp. on 論文・著書一覧（2004 年度） Power Electronics, Electrical Drives, Automation & Publications List

49 Motion (SPEEDAM 2004), Capri, Italy, Jun. 2004, 材の交流損失特性に関する数値解析」, 第 70 回 2004 pp.748-752 (2004). 年度春季低温工学・超電導学会, 2E-p16, p.169 [10] E. Adachi, N. Hirano, S. Nagaya, S. Hanai, M. Shimada, (2004). K. Shimada, M. Tatsuta, S. Koso, N. Shimizu and H. [19] 白石良佑, 藤山敬太, 大崎博之: 「YBCO バルク超 Ohsaki: “The Developed SMES for Load Fluctuation 電導体のパルス着磁における過渡電磁現象」, 第 70 Compensation, Low AC-loss Conductor and 回 2004 年度春季低温工学・超電導学会, 2E-p30, Performance Tests,” 2004 Applied Superconductivity p.183 (2004). Conf. (ASC 2004), Jacksonville, USA, Oct. 2004, [20] 寺薗完一, 林秀美, 永渕尚志, 畑辺康宏, 田口彰, 4LB01 (2004). 谷口俊二, 竹内一浩, 仙波智行, 有可光宏, 清水延 [11] Y. Ichiki and H. Ohsaki: “Numerical Analysis of AC 彦, 高祖聖一, 大崎博之: 「系統安定化用ＳＭＥＳ Loss Characteristics of YBCO Coated Conductors 要素モデルコイルの評価試験(1) －通電試験及び絶 Arranged in Parallel,” 2004 Applied Superconductivity 縁性能試験結果－」, 第 70 回 2004 年度春季低温工 Conf. (ASC 2004), Jacksonville, USA, Oct. 2004, 学・超電導学会, 2B-a08, p.106 (2004). 4ML06 (2004). [21] 河島巌, 三浦真一, 佐々木理, 新開光一, 寺園完一, [12] R. Shiraishi, K. Fujiyama and H. Ohsaki: “Macroscopic 畑辺康弘, 林秀美, 谷口俊二, 高祖聖一, 清水延彦, Magnetic Flux Motion in Y-Ba-Cu-O Bulk 大崎博之: 「系統安定化用 SMES 要素モデルコイル Superconductor during Pulsed Field Magnetization,” の評価(2) －超臨界ヘリウムによる冷却特性－」, 2004 Applied Superconductivity Conf. (ASC 2004), 第 70 回 2004 年度春季低温工学・超電導学会, 2B-a09, Jacksonville, USA, Oct. 2004, 5MK02 (2004). p.107 (2004). [13] K. Fujiyama, R. Shiraishi and H. Ohsaki: “Influence of [22] 竹内一浩, 仙波智行, 有可光宏, 林秀美, 寺薗完一, Local Superconducting Properties on Pulsed Field 谷口俊二, 清水延彦, 高祖聖一, 大崎博之: 「系統安 Magnetization of YBCO Bulk Superconductor,” 17th Int. 定化用 SMES 要素モデルコイルの評価試験(4) －交 Symp. on Superconductivity (ISS 2004), Niigata, Japan, 流損失測定－」, 第 70 回 2004 年度春季低温工学・ Nov. 2004, BSP-24 (2004). 超電導学会, 2B-a11, p.109 (2004). [14] A. Taniguchi, K. Terazono, Y. Hatabe, T. Nagafuchi, H. [23] 林秀美, 寺薗完一, 永渕尚志, 畑辺康宏, 田口彰, Hayashi, S. Taniguchi, M. Arika, T. Semba, T. Ishii, R. 谷口俊二, 竹内一浩, 仙波智行, 有可光宏, 清水延 Ikeda, S. Koso, N. Shimizu and H. Ohsaki: “Verification 彦, 高祖聖一, 大崎博之: 「系統安定化用ＳＭＥＳ Test Results of the Experimental Model Coil for Power 要素モデルコイルの評価試験(5) －安定性評価結果 System Stabilization (2),” 17th Int. Symp. on －」, 第 70 回 2004 年度春季低温工学・超電導学会, Superconductivity (ISS 2004), Niigata, Japan, Nov. 2B-a12, p.110 (2004). 2004, WSP-9 (2004). [24] 有可光宏, 竹内一浩, 仙波智行, 寺薗完一, 林秀美, [15] H. Ohsaki and J. Du: “Influence of Eddy Current 谷口俊二, 清水延彦, 高祖聖一, 大崎博之: 「系統安 Induced in Steel Rails on Electromagnetic 定化用 SMES 要素モデルコイルの評価試験(6) －機 Characteristics of EMS Maglev Systems,” The 18th Int. 械特性－」, 第 70 回 2004 年度春季低温工学・超電 Conf. on Magnetically Levitated Systems and Linear 導学会, 2B-a13, p.111 (2004). Drives (Maglev’2004), Shanghai, China, Oct. 2004, [25] 讃岐育孝, 富岡章, 今野雅行, 上出俊夫, 寺薗完一, pp.960-965 (2004). 林秀美, 永渕尚志, 畑辺康宏, 田口彰, 谷口俊二, [16] H. Ohsaki, Y. Kawamoto, and Y. Ootani: 清水延彦, 高祖聖一, 大崎博之: 「系統安定化用 “Two-dimensional Drive by Surface Motor using SMES 要素モデルコイルの評価試験(7) －HTS 電流 Halbach Permanent Magnets,” Int. Conf. on Electrical リードの冷却特性－」, 第 70 回 2004 年度春季低温 Machines and Systems 2004 (ICEMS 2004), Jeju Island, 工学・超電導学会, 2B-a14, p.112 (2004). Korea, PF-13 (2004). [26] 白石良佑, 藤山敬太, アリフ ラフマン, 大崎博之: [17] J. Du and H. Ohsaki, “Analysis of Velocity Induced 「バルク超電導体のパルス着磁における過渡電磁 Eddy Current and Flux Density in the Steel Rail of EMS 特性」, 第 16 回「電磁力関連のダイナミクス」シ Maglev System,” Int. Conf. on Electrical Machines and ンポジウム, C242, pp.295-298 (2004). Systems 2004 (ICEMS 2004), Nov. 2004, Jeju Island, [27] 河本泰典, 大谷陽介, 大崎博之: 「ハルバッハ型永 Korea, PP-28 (2004). 久磁石モータの特性」, 第 16 回「電磁力関連のダ イナミクス」シンポジウム, B331, pp.373-376 (2004). シンポジウム・研究会・大会等発表 [28] 畑辺康宏, 永渕尚志, 田口彰, 寺薗完一, 林秀美, [18] 一木洋太， 大崎博之: 「集合導体とした YBCO 線 谷口俊二, 石井敏則, 池田龍二, 高祖聖一, 大崎博

50 之: 「SMES 要素モデルコイルによる系統制御特性 試験(1)－有効・無効電力応答特性－」, 平成 16 年 電気学会 電力・エネルギ－部門大会, No.359 (2004). [29] 田口彰, 永渕尚志, 畑辺康宏, 寺薗完一, 林秀美, 谷口俊二, 石井敏則, 池田龍二, 高祖聖一, 大崎博 之: 「SMES 要素モデルコイルによる系統制御特性 試験(2)－負荷・系統電圧変動補償制御結果－」, 平 成16年電気学会 電力・エネルギ－部門大会, No.360 (2004). [30] 田口彰, 畑辺康宏, 永渕尚志, 寺薗完一, 林秀美, 谷口俊二, 石井敏則, 池田龍二, 高祖聖一, 大崎博 之: 「SMES 要素モデルコイルによる系統制御特性 試験(3)－システム同定手法による負荷変動補償制 御結果－」, 平成 16 年電気学会 電力・エネルギ－ 部門大会, No.361 (2004). [31] 永渕尚志, 田口彰, 畑辺康宏, 寺薗完一, 林秀美, 谷口俊二, 竹内一浩, 高祖聖一, 大崎博之: 「系統安 定化用 SMES 要素モデルコイルの評価試験結果－ 通電試験結果－」, 平成 16 年電気学会 電力・エネ ルギ－部門大会, No.362 (2004). [32] 阪東聡一郎, 大崎博之: 「超電導磁気浮上鉄道車輌 の低速域における左右運動特性シミュレーション に関する検討」, 平成 16 年電気学会 産業応用部門 大会, Y-24 (2004). [33] 上田靖人, 大崎博之, 正田英介: 「電磁吸引式磁気 浮上車両の支持系へのファジィ制御の導入」, 電気 学会 交通・電気鉄道／リニアドライブ合同研究会, TER-04-31/LD-04-52 (2004). [34] 河本泰典, 上田靖人, 大崎博之: 「ハルバッハ磁石 を用いた空心形サーフェスモータの駆動特性」, 電 気学会 リニアドライブ／半導体電力変換合同研究 会, LD-04-98/SPC-04-170 (2004). [35] 藤山敬太, 白石良佑, 大崎博之: 「高温バルク超電 導体のパルス着磁への臨界電流密度分布の不均一 性の影響」, 電気学会 超電導応用電力機器／リニ アドライブ合同研究会, ASC-05-05/LD-05-05 (2005). [36] 白石良佑, 藤山敬太, 大崎博之: 「バルク超電導体 の臨界電流密度分布とパルス着磁特性」, 第 14 回 MAGDA コンファレンス in 岐阜（電磁現象及び電 磁力に関するコンファレンス）, pp.268-271 (2005). [37] 大崎博之: 「常電導方式磁気浮上鉄道の実用化動 向」, 平成 17 年電気学会全国大会, 5-S21-4, (2005).

51 古関研究室 御系を持つ磁気浮上体を用いた能動的な振動抑制の 3 課 Koseki Laboratory 題を検討している。(1)と(2)の課題では、リニア駆動で高 (http://www.koseki.t.u-tokyo.ac.jp) 精度位置検知が困難となる問題解決のため、外乱力推定 機能も持つデュアル・サンプル・レート・オブザーバを 研究現況 用いたフィードバック制御の適用をシミュレータを用い Current Research Projects て検討した。(3)では、積極的にギャップ変動を起こす場 合に顕在化する電磁石発生力の非線形性を克服するため 1. 乗客流を考慮した都市近郊鉄道運転整理支援 のファジイ制御適用を提唱し、シミュレータで基本性能 システムのための整理案自動生成と評価手法 を確認した。現在、実験機による実証作業を進めている。 高野求・立木将人・大山大介・山口瑛史・古関隆章 There are three projects concerning linear drives and Computer Assisting System to Propose and magnetic levitation: (1) control of a vertical linear Evaluate Train-Rescheduling with synchronous motor whose mover is electromagnetically Estimating Passenger Flow suspended, (2) control of a special transversal flux type TAKANO M., TACHIKI M., OOYAMA D., permanent magnet linear synchronous motor, and (3) YAMAGUCHI T., & KOSEKI T. oscillation-suppression control of a magnetically suspended 現在、列車の運行の乱れを収束させるために行われる body with multiple degrees-of-freedom in its posture controls. 運転整理は、指令員により人手で行われている。本件旧 Application of a dual-sample-rate observer, which has also the では、運転整理案を半自動的に提案し指令員を支援する function of estimating disturbance force, has been applied to マンマシンシステムの構築を目指しており、列車の運行 the systems in (1) and (2) in order to solve the difficulties of のシミュレーションを行う実用的な手法を提案・実装し position detection. A simulation has shown technical た。 possibility and advantages of a Fuzzy control in order to また、乗客の視点から見たときの最適な運転整理を行 conquer the the nonlinearity of the electromagnets in (3), うため、乗客が蒙る損失をダイヤの評価量として導入し when the levitation gaps are actively changed in a wide range. た。さらに、それに基づいて適切なダイヤの変更手段を The experimental verifications are undergoing. 効率的に選択する手法を提案し、各々の変更手段を組み 合わせ、複々線を含む区間においてより評価の優れた整 3. 直流電気鉄道における回生ブレーキ有効活用 理案を出す研究について行う。 のための車両と電気システム Currently, train dispatchers take on train rescheduling when 岡田万基・野口勝義・西川勝也・古関隆章 a train operation is disturbed. We are trying to develop a Vehicle and Electrical System for Effective Usage of man-machine system for assisting dispatchers by proposing Regenerative Brake in DC-Electrified Railways rescheduled plan of train operation semi-automatically. We OKADA Y., NOGUCHI K., propose a practical method of running a simulation of a train NISHIKAWA K., KOSEKI T. operation. 回生制動を用いて、列車の運動エネルギーを制動時に Additionally, we use the loss of passengers and propose the 電力として回収し、力行中の他の列車で有効に利用する effective selecting strategy of changing the train operation 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 based on the loss for a suitable train rescheduling for っているが、現在の多くの直流電気鉄道では、車両、き passengers. We are trying to improve the system for practical 電システムともに、回生ブレーキの持つ良さを必ずしも use with researching into various train dispatching strategies 完全に生かしきれるシステムとはなっていない。 and their effective procedure in train rescheduling with そこで、本研究では、将来の鉄道直流電気システムを quadruple track. 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 2. 磁気浮上・リニア同期モータの制御 の特性設定との関係を論じて、その効果を、電力システ 王建輝・エルカン カディル・中井敏幸・ ムの計算をもとに評価、比較検討する。 趙莉・古関隆章 Currently, most electric trains are equipped with Control of linear synchronous drives and regenerative braking systems, which convert kinetic energy of electromagnetic levitation braking trains into electrical energy and other powering trains WANG Jianfui, ERKAN Kadir, NAKAI T., consume the electrical energy. However, conventional ZHAO Li., & KOSEKI T. vehicles and electrical systems do not enable effective usage リニアドライブ、磁気浮上に関する具体的研究課題と of regenerative braking systems in DC-electrified railways. して、 磁気支持した可動子をリニア同期モータで鉛 (1) We investigate possibility of introduction of substations which 直駆動する制御、 横磁束形の特殊な永久磁石界磁リ (2) have regenerative inverter, energy storage systems etc. ニア同期モータの駆動制御、および 他自由度姿勢制 (3) regarding the characteristics of the vehicles based on present

52 technical level. And we evaluate effects of these for pp.919-929, May-04, Germany (2004). effective usage of regenerative braking system based on the [4] Takafumi Koseki, Yuruki Okada, Yuzuru Yonehata, calculation of the electrical circuit in computer environment. Satoru Sone:“Innovative Power Supply System for Regenerative Trains" COMPRAIL 2004, pp.931-939, 4. 磁気回路法によるフラックスゲート形電流セ May-04, Germany (2004). ンサの非線形解析 [5] Y. Makino, J. Wang, and T. Koseki: 橋口英司・古関隆章 "Control of 6-Degrees-of-Freedom Motion and Design Non-linear magnetic circuit analysis of flux-gate of a Mover Consisting of Three Linear Induction Motors current sensor and Three U-Type Electromagnets" SPEEDAM 2004, HASHIGUCHI E., KOSEKI T. Paper No.50, Jul-04, Italy (2004). フラックスゲート形電流センサは磁性体の非線形現象、 [6] Toshiyuki Nakai, Daisuke Tateishi, Takafumi Koseki, 飽和とヒステリシスを利用したセンサであり、最も一般 and Yasuaki Aoyama: "Electromagnetic Levitation 的な電流センサであるホール素子と比べ、高感度、高分 Control of Contactless Linear Synchronous Drive for a 解能なものである。このセンサを設計する上で、実用に Flexible Vertical Transportation" MAGLEV 2004, 足るシミュレータが存在すれば非常に有利である。本研 pp.1030-1036, Oct-04, Shanghai, China (2004). 究では、磁気回路法を利用し、このフラックスゲート形 電流センサのシミュレータ作成を目的とした非線形解析 [7] Y. Makino, L. Kovudhikulrungsri and T. Koseki: "6 を行った。まずは、最も単純な形状のセンサの解析を行 Degree of Freedom Control through Three い、十分実用に足るシミュレータを作成できた。今後は、 Electromagnets and Three Linear Induction Motors", 対象をより複雑な形状のセンサへと拡張し、その非線形 MAGLEV 2004, pp.953-959, Oct-04, Shanghai, China (2004). 解析、設計支援ツールの作成を行う予定である。 A flux-gate current sensor uses non-linear characteristics in [8] Erkan K., Wang J, Koseki T.: "2 Degrees of Freedom magnetic permeability of ferromagnetic material saturation Active Vibration Control by Employing E Type and hysteresis and is more sensitive than a hall element in Staggered Hybrid Electromagnet" International detecting current and has high resolution. A good dynamic Conference on Electrical Machines and Systems, pp.357, simulator is useful for designers of such a flux-gate current Oct-04 (2004). sensor. We analyze these non-linear phenomena for assisting designers of flux-gate current sensors. シンポジウム・研究会・大会等発表 First, We analyzed the simplest type of flux-gate current [9] 中井敏幸・立石大輔・古関隆章: "Halbach 配列界磁 sensors and obtained a good simulator enough to be used for を持つ鉛直輸送システムとその非接触支持制御" actual use. We are going to investigate a more complex type 第 16 回電磁力関連のダイナミクスシンポジウム, of flux-gate current sensors and aim to get a good design B122, pp.81-84, Jun-04, 北九州 support tool. [10] 牧野祐輔, カディル・エルカン, 古関隆章: "二次元 搬送装置のための三台のハイブリッド電磁石と三 論文・著書一覧（2004 年度） 台のリニア誘導モータによる六自由度制御" 第 16 Publications List 回電磁力関連のダイナミクスシンポジウム, B124, pp.87-90, Jun-04, 北九州 研究論文 [11] エルカン・カディル, 古関隆章: "外乱オブザーバを [1] L. Kovudhikulrungsri and T. Koseki: "Improvement of 用いたゼロパワー制御に基づく振動抑制の定量的 Performance and Stability of a Drive System with a な解析" 電気学会リニアドライブ研究会, Low-Resolution Position Sensor by Multirate Sampling LD-04-39-51, pp. 65-70, Jun-04, 東京 Observer" IEEJ Trans.1A, 124(9), pp.886-892 (2004). [12] 岡田万基，古関隆章: "直流電気鉄道における回生ブ レーキ有効活用のための車両と電気システム" 電 国際会議論文 気学会電気交通・鉄道・リニアドライブ合同研究会, [2] H. Ko, T. Koseki and M. Miyatake: "Application of TER-04-39/LD-04-60, Jul-04, 愛知 Dynamic Programming to Optimal Running Profile of [13] 高英聖, 古関隆章, 宮武昌史: "動的計画法を用いた Train" COMPRAIL 2004 pp.103-112, May-04, 列車運転曲線最適化問題の求解法" 電気学会産業 Germany (2004). 応用部門大会, Vol.3, No.34, pp.III-271-276, Sep-04, [3] Y.Okada, T.Koseki & K.Hisatomi: "Power management 高松 control in DC-electrified railways for the regenerative [14] 高野求, 古関隆章: “乗客流推定に基づく運転整理 braking systems of electric trains" COMPRAIL IX 案評価・生成システム” 第 11 回鉄道技術連合シン

53 ポジウム J-RAIL2004, S1-1-8, pp.209-212, Dec-04, 神奈川 [15] エルカン・カディル, 古関隆章: "U 型電磁石を用い た振動抑制能動制御のためのファジー論理に基づ く外乱同定" 電気学会リニアドライブ・半導体電力 変換合同研究会, LD-04-84-96, pp.37-42, Dec-04, 長 野 [16] 高野求, 立木将人, 大山大介, 山口瑛史, 古関隆章: “乗客流を考慮した都市近郊鉄道運転整理支援シ ステムのための整理案自動生成と評価手法” 電気 学会システム・制御研究会, SC-05-14, pp.39-44, Mar-05, 東京 [17] エルカン・カディル, 古関隆章: "能動的振動制御シ ステムのための TSK ファジィモデルに基づいた磁 気浮上制御" 電気学会システム・制御研究会, SC-05-7-18, pp.17-22, Mar-05, 東京

54 青山・森川研究室 ェア，エンターテイメントアプリケーションなどのシス Aoyama and Morikawa Laboratory テム開発・実装をするとともに，ユビキタス時代におけ (http://www.mlab.t.u-tokyo.ac.jp) る新しいアプリケーションの模索を進めている． In the ubiquitous environment where a lot of various 研究現況 sensors and actuators are networked together, making Current Research Projects real-world information extraction in the computer network systems and systems working on the real-world, possible. This 1. コンテキストアウェアネットワーキング project aims at creating and producing services and 青山 友紀・森川 博之・川原 圭博 applications using such interactions between real-world and 小野 孝之・林 智天・司 化・展 飛 virtual world on computer networks. To grope for future Context-Aware Networking applications in the ubiquitous environment, we are T. AOYAMA, H. MORIKAWA, Y. KAWAHARA, T. investigating and implementing the information delivery ONO, T. HAYASHI, H. SI, F. ZHANG systems based on the surroundings and location information, や携帯端末によるネットワークアクセス環境が整 PC real-world oriented groupware, and entertainment 備され，「いつでも，どこでも，だれでも」あらゆる情報 applications. に簡単にアクセス可能となる環境が現実のものとなりつ つあるが，その一方で，ますます氾濫する情報の波をユ 3. フォトニックネットワーク ーザが扱い切れなくなってきている．本研究では，その 青山 友紀・森川 博之・王 渓 時々におけるユーザのコンテキストに応じた適切な通 橋口 知弘・孫 咏梅・松本 延孝 信・情報を提供するユーザ中心型サービスの実現を目的 ヴー クアン ミン・丸山 達也 としている．具体的には，コンテキスト情報処理技術に Photonic Network 主眼を置き，センサ情報からのコンテキスト推定・抽出 T. AOYAMA, H. MORIKAWA, X. WANG, 技術，プレゼンス技術，コンテキスト処理ミドルウェア， T. HASHIGUCHI, Y. SUN, N. MATSUMOTO, コンテキスト適応型アプリケーションフレームワークな V. Q. MINH, T. MARUYAMA どの開発を進めるとともに，プロトタイプ実装による評 インターネット接続サービスの常時接続化・広帯域化 価を行っている． に伴う利用形態の多様化や頻度の増加により，通信トラ The popularization of ubiquitous network connectivity is フィックが爆発的に増大している．本研究では，膨大な going to realize an environment where anyone can easily 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 obtain many contents anytime and anywhere he/she likes. 向けて，光バースト網・光パケット網・光パス網といっ However, the flooding of information exceeds our capacity. た光ネットワークの構築を目指す．具体的には，光通信 This research project aims at the realization of context-aware 制御のためのネットワーク／ルータアーキテクチャや資 services which provides us communication and information 源管理技術，全光でのパケット転送手法，衝突回避や光 services considering TPO. We are currently focusing on the トランスポートプロトコル，自律分散的なパス割り当て context information technologies, as well as investigating the 手法等の検討を進めるとともに，実証実験テストベッド context estimation and extraction, presence, context の構築をも進めている． processing middleware, and frameworks for context-aware Recent widespread of flat-rate broadband connection applications. services has caused explosion of internet traffic. To cope with this problem, we are focusing on the optical communication 2. 実空間指向アプリケーション technologies such as optical packet switching (OPS), optical 青山 友紀・森川 博之・プピレフ パベル burst switching (OBS), and lightwave path network. Current 川西 直・鯉江 尚央・ジャン カロン オリビエ research topics are the architecture of optical network and Real-World Oriented Applications routers, control mechanisms for optical packet/burst switching, T. AOYAMA, H. MORIKAWA, P. PAVEL, optical transport layer protocols and contention resolution N. KAWANISHI, N. KOIE, J. C. Olivier mechanisms, and distributed path assignment schemes. In ネットワーク接続された多様なセンサやアクチュエー addition, we are constructing OBS testbed and doing 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 experiments for the proof of concepts. 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 4. ディペンダブルネットワークシステム りといったことが可能となる．本研究ではそうした実空 青山 友紀・森川 博之・岡 敏生 間とのインタラクションによる新しいサービス・アプリ グエン ホアイソン・木田 信雄・水野 浩太郎 ケーションの創出を目指す．環境情報や位置情報といっ Dependable Network System 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 T. AOYAMA, H. MORIKAWA, T. OKA,

55 N. H. SON, N. KIDA, K. MIZUNO consumption wireless communication protocol, sensing data インターネットの普及に伴いグローバルスケールでネ processing technology that detects location information or ットワーク化された様々なシステムが利用されるように trajectory information of people, smart materials in which なり，ネットワークは我々の生活になくてはならない重 sensors, actuators, or processors are embedded, and real-world 要な情報インフラとなってきている．本研究ではネット oriented programming framework for sensor networking ワークシステムが将来の社会基盤として十分な機能を果 environments. たすために必要な信頼性やスケーラビリティの実現を目 指す．具体的には，大規模分散システムのためのネット 6. モバイルネットワーク ワーク技術やコンテンツ配置・検索アルゴリズム，対障 森川博之・青山 友紀・山田 浩之 害機構，分散ハッシュテーブルの拡張などについて検討 アンドレアス ダーマワン・玉 載旭 を進めている． Mobile Network The widespreading of internet, accompanied by the global H. MORIKAWA, T. AOYAMA, H. YAMADA, scale utilization of various networking systems, has made the A. DARMAWAN, J. OK network as an important information infrastructure in our 携帯電話の普及には目を見張るものがあるが，モバイ daily life. The main goal of this research is to realize the ルサービスの高度化・高信頼化を図るためには，モバイ much needed dependability and scalability in order to 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 accomplish a sufficient network system, which will be serving 要がある．このような観点から，本研究では，第 4 世代 as the future social infrastructure. Fundamentally, network (4G)移動通信ネットワークの構築をも視野に入れ，モバ technologies for large-scale distributed systems, contents 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 allocations, search algorithms, combating fault mechanisms, 図ることを目指す．具体的には，高度化・高信頼無線 LAN， and expansion of distributed hash table are some examples of 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 technologies we are currently developing within the group. 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 5. センサネットワークシステム もに，新たなモバイルサービスの実証を行っている． 森川博之・青山 友紀・滕 睿・フー イルー The rapid emergence of cellular phones is clearly 猿渡 俊介・ウダーナ バンダーラ something not to be overlooked at; in order to devise a 鹿島 拓也・堀江 信吾 high-grade and highly reliable mobile service, the mobile Sensor Network Systems internet architecture has to be radically reconsidered. Based H. MORIKAWA, T. AOYAMA, R. TENG, on this perspective, the main research of the Mobile Group Y. L. FOO, S. SARUWATARI, U. BANDARA, aims for the development of the next 4G mobile T. KASHIMA, S. HORIE communications, including key technologies and definitions. ユビキタスネットワーク環境実現のための課題のひと High-quality and reliability wireless LAN, layers interaction つに，いかにして物理空間における情報をコンピュータ within mobile internet architecture, ultra high-speed handover, ネットワークに取り込むかということが挙げられる．本 low-power consumption modules, as well as a novel mobile 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 service are some technologies currently under investigation センサネットワーク技術に着目し，低レイヤの通信技術 and development. からアプリケーション技術までを包括的に研究している． 具体的には無電源センサノードや低消費電力通信プロト 7. 透過的通信サービスアーキテクチャ コル，位置情報や動線検出のためのセンシングデータ処 森川博之・青山 友紀・金子 晋丈 理技術，センサ・アクチュエータ・演算能力などが埋め 林 素娟・小森田 賢史・周 欣 込まれた壁などの素材であるスマートマテリアル，セン Transparent Communication Service Architecture 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 H. MORIKAWA, T. AOYAMA, K. KANEKO, ムワークなどの研究・開発を行い，テストベッドを構築 S. LIM, S. KOMORITA, X. ZHOU している． デバイスやネットワークの多様化に伴い，ユーザがさ The issue of taking physical world information into a まざまな場所へ移動したり，適切なデバイスに切り替え computer network is one of the key technologies in realizing たりしつつもサービスを継続的に享受できることが望ま ubiquitous network environment. Towards this issue, our れている．本研究では，周辺機器やネットワーク環境の laboratory is focusing on sensor network technology, and 多様性を隠蔽し，ユーザに対して適切なサービスをシー comprehensively researching from communication technology ムレスに提供するための通信抽象化技術の開発を目的と to application technology of sensor networks. Specifically, we する．具体的には，無線 LAN の基地局間連携機構，セッ are doing research on technology for sensor nodes driven by ション層による下層サービスの隠蔽と抽象化機構，ユー the energy acquired from environment, low power ザが複数サービス空間を透過的に利用するためのセキュ

56 リティ・認証機構などの開発を行いつつ，コンテキスト [1] M. Inoue, K. Mahmud, H. Murakami, M. Hasegawa, アウェアサービス実現のためのモバイルインターネット and H. Morikawa: "Novel Out-of-Band Signaling for アーキテクチャの検討を進めている． Seamless Interworking Between Heterogeneous Service mobility, along with the device and network Networks," IEEE Wireless Communications, Special diversifications, induces the need for a new service which will Issue on 4G Mobile Communications, vol. 11, no. 2, pp. be adequate for an uninterrupted, continuous reception. The 56-63, April 2004. main research of the group focuses on the concealment of [2] T. Itao, S. Tanaka, T. Suda, and T. Aoyama: "Adaptive peripherals and network environment. While in regard to the Creation of Mobile Network Applications in the user, in order to be able to seamlessly deliver an adequate Jack-in-the-Net Architecture," Kluwer Academic service, a communication abstraction technique is being Publishers Wireless Networks (WINET), the Journal of developed. These involve investigating the development of Mobile Communication, Computation and Information, wireless LAN’s base station cooperation mechanism, lower vol. 10, issue 3, pp.287-299, May 2004. layers concealment and abstraction-based session layer [3] K. Nakauchi, Y. Ishikawa, H. Morikawa, and T. mechanism, security and certification mechanism for utilizing Aoyama: "Exploiting Semantics in Unstructured multiple-service space, as well as mobile internet architecture Peer-to-Peer Networks," IEICE Transactions on for realizing context-aware service. Communications, vol. E87-B, no. 7, pp. 1806-1817, July 2004. 8. ユーザ指向サービスネットワーク [4] H. Yamada, H. Morikawa, and T. Aoyama: "DDFC: 森川博之・青山 友紀・渡邊 廣次 Decentralized Delay Fluctuation Control Algorithm for チャン ハグエン・三村 和 IEEE802.11-based Wireless LANs," 情報処理学会論 飛岡 良明・平井 肇 文誌, vol. 46, no. 2, pp. 447-458, February 2005. User-Oriented Service Network 橋口 知弘 王 溪 森川 博之 青山 友紀 H. MORIKAWA, T. AOYAMA, K. WATANABE, [5] , , , : "WDM ネットワークにおける波長優先度を用いた波長予 T. H. NGUYEN, N. MIMURA, 約方式 電子情報通信学会論文誌 Y. TOBIOKA, H. HIRAI ," , vol. J88-B, no. 3, インターネットの普及・浸透が進むにつれ，ユーザは pp. 611-621, March 2005. ネットワーク上にある多様なサービスに対してアクセス [6] K. Mahmud, M. Inoue, H. Murakami, M. Hasegawa, するのみならず，個人で様々なサービス／アプリケーシ and H. Morikawa: "Energy Consumption Measurement ョンを生成・所有し，利用するようになる．このような of Wireless Interfaces in Multi-Service User Terminals 環境の実現に向け，ユーザが自由に構築・管理すること for Heterogeneous Wireless Networks," IEICE のできるサービスネットワーク空間の構築技術の開発を Transactions on Communications, vol. E88-B, no. 3, pp. 進めている．具体的には，ユーザのポリシに従った柔軟 1111-1118, March 2005. な経路・到達性の制御やサービス管理によるユーザ主導 型仮想閉域ネットワーク構築技術，サービス記述・発見 国際会議論文 機構，セキュリティ機構などに着目し，研究開発ならび [7] M. Hasegawa U. Bandara, M. Inoue, and H. Morikawa: に実装を進めている． "Service Mobility Proxy for Seamless Handover In the ever advancing growth and spread of internet, not between Various Devices," In Proceeding of the only a user accesses various services, but also creates, owns, International Conference on Pervasive Computing and utilizes personal services and applications over the (Pervasive 2004), Advances in Pervasive Computing, network. Techniques where a user can freely construct and vol. 3, pp. 385-388, Linz / Vienna, Austria, April 2004. control a service network space are being developed in this [8] H. Morikawa: "From Mobile to Ubiquitous Network; project. Fundamentally, we are working on the development Interaction with Physical World," The 1st Academia and and implementation of user oriented virtual closed network Industry Workshop on Foresights for Future Infocom, construction technique, service descriptor/discovery Tokyo, Japan, May 2004. mechanisms, and security control obeying the user’s policy by [9] H. Morikawa: "Ubiquitous Computing and Sensor following a flexible route, accessibility control, and service Network for Future Society," Workshop on Future management. Sensor Technologies, International Symposium on Smart Structure technologies and Earthquake 論文・著書一覧（2004 年度） Engineering, Osaka, Japan, July 2004. Publications List [10] M. Minami, K. Hirasawa, H. Morikawa, and T. Aoyama:

"Implementation and Evaluation of a Distributed 研究論文

57 Ultrasonic Positioning System," In Proceedings of First Annual International Conference on Mobile and International Workshop on Networked Sensing Systems Ubiquitous Systems: Networking and Services (INSS2004), pp.75-78, Tokyo, Japan, June 2004. (Mobiquitous 2004) demonstration, Boston, U.S.A., [11] S. Saruwatari, T. Kashima, Y. Kawahara, M. Minami, H. August 2004. Morikawa, and T. Aoyama: "PAVENET: A Hardware [19] M. Minami, Y. Fukuju, K. Hirasawa, S. Yokoyama, M. and Software Framework for Wireless Sensor Mizumachi, H. Morikawa, and T. Aoyama: "DOLPHIN: Networks," In Proceedings of First International A Practical Approach for Implementing a Fully Workshop on Networked Sensing Systems (INSS2004), Distributed Indoor Ultrasonic Positioning System," In Tokyo, Japan, June 2004. Proceedings of the 6th International Conference on [12] Y. Kawahara, T. Hayashi, H. Tamura, H. Morikawa, and Ubiquitous Computing (UbiComp2004), pp. 347-365, T. Aoyama: "A Context-Aware Content Delivery Service Nottingham, England, September 2004. Using Off-the-shelf Sensors," In Proceedings of The [20] Y. Kawahara, T. hayashi, H. Tamura, H. Morikawa, and Second International Confernce on Mobile Systems, T. Aoyama: "Privacy Issues in the Design of Applications, and Services (Mobisys 2004), Boston, Context-Aware Content Delivery Services," In U.S.A., June 2004. Proceedings of Workshop of Ubicomp Privacy: Current [13] K. Nakauchi, H. Morikawa, and T. Aoyama: "Design Status and Future Directions (UbiComp2004), and Implementation of a Semantic Peer-to-Peer Nottingham, England, September 2004. Network," In Proceedings of the 7th IEEE International [21] T. Kashima, S. Saruwatari, H. Morikawa, and T. Conference on High Speed Networks and Multimedia Aoyama: "A Bind Control Model For Real-space Communications (HSNMC '04), pp. 961-972, Toulouse, Programming in Ubiquitous Computing Environment," France, June 2004. In Proceedings of the 6th International Conference on [14] M. Inoue, K. Mahmud, H. Murakami, M. Hasegawa, Ubiquitous Computing (UbiComp2004), Nottingham, and H. Morikawa: "Design and Implementation of England, September 2004. Out-Of-Band Signaling for Seamless Handover in [22] Y. Taguchi, S. Saruwatari, M. Hasegawa, M. Inoue, H. Wireless Overlay Networks," In proceeding of the IEEE Morikawa, and T. Aoyama: "U1-Chip: Wireless International Conference on Communications (IEEE Communication Module for Fast Service Discovery," In ICC'04), vol. 7, pp. 3932-3936, Paris, France, June Proceedings of the 6th International Conference on 2004. Ubiquitous Computing (UbiComp2004), Nottingham, [15] Y. Sun, T. Hashiguchi, N. Yoshida, X. Wang, H. England, September 2004. Morikawa, and T. Aoyama: "Architecture and Design [23] U. Bandara,M. Hasegawa, M. Inoue, H. Morikawa, and Issues of an Optical Burst Switched Network Testbed," T. Aoyama: "User Assist Applications with Location In Proceedings of 9th OptoElectronics and Sensors Integration," In Proceedings of the 6th Communications Conference/3rd International International Conference on Ubiquitous Computing Conference on Optical Internet (OECC/COIN2004), (UbiComp2004), Nottingham, England, September pp.386-387, Yokohama, japan, July 2004. 2004. [16] H. Kawamichi, T. Sekiguchi, S. Sameshima, H. [24] M. Inoue, M. Hasegawa, N. Ryoki, and H. Morikawa: Morikawa, K. Takashio, and H. Tokuda: "Context-Based Seamless Network and Application "Opportunities and Issues Relating to Middleware Control," In Adjunct Proceedings of the 6th Technologies for Context-aware Services (2)," SICE International Conference on Ubiquitous Computing Annual Conference 2004, Hokkaido, Japan, August (UbiComp2004), Nottingham, England, September 2004. 2004. [17] Y. Kawahara, M. Minami, S. Saruwatari, H. Morikawa, [25] U. Bandara, M. Minami, M. Hasegawa, M. Inoue, H. and T. Aoyama: "Challenges and Lessons Learned in Morikawa, and T. Aoyama: "Design and Implementation Building a Practical Smart Space," In Proceedings of of an Integrated Contextual Data Management Platform The First Annual International Conference on Mobile for Context-Aware Applications," In Proceeding of the and Ubiquitous Systems: Networking and Services 7th International Symposium on Wireless Personal (Mobiquitous 2004), Boston, U.S.A., August 2004. Multimedia Communications (WPMC2004), vol. 1, pp. [18] S. Saruwatari, T. Kashima, M. Takimoto, Y. Kawahara, 266-270, Abano Terme, Italy, September 2004. H. Morikawa, and T. Aoyama: "ANTS: A Framework [26] M. Hasegawa, U. Bandara, M. Inoue, and H. Morikawa: for Programming a Physical Environment in Ubiquitous "Cross-Device Handover using Simple Network Computing Environment," In Proceedings of the First Oriented Devices," In Proceeding of the 7th

58 International Symposium on Wireless Personal Networking Issues in Multimedia Entertainment Multimedia Communications (WPMC 2004), vol. 3, pp. (NIME2004), Dallas, TX, U.S.A, November 2004. 402-406, Abano Terme, Italy, September 2004. [35] Y. Kawahara, N. Kawanishi, H. Morikawa, and T. [27] M. Inoue, K. Mahmud, H. Murakami, M. Hasegawa, Aoyama: "Top-Down Approach toward Building and H. Morikawa: "A Context Management on Ubiquitous Sensor Network Applications," In Seamless Networking Platform," In Proceeding of the Proceedings of Embedded and Ubiquitous Software 7th International Symposium on Wireless Personal Engineering Workshop (EUSE2004), pp. 695-702, Multimedia Communications (WPMC 2004), vol. 2, pp. Busan, Korea, December 2004. 115-119, Abano Terme, Italy, September 2004. [36] M. Minami, S. Saruwatari, T. Kashima, T. Morito, H. [28] U. Bandara,M. Hasegawa, M. Inoue, H. Morikawa, and Morikawa, and T. Aoyama: "Implementation-based T. Aoyama: "Design and Implementation of a Bluetooth Approach for Designing Practical Sensor Network Signal Strength Based Location Sensing System," In Systems," In Proceedings of Embedded and Ubiquitous Proceedings of IEEE Radio and Wireless Conference Software Engineering Workshop (EUSE2004), pp. 2004 (RAWCON 2004), pp. 319-322, Atlanta, U.S.A, 703-710, Busan, Korea, December 2004. September 2004. [37] M. Hasegawa, U. Bandara, M. Inoue, and H. Morikawa: [29] M. Inoue, K. Mahmud, H. Murakami, M. Hasegawa, "A Network Oriented Simple Device and its Application and H. Morikawa: "Prototype of Context-Based in a Service Mobility Environment," In Proceedings of Adaptive Communication System on Seamless Embedded and Ubiquitous Software Engineering Networking Platform," In Proceedings of the 15th Workshop (EUSE2004), vol. 1, pp. 711-718, Busan, Annual IEEE International Symposium on Personal Korea, December 2004. Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC [38] Y. Sun, T. Hashiguchi, V. Minh, X. Wang, H. Morikawa, 2004), vol. 2, pp. 1070-1074, Barcelona, Spain, and T. Aoyama: "Optical Burst Switching Testbed," The September 2004. International Conference on IP + Optical Network [30] K. Mahmud, M. Inoue, H. Murakami, M. Hasegawa, (iPOP2005), Tokyo, Japan, February 2005. and H. Morikawa: "Measurement and Usage of Power [39] K. Kitayama, M. Koga, H. Morikawa, A. Hara, and M. Consumption Parameters of Wireless Interfaces in Kawai: "Optical Burst Switching Network Testbed in Energy-Aware Multi-Service Mobile Terminals," In Japan," In Proceedings of Optical Fiber Proceedings of the 15th Annual IEEE International Communications Conference (OFC 2005), Anaheim, Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio USA, March 2005. Communications (PIMRC 2004), vol. 2, pp. 1090-1094, Barcelona, Spain, September 2004. 総説・解説論文 [31] H. Morikawa: "Context-aware Mobile Services," IEEE [40] 森川 博之: "ワイヤレスが開くユビキタスネットワ Annual Computer Communications Workshop, Bonita ーク," 電子情報通信学会誌，vol. 87, no. 5, May Springs, FL, October 2004. 2004. [32] S. Sameshima, H. Kawamichi, H. Kato, T. Sekiguchi, H. [41] 森川 博之: "実空間指向ユビキタスネットワーク," Morikawa, K. Takashio, and H. Tokuda: "Opportunities 人工知能学会誌，vol. 19, no. 4, pp. 447-453, July and Issues Relating to Middleware Technologies for 2004. Context-aware Services," IEEE SMC 2004, [42] 森川 博之, 井上 真杉, 長谷川 幹雄, 領木 信雄: " International Conference on Systems, Man and 新世代モバイルネットワークへの展開," 情報処理 Cybernetics, The Hague, The Netherlands, October 学会誌, vol. 45, no. 8, pp. 812-816, August 2004. 2004. [33] Y. Sun, T. Hashiguchi, V. Minh, X. Wang, H. Morikawa, シンポジウム・研究会・大会等発表 and T. Aoyama: "Design and Implementation of Burst [43] 森川 博之: "ユビキタスコンピューティングとセン Switching Nodes for WDM Optical Networks," In サネットワーク," 日本学術振興会シリコン超集積 Proceedings of Asia-Pacific Optical Communications 化システム第 165 委員会第 33 回研究会，pp.40-44, Conference(APOC2004), Beijing, China, November April 2004. 2004. [44] 森川 博之: "[特別講演] ユビキタス社会の実現を目 [34] N. Matsumoto, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T. 指す研究ロードマップ," 電子情報通信学会技術研 Aoyama: "A Scalable and Low Delay Communication 究報告，RCS2004-22, CQ2004-22, April 2004. Scheme for Networked Virtual Environments," In [45] 森川 博之: "実空間指向ユビキタスネットワーク," Proceedings of 1st IEEE International Workshop on

59 第 5 回日本学術会議モバイル・グローバル通信専門 [60] 金子 晋丈, 森川 博之, 青山 友紀: "人を主体とし 委員会，April 2004. た安全で柔軟な通信サービスを実現する通信の抽 [46] 平澤 一樹, 南 正輝, 横山 成昭, 水町 守志, 森川 象化," 電子情報通信学会ソサイエティ大会, B-6-42, 博之, 青山 友紀: "自律分散型屋内測位システムの September 2004. 実装と評価," 電子情報通信学会技術研究報告, [61] 三村 和 , 飛岡 良明, 森川 博之, 青山 友紀: MoMuC2004-3, May 2004. "MyNetSpace を実現するためのネットワーク空間 [47] 金子 晋丈, 森川 博之, 青山 友紀: "通信路管理を の管理・制御機構," 電子情報通信学会ソサイエティ 実現するセッション層アソシエーション," 電子情 大会, B-6-43, September 2004. 報通信学会技術研究報告, MoMuC2004-20, May [62] 飛岡 良明, 三村 和, 森川 博之, 青山 友紀: "ユー 2004. ザポリシを反映した仮想端末によるネットワーク [48] 小森田 賢史, 金子 晋丈, 森川 博之, 青山 友紀: " 空間の構築," 電子情報通信学会ソサイエティ大会, 自律分散的マイクロモビリティサポートのための B-6-44, September 2004. 基地局間マルチホップ網," 電子情報通信学会技術 [63] 丸山 達也, 金子 晋丈, 森川 博之, 青山 友紀: 研究報告, MoMuC2004-26, May 2004. "BGP 経路情報を用いた AS 間トラヒック計測ツー [49] 森川 博之: "実空間指向コンピューティングとセン ルの設計と実装," 電子情報通信学会ソサイエティ サネットワーク," IPv6・センサネットワーキングコ 大会, B-16-2, September 2004.川西 直, 川原 圭博, ンソーシアム，June 2004. 森川 博之, 青山 友紀: "実空間センサ情報を用いた モンスター収集ゲームの試作 電子情報通信学会 [50] 森川 博之: "次世代移動体とインターネット," ," ソサイエティ大会 NetWorld+Interop Tokyo 2004, June 2004. , B-20-6, September 2004. 川原 圭博 司 化 森川 博之 青山 友紀 コンテ [51] 森川 博之: "センサネットワーク," NetWorld+Interop [64] , , , : " キストアウェアサービス実現に関するー検討 電 Tokyo 2004, June 2004. ," 子情報通信学会ソサイエティ大会, B-20-7, [52] 森川 博之: "センサネットワーク," 実空間指向ユビ September 2004. キタスネットワークワークショップ，pp.49-55, July 2004. [65] H. Si, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T. Aoyama: "A Mechanism to Correlate Contexts and Services in a [53] 森川 博之: "2010 年のユビキタス社会に向けて－国 Context-aware Service Platform," 電子情報通信学会 際標準化問題と次世代技術の展望," 次世代ワイヤ ソサイエティ大会, B-20-8, September 2004. レス技術展コンファレンス 2004，July 2004. [66] 林 智天, 川原 圭博, 田村 大, 森川 博之, 青山 友 [54] 金子 晋丈, 森川 博之, 青山 友紀: "サービスモビ 紀: "コンテキスト適応型コンテンツ配信サービス リティから見た通信の抽象化," 電子情報通信学会 CoCo の実装," 電子情報通信学会ソサイエティ大会, 技術研究報告, MoMuC2004-36, July 2004. B-20-11, September 2004. [55] 長谷川 幹雄, Udana Bandara, 井上 真杉, 森川 博 [67] N. Hoaison, H. Morikawa, and T. Aoyama: "Design of a 之: "単機能ネットワークデバイスを用いた端末冠 Scalable and Expressive Content Naming System Using ハンドオーバの設計と実装," 情報処理学会マルチ CAN Routing Algorithm," 電子情報通信学会ソサイ メディア, 分散, 協調とモバイル (DICOMO) シン エティ大会, B-6-71, September 2004. ポジウム, pp. 337-340, July 2004. [68] 森戸 貴, 南 正輝, 鹿島 拓也, 猿渡 俊介, 森川 博 [56] 井上 真杉, Khaled Mahmud, 村上 誉, 長谷川 幹雄, 之, 青山 友紀: "バッテリレス無線センサネットワ 森川 博之: "コンテキスト適応ネットワークサービ ークの設計と実装," 電子情報通信学会技術研究報 ス制御機構の実装," 情報処理学会マルチメディア, 告, November 2004. 分散, 協調とモバイル (DICOMO) シンポジウム, 森川 博之 特別招待講演 ユビキタスネットワー pp. 515-518, July 2004. [69] : "[ ] ク社会創造への道筋と課題," 明日を拓く高度情報 [57] 川西 直, 川原 圭博, 森川 博之, 青山 友紀: "実空 通信シンポジウム，November 2004. 間指向ネットワークゲームへのユーザアクション 森川 博之 アクセスオープンプラットフォーム技 の適用機構," エンターテインメントコンピューテ [70] : " 術 ユビキタスネットワークフォーラム， ィング 2004, August 2004. ," November 2004. [58] 森川 博之: "ユビキタスネットワークと SOA," Web 森川 博之 ユビキタスネットワーク社会創造への サービスコンファレンス 2004，September 2004. [71] : " 道筋と課題," MATLAB EXPO 2004, 信号処理・通信 [59] 山田 浩之, 森川 博之, 青山 友紀: "頑健かつ安全 システム設計カンファレンス，pp. 125-148, なモビリティサポートシステムにおける位置管理 December 2004. サーバアドレス漏洩防止方法," 電子情報通信学会 森川 博之 招待講演 実空間指向ユビキタスネッ ソサイエティ大会, B-6-25, September 2004. [72] : "[ ]

60 トワーク," 第 1 回センサネットワーク研究会ワー 電子情報通信学会総合大会, B-6-3, March 2005. クショップ，pp.131-149, December 2004. [86] 金子 晋丈, 栗田 弘之, 斉藤 哲也, 森川 博之, 青 [73] 森川 博之: "[特別講演] 実空間指向ユビキタスネッ 山 友紀: "セッション層アーキテクチャを用いた遠 トワーク," 電子情報通信学会パターン認識・メディ 隔会議システムの設計と実装," 電子情報通信学会 ア理解研究会，PRMU2004-133, December 2004. 総合大会, B-6-4, March 2005. [74] Y. Sun, T. Hashiguchi, V. Minh, X. Wang, H. Morikawa, [87] 斉藤 哲也, 金子 晋丈, 森川 博之, 青山 友紀, 羽 and T. Aoyama: "A Burst Switched Network Testbed for 鳥光俊: "セッション層アーキテクチャにおける実 Future Photonic Internet," 電子情報通信学会技術研 通信機構の設計と実装," 電子情報通信学会総合大 究報告, NS2004-167, PN2004-63, December 2004. 会, B-6-5, March 2005. [75] 森川 博之: "[招待講演] ユビキタスセンサネットワ [88] 栗田 弘之, 金子 晋丈, 森川 博之, 青山 友紀: "セ ークへの道," 高度交通システム 2005 シンポジウム， ッション層アーキテクチャにおけるセキュリティ pp. 65-84, January 2005. ゲートウェイの実現," 電子情報通信学会総合大会, [76] 森川 博之: "[招待講演] ユビキタスネットワーク社 B-6-6, March 2005. 会創造への道筋と課題," 自然科学重点研究集会 [89] 長谷川 幹雄, 井上 真杉, 森川 博之: "低遅延ステ （「事」研究の創成と展開），February 2005. レオネットスピーカの設計と実装," 電子情報通信 [77] 山田 浩之, 森川 博之, 青山 友紀: "頑健性及び安 学会総合大会, B-6-9, March 2005. 全性を備えたモビリティサポートシステムの実装 [90] 中島 亮, 小森田 賢史, 森川 博之, 青山 友紀: と評価," 電子情報通信学会技術研究報告, "CommoNet における基地局探索及び通信保護機 NS2004-208, March 2005. 構," 電子情報通信学会総合大会, B-6-36, March [78] 飛岡 良明, 三村 和 , 森川 博之, 青山 友紀: 2005. "MyNetSpace：柔軟なアクセス制御を実現するため [91] 鯉江 尚央, 猿渡 俊介, 水野 浩太郎, 森川 博之, のユーザ主導仮想閉域ネットワーク," 電子情報通 青山 友紀: "Teleshare: 通話をメタファとしたアク 信学会技術研究報告, March 2005. セス制御技術," 電子情報通信学会総合大会, [79] 林 智天, 川原 圭博, 田村 大, 森川 博之, 青山 友 B-6-113, March 2005. 紀: "小型モバイルセンサを用いたコンテキスト適 [92] V. Minh, T. Hashiguchi, Y. Sun, X. Wang, H. Morikawa, 応型コンテンツ配信サービスの設計と実装," 電子 and T. Aoyama: "Bandwidth Guarantee for Optical 情報通信学会技術研究報告, NS2004-226, March Burst Switched Networks with Periodical Wavelength 2005. Sharing," 電子情報通信学会総合大会, B-12-15, [80] 小野 孝之, 三村 和, 川原 圭博, 森川 博之, 青山 March 2005. 友紀: "インフォーマルコミュニケーションを支援 [93] 橋口 知弘, 孫 咏梅, クアン ミン ヴー, 王 溪 , するプレゼンス技術," 電子情報通信学会技術研究 森川 博之, 青山 友紀: "光バーストスイッチネット 報告, NS2004-296, March 2005. ワークテストベッドにおけるバースト伝送遅延の [81] A. Darmawan, S. Kim, H. Morikawa, and T. Aoyama: 一考察," 電子情報通信学会総合大会, B-12-16, "Cooperative Spatial Multiplexing: Decode and March 2005. Transmit Scheme," 電子情報通信学会総合大会, [94] 丸山 達也, 松本 延孝, 金子 晋丈, 森川 博之, 青 B-5-104, March 2005. 山 友紀: "光パケットルーティングのためのブロー [82] 南 正輝, 西沢 洋平, 平澤 一樹, 森川 博之, 青山 ドキャストを用いた経路情報広告手法," 電子情報 友紀: "位置・方向検出機能統合型磁気通信モジュー 通信学会総合大会, B-12-19, March 2005. ルの試作," 電子情報通信学会総合大会, A-21-8, [95] 松本 延孝, 丸山 達也, 金子 晋丈, 森川 博之, 青 March 2005. 山 友紀: "中継ルータのアドレス部分処理による光 [83] 飛岡 良明, 三村 和 , 森川 博之, 青山 友紀: パケットルーティング," 電子情報通信学会総合大 "MyNetSpace における仮想端末間通信機構の設計 会, B-12-20, March 2005. と実装," 電子情報通信学会総合大会, B-6-1, March [96] 川西 直, 森川 博之, 青山 友紀: "センサネットワ 2005. ークを用いた実空間指向モンスター収集ゲームの [84] 三村 和, 飛岡 良明, 森川 博之, 青山 友紀: "柔軟 ための通信機構," 電子情報通信学会総合大会, なサービスアクセス制御を実現するユーザ主導仮 B-15-10, March 2005. 想閉域ネットワーク," 電子情報通信学会総合大会, [97] 林 智天, 川原 圭博, 田村 大, 森川 博之, 青山 友 B-6-2, March 2005. 紀: "コンテキスト適応型コンテンツ配信における [85] 林 辰也, 飛岡 良明, 三村 和, 森川 博之, 青山 友 情報通知タイミングに関する検討," 電子情報通信 紀: "MyNetSpace を構築するための端末管理機構," 学会総合大会, B-15-26, March 2005.

61 [98] 川原 圭博, 司 化, 森川 博之, 青山 友紀: "コンテ キストアウェアサービスプラットフォーム Synapse の設計と実装," 電子情報通信学会総合大会, B-19-3, March 2005. [99] H. Si, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T. Aoyama: "Performance Evaluation of a Context-aware Service Platform Synapse," 電子情報通信学会総合大会, B-19-4, March 2005. [100] 鹿島 拓也, 猿渡 俊介, 森川 博之, 青山 友紀: "ANTH: イベント駆動型サービス構築のための実 空間プログラミングフレームワーク," 電子情報通 信学会総合大会, B-19-5, March 2005. [101] 鈴木 誠, 鹿島 拓也, 猿渡 俊介, 森川 博之, 青山 友紀: "1 チップマイクロコンピュータにおける動 的機能モジュール機構の設計と実装," 電子情報通 信学会総合大会, B-19-6, March 2005. [102] O. Caron, Y. Kawahara, H. Morikawa, and T. Aoyama: "Groupanizer: location awareness' viability to enhance groupware applications," 電子情報通信学会総合大会, B-19-11, March 2005. [103] N. Hoaison, H. Morikawa, and T. Aoyama: "Performance Evaluation of SENS - A Scalable and Expressive Naming System using CAN Routing Algorithm," 電子情報通信学会総合大会, B-19-23, March 2005. [104] 岡 敏生, 森川 博之, 青山 友紀: "キーの局所性を 考慮した多次元分散ハッシュテーブル負荷分散の 一手法," 電子情報通信学会総合大会, B-19-24, March 2005. [105] 猿渡 俊介, 森川 博之, 青山 友紀: "家庭内センサ ネットワークにおける低消費電力 MAC プロトコ ル," 電子情報通信学会総合大会, B-19-38, March 2005. [106] 小野 孝之, 三村 和, 川原 圭博, 森川 博之, 青山 友紀: "プレゼンスを活用したインフォーマルコミ ュニケーション支援システムの試作," 電子情報通 信学会総合大会, B-20-10, March 2005. [107] 神田 敦, 川原 圭博, 森川 博之, 青山 友紀: "柔軟 な入出力形態をもつ周辺認知情報提示システムの 設計と実装," 電子情報通信学会総合大会, B-20-11, March 2005. [108] 長谷川 幹雄, 井上 真杉, 森川 博之: "MIRAI シグ ナリングを用いたサービス発見とネゴシエーショ ン," 電子情報通信学会総合大会, BS-3-1, March 2005.

62 原島・苗村研究室 うな研究を行っている． Harashima・Naemura Laboratory (1) 都市空間におけるヒューマンコミュニケーションメ (http://www.hc.ic.i.u-tokyo.ac.jp/) ディアとしての情報技術の構造化と提案 研究現況 (2) 従来型ディスプレイにとらわれないインタラクショ Current Research Projects ンのためのシステムの提案と開発 (3) 芸術分野とくに合唱における指導法，表記法の検討 1. ヒューマンコミュニケーションメディア と提案 原島 博・苗村 健・田中 崇・飯田 誠・ It is important to systematize the Human communication ナイワラ チャンドラシリ・大谷智子 media as the human in strong relation to the computer. To Human Communication Media realize this, we have many problems to be solved. In this work, H.HARASHIMA, T.NAEMURA, we are studying and investigating not only the hardware but T.TANAKA, M. IIDA, also the software such as the interface and the content for the CHANDRASIRI N.P. and T.OHTANI Human interactive media world. And also, the aim of this コンピュータと映像・音響技術を結び付けたメディア work is to combine these technologies and create “Kansei” 技術が広く普及し，人とコンピュータの関係は大きく変 space. Our main research interests are in: わりつつある．これに伴い，感性情報の処理，現実世界 (1) Proposal and construction of information technology as と仮想世界の境界に挑む複合現実感技術，空間を対象と the human communication media in the urban space. した情報処理・アート・デザイン・インタフェース，人 (2) Proposal and development of novel interactive display. 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 (3) Proposal and examination of coaching and the notation in ってきた．この研究では，その目指す方向，技術課題， artistic field, especially in choral. 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」 3. 映像の構造的記述と知的画像符号化 へ至る道を総合的に検討している． 原島 博・苗村 健・飯田 誠・ The interaction between human and computer has been ナイワラ チャンドラシリ drastically changing to a new generation, as the multi-media Structural Representation and technologies in which computers and audio-visual Intelligent Coding of Image Sequences technologies are systematically integrated have come into H.HARASHIMA, T.NAEMURA, M.IIDA and wide use. Moreover, many other promising technologies, such CHANDRASIRI N.P. as virtual reality and “Kansei” information processing, are 映像を中心とするマルチメディア情報の高度で柔軟な making rapid progress. Considering such a situation, we are 処理環境の実現に向けて，映像情報の構造的な分析・記 studying and investigating the future prospect, technological 述・合成手法に関する研究を進めている．特に，顔画像 problems, and the merits and demerits of human を対象とした，実時間表情情報抽出・認識する新たな技 communication media designed to be very comfortable for the 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 human. や感性ユーザ・インタフェースへの応用を行う研究を行 っている． 2. 次世代インタラクティブメディアと感性空間 In order to realize advanced and flexible visual data の創出 processing, we are investigating methods for structural 原島 博・苗村 健・飯田 誠・ analysis, description and synthesis of image sequences. ナイワラ チャンドラシリ・ Taking facial image sequences as special targets, novel 鳥羽 美奈子・森村久美子 techniques for real-time analysis and extraction of facial H. HARASHIMA, T. NAEMURA, M.IIDA, expression information are investigated. They are combined CHANDRASIRI N.P., with real time facial expression synthesis techniques for M.TOBA and K.MORIMURA building intelligent image coding applications and, ヒューマンコミュニケーションメディアにおいて，人 man-machine interfaces based on KANSEI interactions. 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 4. 顔画像処理と感性コミュニケーション る． 原島 博・苗村 健・飯田 誠・ 本研究では，より人間に近い関係にあるインタラクテ ナイワラ チャンドラシリ・ ィブメディア環境の実現に向けて，インタフェースやコ 白木 勇紀・中洲 俊信・松岡 薫 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 Facial Image Processing and な感性空間の創出を目指している．具体的には以下のよ "Kansei" Communication

63 H. HARASHIMA, T. NAEMURA, M.IIDA, (6)３次元構造モデルを用いた実空間光線情報の効率的 CHANDRASIRI N.P., 処理（Virtual Object Surface，Simplified View-Dependent Y.SHIRAKI, T.NAKASU and K.MATSUOKA Structure） 人の顔・表情や身振り・手振りは，感性的な対人コミ For realizing recordings and transmissions of a better sense ュニケーションの基本であり，その研究は将来の情報シ of presence, it's indispensable to advance research on 3-D 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 spatial information processing. We are now studying how to 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． acquire and process 3-D spatial information using a ray-based 本研究では，画像処理並びにコンピュータグラフィック description that is independent of the structure of 3-D space. スの手法を駆使して，顔・表情画像や身振り・手振り画 Our main research interests are in: 像の動的な分析と合成を行い，併せて，各種の心理学実 (4) Proposing a concept of space coding using ray-based 験を通じて，顔・表情や身振り・手振りによる感性コミ description. 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． (5) Theoretical study on the sampling of 3-D spatial また，心理学者などとの共同研究を通じて「顔学」なる information. 学際的な新分野の開拓を目指している． (6) Developing light-ray data acquisition systems. Since the facial expressions and gestures are the basics of (7) Real-time processing of dynamic spatial data using a “Kansei” communication, the progress in this technical field versatile camera array system will promote the human interface technologies in the future communication systems. We are examining how to analyze (8) Optical study of thousands of lenslets array system, and and synthesize images of facial expressions and gestures by real-time processing of 3-D spatial data with this system. utilizing the techniques of image processing and computer (9) Processing light-ray data of the real world efficiently using graphics. The aim of this work is to construct a “Kansei” 3-D structure model. communication model in which the facial expressions and gestures will play an important role by several kinds of 6. 複合現実環境の実現へ向けた実世界とバーチ psychological experiments. We have also opened up the new ャル世界の融合 academic area of “Facial Studies” in cooperation with 苗村 健・原島 博・飯田 誠・ psychologists and so on. 柿本 正憲・塚本 敏弘・ 西貝 吉晃・チェン ドミニク・蓑毛 雄吾・ 5. 光線記述方式に基づく 3 次元空間情報の処理 川上 翔治・北村 匡彦 苗村 健・原島 博・飯田 誠・ Combining Physical and Virtual Worlds 高橋 桂太・ into Mixed Reality Environment 田口 裕一・呉 炳俊・河 宗玄 T. NAEMURA, H.HARASHIMA, M.IIDA, Ray-Based Approach to 3-D Information Processing M.KAKIMOTO, T.TSUKAMOTO T. NAEMURA, H.HARASHIMA, M.IIDA Y.NISHIGAI, D.CHEN, Y.MINOMO K. TAKAHASHI, S.KAWAKAMI and K.KITAMURA Y.TAGUCHI, B.OH, J.HA 情報メディアは人を取り巻く環境へと進化しつつある． より高度な臨場感の記録と伝送を実現するためには， 本研究では，我々が生活する「実世界」と，コンピュー ３次元空間情報を対象とした研究が必要不可欠である． タの中に作り出された「バーチャル世界」を統合的に扱 本研究では，標本化対象の空間構造に依存しない「光線 う情報環境の実現に向け，さまざまな入力方式・実時間 記述方式」による空間情報の取得・処理方法についての 処理・画像合成方式・対話的インタフェース・ディスプ 検討を進めている．特に，以下のような研究を行ってい レイ装置の研究を進めている．具体的には下記のテーマ る． が挙げられる． (1) 光線記述方式に関する概念の提唱と理論的体系化 (1) 温度情報を利用してビデオ入力から人物領域を実時 (2) 空間情報の標本化に関する理論的検討（Depth of Field 間で自動抽出するシステム（Thermo-key）とその応用 in Light Field Rendering，Depth from Focus in Light Fields） （Thermosaic） (3) 光線情報取得システムの開発（移動単眼撮像系， (2) GPU を利用した汎用的高速画像処理の実装 Telecentric 撮像系） （General-Purpose Computation Using Graphics Hardware） (4) カメラアレイシステムを用いた動空間情報の実時間 (3) 写真（実写画像）に迫るコンピュータグラフィック 処理（Video-Based Rendering） 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 (5) 数千眼レンズアレイシステムの光学的検討と動空間 Vision-Realistic Rendering，および実写をアブストラクト 情報の実時間処理（Computer Graphics Based on Integral 化する Non Photorealistic Rendering Photography, LIFLET）

64 (4) 没入型仮想環境下での空間情報の対話的操作手法 わりのデザイン （Virtual Light Source，Reflection-Based Interface） (3) 人と環境，および人と人とのつながりを表現する実 (5) 視線一致光学系によるビジュアルコミュニケーショ 世界指向インタラクティブメディア (i-trace) ン（i-ball，透過液晶パネル） (4) 音楽心理理論に基づくインタラクティブアート (6) 多チャンネル映像を意図的に混合することで新しい (5) 聴覚情報を視覚化したメディア空間創出による情報 映像空間を生成するシステム 提示とコミュニケーションの演出 In these years, IT media is surrounding us more and more. (6) 影に彩りや情報を持たせることによる空間の演出 In this study, we research about various input devices, （Graphic Shadow） real-time processing, image composition, interactive With the development of information technology and interfaces, and displays toward accomplishment of MR growth of information society, it has become a significant environment in which Real-World where we live and issue to design and direct space generated by them. We are Virtual-World made by computers are combined naturally. investigating to generate informational media space focusing The details of these researches are shown below. on the real world where we are living, not only in the (1) Human region segmentation system from video using laboratories. The major interests are: thermal information (called "Thermo-key") and its application, (1) Interaction and human interface with informational media Thermosaic space (2) General-Purpose Computation Using Graphics Hardware (2) Communication in media space generated in the real world ， (3) Image-Based Rendering Photon Mapping: to composite (3) Proposal and implementation of media technologies images of as high quality as live images. Vision-Realistic representing the relationship between environment/place and Rendering: to composite images which we see in real world information with simulation of rays including in our eyes. Non (4) Feed back of virtual reality technologies into the real Photorealistic Rendering: to composite abstraction images world and application to space design from live images to convey their impact or their impression (5) Transfiguration and lay out of space using motion pictures effectively. and we are attempting to actualize the design method of space (4) Virtual Light Source ， Reflection-Based Interface: adjusted to the environment with the know-hows of interactive manipulations of 3D information in immersive architecture, art, and so on. virtual environment

(5) i-ball: Interactive communication using a crystal ball type 論文・著書一覧（2004 年度） display and Eye-Contactable Optical System Using Publications List Transparent Liquid Crystalline Panel

(6) Impressive image composition system (from captured TV 研究論文 images) with blending multi-channel image sources. [1] Naiwala P. Chandrasiri, Istvan Barakonyi, Takeshi Naemura, Mitsuru Ishizuka, and Hiroshi Harashima: 7. 実世界指向情報環境のデザイン ``Internet Communication Using Real-Time Facial 苗村 健・原島 博・飯田 誠・ Expression Analysis and Synthesis,'' IEEE Multimedia 筧 康明・橋田 朋子・ Magazine, Vol. 11, No. 3, pp.20 -- 29 (2004.7). 加藤紀雄 [2] Yasuaki Kakehi, Makoto Iida, Takeshi Naemura, Real-world-oriented Information Environment Yoshinari Shirai, Mitsunori Matsushita, and Takeshi Design and Generating Media Space Project Ohguro: ``Lumisight Table: Interactive View-Dependent T.NAEMURA, H.HARASHIMA, M.IIDA, Tabletop Display Surrounded by Multiple Users,'' IEEE Y. KAKEHI, T.HASHIDA, and N.KATO Computer Graphics and Applications, Vol.25, No.1, pp 情報技術の発展と情報化社会の成熟に伴い，それによ 48 -- 53 (2005.1). って生み出される空間の演出およびデザインの重要性が 牛田 啓太 原島 博 石川 洵 透明球デ 高まっている．本研究では，実験室の枠を超え，我々の [3] , , : ``i-ball 2: ィスプレイを備えたインタラクションプラットフ 生活する実世界に焦点を当てた情報メディア空間の創 ォームの開発'', 映情学誌, Vol.58, No.6, pp.842 -- 出・デザインについて検討を進めている．特に， 845 (2004.6).（Development of i-ball 2: An Interaction (1) 対面コミュニケーション支援に向けたインタラクテ Platform with a Crystal-Ball-Like Display） ィブな方向依存ディスプレイ (Lumisight, Lumisight [4] 土田 健一: ``「美男子」をめぐる身体とまなざし－ Table) 明治 43 年の美男子コンテストを中心に'', 日本顔 (2) 公共空間におけるユーザセンタードな人と情報の関 学会誌, Vol.4, No.1, pp.95 -- 106 (2004.9).

65 （The transfiguration of politics of eyes and body over 国際会議論文 `the Good-looking man’ ‐ On `the Good-looking [14] Takeshi Naemura: ``Real World Oriented Human man contest’ held in 43rd year in Meiji period, 1910 Media,'' CREST Symposium on Telecommunication, A.D. ‐） Teleimmersion and Telexistence II (Invited) (2004.12). [5] 稲田 大輔, 倉持 基, N. P. Chandrasiri, 苗村 健, 原 [15] Takeshi Naemura: ``3D Computer Graphics Based on 島 博: ``顔の向きに依存しない人物同定システム－ Integral Photography,'' The 11th International Display 横向き顔画像からの同一人物判定手法の提案'', 日 Workshops, 3D3-1 (Invited), pp. 1461 -- 1464 本顔学会誌, Vol.4, No.1, pp.89 -- 94 (2004.9).（System (2004.12). for personal identification independent of view angle of [16] Naiwala P. Chandrasiri, Takeshi Naemura, and Hiroshi ‐ the face image Method for recognition from Harashima: ``Interactive Analysis and Synthesis of ） horizontal view - Facial Expressions based on Personal Facial Expression [6] 高橋 桂太, 久保田 彰 , 苗村 健 : ``Light Field Space,'' 6th Int'l Conf. on Automatic Face and Gesture Rendering における合焦判定と全焦点画像合成'', 信 Recognition (IEEE FGR 2004), pp.105 -- 110, Seoul 学論, J88-D-II, 3, pp.573 -- 584 (2005.3). （Focus (2004.5). Measurement and All in-Focus Image Synthesis for [17] Keita Takahashi, and Takeshi Naemura: ``All in-Focus ） Light Field Rendering Light Field Viewer, '' ACM SIGGRAPH 2004, Posters, [7] 小島 將, 苗村 健: ``レンズアレイを用いた自由視 no.48, Los Angeles, USA, (2004.8). 点画像合成システムにおける撮像光学系の空間周 [18] Keita Takahashi, Akira Kubota, and Takeshi Naemura: 波数特性 映情学誌 '', , Vol.59, No.4, pp. 569 -- 580 ``A Focus Measure for Light Field Rendering,'' IEEE （ (2005.3). Spatial Frequency Characteristics of Optical International Conference on Image Processing System for Free Viewpoint Image Synthesis Using Lens (ICIP2004), Vol.3, pp.2475 -- 2478, Singapore ） Array (2004.10). 西貝 吉晃 飯田 誠 苗村 健 温度情 [8] , , : ``Thermosaic: [19] Tomoyuki Yamamoto, Masaru Kojima, and Takeshi 報を利用した自動モザイク処理 映情学誌 '', , Vol.59, Naemura: ``LIFLET: Light Field Live with Thousands （ No.3, pp.80 -- 84 (2005.3). Thermosaic: Automatic of Lenslets,'' ACM SIGGRAPH 2004, Emerging ） Obscure Effects Using Thermal Information Technologies, etech_0130, Los Angeles (2004.8). 筧 康明 苗村 健 芸術 [9] , : ``through the looking glass'', [20] Masaru Kojima and Takeshi Naemura: ``McLiflet: 科学論文誌 第 , Vol.3, No.3, pp. 185 -- 188 (2004.9).[ 3 multiple cameras for light field live with thousands of 回論文賞受賞 （ ） ] through the looking glass lenslets'', IS&T/SPIE Stereoscopic Displays and [10] 蓑毛 雄吾, 筧 康明, 飯田 誠, 苗村 健: ``補色を用 Applications XVI, 5664A-78, San Jose (2005.1). いて自己の影を彩りある映像メディアにするマル [21] Masanori Kakimoto: ``Real-Time Glare Effect for チプロジェクションシステム 論 '', VR , Vol.10, No.1, Reflection Using OpenGL Performer,'' Guest Speech, （ pp. 21 -- 30 (2005.3). Multi-Projection System for Friends of Performer BOF, SIGGRAPH 2004, Los Transforming Your Shadow into Colorful Visual Media Angeles (2004.8). by Means of Complementary Colors） [22] Masanori Kakimoto, Kaoru Matsuoka, Tomoyuki [11] Oliver Fleig, Makoto Iida, Chuichi Arakawa: `` Wind Nishita, Takeshi Naemura, and Hiroshi Harashima: Turbine Blade Tip Flow and Noise Prediction by ``Glare Generation Based on Wave Optics,'' 12th Pacific Large-eddy Simulation,'' Transactions of the ASME, Conference on Computer Graphics and Applications Journal of Solar Energy Engineering, 126, (PG'04), pp.133 -- 142, Seoul (2004.10). [ Best Paper pp.1017-1024, (2004.11). Award 受賞 ] 飯田 誠 鈴木 正己 荒川 忠一 [12] Oliver Fleig, , , : [23] Mitsunori Matsushita, Makoto Iida, Takeshi Ohguro, 大規模計算による風車翼の流れと騒音予測 ``LES Yoshinari Shirai, Yasuaki Kakehi, and Takeshi 第 報 単独翼実験データとの検証 日本機械 ( 1 , ) '', Naemura: ``Lumisight Table: A face-to-face 学会論文集 編 B , Vol.71, No.701, pp.177-183 (2005.1). collaboration support system that optimizes direction of [13] Oliver Fleig, 飯田 誠 , 荒川 忠一 : ``LES 大規模計 projected information to each stakeholder,'' CSCW2004, 算による風車翼の流れと騒音予測(第 2 報, 翼端に pp. 274 -- 283 (2004.11) 着目した風車翼の空力騒音低減について 日本 ) '', [24] Yasuaki Kakehi, Makoto Iida, Takeshi Naemura, 機械学会論文集 編 B , Vol.71, No.701, pp.184-190 Yoshinari Shirai, Mitsunori Matsushita, and Takeshi (2005.1). Ohguro: ``Lumisight Table: Interactive View-Dependent Display-Table Surrounded by Multiple Users,'' ACM

66 SIGGRAPH 2004 Emerging Technologies, etech_0016, 講習会「可視化フロンティア」, pp.72 -- 94 (2004.11). Los Angeles (2004.8). ISBN4-906497-28-4 [25] Tomoko Hashida, Yasuaki Kakehi, and Takeshi Naemura: ``Ensemble system with i-trace,'' International シンポジウム・研究会・大会等発表 Conf. on New Interfaces for Musical Expression [37] 牛田 啓太, チャンドラシリ N. P., 原島 博: ``透明 (NIME04), 4A-10, pp.215 -- 216 (2004.6). 球ディスプレイ i-ball2 におけるリアルタイム表情 [26] Yugo Minomo, Yasuaki Kakehi, Makoto Iida, and 認識を用いたインタラクション'', 顔大会, pp.195 Takeshi Naemura: ``Movie-in-Shadow: Your Shadow is (2004.9). a Display,'' ACM SIGGRAPH 2004 Posters, no.15, Los [38] 牛田 啓太, 苗村 健, 原島 博: ``実写動画像マウス Angeles (2004.8). ポインタの提案とその応用'', ヒューマンインタフ [27] Dominick Chen: ``HIVE - A creative and interactive ェースシンポジウム 2004, 3324, pp.1033 -- 1036 archive as a form of social contribution based on (2004.10). TV-Anytime system'', 31st TV-Anytime meeting [39] 牛田 啓太, 林 淳哉, 圓藤 知博, 原島 博, 舘 暲: `` (2004.11). 相互テレイグジスタンスへ向けた異種端末間のコ [28] Dominick Chen: ``Artists and Social Responsibilities: ミュニケーション ―TWISTER III と i-ball 2 の接 Maximizing the Publicsphere'', TRANSMEDIALE 2005 続実験―'', 計測自動制御学会第 5 回システムイン (invited) (2005.2). テグレーション部門講演会 (SICE SI2004), 3D4-3, [29] Akira Kubota, Keita Takahashi, Kiyoharu Aizawa, and pp.911 -- 912 (2004.12). Tsuhan Chen: ``All Focused Light Field Rendering,'' [40] 牛田 啓太, 原島 博: ``i-ball 2 の開発(3): インタラ Eurographics Symposium on Rendering (EGSR2004), クションとコミュニケーションのプラットフォー pp.235 -- 242, Norrkoping (2004.6). ムを目指して'', 計測自動制御学会第 5 回システム インテグレーション部門講演会 [30] Tomoko Hashida, Takuro Kayahara, Takao Sato: (SICE SI2004), ``Effects of frequency transposition on melody 3D4-2, pp.909 - 910 (2004.12). discrimination,'' International Symposium on Musical [41] 牛田 啓太, 石川 洵, 原島 博: ``2 人利用可能なイ Acoustics 2004, Nara (2004.4). ンタラクティブ空間映像ディスプレイ i-ball 2'', 3D 映像 [31] Makoto Iida, Oliver Fleig, Chuichi Arakawa, Masakazu , Vol.19, No.1, pp.40 -- 47 (2005.3). Shimooka:`` Wind Turbine Flow and Noise Prediction [42] 倉持基, 稲田大輔, 原島博, 馬場章: ``「歴史写真」 by Large Eddy Simulation,'' A Collection of the 2001 における新たな人物比定方法の実践'', 顔大会, ASME Wind Energy Symposium Technical Papers pp.179 (2004.9). Presented at the 43th AIAA Aerospace Sciences [43] 中洲 俊信, N. P. Chandrasiri, 苗村 健, 原島 博: ``対 Meeting and Exhibit, (AIAA-2005-1188), pp.448-459, 話型 GA を用いた似顔絵作成におけるユーザ意思反 Reno (2005.1) 映の検討 ～顔部品選択・位置形状調節機能の導入 [32] Oliver Fleig, Makoto Iida, Chuichi Arakawa: ～'', 顔大会, pp.194 (2004.9). ``Prediction of Wind Turbine Tip Noise using Large [44] 中洲 俊信, チャンドラシリ N. P., 苗村 健, 原島 Eddy Simulation,'' 2004 EWEC, London, UK, 博: ``対話型 GA を用いた似顔絵作成における髪モ (2004.11). デルの検討'', 信学技報, MVE2004-55 (2005.1). [33] Oliver Fleig, Makoto Iida, Chuichi Arakawa: ``Flow and [45] 松岡 薫, N. P. Chandrasiri, 苗村 健, 原島 博: ``主成 Noise Prediction of Horizontal Axis Wind Turbines with 分分析を用いた顔画像処理プラットホームの開発'', Large-Scale Simulation on Earth Simulator,'' WWEC 信学技, HIP2004-106 (2005.3) 2004, Wind Power Asia 2004, Beijing, (2004.10) [46] 高橋 桂太, 苗村 健: ``合焦判定に基づく全焦点 [34] S.Ariga, C.Arakawa, M.Iida: ``Simulation of Wind over Light Field Viewer'', FIT2004(第 3 回情報科学技術フ Tokyo Bay Area for Construction of Wind Turbines,'' ォーラム), 一般講演論文集, Vol.3, J-010, pp.221 -- World Renewable Energy Congress VIII, pp.569, 224 (2004.9).[ 第 3 回ヤングリサーチャー賞受賞 ] Denver (2004.8). [47] 高橋 桂太, 苗村 健: ``Light Field Rendering におけ る合焦判定法の空間解析'', 信学技報, IE2004-101 総説・解説論文 (2004.12). [35] 苗村 健: ``バーチャルリアリティ技術の最新動向'', [48] 高橋 桂太, 苗村 健: ``合焦判定に基づくマルチカ 電気学会誌, Vol.124, No.6, pp. 353 -- 356 (2004.5). メラ画像からの全焦点自由視点画像合成'', 計測自 [36] 柿本 正憲: `` グラフィックス・ハードウェア 動制御学会 システムインテグレーション部門講演 -OpenGL アーキテクチャの基礎-'', 可視化情報学会 会 (SICE SI 2004), pp.609 -- 610 (2004.12).[ ベスト

67 セッション講演賞受賞 ] 礎検討'', インタラクション 2005, pp.225 -- 226 [49] 小島 將, 苗村 健: ``レンズアレイとカメラアレイ (2005.2). を併用した自由視点画像合成の検討'', 信学技報, [63] 宮田 雅子, 飯田 誠, 苗村 健, 原島 博: ``駅におけ IE2004-122 (2004.12). るサインシステムの Re-Design'', Design Symposium [50] 櫛田 和貴, 高橋 桂太, 苗村 健: ``視点依存簡易モ 2004, pp.139 -- 142 (2004.7). デルの実時間生成に基づく多視点画像からの自由 [64] 岡田 敦, 飯田 誠, 苗村 健: ``頭部装着型実音場拡 視点画像合成", 3 次元画像コンファレンス, pp.131 -- 張システムの基礎検討'', 信学技報, MVE2004-48 134 (2004.6). (2004.12). [51] 田口 裕一, 苗村 健: ``自由視点画像合成に基づく [65] 岡田 敦, 飯田 誠, 苗村 健: ``頭部装着型実音場拡 光線空間符号化方式の基礎検討'', 信学総大, 張システム'', インタラクション 2005, pp.227 -- 228 D-11-144 (2005.3). (2005.2). [52] 河 宗玄, 小島 將, 高橋 桂太, 苗村 健: ``レンズア [66] 蓑毛 雄吾, 筧 康明, 飯田 誠, 苗村 健: ``影を映像 レイ方式自由視点画像合成における合焦判定手法 メディアにするマルチプロジェクションシステム'', の適用'', 信学総大, D-11-143 (2005.3). 芸術科学会第 3 回 NICOGRAPH 春季大会, pp.59 -- [53] 柿本 正憲, 松岡 薫, 西田 友是, 苗村 健, 原島 60 (2004.5). 博: ``波動光学に基づくグレア生成と実時間表示手 [67] 柿本 正憲, 芳賀 剛士, 平田 哲也, 向井 亨光: ``裸 法'', Visual Computing / グラフィクスと CAD 合同シ 眼立体視ディスプレイのための実時間表示ライブ ンポジウム 2004, pp.101 -- 106 (2004.6). ［ 優秀研 ラリ'', 映情年大, 18-4 (2004.8). 究発表賞（GCAD 賞）受賞 ］ [68] 柿本 正憲, 芳賀 剛士, 小原 理, 小出 雅人, 立川 [54] 池田 大介, 苗村 健: ``多チャンネル映像の同時閲 智章, 小林 敏彦, 橋本 昌嗣: ``大規模三次元地図情 覧システムに関する基礎検討'', 映像メディア処理 報の高速表示ライブラリ'', 情報処理学会研究報告 シンポジウム(IMPS2004), I-2.08, pp.29 -- 30 (グラフィクスと CAD 研究会), 2004-CG-117 (6), (2004.11). pp.31 -- 36 (2004.11). [55] 池田 大介, 苗村 健: ``多チャンネル映像の同時閲 [69] 橋田 朋子, 茅原 拓郎, 佐藤 隆夫: ``旋律弁別課題 覧インタフェースの検討'', 信学技報, HIP2004-81 における移調の効果,'' 日本バーチャルリアリティ (2004.12). 学会 第 2 回 VR 心理学研究会, 東京, (2003.11). [56] 塚本 敏弘, 西貝 吉晃, 苗村 健 : ``Anisotropic [70] Oliver Fleig, 飯田 誠, 荒川 忠一：``地球シミュレー diffusion を応用した thermo-key の抽出精度改善'', 映 タを用いた風車翼の騒音予測'', ターボ機械協会第 像メディア処理シンポジウム(IMPS2004), I-4.19, 51 回総会講演会, 東京, (2004.5)． pp.99 - 100 (2004.11). [71] Oliver Fleig, 飯田 誠, 荒川 忠一：``騒音直接計算を [57] 塚本 敏弘, 西貝 吉晃, 苗村 健: ``非等方性最大値 用いた風車翼の騒音低減について'', 2004 年度宇 フィルタを用いた thermo-key の抽出精度改善'', 映 宙航空研究開発機構シンポジウム, p12, 東京, 情冬大, 13-10 (2004.12). (2004.6). [58] 塚本 敏弘, 西貝 吉晃, 苗村 健: ``エッジ保存平滑 [72] Oliver Fleig, 飯田 誠, 荒川 忠一：``大規模 LES 計 化フィルタを用いた Thermo-key の抽出精度改善'', 算による風車回転翼まわりの空力および騒音計算'' 信学技報, PRMU2004-161 (2005.1). 日本流体力学会年会 2004, E-241, 名古屋, [59] 西貝 吉晃, 飯田 誠, 苗村 健: ``Thermosaic: ライブ (2004.8). 映像の自動モザイク処理'', VR 大, 1A2-1 , pp.59 -- 62 [73] Oliver Fleig, 飯田 誠, 荒川 忠一：``LES 直接騒音計 (2004.9). 算による風車翼のシミュレーション'', 日本機械学 [60] 川上 翔治, 飯田 誠, 筧 康明, 苗村 健, 松下 光 会 2004 年度年次大会講演論文集, 札幌, pp135 -- 136, 範: ``Lumisight Table におけるカメラと歪ゲージを (2004.9). 併用した接触入力の基礎検討'', 信学技報, [74] 飯田 誠, 高橋 優, Oliver Fleig, 荒川 忠一：``風車後 HCS2004-64 (2005.3). 流の数値シミュレーション'', 日本機械学会 2004 年 [61] 飯田 誠, 松下 光範, 大黒 毅, 白井 良成, 筧 康明, 度年次大会講演論文集, 北海道, pp.137 -- 138, 苗村 健 : ``協調作業支援システム Lumisight Table (2004.9). を用いた風力発電適地選定教育'', 平成 16 年度工 [75] 井上 智弘, 岡村 聡, 飯田 誠, 荒川 忠一, 西村 隆 学・工業教育研究講演会講演論文集，pp.419 -- 420 夫：``エネルギー経済シミュレーションによる洋上 (2004.7). 風力発電の可能性'', 日本機械学会 2004 年度年次大 [62] 筧 康明, 飯田 誠, 苗村 健, 松下 光範: ``Lumisight 会講演論文集(3), No.04-1, pp299 -- 300, 北海 Table における卓上オブジェクトへの情報提示の基 道,(2004.9).

68 [76] 井上 智弘, 飯田 誠, 荒川 忠一, "エネルギー経済 よくする」通信へ'', 情報通信ジャーナル, Vol.22, シミュレーションによる日本の風力発電賦存量寄 No.5, pp.10 -- 11 (2004.5). 与率の評価", 第 25 回風力エネルギー利用シンポジ [89] 原島 博: ``あなたも今日からできる！「いい顔」に ウム講演論文集, pp307 -- 310, 東京, (2004.11). なる秘訣，教えます'', ひまわり, Vol.40, pp.23 [77] 川目 宏幸, 飯田 誠, 荒川 忠一：``設計ツールに向 (2004.5). けた SA モデルを用いた風車翼の 3 次元解析'', 第 18 [90] 原島 博: ``CG アイドルは不気味？それとも魅力 回数値流体シンポジウム, C1-1, 東京, (2004.12). 的？'', act, Vol.1, pp.14 -- 15 (2004.5). [78] 新宮 泰弘, 飯田 誠, 荒川 忠一：``風車翼型を対象 [91] 吉見 俊哉, 原島 博, 港 千尋: ``座談会 ネットワー とした DES と LES の比較'', 第 18 回数値流体シン ク知の創造『社会情報学ハンドブック』の刊行に寄 ポジウム, A9-2, 東京, (2004.12). せて'', 東京大学出版会, Vol.33, No.6, pp.1 -- 18 [79] 有賀 清一, 荒川 忠一, 飯田 誠, 高山 糧：``東京 (2004.6). 湾埋立地の風況シミュレーションと複合現実感を [92] 原島 博: ``平均顔の世界③ 客室乗務員の顔と局ア 用いた流れの可視化'', 第 18 回数値流体シンポジウ ナの顔'', NATURE INTERFACE, Vol.21, pp.054 -- 055 ム, C1-4, 東京, (2004.12). (2004.6). [80] 井上 智弘, 飯田 誠, 西村 隆夫, 荒川 忠一, "モデ [93] 原島 博: ``東大が産業連携のプログラム開講 国際 ルを用いた日本の風力発電の近未来評価 ～化石燃 競争力のあるコンテンツ育成へ'', 民間放送, 4 面 料 0%イニシアチブにおける影響評価～", 第 21 回 (2004.7.3). エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス講 [94] 原島 博: ``平均顔の世界④ 映画スターの顔とテレ 演論文集 東京 , pp167 -- 170, , (2005.1). ビアイドルの顔'', NATURE INTERFACE, Vol.22, pp.050 -- 051(2004.8). 著書 [95] 原島 博: ``どうすれば街の人が「いい顔」になるの 原島 博 井口 征士監修 感じる・楽しむ・創りだ [81] , : `` だろうか？'', 情報通信ジャーナル, Vol.22, No.9, す 感性情報学 工作舎 '', (2004.5). pp.24 -- 25 (2004.9). ISBN4-87502-378-2 [96] 原島 博: ``平均顔の世界⑤ ミス日本と女性研究員 原島 博 堀 洋一共著 工学基礎 ラプラス変換と [82] , : `` の顔'', NATURE INTERFACE, Vol.23, pp.052 -- 変換 数理工学社 z '', (2004.10).ISBN4-901683-16-0 053(2004.10). [83] Takeshi Naemura, Masahide Kaneko, and Hiroshi [97] 原島 博: ``IT（情報通信技術）は文化の基盤となる Harashima: ``Compression and Representation of 3-D か？'', 情報通信 東海, 特集Ⅱ 情報通信シンポジ Images,'' Image Processing Technologies -- Algorithms, ウム 2004 基調講演, 東海情報通信懇談会, Vol.72, Sensors, and Appications --, chapter 4, pp. 90 -- 115, pp.11 -- 14 (2004.10). Marcel Dekker Inc., (2004.4). ISBN 0-8247-5057-8 [98] 原島 博: ``「環」とは何か？'', 情報学研究 学環, 苗村 健 原島 博 ヒューマンコミュニケーショ [84] , : `` Vol.68, pp.1 -- 2(2005.1). ンメディア'', 人と共存するコンピュータ・ロボット [99] 西貝 吉晃, チェン ドミニク: ``映像現場訪問記 学 --実世界情報システム--, 東京大学 21 世紀 COE NHK 放送博物館'', 映情学誌, Vol.58, No.10, pp.1396 実世界情報プロジェクト監修, オーム社, pp. 95 -- -- 1399 (2004.10). 102 (2004.11). ISBN4-274-94694-0 [100] 田口 裕一, 松岡 薫: ``映像現場訪問記 東京大学柏 [85] チェン ドミニク: ``ICC HIVE: メディア複合施設 キャンパス一般公開'', 映情学誌, Vol.59, No.1, pp.44 における参加型情報共有地としてのデジタルアー -- 47 (2005.1). カイブ'', デジタルアーカイブ白書 2005, デジタル [101] 西貝 吉晃, 蓑毛 雄吾: ``映像現場訪問記 本郷リサ アーカイブ推進協議会編, pp. 52--53 (2005.3). ーチセンター'', 映情学誌, Vol.59, No.2, pp.48 -- 50 その他（一般向け記事） (2005.2). [102] 土田 健一: ``明治の美男子を解剖する！'', 学習だ [86] 原島 博, 星野 幸夫: ``－対談－NEC ソフトが描く より, 2004 秋 03 期, 通巻 143 号, pp.22 -- 25 (2004.9). バイオメトリクスの未来'', IT ’ s VALWAY, SPRING2004, No.15, pp.3 -- 5 (2004.4). [103] チェン ドミニク: ``DiVA 展 2004'', VR 誌, Vol.9 , No.3, pp.46 (2004.9). [87] 原島 博: ``平均顔の世界② Jリーグの顔とプロ野球 の顔'', NATURE INTERFACE, No.20, pp.060 -- 061 [104] チェン ドミニク: ``ポスト・ジャンルのための不透 (2004.4). 明な, 弱いリンク'' + ``ART COLUMN: RX プレイリ スト'', FADER, RENEWAL ISSUE, pp.9 + pp.90 [88] 原島 博: ``美男・美女に映るテレビ電話は詐欺なの だろうか？－「ありのまま」の通信から「気持ちを (2004.4).

69 [105] チェン ドミニク: ``ART COLUMN: パフォーマン [120] 原島 博: ``デジタルメディアと芸術'', ＪＳＴ異分 スから協調聴取へ'', FADER 2004, Vol.2, pp.89 野研究者交流促進事業ワークショップ「数理と芸術 (2004.7). の融合（fusion）」(2004.8.10). [106] チェン ドミニク: ``[DA++]代理表象システムから [121] 原島 博: ``情報通信技術（IT）と人間－匿顔コミュ 代替現実群へ―ネットワーク視覚試論―'' + ``複合 ニケーション社会の行方を探る－'', 平成 16 年度情 現実を志向するゲーム界の映像表現'', 月刊 BT／美 報通信講演会, 電気通信振興会(2004.09.29). 術手帖, 2004 年 6 月号, pp.100 -- 107 + pp.90 -- [122] 原島 博: ``顔とコミュニケーション'', 中央区シニ 91(2004.5). アカレッジ(2004.10.26). [107] チェン ドミニク: ``展評: SCAI THE BATHHOUSE: [123] 原島 博: ``科学と美学の新たな時代 －ダ・ヴィンチ Dzine 展'', 月刊 BT／美術手帖, 2004 年 7 月号, pp.188 科学へ向けて－'', 関西デザイナー2004 セミナー, (2004.6). 大阪(2004.10.29). [108] チェン ドミニク: ``著作権と表現を考える 5 冊'' + `` [124] 原島 博: ``コンピュータで探る顔の秘密'', 平成 16 オタク／ハッカーを考える 10 冊'', 月刊 BT／美術 年度柏キャンパス一般公開特別講演(2004.10.30). 手帖 年 月号 , 2005 1 , pp. 57 + pp.74 -- 75 (2004.12). [125] 原島 博: ``顔学－顔と電子情報科学の遭遇－'', 同 [109] チェン ドミニク: ``サウンド・デザイン・テクノロ 志社ローム記念館オープン１周年記念イベント ジー: 「generative/reactive」'', 季刊 DESIGN NEWS, (2004.11.2). Vol.266, pp.38 -- 39 (2004.6). [126] 原島 博: ``「顔学への招待：コンピュータで探る顔 [110] チェン ドミニク: ``クリエイティブ・コモンズの思 の秘密」'', 誠之文化週間講演，広島県立福山誠之館 想と実践―ローレンス・ レッシグ インタビュー '', 高等学校, 福山 (2004.11.16). 季刊インターコミュニケーション 年夏号 , 2004 , [127] 原島 博: `` ダ・ヴィンチ科学へ向けて～顔学からの Vol.49, pp.174 -- 183 (2004.7). 発想～'', 三菱金曜会(2005.1.14). チェン ドミニク ワークショップ「リアクテ [111] : ``ICC [128] 原島 博, イク モハメッド, 河口 洋一郎, さかも ィブ・クリエイティブ」レポート ＋ '' ``ICC と 未明, 真木 太郎, わたせ せいぞう: `` アニメ・ 「コンピュータ音楽の現在形」レポ SIG_SOUND: マンガ立国'', エンジン 01 オープンカレッジ in 穂の ート 季刊インターコミュニケーション 年 '', , 2005 国,豊橋(2005.2.26). 冬号, Vol.51, pp.246 -- 249 (2004.12). [129] 原島 博: ``ダ・ヴィンチ科学の時代へ'', 宇都宮大学 チェン ドミニク ネットという巨きさ 月刊ユ [112] : `` '', 大学院工学研究科 情報制御システム科学専攻設置 リイカ―詩と批評 年 月号 後付 , 2004 8 , (2004.8). 2 周年祝賀式典(2005.3.1). チェン ドミニク 「動く城」の系譜学―心的ネッ [113] : `` [130] 木村 雅雄, 原島 博, 古川 亨, 山田 和人: ``次世代 トワークのトポスとして 月刊ユリイカ―詩と批 '', の人材に求められるプロデュース能力とは何か'', 評 年 月号 , 2004 12 , pp.84 -- 93 (2004.11). 現代 GP シンポジウム, 同志社大学寒梅館, 京都 [114] チェン ドミニク: ``メディア・カルチャーとアート (2005.3.24). の関係: メディア／アート／アクティビズム'', 季 刊 ART iT 2005 Spring / Winter, Vol.3, No.1, pp.97 -- その他（作品展示） 100 (2005.1). [131] 伊藤 泉 : ``Mobile City with Mixed Reality'', SMART-IT 設計競技 (2004.6) [ ユビキタス部門賞受 その他（一般向け講演） 賞 ] 原島 博 学際的なダ・ヴィンチ科学へ向けて－顔 [115] : `` [132] 伊藤 泉: ``汐留 21 世紀～IT 公共広場計画案'', 学からのアプローチ－ 横幹連合講演 '', (2004.4.14). CG-ART 展, (2004.7). [ 東京都産業労働局局長賞受 [116] 原島 博: ``ダ・ヴィンチ科学の新時代に向けて'', 近 賞 ] 畿総合通信局 大阪 大阪市 , ( )(2004.4.20). [133] NHK 技術研究所公開 2004: ``ふれあい展示 任意視 [117] 原島 博: ``匿顔社会のコミュニケーション'', メン 点映像生成 インテグラル立体テレビ (2) 視点を自 タルヘルス・フォーラム 2004, 財団法人社会経済生 由に設定: 2-D 表示（LIFLET）'' (2004.5.27-30). 産性本部メンタルヘルス研究所 (2004.5.21). [134] 西貝 吉晃, 飯田 誠, 苗村 健: ``異次元へワー [118] 原島 博: ``いい顔の作り方＝顔学からのアプローチ プ！？ポストクロマキー・合成技術の新時代展 サ ＝'', オリリーマネジメントフォーラム 2004, 横浜 ーモキー'', SKIP CITY 彩の国ビジュアルプラザ 映 (2004.6.22). 像ミュージアム未来映像ゾーン企画展 [119] 毛利 衛，美馬 のゆり，花田 達朗，原島 博: ``未来 (2004.10.15-2005.1.30). 館と東大情報学環の提携～交流で可能になること [135] NTT コミュニケーション科学基礎研究所 OPEN は～'', 日本科学未来館, (2004.7.12). HOUSE 2004: `` 自己中心的な情報共有 --

70 public/private を重畳するコミュニケーション場の ジアム デジスタアウォード 2004, through the デザイン--'' (2004.6.10-11). looking glass (2004.12.23). [インタラクティブ/イン [136] 筧 康明, 苗村 健: ``through the looking glass'', イン スタレーション部門 デジスタアウォード 2004・ゴ フォメーションアートの想像力展, 東京都写真美 ールデンミューズ(年間最優秀作品)受賞] 術館 (2004.4.3-18). [152] 取材協力（筧 康明）: NHK デジタルスタジアム デ [137] 筧 康明, 苗村 健: ``through the looking glass'', 第 2 ジスタ・アウォード 2004 入賞者特集 (2005.1.15) 回 DiVA 芸術科学会展(2004.5.20-22).[大賞 受賞] [153] メールマガジン: ``人物背景をぼかして圧縮率を向 [138] 筧 康明, 苗村 健: ``through the looking glass'', Digital 上 －苗村助教授らが手法を提案'', 情報理工 ARA Art Festival 東京 2004, 東京ガジェット展 プログラム メールマガジン 第 25 号 (2004.4.21). (2004.7.23 - 27). [154] メールマガジン: ``多視点画像の奥行き推定で 3 次 [139] 筧 康明, 苗村 健: ``through the looking glass'', 第 8 元 CG を高品位合成 －苗村助教授ら'', 情報理工 回文化庁メディア芸術祭 (2005.2.25 - 3.6).[審査委 ARA プログラム メールマガジン 第 25 号 員会推薦作品 アート部門・インタラクティブ] (2004.4.21). [140] 橋田 朋子, 筧 康明, 苗村 健 : ``otoato'', ASIA [155] メールマガジン: ``苗村助教授、第 2 回 DiVA 芸術科 DIGITAL ART AWARD, インタラクティブアート部 学会展で大賞を受賞'', 情報理工 ARA プログラム 門 (2004.10).[優秀賞受賞] メールマガジン 第 26 号 (2004.5.12). [141] 橋田 朋子, 筧 康明, 苗村 健: ``otoato '', [156] メールマガジン: ``原島・苗村研究室、3 次元画像コ Design Initiative in Good Design Presentation 2004, ンファレンス 2004 で優秀論文賞'', 情報理工 ARA ISUZU DESIGN EXPERIENCE (2004.8.26-28). プログラム メールマガジン 第 29 号 (2004.6.23). [157] メールマガジン: ``多視点画像の合焦を判定して自 由視点画像を合成 ― 苗村助教授 情報理工 その他（報道・取材協力） '', ARA プログラム メールマガジン 第 34 号 [142] 取材協力（原島・苗村研究室）: ``現場訪問記 東京 (2004.9.8). 大学 原島・苗村研究室'', 映像情報メディア学会誌, メールマガジン 卓上の物体もディスプレイに― Vol.58, No.7, pp.920 -- 923 (2004.7). [158] : `` ―苗村助教授らが提案 '', 情報理工 ARA プログラ [143] 取材協力 (原島 博): ``コンテンツ人材育成 東大 ム メールマガジン 第 46 号 (2005.3.9). も今秋からプロデューサー，技術開発者の育成に乗 ニュースレター 筧康明氏 苗村研）の作品が第 り出す'', NEW MEDIA, No.252, pp.15 -- 15 (2004.5). [159] : `` D1( 2 回 DiVA 芸術科学会大賞に'', 学環学府, no. 5 [144] 取材協力 (原島 博): ``「顔」で大人らしさを出すに (2004.5). は'', 週刊 東京大学新聞, 4 面 (2004.8.3). [160] ニュースレター: ``SIGGRAPH 報告 苗村健助教授 [145] 取材協力 (原島 博): ``心とカラダとキレイに効く 研究室'', 学環学府, no. 7 (2004.10). 「笑顔」の効用'', 美的, Vol.4, No.7, pp.86 -- 93 (2004.8). [161] http://pc.watch.impress.co.jp/docs/2004/1215/kyokai32. htm [146] 取材協力 (原島 博): ``いい顔はいい関係から生ま れます'', MOM, Vol.162, pp.10 -- 11 (2004.10). [162] http://pcweb.mycom.co.jp/articles/2004/08/14/siggraph1 /002.html [147] 取材協力 (原島 博): ``こんな学会知っていますか'', `笑福亭晃瓶のほっかほかラジオ’’, KBS 京都ラジ [163] http://internet.watch.impress.co.jp/cda/event/2004/05/27 オ (電話インタビュー形式)(2004.5.11). /3264.html [148] 取材協力（苗村 健）: ``特集２ 最先端テクノロジ ーを行く 「サーモキー／サーモザイク」 「LIFLET」「ルミサイトテーブル」'', AXIS 誌, vol. 110, pp. 58 -- 59 (2004.7). [149] 取材協力（筧 康明, 苗村 健）: NHK デジタルスタ ジアム クワクボリョウタセレクション ``ガジェッ ト '' 課題作品特集'', through the looking glass (2004.7.17). [150] 取材協力（筧 康明, 苗村 健）: NHK デジタルスタ ジアム 中谷日出セレクション後編, through the looking glass (2004.12.18). [151] 取材協力（筧 康明, 苗村 健）: NHK デジタルスタ

71 石塚研究室 文を知識として活用することを目指し，自然言語表現に Ishizuka Laboratory 適合する知識表現と，関連する推論機構について研究を (http://www.miv.t.u-tokyo.ac.jp/) 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 研究現況 関とも連携しこれとは異なる視点から，日本発の意味計 Current Research Projects 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． 1. Web インテリジェンス Previously, we worked, toward advanced artificial 石塚 満 intelligence functions, on hypothetical reasoning or abduction, Web Intelligence especially on its fast inference mechanisms. In recent years, M.ISHIZUKA we are working on a new knowledge representation and 情報・知識の流通と共有の重要なインフラストラクチ inference scheme fitted to natural language expressions, ャになってきている を，より利用価値の高 WWW(Web) aiming to enable the advanced utilization of a huge volume of 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 texts on the Web as knowledge. The research and 行っている．特に のテキスト部の情報を重視し，そ Web development of the “Semantic Web” is progressing primarily のテキスト処理手法に基づく知能化を図っている．関連 in the US and Europe toward a next-generation Web する基礎技術として，キーワード抽出法，重要文抽出法， foundation. In cooperation with other organizations, we are テキスト要約法，自然言語文による質問応答 機構， (Q&A) pushing, with an original viewpoint different from the などを開発している．これらに基づき，指定した話題に Semantic Web, our original approach based on the semantic 関する所定期間の 新規情報を整理して提示するシ Web computing of natural-language texts, and making efforts to ステム，複数 ページの要約， からピンポイント Web Web standardize it internationally as a next-generation Web で必要な情報を探り当てる質問応答， からの人間関 Web foundation. 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． 3. 生命的エージェントとマルチモーダルメディ The World Wide Web (WWW or Web) is now an important ア infrastructure for information/knowledge distribution and 石塚 満・土肥 浩 sharing. In order to make the Web more valuable and more Life-like Agents and Multimodal Media friendly to us, we have been investigating and exploiting Web M. ISHIZUKA and H. DOHI intelligence functions. Specifically, we focus on the text 顔と姿，音声対話機能，感情，知能を有する生命的エ parts of the Web, and are aiming at the Web intelligence based ージェントと，これによるマルチモーダル・メディアに on text processing. As its basic technologies, we have 関する研究開発を行っている．HTML で誰でもが容易に developed our methods for keyword extraction, important 作成できることにより Web コンテンツが膨大になった sentence extraction, text summarization, question-answering ように，上記のマルチモーダルコンテンツも誰でもが使 using natural language queries, etc. Based on these methods, 用できる記述言語が重要であるのとの考え， we have carried out the fallowing system developments. 1) A MPML(Multimodal Presentation Markup Language)の開発 system for summarizing new information appeared on the を行ってきている．この MPML は各種の機能を統合する Web associated with a set of given keywords, 2) A コアの役割も果たしている．MPML は実用的なプレゼン summarization system of multiple Web pages, 3) Q&A system テーション記述，制作ツールとして使用でき，ソフトウ for finding pin-pointed information from the Web, 4) An ェアを公開している．Web コンテンツを対象とするバー extraction system of human network from the Web, 5) A ジョンに加えて，3 次元 VRML 空間，携帯電話，ヒュー chance discovery function from the Web, etc. 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． 2. 自然言語テキストの知識化に基づく次世代 We are developing life-like agents with face, body, voice Web 基盤 communication capability, emotion and intelligence, and 石塚 満 multimodal media systems using these life-like agents. Like Knowledge Representation/Inference Scheme HTML has allowed many people to produce Web contents for a Next-generation Web Foundation easily and thus expanded Web information space M.ISHIZUKA tremendously, we consider that a common and easy-to-use 以前には，高次人工知能機能の利用に向けて，不完全 description language is required for the multimodal contents, な知識を操作することで有用な枠組みである仮説推論， and have been developing such a description language called アブダクション（発想的推論）の高速化推論メカニズム MPML (Multimodal Presentation Markup Language). について研究してきた．ここ数年は， 上のテキスト Web MPML also serves as a core of integrating a variety of

72 functionalities. It is provided as a free software, and can be Int'l Conf. on Industrial and Engineering Applications of used to describe and produce practical multimodal Artificial Intelligence and Expert Systems (IEA/AIE presentations. In addition to its main version for Web 2004), Ottawa, Canada, Lecture Notes in Computer contents, other versions for 3D VRML space, mobile phones Science, LNCS 3029, Springer, pp.653-662 (2004.5). and humanoid robots are developed. We have also studied [9] Adam Jatowt and Mitsuru Ishizuka: Web Page on a learning support system and other application systems Summarization Using Dynamic Content, Poster, Proc. associated with MPML. 13th Int'l World Wide Web Conf. (WWW04), New York, USA, pp.344-345 (2004.5). 論文・著書一覧（2004 年度） [10] Gakuto Kurata, Naoaki Okazaki and Mitsuru Ishizuka: Publications List GDQA: Graph Driven Question Answering System - NTCIR-4 QAC2 Experiments -, Working Notes of the 研究論文 Fourth NTCIR Workshop Meeting (NTCIR-4), Tokyo, [1] Helmut Prendinger, Sylvain Descamps and Mitsuru Japan, pp.338-344 (2004.6). Ishizuka: MPML: A Markup Language for Controlling [11] Naoaki Okazaki, Yutaka Matsuo and Mitsuru Ishizuka: the Behavior of Life-like Characters, Journal of Visual TISS: An Integrated Summarization System for TSC-3, Languages and Computing, Vol.15, No.2, pp.183-203 Working Notes of the Fourth NTCIR Workshop Meeting (2004.4). (NTCIR-4), Tokyo, Japan, pp.436-443 (2004.6). [2] Naiwala P. Chandrasiri, Istvan Barakonyi, Takeshi [12] Helmut Prendinger, Hiroshi Dohi, Hua Wang, Sonja Naemura, Mitsuru Ishizuka and Hiroshi Harashima: Mayer and Mitsuru Ishizuka: Empathic Embodied Internet Communication Using Real-Time Facial Interfaces: Addressing Users' Affective State, Tutorial Expression Analysis and Synthesis, IEEE Multimedia and Research Workshop on Affective Dialogue Systems (Special issue on Multisensory Communication and (ADS-04), Kloster Irsee, Germany, pp.53-64 (2004.6). Experience through Multimedia), Vol.11, Issue3, [13] Shaikh Mostafa Al Masum, A. S. M. Mahbub Morshed pp.20-29 (2004.7). and Mitsuru Ishizuka: Object Oriented Hybrid Software 松尾豊，友部博教，橋田浩一，中島秀之，石塚満： [3] Engineering Process (SEP) Model for Small Scale からの人間関係ネットワークの抽出，人工知能 Web Software Development Firms, Proc. 2nd Int'l Conf. on 学会論文誌 , Vol.20, No.1, pp.46-56 (2005.1) . Computer Science and its Applications(ICCSA-2004), [4] Helmut Prendinger, Junichiro Mori and Mitsuru San Diego (2004.6). Ishizuka: Using Human Physiology to Evaluate Subtle [14] Naoaki Okazaki, Yutaka Matsuo and Mitsuru Ishizuka: Expressivity of a Virtual Quizmaster in a Mathematical Coherent Arrangement of Sentences Extracted from Game, Int'l Journal of Human-Computer Studies, Vol.62, Multiple Newspaper Articles, PRICAI 2004 pp.231-245 (2005). Pre-Conference Workshop Notes (Workshop of [5] Hua Wang, Helmut Prendinger, Mitsuru Ishizuka and Language Sense on Computer), Auckland, New Zealand, Takeo Igarashi: Affective Communication in Online (2004.8). Chat Using Physiological Sensors and Animated Text, [15] Naoaki Okazaki, Yutaka Matsuo and Mitsuru Ishizuka: ヒューマンインタフェース学会論文誌 , Vol.7, No.1, Coherent Arrangement of Sentences Extracted from pp.39-45 (2005.2). Multiple Newspaper Articles, PRICAI 2004: Trends in [6] Helmut Prendinger and Mitsuru Ishizuka: The Empathic Artificial Intelligence (C. Zhang, H. W. Guesgen, and W. Companion: A Character-based Interface that Addresses K. Yeap (Eds.)). Lecture Notes in AI, LNAI 3157, User's Affective States, Int'l Journal of Applied Artificial Springer, pp.888-891 (Proc. 8th Pacific Rim Int'l Conf. Intelligence, Vol.19, No.3-4, pp.267-285 (2005). on Artificial Intelligence, Auckland, New Zealand) (2004.8). 国際会議論文 [16] Naoaki Okazaki, Yutaka Matsuo and Mitsuru Ishizuka: [7] Helmut Prendinger and Mitsuru Ishizuka: What Improving Chronological Sentence Ordering by Affective Computing and Life-like Character Precedence Relation, Proc. 20th Int'l Conf. on Technology Can Do for Tele-Home Health Care, Computational Linguistics (COLING-04), Geneva, Workshop on HCI and Homecare: Connecting Families Swiss, pp.750-756 (2004.8). and Clinicans (Online Proceedings), in conj. with [17] Yutaka Matsuo, Hironori Tomobe, Koiti Hasida and CHI-04, Vienna, Austria (2004.4). Mitsuru Ishizuka: Finding Social Network for Trust [8] Adam Jatowt, Khoo Khyou Bun and Mitsuru Ishizuka: Calculation, Proc. 16th European Conf. on Artificial Change Summarization in Web Collections, Proc. 17th

73 Intelligence (ECAI2004), Valencia, Spain, pp.510-514 Oriented Information Sharing using Social Network, (2004.8). Proc. 25th Int'l Sunbelt Social Network Conf. [18] Junichiro Mori, Yutaka Matsuo, Mitsuru Ishizuka and (SUNBELT XXV) (2005.2). Boi Faltings: Keyword Extraction from the Web for FOAF Metadata, Proc. 1st Workshop on Friend of a シンポジウム・研究会・大会等発表 Friend, Social Networking and the Semantic Web, [27] 谷口智哉，松尾豊，石塚満：Blog コミュニ Galway, Ireland, pp.1-8 (2004.9). ティ抽出と分析，人工知能学会セマンティ [19] Yohei Asada, Yutaka Matsuo and Mitsuru Ishizuka: A ックウェブとオントロジー研究会資料， Method to Automatically find Foaf:Group based on the Cooccurrence of People with Keywords in the Web, No.SIG-SWO-A401-08 (2004.7). Proc. 1st Workshop on Friend of a Friend, Social [28] 森純一郎，松尾豊，石塚満：語の共起情報 Networking and the Semantic Web, Galway, Ireland, pp.34-37 (2004.9). を用いた Web 上からの個人メタデータ抽出， [20] Yasubumi Nozawa, Hiroshi Dohi, Hitoshi Iba and 人工知能セマンティックウェブとオントロ Mitsuru Ishizuka: Humanoid Robot Presentation ジー研究会資料，No.SIG-SWO-A403-01 Controlled by Multimodal Presentation Markup Language MPML, Proc. 13th IEEE Int'l Workshop on (2004.11). Robot and Human Interactive Communication [29] 浅田洋平，松尾豊，石塚満：Web 上の情報 (RO-MAN2004), Kurashiki, Japan, No.026 (2004.9). を用いた研究分野の発見（ポスターセッシ [21] Adam Jatowt and Mitsuru Ishizuka: Summarization of Dynamic Content in Web Collections, Proc. 8th ョン），2005 年情報学シンポジウム「社会シ European Conf. on Principles and Practice of ステムを支える情報学」資料，日本学術会 Knowledge Discovery in Databases (ECML/PKDD 議・情報処理学会他 (2005.1). 2004), Pisa, Italy, Lecture Notes in Artificial Intelligence, LNAI 3202, Springer, pp.245-254 [30] ジュリ・ユスティヌス，石塚満：Web から (2004.9). の用語説明文の自動抽出，電子情報通信学 [22] Tomoya Taniguchi, Yutaka Matsuo, Koiti Hashida and 会第 1 回 Web インテリジェンスとインタラ Mitsuru Ishizuka: Detecting and Analyzing Blog Community (Poster Abstracts), Proc. 3rd Int'l Semantic クション研究会技術報告，WI2-2005-02 Web Conf. (ISWC2004), Hiroshima, Japan, pp.45-46 (2005.2). (2004.11). [31] 倉田岳人，岡崎直観，石塚満：係り受け解 [23] Junichiro Mori, Yutaka Matsuo, Mitsuru Ishizuka and Boi Faltings: Keyword Extraction from the Web for 析に基づくグラフ構造を用いた質問応答シ Creation of Person Metadata, Poster Abstracts 3rd Int'l ステムの構築とその評価，人工知能学会全 Semantic Web Conf. (ISWC2004), Hiroshima, Japan, pp.45-46 (2004.11). 国大会論文集，No.1A3-01 (2004.6). [24] Junichiro Mori, Yutaka Matsuo, Mitsuru Ishizuka and [32] 岡崎直観，石塚満：複数の新聞記事から抽 Boi Faltings: Keyword Extraction from the Web for 出した文の並び順の検討，人工知能学会全 Person Metadata Annotation, ISWC Workshop Notes VIII (W8) - 4th International Workshop on Knowledge 国大会論文集，No.2G3-04 (2004.6). Markup and Semantic Annotation (Semannot2004) (in [33] 谷口智哉，友部教博，松尾豊，石塚満：自 conjunction with 3rd Int'l Semantic Web Conf. 然言語と論理をつなぐ知識表現 KRNL の (ISWC2004)), Hiroshima, Japan, pp.51-60 (2004.11). [25] Adam Jatowt and Mitsuru Ishizuka: Temporal UNL による拡張，人工知能学会全国大会論 Summarization of Web Pages, Proc. 5th Web 文集，No.1H2-01 (2004.6). Information Systems Conf. (WISE 2004), Brisbane, [34] 友部教博，谷口智哉，松尾豊，石塚満：知 Australia, Lecture Notes in Computer Science, LNCS 3306, Springer, pp.303-312 (2004.11). 識表現 KRNL による知識共有システムの構 [26] Junichiro Mori, Tatsuhiko Sugiyama, Yutaka Matsuo, 築，人工知能学会全国大会論文集， Hironori Tomobe and Mitsuru Ishizuka: Real-world No.1H2-02 (2004.6).

74 [35] 浅田洋平，友部教博，松尾豊，石塚満：Web [44] ジュリ・ユスティヌス，石塚満：Web 情報 上の情報からの大規模人間関係ネットワー を用いた用語説明文の自動抽出，情報処理 クの構築と分析，人工知能学会全国大会論 学会全国大会論文集，No.5R-2 (2005.3). 文集，No.3F1-02 (2004.6). [45] 鷲田基，岡崎直観，石塚満：Web からの意 [36] 松尾豊，友部教博，橋田浩一，石塚満：イ 見情報抽出とその要約，情報処理学会全国 ベント空間支援における人間関係ネットワ 大会論文集，No.1U-1 (200.3). ーク抽出技術の活用，人工知能学会全国大 その他 会論文集，No.3C1-03 (2004.6). [46] 石塚満：会長就任挨拶，人工知能学会誌， [37] Danushka Bollegala, Naoaki Okazaki, Mitsuru Vol.19, No.4, p.407 (2004.7). Ishizuka: A Machine Learning Approach to Sentence Ordering for Multidocument Summarization, 自然言語処理学会全国大会 論文集，No.D3-6, pp.636-639 (2005.3). [38] 櫛田和貴，西村義隆，土肥浩，石塚満，竹 内誉羽，辻野広司：ヒューマノイドロボッ ト用マルチモーダルプレゼンテーション記 述言語 MPML-HR の開発，情報処理学会全 国大会論文集，No.3K-3 (2005.3). [39] 小野真裕，石塚満：囚人のジレンマゲーム におけるネットワーク構造の影響，情報処 理学会全国大会論文集，No.3J-4 (2005.3). [40] 真川純，土肥浩，石塚満：生体情報と視覚 情報を利用した感性的インタフェースの検 討，情報処理学会全国大会論文集，No.5X-3 (2005.3). [41] Danushka Bollegala, Naoaki Okazaki, Mitsuru Ishizuka: A Machine Learning Approach to Sentence Ordering for Multi Document Summarization, 情報処理学会全国大会論文 集，No.5J-3 (2005.3). [42] 浅田洋平，松尾豊，石塚満：Web 上の情報 を用いた研究者ネットワークのための研究 分野の抽出，情報処理学会全国大会論文集， No.1U-4 (2005.3). [43] 小林大祐，谷口智哉，石塚満：Web テキス ト文からのルール知識の抽出，情報処理学 会全国大会論文集，No.5R-1 (2005.3).

75 広瀬・峯松研究室 K. Maruyama Hirose and Minematsu Laboratory 音響モデル・言語モデルの効率的な適応，及び韻律の (http://www.gavo.t.u-tokyo.ac.jp) 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 研究現況 識性能を劣化させる理由の一つとして，学習環境と評価 Current Research Projects 環境のミスマッチがあるが，音響モデル，言語モデルの 両者に対してこのミスマッチに対処する手法を考案して 1. 高品質音声合成 いる。特に，感情音声や非母国語の音声など，その歪み 広瀬啓吉・峯松信明・顧文涛・八木裕司・王暁東・ が大きい音声に対する効果的な手法を提案している。韻 孫慶華・顧広隷・浅野泰史・河村美由紀・黒岩龍 律の利用については，韻律境界情報によって大語彙連続 High-Quality Speech Synthesis 音声認識の探索幅を動的に制御する手法，韻律境界情報 K. Hirose, N. Minematsu, W. Gu, Y. Yagi, X. Wang, を用いて複数の音響モデルを切り替える手法，韻律境界 Q. Sun, G. Gu, Y. Asano, and R. Kuroiwa の情報を用いて，言語モデルを切り替える手法を提案し 韻律的特徴の側面から高品質の合成音声の実現を目指 た。現在は，特にトピックの異なる言語データから得た している。特に F0 パターンの自動生成の高精度化を検 複数の言語モデルを動的に制御する手法，文節境界情報 討している。F0 パターンの生成については，その生成過 を言語モデルに組み込む手法について研究を進めている。 程を近似するモデルを構築しており，言語情報を用いた 更に，音響的普遍構造に基づいた音響モデリングについ モデルパラメータの高精度抽出，テキスト音声合成を考 ての検討を開始しており，一人の話者の音声を用いた不 慮した各種言語情報からのパラメータ値の自動生成など 特定話者音声認識の基礎技術を構築している。 を精力的に研究している。日本語のみならず，中国語音 In order to realize the high performance in speech 声合成における パターンのモデリング，及び，テキ F0 recognition, research works have been conducted from several スト音声合成時の パターン生成についても検討して F0 aspects. One of the major problems in speech recognition is いる。更に最近では，感情音声データベースより，感情 mismatches between training and testing environments. We 音声に対応できるモデルパラメータの自動抽出及び，言 proposed adaptation techniques to solve the mismatch 語情報・パラ言語情報からモデルパラメータを自動生成 involved in acoustic modeling and linguistic modeling. する技術を構築している。また，テキスト音声合成にお Especially to handle emotional speech and non-native speech , いて必須となる，日本語アクセント変形規則の高精度化 which often show large variances and distortions in their についても研究し，その成果を広く公開している。 acoustic features, novel techniques for the adaptation are Researches are being conducted to realize high-quality proposed. As for the use of prosodic features in continuous speech synthesis from the prosodic aspect of speech. speech recognition, we have developed several methods, Especially automatic generation of F0 patterns is intensively where prosodic boundary information was utilized to realize examined. For that, we already built a functional model to dynamic control of beam width and dynamic switching of approximate human physical mechanism to generate F0 acoustic models and language models. Currently, our major patterns. Some researches are currently done to extract the focus is placed on the language modeling; to dynamically model parameters automatically from speech samples and to control the use of language models, trained with databases generate the model parameters automatically only with with different topics, and to incorporate “bunsetsu” boundary linguistic input, which is required for text-to-speech synthesis. information into language models. Further, we started to Not only Japanese but also Chinese is used to develop a investigate effective acoustic modeling of speech based upon text-to-speech system. The Chinese version of estimation of the acoustic universal structure in speech and a new technique the F0 model parameters and generation of the F0 patterns is is proposed to realize speaker independent recognition only developed. Further, expressive speech synthesis is also with speech samples of a single speaker. investigated using a large speech corpus with many emotions and attitudes. Text-to-speech synthesis requires various 3. 音声の韻律解析 modules for its implementation, one of which is accent sandhi 広瀬啓吉・峯松信明・河村美由紀・顧輝・丸山和孝 rules. We’re developing new rules for a better control of word accent concatenation. The rules are widely used by many Analysis of Prosodic Features of Speech researchers. K. Hirose, N. Minematsu, M. Kawamura, H. Hu, and K. Maruyama 2. 高精度音声認識 音声の音響的特徴のうち，音の高さ，長さ，強さとい 広瀬啓吉・峯松信明・阿部悠・村上隆夫・丸山和孝 った特徴は韻律的特徴と呼ばれる。ここでは，連続音声 High-Performance Speech Recognition に対して観測される音の高さパターン（以下，F0 パター K. Hirose, N. Minematsu, Y. Abe, T. Murakami, and ンと呼ぶ）のモデル化を行なうとともに，そのモデルが

76 要求するパラメータの推定を観測パターンから自動推定 control based on the dialogue flow, response generation taking する枠組みについて取り組んでいる。抽出された韻律情 the user’s states into consideration, and prosodic control for 報の利用の一貫として，例えば中国語の声調の認識を検 the generation of appropriate responses, and so on. With the 討している。ここでは数シラブルを単位として F0 パタ proposed system, a collaborative communication between ーンを捉えることで効率的な四声モデリングを行なって user and system is possible. The system can adequately handle いる。本研究室で提案している音声の構造解析（音響的 miscommunications when they occur. Further, automatic 普遍構造）においては，種々の発話スタイルが構造の歪 estimation of speakers’ attributes is also examined. Currently, みとして観測されることが得られている。この情報を利 age, gender, speaker, attitude, and emotion are the targets of 用し，発話意図や感情など，パラ言語情報の自動推定に estimation. Techniques for identifying these attributes are おける本構造解析の利用方法についても検討している。 developed using speaker identification techniques and Acoustic features of speech are often divided into two acoustic universal structure analysis. kinds; segmental and prosodic ones. Prosodic features are related to height, length, and strength of speech. In this study, 5. 語学教育 CAI システム a model to approximate a time contour of speech height (F0 峯松信明・広瀬啓吉・伊勢井敏子ヤーッコラ・ contour) is built based on human physical mechanism of the 毛利太郎・平野宏子・朝川智・羅徳安 F0 generation. A method to automatically extract the model Development of Language Learning CAI Systems parameters is devised. The extracted parameters are used for Using Speech Technologies speech synthesis and recognition of Japanese and Chinese; for N. Minematsu, K. Hirose, T. Isei-Jaakkola, T. Mohri, example, to identify Chinese tone types, F0 contours are H. Hirano, S. Asakawa, and D. Luo modeled for a unit including preceding and succeeding 音声分析，認識，合成技術を利用し，外国語学習者の syllables. Acoustic universal structure analysis is also applied 「なまった」発音を自動的に検出して発音矯正のための effectively to characterize the prosodic aspect of a given 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 utterance. The structure is found to be distorted by の開発を進めている。例えば，(1)学習者音声と教師音声 para-linguistic features involved in the utterance and is used の時間対応を取ったうえで，ピッチ，持続時間，パワー to identify speakers’ emotions and attitudes effectively. 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 4. ユーザフレンドリな音声対話システム 教育システム，(2)拍の平均基本周波数を測定してアクセ 広瀬啓吉・峯松信明・八木祐司・高田靖也・ 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 丸山和孝 ステム，(3)英単語・英文中の強勢音節位置の自動検出シ Development of User-friendly Spoken Dialogue ステム，(4)強勢生成に見られる日本人特有の癖を推定し， Systems 理解容易な形態で視覚化するシステム等，の開発を進め K. Hirose, N. Minematsu, Y. Yagi, S. Takada, and K. ている。また，これらシステム開発に必要な大規模音声 Maruyama データベースの作成も行ない，コーパスに基づく日本人 音声合成，音声認識などの要素技術の応用として音声 英語の分析，日本語・英語間の言語的差異の分析なども 対話システムの構築を行なっている。ここではまず，対 行なっている。最近では，音声の音響的普遍構造分析に 話の流れに則したシステム動作，ユーザの状況に応じた 基づき，地球上に存在する 20 億とも言われる英語学習者 応答文生成，更にはより適切な応答生成を実現する韻律 一人一人を異なる対象として記述し，分類するための技 制御など，応答音声に着眼したシステムの高精度化を検 術的枠組みや，学習者の発音を教師の発音と音響的に比 討している。特に，ユーザとシステム間に知識の不一致 較するのではなく，学習者発音を対象言語と純粋に言語 が生じた場合，そこから起りうる対話の破綻を回避しな 的に比較する枠組みなども検討している。 がら対話を進める必要がある。即ち，協調的な対話であ An advanced computer aided language learning system has り，これを実現するシステム構築を目指している。更に， been developed, in which accented pronunciation in foreign 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 language learners is automatically detected with instructions を検討している。現在着眼している特性は，ユーザの年 for its correction using speech analysis, recognition and 代，性別，精神状態（感情）等であり，これらの特性を synthesis techniques. Several sub-systems were already 音声情報から抽出し，それに応じてシステムの挙動を動 developed, including:(1) An English learning system, where 的に制御する。特性の推定に関しては，話者認識技術や， learner's utterance is time-aligned to teacher's utterance, and, 音響的普遍構造分析をベースに行なっている。 then, accented pronunciation on pitch, phoneme duration and As application of speech synthesis and speech recognition others is pointed out with guides to correction. Corrected techniques, several spoken dialogue systems are developed, speech is also generated in his own voice using PSOLA-based where the issue of response generation is focused. To realize speech synthesis. (2) A Japanese word accent type training advanced systems, research works are conducted on; dialogue system, where accent type errors in learner's pronunciation are

77 automatically detected by measuring average mora F0 values. 7. 人間による音声情報処理 (3) A stressed syllable detector, where a stressed syllable is 峯松信明・広瀬啓吉・渡辺美知子 located using four acoustic factors of power, pitch, duration Human Speech Processing and vowel quality. (4) A pronunciation habit estimator, where N. Minematsu, K. Hirose, and M. Watanabe habits peculiar to Japanese learning English are detected and 人間による音声情報処理の様子を定量的に分析し，そ the strength of the habits is further estimated automatically. To 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 build the systems, a large speech database of non-native する。現在 2 つの分析を進めている。一つは日本人英語 speech is required. In our study, a project of collecting を日本人と面会したことが無い米国人に聴取させ，その non-native speech is also carried out. Using this database, 書き取り結果を収集している。得られた誤認識結果を分 error analysis of non-native speakers’ pronunciation is 析することで，日本人英語の何がコミュニケーション障 conducted and acoustic-linguistic differences between English 害をもたらすのか，という問題をデータマイニング的手 and Japanese are investigated. Recently, a new and novel 法に基づいて解くことを試みている。もう一つの分析は acoustic representation of speech sounds is proposed, called 人間対人間間のコミュニケーションにおけるフィラー the acoustic universal structure in speech. Based on this （つなぎ語）の役割の分析である。文字言語として書き representation, we developed a method to describe 20 billion 示されることが少ない現象であるが，日常の音声活動の English students as different objects and classify them based 中には多発する。どのような種類のフィラーがどのよう on their phonological awareness. Further, a method of な場面で登場し，それによって音声コミュニケーション linguistic comparison between a student’s pronunciation and がより円滑になるのか，ならないのか，そういった観点 the target language is also devised. 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 6. 音楽・音声情報処理 speech and implementing the findings in machine processing 峯松信明・広瀬啓吉・カデマル イスラム of speech. Two analyses are being done. The first one collects Music and Speech Information Processing data of American listeners’ misrecognition when hearing N. Minematsu, K. Hirose, Japanese English. A large amount of speech samples of and Md. Kahdemul Islam Molla Japanese English were presented to Americans who were 音楽・音声情報処理として，歌声における韻律制御及 asked to write down what they heard. With the obtained data, び音源分離に関して検討している。歌声の分析に関して based on machine learning, a series of analyses were done to は日本の古典芸能に着眼し，長唄の韻律分析とそのモデ find out what kind of combination of pronunciation errors is ル化を行なった。長唄は基本周波数・パワーが瞬時に大 more fatal to the communication. The second analysis きく変化する（あたり・ふりと言われる）パターンを有 investigates the role of fillers in the smooth human-to-human することが知られており，これを従来のベルカント調の communication. Fillers are often ignored when describing 韻律モデルに対して，装飾音指令という形で実装した。 speech events in documents, though they occur frequently. 提案モデルを用いて，任意の五線譜から長唄的な歌声を The analysis focuses on; what types of fillers are observed in 合成することに成功した。音源分離に関しては，複数の what linguistic situations, and whether fillers contribute to 音源によって生成された 1 チャネルの音響信号から，そ make the speech communication smoother or not. の音源を分離し，特定する技術についての検討を開始し ている。 8. 音声に内在する音響的普遍構造 Acoustic analysis and modeling of singing and instrumental 峯松信明・広瀬啓吉・朝川智・村上隆夫・丸山和孝 sounds were investigated. As for analysis of singing, Nagauta, The Acoustic Universal Structure in Speech which is the Japanese classical style of singing, was focused N. Minematsu, K. Hirose, S. Asakawa, T. Murakami, on. Nagauta is very characteristic as it has very rapid and and K. Maruyama sharp F0 and power increases in its prosodic patterns. 音声工学は音響音声学を基盤として構築されている。 Acoustic modeling of these rapid changes, called as Atari’s その結果，音声の物理表象であるスペクトルには，言語・ and Furi’s, was realized by adding grace note components to a パラ言語・非言語情報全てが混入する。全てが見えると conventional prosody model of singing in Bel-Canto style. いうことは，例えば音声認識のように音声の言語情報の Using the proposed model for Nagauta, any standard notation みを対象とする場合には不都合な表象となる。本研究で can be converted into Nagauta-like singing as synthetic は，音声に内在する非言語的特徴を表現する次元を消失 speech. As for analysis of instrumental sounds, a novel する形で定義される音声の物理表象を提案している（音 technique to separate sound sources from their mixture in 声の音響的普遍構造）。これはある意味，言語学を物理学 less-condition (the number of microphone is less than the として捉え直す方法論である。音響事象を確率論的に分 number of sources) is proposed. 布として捉え，分布間の距離を情報論的に計算し，最終 的に分布群を構造論的に捉える。こうして得られる構造

78 は，一切の非言語情報を保有しない音声の物理表象とな Speech, & Signal Processing (ICASSP'2005), る。この表象に基づく工学応用として，語学教育支援， pp.889-892 (2005-3). 音声認識，更にはパラ言語情報抽出などを検討している。 [6] W. Gu, K. Hirose, and H. Fujisaki, "Identification and Speech engineering is built based on acoustic phonetics. synthesis of Cantonese tones based on the Speech representation of acoustics phonetics, i.e., spectrogram, command-response model for F0 contour generation," inevitably shows linguistic, para-linguistic, and non-linguistic Proc. Int. Conf. Acoustics, Speech, & Signal Processing information of speech. It directly means that spectrogram is (ICASSP'2005), pp.289-292 (2005-3). very noisy representation to implement speech recognition on [7] Md. K. I. Molla, K. Hirose, and N. Minematsu, "Single machine, because the non-linguistic features in speech, e.g. mixture separation of speech and interfering audio speaker identity, age, gender, etc, are completely irrelevant to signals using subspace decomposition," Proc. RISP Int. speech recognition. In this study, a novel representation of Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing speech is proposed, which can almost completely exclude (NCSP'2005), pp.463-466 (2005-3). dimensions related to the static non-linguistic features in [8] Md. K. I. Molla, K. Hirose, and N. Minematsu, “Single speech. In a sense, this is an attempt to study linguistics mixture audio source separation using KLD based (structural phonology) as physics. After capturing acoustic clustering of independent basis functions,” Proc. Int. speech events as distributions, distribution-distribution Conf. on Electrical and Computer Engineering distance is defined based on information theory. Then, a set (ICECE'2004), pp. 605-608 (2004-12). of the distributions is modeled as a structure. The resulting [9] W. Gu, K. Hirose and H. Fujisaki, "Analysis and structure includes (almost) no dimensions related to the synthesis of Cantonese F0 contours based on the non-linguistic features. Some applications are investigated command-response model," Proc. Int. Symposium on based on the representation, such as pronunciation training, Chinese Spoken Language Processing, pp.185-188 speech recognition, and estimation of users’ attitude and (2004-12). emotion. [10] W. Gu, K. Hirose and H. Fujisaki, "Analysis of 論文・著書一覧（2004 年度） Shanghainese F0 contours based on the Publications List command-response model," Proc. Int. Symposium on Chinese Spoken Language Processing, pp.81-84 学会誌学術論文 (2004-12). [1] N. Minematsu, B. Matsuoka, and K. Hirose, “Prosodic [11] N. Minematsu, S. Asakawa, K. Okabe, and K. Hirose, analysis and modeling of Nagauta singing to generate “Pronunciation portfolio; how were, are, and will be prosodic contours from standard scores”, IEICE Trans. you?,” Proc. Int. Workshop on Language e-Learning Information and Systems (Special Issue on Speech (IWLeL'2004), CD-ROM (2004-12). Dynamics by Ear, Eye, Mouth and Machine), vol.E87-D, [12] N. Minematsu, S. Asakawa, K. Okabe, and K. Hirose, no.5, pp.1093-1101 (2004-5). “Pronunciation diagnosis; what to correct at first in [2] W. Gu, K. Hirose, and H. Fujisaki, "Automatic YOUR case?,” Proc. Int. Workshop on Language extraction of tone command parameters for the model of e-Learning (IWLeL'2004), CD-ROM, (2004-12). F0 contour generation for standard Chinese," IEICE [13] N. Minematsu, S. Asakawa, K. Okabe, and K. Hirose, Trans. Information and Systems (Special Issue on “Pronunciation understood; how intelligible do you Speech Dynamics by Ear, Eye, Mouth and Machine), think you are?,” Proc. Int. Workshop on Language vol.E87-D, no.5, pp.1079-1085 (2004-5). e-Learning (IWLeL'2004), CD-ROM, (2004-12). [3] S. Kiriyama, K. Hirose, and N. Minematsu, “A spoken [14] N. Minematsu, S. Asakawa, and K. Hirose, “The dialogue system for document information retrieval acoustic universal structure in speech and its correlation utilizing topic knowledge”, Systems and Computers in to para-linguistic information in speech,” Proc. Int. Japan, Volume 35, Issue 5, pp.67-82 (2004-5). Workshop on Man-Machine Symbiotic Systems [4] J. Zhang and K. Hirose, "Tone nucleus modeling for (IWMMS'2004), pp.69-79 (2004-11). Chinese lexical tone recognition," Speech [15] K. Hirose, and N. Minematsu, “Use of prosodic features Communication, vol.42, nos.3-4, pp.447-466 (2004-4). for speech recognition,” Proc. Int. Conf. Spoken Language Processing (ICSLP'2004), pp.1445-1448 国際会議論文 (2004-10). [5] N. Minematsu, “Mathematical evidence of the acoustic [16] K. Hirose, K. Sato, and N. Minematsu, “Improvement in universal structure in speech,” Proc. Int. Conf. Acoustics, corpus-based generation of F0 contours using generation

79 process model for emotional speech synthesis,” Proc. Int. generation of F0 contours using generation process Conf. Spoken Language Processing (ICSLP'2004), model for emotional speech synthesis,” Proc. Int. pp.1349-1352 (2004-10). Workshop, From Sound to Sense: 50+ Years of [17] M. Watanabe, Y. Den, K. Hirose, and N. Minematsu, Discoveries in Speech Communication, Boston, “Clause types and filled pauses in Japanese spontaneous pp.C37-C42 (2004-6). monologues,” Proc. Int. Conf. Spoken Language [28] K. Hirose, K. Sato, and N. Minematsu, “Corpus-based Processing (ICSLP'2004), pp.2981-2984 (2004-10). synthesis of fundamental frequency contours with [18] Md. K. I. Molla, K. Hirose, and N. Minematsu, “Audio various speaking styles from text using F0 contour source separation from the mixture using empirical generation process model,” Proc. Int. Workshop on mode decomposition with independent subspace Speech Synthesis (SSW'2004), pp.162-166 (2004-6). analysis,” Proc. Int. Conf. Spoken Language Processing [29] W. Gu, H. Fujisaki, and K. Hirose, "Analysis of (ICSLP'2004), pp.2449-2452 (2004-10). fundamental frequency contours of Cantonese based on [19] S. Chung, K. Hirose, and N. Minematsu, “N-gram a command-response model," Proc. Int. Workshop on language modeling of Japanese using Bunsetsu Speech Synthesis (SSW'2004), pp.227-228 (2004-6). boundaries,” Proc. Int. Conf. Spoken Language [30] N. Minematsu, “Yet another acoustic representation of Processing (ICSLP'2004), pp.993-996 (2004-10). speech sounds.” Proc. Int. Conf. Acoustics, Speech, & [20] N. Minematsu, “Pronunciation assessment based upon Signal Processing (ICASSP'2004), pp.585-588 (2004-5). the compatibility between a learner's pronunciation [31] J. Zhang and K. Hirose, "A study on robust structure and the target language's lexical structure,” segmentation and location of tone nuclei in Chinese Proc. Int. Conf. Spoken Language Processing continuous speech," Proc. Int. Conf. Acoustics, Speech, (ICSLP'2004), pp.1317-1320 (2004-10). & Signal Processing (ICASSP'2004), pp.913-916 [21] J. Zhang, S. Nakamura and K. Hirose, "Efficient tone (2004-5). classification of speaker independent continuous [32] N. Minematsu, Y. Tomiyama, K. Yoshimoto, K. Shimizu, Chinese speech using anchoring based discriminating S. Nakagawa, M. Dantsuji, and S. Makino, features," Proc. Int. Conf. Spoken Language Processing “Development of English speech database read by (ICSLP'2004), pp.2977-2980 (2004-10). Japanese to support CALL research” Proc. Int. Conf. [22] J. Ni, H. Kawai and K. Hirose, "Formulating contextual Acoustics (ICA'2004), pp.557-560 (2004-4). tonal variations in Mandarin," Proc. Int. Conf. Spoken [33] K. Nishina, Y. Yoshimura, I. Saita, Y. Takai, K. Language Processing (ICSLP'2004), pp.749-752 Maekawa, N. Minematsu, S. Nakagawa, S. Makino, and (2004-10). M. Dantsuji, “Development of Japanese speech database [23] W. Gu, K. Hirose and H. Fujisaki, "Analysis of F0 read by non-native speakers for constructing CALL contours of Cantonese utterances based on the system,” Proc. Int. Conf. Acoustics (ICA'2004), command-response model," Proc. Int. Conf. Spoken pp.561-564 (2004-4). Language Processing (ICSLP'2004), pp.781-784 (2004-10). 著書 [24] N. Minematsu, “Pronunciation assessment based upon [34] 佐藤知正編著，東京大学 21 世紀 COE 実世界情報プ the phonological distortions observed in language ロジェクト監修: “人と共存するコンピュータ・ロ learners' utterances,” Proc. Int. Conf. Spoken Language ボット学（４章４節担当，峯松執筆）, ” オーム Processing (ICSLP'2004), pp.1669-1672 (2004-10). 社 (2004). [25] H. Fujisaki, W. Gu, and K. Hirose, "The 研究会論文 command-response model for the generation of F0 contours of Cantonese utterances," Proc. Int. Conf. on [35] 桜庭京子，坂野秀明，峯松信明，広瀬啓吉，“男性 Speech Processing, Beijing, pp.655-658 (2004-8). から女性へ性別の移行を希望する性同一性障害者 （ ）の音声訓練－症例報告－” 電子情報通信 [26] Md. K. I. Molla and K. Hirose, "One the effectiveness MtF , 学会音声研究会， ， of MFCCs and their statistical distribution properties in SP2004-141 pp.25-30 (2005-1). speaker identification", Proc. IEEE Int. Conf. on Virtual [36] 峯松信明，岡部浩司，シュー・ヘンリック，広瀬啓 Environments, Human-Computer Interfaces and 吉，“米語母語話者を対象とした日本人英語の聞き Measurement Systems (VECIMS 2004), Boston, pp. 取り調査”, 電子情報通信学会音声研究会， 136-142 (2004-7). SP2004-142，pp.31-36 (2005-1). [27] K. Hirose, K. Sato, and N. Minematsu: “Corpus-based [37] 毛利太郎，広瀬啓吉，峯松信明，“ニューラルネッ

80 トワークによるモーラピッチの推定”, 電子情報通 [50] 峯松信明，村上隆夫，丸山和孝，広瀬啓吉，志甫淳， 信学会音声研究会，SP2004-144，pp.43-48 (2005-1). 西村多寿子，西成活裕，“構造不変の定理に基づく [38] Md. Khademul Islam Molla, K. Hirose, and N. 音声の構造的表象とその距離尺度”, 日本音響学会 Minematsu, “ Audio source separation in 春季講演論文集，1-5-13，pp.25-26 (2005-3). underdetermined case with source localization cues”， [51] 峯松信明，岡部浩司，広瀬啓吉，“米語母語話者を Technical Report of IEICE, SP2004-147, pp.13-18 対象とした日本人読み上げ英語音声の聞き取り調 (2005-1). 査”, 日本音響学会春季講演論文集，2-1-9 ， [39] 峯松信明，“構造音韻論の物理実装に基づく学習者 pp.221-222 (2005-3). 表象と発音学習支援”， 電子情報通信学会思考と言 [52] 渡辺美知子，伝康晴，広瀬啓吉，峯松信明，“節境 語研究会，TL2004-47，pp.47-52 (2004-12). 界のポーズ・フィラーが非母語話者の聞き取りに及 [40] 古山悠介，広瀬啓吉，峯松信明，“基本周波数パタ ぼす影響”, 日本音響学会春季講演論文集，2-2-2， ーン生成過程モデルによる韻律コーパスの作成”， pp.325-326 (2005-3). 電子情報通信学会音声研究会，SP2004-53，pp.1-6 [53] 八木裕司，高田靖也，広瀬啓吉，峯松信明，“音声 (2004-8). 対話システムにおける応答生成手法の検討”, 日本 [41] 朝川智，峯松信明，広瀬啓吉，“音響的普遍構造の 音響学会春季講演論文集，3-5-14 ， pp.653-654 サイズと単語境界における音響的分離度に着眼し (2005-3). た米語音声の音響分析”, 電子情報通信学会音声研 [54] 毛利太郎，広瀬啓吉，峯松信明，“日本語 CALL に 究会，SP2004-28，pp.53-58 (2004-6). おけるアクセント型識別のためのピッチ推定”, 日 [42] 峯松信明，松井健，広瀬啓吉，“構造音韻論の物理 本音響学会春季講演論文集，2-2-15，pp.351-352 実装に基づく新しい音声の音響的表象”, 電子情報 (2005-3). 通信学会音声研究会，SP2004-27，pp.47-52 (2004-6). [55] 伊勢井敏子・ヤッコラ，広瀬啓吉，峯松信明， [43] Md. Khademul Islam Molla, Keikichi Hirose, and “Japanese L2's and English speaker's cognitions of the Nobuaki Minematsu, “ Audio source separation by English emotional statement: "This is a pen”, 日本音響 deriving independent basis vectors from single mixture 学会春季講演論文集，2-2-4，pp.329-330 (2005-3). spectrogram”， Technical Report of IEICE, SP2004-5, [56] 顧文濤, 広瀬啓吉, 藤崎博也，"生成過程モデルに基 pp.23-28 (2004-4). づく広東語音声の基本周波数パターンの合成," 日 本音響学会春季講演論文集，3-P-31, pp301-302 全国大会論文 (2005-3). [44] 藤野真紀，峯松信明，広瀬啓吉，“音声の音響的普 [57] 渡辺美知子，伝康晴，広瀬啓吉，峯松信明，“後続 遍構造に着眼したパラ・非言語情報推定に関する実 句の複雑さに関する聞き手の予測にフィラーが及 験的検討”， 日本音響学会春季講演論文集，2-5-3， ぼす影響”, 日本音響学会秋季講演論文集，2-5-13， pp.59-60 (2005-3). pp.463-464 (2004-10). [45] 朝川智，峯松信明，広瀬啓吉，“強勢・弱勢母音に [58] 村上隆夫，峯松信明，広瀬啓吉，“音声の構造化に おける音響的普遍構造のサイズと発音習熟度に関 よる非言語情報の消失に関する定量的分析,” 日本 する分析”， 日本音響学会春季講演論文集，2-1-11， 音響学会秋季講演論文集，2-P-9 ， pp.379-380 pp.225-226 (2005-3). (2004-10). [46] 孫慶華，広瀬啓吉，峯松信明，“音調核を利用した [59] Lina Diao, Keikichi Hirose, and Nobuaki Minematsu， 中国語 F0 パターンの生成”, 日本音響学会春季講 “ Tone recognition for Chinese continuous speech 演論文集，1-1-10，pp.173-174 (2005-3). based on neural network”, Proc. Spring Meeting of [47] 古山悠介，広瀬啓吉，峯松信明，“F0 モデルパラメ Acoust. Soc. Japan, 1-5-8, pp.435-436 (2004-10). ータ自動抽出における統計的手法の利用”, 日本音 [60] Md. Khademul Islam Molla, Keikichi Hirose, and 響学会春季講演論文集，1-1-9，pp.171-172 (2005-3). Nobuaki Minematsu，“Separation of audio signal from [48] 岡部浩司，シュー・ヘンリック，峯松信明，広瀬啓 the mixture by spatial localization of the sources”, Proc. 吉，“日本人大学生による読み上げ英語音声の明瞭 Spring Meeting of Acoust. Soc. Japan, 2-4-21, 度に関する分析”, 日本音響学会春季講演論文集， pp.313-314 (2004-10). 2-1-8，pp.219-220 (2005-3). [61] 顧文濤, 広瀬啓吉, 藤崎博也，"広東語音声の基本周 [49] 丸山和孝，村上隆夫，峯松信明，広瀬啓吉，“音声 波数パターンの生成過程のモデル化," 日本音響学 の構造的表象に基づく音響的照合に関する実験的 会秋季講演論文集，2-P-17, pp.395-396 (2004-9). 検討”, 日本音響学会春季講演論文集，1-5-14， [62] 顧文濤, 広瀬啓吉, 藤崎博也，"上海語音声の基本周 pp.27-28 (2005-3). 波数パターンの生成過程のモデル化," 日本音響学

81 会秋季講演論文集，2-P-16, pp.393-394 (2004-9). [63] 渡辺美知子，伝康晴，広瀬啓吉，峯松信明，“節境 界の種類とフィラーの出現頻度”, 日本音声学会全 国大会予稿集，pp.65-70 (2004-9). [64] 峯松信明，“外国語発音における音韻構造の歪みに 着眼した発音の自動評定”, 日本音声学会全国大会 予稿集，pp.119-124 (2004-9). [65] 峯松信明，“学習者が呈する音韻構造と対象言語の 語彙構造との整合性に基づく発音明瞭度の自動推 定” 日本音声学会全国大会予稿集，pp.125-130 (2004-9). [66] 峯松信明，“学習者を記述する音声科学の提案とそ れに基づく学習支援”, 人工知能学会春季講演論文 集，3E1-06，CD-ROM (2004-6).

82 近山・田浦研究室 Large scale clusters and widely distributed environments Chikayama and Taura Laboratory are difficult to manage, operate, and use. Firewalls and NATS, (http://www.logos.t.u-tokyo.ac.jp) for example, block direct connections between some pairs of nodes, making it troublesome to merely invoke a remote 研究現況 command. For another example, we often need explicitly copy Current Research Projects files because file systems are not usually shared across local area networks. We conducted research to improve these 1. 共有クラスタ・広域分散環境での高性能な並 situations, including: (1) a shell supporting quick command 列計算 submissions in wide area, and (2) a multi-node file 遠藤敏夫，金田憲一，斎藤秀雄，堀田勇樹， synchronization tool, and (3) a CPU cycle stealing tool. 小林弘和，高橋慧，田浦健次朗，近山隆 Performance-Robust Parallel Computation in 3. 耐故障並列計算 Shared and Widely Distributed Clusters. 堀田勇樹，鴨志田良和，田浦健次朗，近山隆 T. Endo, K. Kaneda, H. Saito, Y.Horita, Fault-Tolerant Parallel Computation H. Kobayashi, K. Takahashi, K. Taura Y. Horita, Y. Kamoshida, K. Taura and T. Chikayama and T. Chikayama 広域分散環境で多数の資源を利用して動作する並列プ 大規模な並列計算では一部のノードの故障を越えて， ログラムには，大きなネットワーク遅延や，他のプロセ 計算が動き続けることは必須の要件となる。我々は，(1) スの存在によって引き起こされるスケジューリング遅延 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 に対する耐性が必要になる。我々は， 広域分散環境用 (1) 信ライブラリの拡張，(2)充足可能性問題を題材とした， の高性能通信ライブラリ， そのような環境下で，占有 (2) 実用的な耐故障並列計算のケーススタディを行った。 環境並みの性能を安定して示す数値計算 分解 ， (LU ) (3) Increasing scale of parallel computation requires a ネットワーク の性能や負荷状況によってタスク配 /CPU tolerance to crash of some nodes. We conducted research on 置を変更する資源管理システム， 適応的集合通信， (4) (5) the following. (1) an extension to a message passing library to スケーラブルな故障検知，などに関する研究を行った。 support fault tolerance of wide area parallel computation. (2) a Parallel programs on widely distributed, large-scale case study using satisifiability problem (SAT) of a practical environment need tolerate network latencies and scheduling fault-tolerant parallel computation. latencies introduced by competing processes. Our research in this area includes the following. (1) message passing library 4. WebCrawlerおよび情報検索 for wide area, (2) a parallel numeric algorithm (LU 柳内啓司，シムウォンボ，田浦健次朗，近山隆 factorization) that exhibits robust performance in such Web Crawlers and Information Retrieval environments, (3) a resource manager that makes decision K. Yanagiuchi, Shim WonBo, K. Taura based on network/CPU capacity and load, (4) adaptive and T. Chikayama collection operations, and (5) scalable failure detectors. 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 2. 広域に分散した資源を効率的に利用するツー 用の容易な並列 Web Crawler の研究を行った。 ル We are gathering and archiving web pages for カンデル・スニル，吉田仁，田浦健次朗，近山隆 infrasctructure of natural language processing and information Tools for Efficiently Using Widely Distributed extraction/retrieval research. This year, we conducted a Resources research on fast reusable web crawler. K. Sunil, H. Yoshida, K. Taura and T. Chikayama 大規模クラスタや広域分散環境では，日常の対話的利 5. 逐次プログラムの半自動並列化 用の効率を妨げるいくつもの要因が存在する。たとえば 早津政和，田浦健次朗，近山隆 Firewall や NAT は一部の計算機間の直接的なアクセスを Semi-automatic Parallelization of Sequential 禁止し，遠隔にコマンドを起動することを面倒にする。 Programs また多くの場合 LAN を越えてファイルを透明に共有す M. Hayatsu, K. Taura and T. Chikayama ることはできないため，データやプログラムの一貫性維 与えられた逐次プログラムの並列化を支援する手法と 持のために明示的なファイルのコピーが必要である。 して，競合検出技術を元に，プログラムの実行を監視し 我々はこの状況を改善するための，(1) 広域環境で高速 て，可能な並列化を処理系が自動的に推論してプログラ かつスケーラブルなコマンド投入を可能にするシェル， マに提示する，「半自動的な」並列化に関する研究を行っ (2)ファイル同期ツール，(3) CPU の空き時間を利用した た。本手法は静的解析と異なり，保守的な近似によって， 並列計算の研究を行った。 実際には可能な並列化を見逃すことはない。したがって

83 これまで自動並列化が適用不可能であったプログラムに and T. Chikayama 対しても有効である。その一方でどんな入力に対しても 複雑なネットワークトポロジによって接続された広域 正しいと保証された並列化のみを出力するわけではない 分散計算環境の普及など、現在の並列計算は旧来の計算 ので，プログラマの介入は必要である。 したがって本研 モデルでは扱い切れない。我々は、それらさまざまな計 究は対話的にプログラマを支援する道具として有用であ 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 り，今後その有効範囲，効率，使いやすさを改良してい 量モデル「計算連続体」を提案し、その有効性について く予定である。 検討している。 We conducted a research on "semi-automatic" Distributed computing on widely distributed and parallelization, which help parallelization of sequential complicated resources has become common. Traditional programs by executing the program and reporting safe computing models cannot apply to such environments. We parallelizations for the given run. This approach, unlike static have proposed "Access complexity", a new computational analysis, does not miss parallelism by conservative complexity model that can model these various environments approximation, thus is effective for programs for which in a uniform way. We are studying the effectiveness of this traditional automatic parallelization has not been effective. On model. the other hand, this method does not guarantee the safety of reported parallelism for all possible inputs to the program, 8. コンピュータゲームプレイヤ therefore the programmer needs to be involved in the 三輪誠, 石井宏和，池西俊介，阿部崇， parallelization. We believe this is useful as an interactive tool 横山大作, 近山隆 for parallelization and plan to improve its coverage, efficiency, Game-Playing Programs and ease of use. M. Miwa, H.Ishii, S. Ikenishi, T. Abe, D. Yokoyama and T. Chikayama 6. 自動メモリ管理 計算機によるゲームプレイヤの研究は、人工知能を含 白井達也，遠藤敏夫，田浦健次朗, 近山隆 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 Automatic Memory Management 用的な題材として多くの成果を挙げてきた。我々は、そ T. Shirai, T. Endo, K. Taura and T. Chikayama の中で、より効率的な探索手法、大量の棋譜からの知識 ほとんどの自動メモリ管理はプログラムが実際に利用 獲得とその応用などについて研究を行っている。その応 するデータ量に対して一定の(数割から同程度)の余剰メ 用例として、強い将棋プレイヤ「激指」を作り、高い評 モリが存在することではじめて効率的に動作する。一方， 価を得ている。 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 Research on game-playing programs has yielded practical 多く，高級言語の自動メモリ管理も，メモリを物理搭載 results in many areas of computer science, including artificial 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 intelligence. We are investigating methods for searching る。本研究では，参照カウントとマークスイープ方式を game-trees more efficiently, discovering and applying 組み合わせ，ヒープ利用率が高くても効率が低下せず， knowledge from game records, and so on. Appling these 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． methods, we have developed a strong computer shogi player Most automatic memory management systems make an "Gekisashi" that is drawing much attention in computer shogi assumption that some fraction of the memory is available for community. allocation of short-lived data. On the other hand, many applications are memory-bound, in that the size of the 9. 機械学習可能な文法記述体系の確立 problem solvable on a system is determined by the available 柴田剛志, 近山隆 memory, so memory management systems of garbage Identifying Machine-Learnable Grammar collecting languages should work efficiently when much of Categories the available memory is occupied by long-lived data. In this T. Shibata and T. Chikayama research, we proposed a garbage collection algorithm that 機械学習は対象をどのように記述するかが基本的問題 combines reference counting and mark and sweep. This となる。我々は、よく知られている Q 学習が可能な文法 algorithm exhibits good performance when heap occupancy is 記述体系の確立を目指した研究を進めている。 high and a short pause time. In machine learning, the way of describing learned object is a fundamental issue. We are looking into identifying 7. 並列計算の統一的モデルと言語 grammar categories to which the popular Q-learning method 今竹春彦，横山大作，田浦健次朗，近山隆 can be applied. A Uniform Model of Parallel Computational Complexity 論文・著書一覧（2004 年度） H. Imatake, D. Yokoyama, K. Taura Publications List

84 2004. 研究論文 [10] Hideo Saito, Kenjiro Taura, Takashi Chikayama: [1] 山田雅信, 田浦健次朗, 近山隆, 高橋俊行: インク Expedite: An Operating System Extension to Support リメンタル PageRank による重要 Web ページの効率 Low-Latency Communication in Non-Dedicated 的な収集戦略. In IPSJ Transactions on Advanced Clusters. Symposium on Advanced Computing Systems Computing Systems, Vol.45, No.SIG11(ACS7), and Infrastructures(SACSIS2004), IPSJ Symposium pp.465-473, Oct. 2004. Series, Vol.2004, No.6, pp.443-450, May 2004. [2] Hideo Saito, Kenjiro Taura, Takashi Chikayama: [11] 堀田勇樹, 田浦健次朗, 近山隆: 分散環境における Expedite: An Operating System Extension to Support 耐故障並列計算を支援する通信ライブラリ. 先進 Low-Latency Communication in Non-Dedicated 的計算基盤システムシンポジウム (SACSIS2004)・ Clusters. In IPSJ Transactions on Advanced Computing ポスター, May 2004. Systems, Vol.45, No.SIG11(ACS7), pp.229-237, Oct. [12] 田浦健次朗: Grid Explorer: A Tool for Discovering, 2004. selecting, and using Distributed Resources Efficiently. [3] Masakazu Hayatsu, Kenjiro Taura, Takashi Chikayama: 2004 年並列/分散/協調処理に関する「青森」サマー・ 実行時依存解析に基づく半自動並列化の効率的実 ワークショップ(SWoPP 青森 2004), 情報処理報告 装. 情報処理学会論文誌: プログラミング, Vol.46, 2004-HPC-99, Vol.2004, No.81, pp.235-240, Aug. 2004. No.SIG 1(PRO 24), 2004. [13] 金田憲二, 田浦健次朗, 米沢明憲: 接続を動的に制 御するメッセージパッシングシステム. 2004 年並列 国際会議論文 /分散/協調処理に関する「青森」サマー・ワークシ [4] Daisaku Yokoyama, Nobuya Watanabe, and Takashi ョップ(SWoPP 青森 2004), 情報処理報告 Chikayama: "AccessComplexity: A New Framework for 2004-HPC-99, Vol.2004, No.81, pp.241-246, Aug. 2004. Computational Complexity", in Tetsuo Tamaied., [14] 鴨志田良和, 田浦健次朗, 近山隆: 論理式の充足可 Proceedings of Workshop on New Approaches to 能性問題の並列化における Clause 共有の効果につ Software Construction, WNASC 2004, pp. 59-64, Sep. いて. 2004 年並列/分散/協調処理に関する「青森」 2004. サマー・ワークショップ(SWoPP 青森 2004), 電子 [5] Toshio Endo, Kenji Kaneda, Kenjiro Taura, Akinori 情報通信学会技術研究報告, Vol.104, No.240, Yonezawa. High Performance LU Factorization for pp.25-30, Aug. 2004. Non-Dedicated Clusters. IEEE/ACM Symposium on [15] 早津政和, 田浦健次朗, 近山隆: 実行時依存解析に Cluster Computing and the Grid (CCGrid2004), 基づく半自動並列化の効率的実装. 2004 年並列/分 Chicago, pp.678-685, Apr. 2004. 散/協調処理に関する「青森」サマー・ワークショ [6] Kenji Kaneda, Toshio Endo, Kenjiro Taura, Akinori ップ(SWoPP 青森 2004), Aug. 2004. Yonezawa. Routing and Resource Discovery in Phoenix [16] 斎藤秀雄, 田浦健次朗, 近山隆: Phoenix プログラミ Grid-Enabled Message Passing Library. IEEE/ACM ングモデル用の集団通信. 2004 年並列/分散/協調処 Symposium on Cluster Computing and the Grid 理に関する「青森」サマー・ワークショップ(SWoPP (CCGrid2004), Chicago, pp.670-677, Apr. 2004. 青森 2004), 情報処理報告 2004-HPC-99, Vol.2004, No.81, pp.223-228, Aug. 2004. 解説論文 [17] 堀田勇樹, 田浦健次朗, 近山隆: Phoenix プログラ [7] 近山隆: 20 世紀の名著名論 Lisp 1.5 Programmer's ミングモデルにおける故障検知ライブラリ. 2004 年 Manual, 情報処理 vol.45, no.12, Dec. 2004. 並列/分散/協調処理に関する「青森」サマー・ワー クショップ(SWoPP 青森 2004), 情報処理報告 シンポジウム／研究会／全国大会等 2004-HPC-99, Vol.2004, No.81, pp.229-234. Aug. 2004. [8] 山田雅信, 田浦健次朗, 近山隆, 高橋俊行: インク [18] 三輪誠, 横山大作, 近山隆: SVM を用いた将棋の詰 リメンタル PageRank による重要 Web ページの効率 みの予測とその応用, 第 9 回 ゲームプログラミン 的な収集戦略. 先進的計算基盤システムシンポジ グワークショップ, pp.143-151, Nov. 2004. ウム (SACSIS2004), IPSJ Symposium Series, Vol.2004, [19] 柳内啓司: ユーザーの興味を反映した RSS リーダ No.6, pp.103-110, May 2004. ー. 情報処理学会第 67 回全国大会, 4Z-6, Mar. 2005. [9] 安藤雅享, 田浦健次朗, 近山隆: Grid 環境での並列 ジョブ投入を支援するシェル. 先進的計算基盤シ ステムシンポジウム (SACSIS2004), IPSJ Symposium Series, Vol.2004, No.6, pp.225-232, May

85 西田・黒橋研究室 text-based knowledge archive into the conversational space Nishida and Kurohashi Laboratory more naturally. We have developed a method to learn such (http://www.kc.t.u-tokyo.ac.jp) paraphrase patterns automatically from the web.

研究現況 3. 映像・言語の統合解析とコミュニケーション Current Research Projects のモデル化 黒橋禎夫・柴田知秀・大西貴士・岡部浩司 1. 文章の構造的理解 Studies on Multi-media Analysis and 黒橋禎夫・河原大輔・笹野遼平 Communication Modeling Studies on Text Understanding S. KUROHASHI, T.SHIBATA, T.OONISHI and S. KUROHASHI, D. KAWAHARA, R.SASANO 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 計算機と人間のコミュニケーションのモデル化につい の関係性の把握ととらえる。関係性の把握のためには、 て、対話システムの構築・高度化を行いながら実践的な 語がどのような語と必須的な結び付きを持つかという、 研究を行う。すでに、マイクロソフトの製品に関する対 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。 話的へルプシステム「ダイアログナビ」を構築し、実際 これを、大規模コーパスでの語の共起や国語辞典などか のサービスを行っている。さらに、料理映像について映 ら自動的に獲得する方法を考案した。また、格フレーム 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 を用いて関係性の解析を行うシステムを構築し、評価・ 教示システムの構築を行っている。これらの対話システ 高度化を進めている。 ムを運用し、人間と計算機の実際の対話現象を観察しな We regard the computational understanding of text as がら研究を進める。 clarifying relations between words/phrases in the text. In We studied a modeling of human-human and order to do that, we need to provide machines with a human-machine communication. A dialogue-based knowledge, called case frames, which describes each word or helpsystem has been developed which advises users in using concept has an indispensable or requisite relation with what Microsoft products. The system has been working in concepts. We have developed a method to acquire such case practice with real users via Microsoft WWW site since April frames automatically from large text corpora and an ordinary 2002. By running the system, the real dialogue database can dictionary. We have been also implementing, evaluating and be accumulated. Based on this database, we study the enhancing such a relation-detection system based on case phenomena of human-machine conversation and to extend our frames. work to user modeling, user intention estimation, and other interesting dialogue research areas. We are also developing 2. 書き言葉話し言葉変換 a dialogue cooking instruction system based on multi-media 黒橋禎夫・岡本雅史 analyses of cooking videos and their closed captions. Studies on Paraphrase from Written Language to Spoken Language 4. 次世代機械翻訳 S.KUROHASHI and M.OKAMOTO 黒橋禎夫・中澤敏明・劉浩・金拏嶸 多くの知識は web をはじめとするテキストの状態で蓄 Next Generation Machine Translation 積されている。一方、人間が意見を交換し、新たな知識 S. KUROHASHI, T. NAKAZAWA, H.RIU and を創造する場として会話の場が重要である、そこで、テ N.KIM キスト、すなわち書き言葉で蓄積された知識を、会話の 機械翻訳の研究は 1940 年代から始まり、今日では多く 場に話し言葉として導入することを目的として、書き言 の商用システムが存在する。しかし、その質はまだ本当 葉話し言葉変換の研究を行っている。これまでに、書き の意味での実用に耐えうるものではない。機械翻訳をよ 言葉特有の語彙と話し言葉として自然に利用される語彙 り人間的な翻訳に近づけるために、言葉の理解・パラフ を web から自動的に学習し、これによって書き言葉特有 レーズを通した翻訳や、大量の用例を利用した次世代翻 語彙を話し言葉語彙に変換する方式を考案した。また、 訳方式の研究を行う。実際にシステムを構築し、サービ 語彙や文体を状況、話し相手に応じて柔軟に切り替える スを行うことを目標とする。 文章生成の問題にも取り組んでいる。 Though tens of commercial machine translation (MT) Most of human knowledge has been accumulated in the systems are available these days, their quality is not form of texts, such as the web. On the order hand, satisfactory yet. In order to develop next generation MT conversation is very important to exchange and share our systems, we studied a method of automatic acquisition of knowledge, leading to the creation of new knowledge. In view translation patterns from parallel/comparable corpora. We of this, we are developing a paraphrase system from written are also investigating a novel MT approach based on text language to spoken language, aiming to introduce the understanding and paraphrasing. We aim at constructing a

86 practical and robust MT system which can provide a real [13] Nobuhiro Kaji, Masashi Okamoto, Sadao Kurohashi: service though the Internet. Paraphrasing Predicates from Written Language to Spoken Language using the Web. In Proceedings of the 論文・著書一覧（2004 年度） Human Language Technology Conference, pp.241-248 Publications List (2004.5). [14] Nobuhiro Kaji and Sadao Kurohashi Recognition and 研究論文 Paraphrasing of Periphrastic and Overlapping Verb [1] 河原大輔，黒橋禎夫:自動構築した格フレーム辞書 Phrases In Proceedings of LREC2004 workshop on と先行詞の位置選好順序を用いた省略解析，自然言 Methodologies and Evaluation of Multiword Units in 語処理, Vol.11, No.3, pp. 3-19, (2004.7). Real-world Application (MEMURA2004), pp.24-30 [2] 清田陽司,黒橋禎夫,木戸冬子: 自動抽出した換喩表 (2004.5). 現を用いた係り受け関係のずれの解消, 自然言語 [15] Daisuke Kawahara, Ryohei Sasano, Sadao Kurohashi: 処理, Vol.11, No.4, pp.127-146 (2004.10). Toward Text Understanding: Integrating Relevance- [3] 鍜治伸裕,岡本雅史,黒橋禎夫: WWW を用いた書き tagged Corpus and Automatically Constructed Case 言葉特有語彙から話し言葉語彙への用言の言い換 Frames In Proceedings of The 4th International え，自然言語処理, Vol.11, No.5, pp. 19-38, (2004.10) Conference on Language Resources and Evaluation [4] 黒橋禎夫,大泉敏貴,柴田知秀, 鍜治伸裕,河原大輔, (LREC-04), pp.1833-1836 (2004.5). 岡本雅史,西田豊明: 会話型知識プロセスのための [16] Ryohei Sasano, Daisuke Kawahara and Sadao 言語情報のメディア変換, 社会技術研究論文集, Kurohashi: Automatic Construction of Nominal Case Vol.2, pp.173-180 (2004.11). Frames and its Application to Indirect Anaphora [5] 河原大輔，黒橋禎夫:格フレーム辞書の漸次的自動 Resolution, In Proceedings of the 20th International 構築, 自然言語処理, Vol.12, No.2, pp. 109-131 Conference on Computational Linguistics, (2005). pp.1201-1207 (2004.8). [6] Yukiko I. Nakano, Toshiyasu Murayama, and Toyoaki [17] Daisuke Kawahara and Sadao Kurohashi: Improving Nishida: Multimodal Story-based Communication: Japanese Zero Pronoun Resolution by Global Word Integrating a Movie and a Conversational Agent, IEICE Sense Disambiguation, In Proceedings of the 20th Transactions Information and Systems, Vol. E87-D, No. International Conference on Computational Linguistics, 6, pp. 1338-1346 (2004). pp.343-349 (2004.8). [7] 西田豊明：知識チャンネルを用いたリスクコミュニ [18] Tomohide Shibata, Masato Tachiki, Daisuke Kawahara, ケーション支援，社会技術論文集，vol. 2, pp. 140-150, Masashi Okamoto, Sadao Kurohashi, and Toyoaki 2004. Nishida: Structural Analysis of Instruction Utterances using Linguistic and Visual Information, In Proceedings [8] 久保田秀和, 西田豊明：知識チャンネルを用いたリ of Eighth International Conference on スクコミュニケーション支援, 社会技術論文集，vol. Knowledge-Based Intelligent Information and 2, pp. 151-158, 2004. Engineering Systems (KES2004), pp.393-400, [9] 中野有紀子，村山敏泰，西田豊明：会話エージェン Wellington, New Zealand (2004.9). トによる情報提供 ― 非言語情報による重要概念 [19] Burin Anuchitkittikul, Masashi Okamoto, Sadao の強調 ― , 社会技術論文集，vol. 2, pp. 159-166, Kurohashi,Toyoaki Nishida, and Yoichi Sato: Video 2004. Content Manipulation by Means of Content Annotation [10] 中野有紀子, 村山敏泰, 西田豊明：パノラマ画像に and Nonsymbolic Gestural Interfaces, In Proceedings of よる没入型会話環境, 社会技術論文集，vol. 2, pp. Eighth International Conference onKnowledge-Based 167-172, 2004. Intelligent Information and Engineering [11] 松村憲一, 西田豊明：コミュニケーションツール評 Systems(KES2004), pp.385-392, Wellington, New 価手法の構築, 社会技術論文集，vol. 2, pp.181-190, Zealand (2004.9). 2004． [20] Eiji Aramaki and Sadao Kurohashi: Example-based [12] Naohiro Matsumura, Asako Miura, Yasufumi Shibanai, Machine Translation using Structural Translation Yukio Ohsawa and Toyoaki Nishida: The dynamism of Examples, In Proceedings of International Workshop on 2channel, AI & Society, Volume 19, Number 1, pp. 84 - Spoken Language Translation (IWSLT), pp.91-94, 92, 2005. (2004.10).

[21] Jean-Charles CAMPAGNE, Alain CARDON, Etienne 国際会議論文 COLLOMB, and Toyoaki NISHIDA. Massive

87 multi-agent systems control, M.G. Hinchey et al. (Eds.): pp. 87-93, 2004. FAABS 2004, LNAI 3228, Springer, pp. 275–280, 2005. [30] Yukiko I. Nakano, Toshihiro Murayama, and Toyoaki (Third NASA-Goddard/IEEE Workshop on Formal Nishida: Engagement in Situated Communication by Approaches to Agent-Based Systems (FAABS III), Conversational Agents, in Proceedings of Multimedia Greenbelt, Maryland, USA, April 26–28, 2004) and Network Information Systems, Vol.2: the 1st [22] Koji Yamashita, Hidekazu Kubota, Toyoaki Nishida: International Workshop on Intelligent Media Can Conversational Agents Promote Our Technology for Communicative Intelligence (IMTfCI), Comprehension: Effects of Knowledge Level and pp. 95-101, 2004. Representational Form, The Eighth World [31] Takashi Tajima, Yong Xu, and Toyoaki Nishida: Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and Entrainment based Human-Agent Communication of Informatics（July 21, Orland, Florida, USA）, 2004. Tacit Intention, in Proceedings of Multimedia and [23] Takashi Tajima, Yong Xu, Toyoaki Nishida: Network Information Systems, Vol.2: the 1st Entrainment Based Human-Agent Interaction, Proc. of International Workshop on Intelligent Media IEEE Conf. on Robotics, Automation and Mechatronics Technology for Communicative Intelligence (IMTfCI), (RAM2004), Singapore, pp.1042-1047, December, pp. 157-166, 2004. 2004. [32] Hung-Hsuan Huang, Yasuyuki Sumi, and Toyoaki [24] Toyoaki Nishida: Towards Intelligent Media Technology Nishida: Gallery: In support of human memory, in for Communicative Intelligence, Keynote Speech, in M.Gh.Negoita, R.J.Howlett, L.C.Jain (Eds), 8th Proceedings of International Workshop on Intelligent International Conference on Knowledge-Based Media Technology for Communicative Intelligence Intelligent Information and Engineering Systems (KES (IMTCI), pp. 1-7, 2004. 2004), LNAI 3213, pp.357-363, September, 2004. [25] Tomohiro Fukuhara, Toshihiro Murayama, and Toyoaki [33] Yukiko I. Nakano, Masashi Okamoto, Daisuke Nishida: IC-Portal: an Integrated Communication Kawahara, Qing Li, and Toyoaki Nishida: Converting Support System for Understanding a Social Problem, in Text into Agent Animations: Assigning Gestures to Proceedings of International Workshop on Intelligent Texts, in Proceedings of Human Language Technology Media Technology for Communicative Intelligence, pp. Conference of the North American Chapter of the 60-63, 2004. Association for Computational Linguistics [26] Ken'ichi Matsumura, Yukiko I. Nakano, and Toyoaki (HLT-NAACL 2004), Companion Volume, pp. 153-156, Nishida: The Analysis of Conversational Contents 2004. Creation Process on SPOC system, in Proceedings of [34] Toyoaki Nishida: Conversational Knowledge Process International Workshop on Intelligent Media for Social Intelligence Design, Invited Talk, in: A. Technology for Communicative Intelligence (IMTCI), Aagesen et al. (Eds.): INTELLCOMM 2004, LNCS pp. 100-103, 2004. 3283, Springer, pp. 28–42, 2004. [27] Yukiko I. Nakano, Masashi Okamoto, and Toyoaki [35] Toyoaki Nishida: Conversation Quantization for Nishida: Enriching Agent Animations with Gestures and Conversational Knowledge Process, Special Invited Highlighting Effects, in Proceedings of International Talk, S. Bhalla (Ed.): DNIS 2005, LNCS 3433, Springer, Workshop on Intelligent Media Technology for pp. 15 – 33, 2005. Communicative Intelligence (IMTCI), pp. 112-115, 2004. 総説・解説論文 [28] Masashi Okamoto, Yukiko I. Nakano, and Toyoaki [36] 堀井 秀之、西田 豊明、中尾 政之、岡本 浩一、 Nishida: Towards Enhancing User Involvement via 城山 英明、 古田 一雄、田辺 文也、松田 光 Empathy Channel in Human-Computer Interface Design, 司、清野 純史、加藤 浩徳、 永井 良三： 特 in Proceedings of International Workshop on Intelligent 集２：ﾐｯｼｮﾝ･ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑⅠ:安全性に係る知識体系の構 Media Technology for Communicative Intelligence 築と社会技術の設計手法の開発（中間報告），社会 (IMTCI), pp. 129-132, 2004. 技術研究論文集，2004． [29] Toshihiro Murayama, Yukiko I. Nakano, and Toyoaki [37] R Fruchter, T Nishida, D Rosenberg: Nishida: Participatory Information Sharing System by Understanding mediated communication: the social Using an Interface Agent and a Situation, in Proceedings intelligence design (SID) approach, AI & Society, of Multimedia and Network Information Systems, Vol.2: Volume 19, Number 1, pp. 1-7, 2005. DOI: the 1st International Workshop on Intelligent Media 10.1007/s00146-004-0297-y Technology for Communicative Intelligence (IMTfCI),

88 [38] 西田豊明：分身エージェントを用いた知識流通，計 知能学会第 18 回全国大会，1H1-02, 2004. 測と制御，第 43 巻，第 12 号，pp. 969-974, 2004. [53] 黄 宏軒, 角 康之, 西田 豊明：Gallery: 人間記憶支 援システム，人工知能学会第 18 回全国大会，2E1-02, シンポジウム／研究会／全国大会等 2004. [39] 小笠原嘉靖, 田島敬士, 畠山誠, 西田豊明: 引き込 [54] 許 宰源, 西田 豊明：相互適応的な知識外化手法を み現象に基づく人間とロボットの暗黙情報のコミ 用いた知識編集支援，人工知能学会第 18 回全国大 ュニケーション,人工知能学会 第 18 回全国大会 会，2E1-05, 2004. 2B3-05(2004.6). [55] 久保田秀和，西田豊明：分身エージェントに媒介さ [40] 黒橋禎夫,大泉敏貴,大西貴士,柴田知秀,鍛治伸裕,河 れたコンテンツマネジメントシステム，人工知能学 原大輔,岡本雅史,西田豊明: 会話型知識プロセスの 会第 18 回全国大会，2C2-07, 2004. ためのテキストの自動プレゼンテーション, 2005 年 情報学シンポジウム,pp.145-152 (2005.1.20-21). 特許出願 [41] 荒牧英治, 黒橋禎夫, 柏岡秀紀, 加藤直人: 確率的 [56] 荒牧英治, 黒橋禎夫, 柏岡秀紀, 加藤直人: 句アラ 用例ベース翻訳の実現,言語処理学会 第 11 回年次 インメント装置、及びコンピュータプログラム 特 大会, pp.843-846 (2005.3). 願 2004-236972, 平成 16 年 8 月 17 日出 [42] 鍜治伸裕, 黒橋禎夫: 話し言葉への言い換えのため の話題を考慮した単語選択,言語処理学会 第 11 回 会議・ワークショップの主催 年次大会, pp.1137-1140 (2005.3). [57] Anton Nijholt (Program Chair), Toyoaki Nishida, [43] 大西貴士, 黒橋禎夫: 様々な表現のずれを吸収する Renata Fruchter, Duska Rosenberg (Program co-chairs): テキスト検索システム,言語処理学会 第 11 回年次 SID2004 (Social Intelligence Design 2004), University 大会, pp.1161-1164 (2005.3). of Twente, Enschede, the Netherlands, July 5-7, 2004. [44] 加藤紀雄, 柴田知秀, 黒橋禎夫: 言語情報と映像情 [58] Toyoaki Nishida, Jerzy Paweł Nowacki (Workshop 報の統合による物体のモデル学習と認識,言語処理 Chairs): IMTCI International Workshop on Intelligent 学会 第 11 回年次大会, pp.105-108 (2005.3). Media Technology for Communicative Intelligence in [45] 柴田知秀, 黒橋禎夫: 隠れマルコフモデルによるト Warsaw, Poland, September 13-14, 2004 ピックの遷移を捉えた談話構造解析,言語処理学会 [59] Toyoaki Nishida, Elzbieta Kukla (Workshop Chairs): 第 11 回年次大会, pp.109-112 (2005.3). IMTfCI 1st International Workshop on "Intelligent [46] 河原大輔,黒橋禎夫: 大規模格フレームに基づく構 Media Technology for Communicative Intelligence" 文・格解析の統合的確率モデル,言語処理学会 第 11 affiliated with 4th National Conference on Multimedia 回年次大会, pp.923-926 (2005.3). and Network Information Systems, Szklarska Poreba, [47] 中澤敏明, 河原大輔, 黒橋禎夫: 日本語辞書整備の Poland, September 16-17, 2004 ための日本語カタカナ複合名詞の自動分割,言語処 [60] Renate Fruchter (Program Chair), Toyoaki Nishida, 理学会 第 11 回年次大会, pp.588-591 (2005.3). Kincho H. Law, Duska Rosenberg (Program co-chairs): [48] 中野有紀子，西田豊明，植田一博，黒橋禎夫，伝康 SID2005 (Social Intelligence Design 2005), Stanford 晴，中村裕一：会話インタフェースにお稀有 University, Stanford, CA, USA, March 24-26, 2005 affordance と engagement ― 会話情報学をめざして， 招待講演・依頼講演 認知科学会 第 21 回大会，pp.420-425, 2004 黒橋禎夫 柴田知秀 特別講演：作業教示映像の構造 [49] 岡本和憲，中野有紀子，西田豊明：台本に基づく会 [61] , : 話エージェントのジェスチャ自動生成，人工知能学 的理解へ向けて, 電子情報通信学会 PRMU 研究会 会第 18 回全国大会，1E1-02, 2004. 2004-86, pp.19-23 (2004.10). [50] 村山敏泰，福原知宏，西田豊明：図解を積極的に用 [62] Toyoaki Nishida: Towards Intelligent Media Technology いる会話環境からの会話的コンテンツ作成システ for Communicative Intelligence, Keynote Speech, in ムの提案，人工知能学会全国大会（第 18 回）論文 Proceedings of International Workshop on Intelligent 集，1B1-01(CD-ROM), 2004. Media Technology for Communicative Intelligence (IMTCI), pp. 1-7, 2004. (論文は国際会議論文の項に [51] 山下耕二，福原知宏，西田豊明：パブリック・オピ 掲載) ニオン・チャンネルにおけるストーリー創造の分析， 人工知能学会全国大会（第 18 回）論文集， [63] Toyoaki Nishida: Conversational Knowledge Process 1D1-04(CD-ROM), 2004. for Social Intelligence Design, Invited Talk, in: A. Aagesen et al. (Eds.): INTELLCOMM 2004, LNCS [52] 福原知宏, 村山敏泰, 西田豊明：社会問題理解のた 3283, Springer, pp. 28‐ 42, 2004. (論文は国際会議 めの統合型コミュニケーション支援システム，人工

89 論文の項に掲載) [64] Toyoaki Nishida: Conversation Quantization for Conversational Knowledge Process, Special Invited Talk, S. Bhalla (Ed.): DNIS 2005, LNCS 3433, Springer, pp. 15 ‐ 33, 2005. (論文は国際会議論文の項に掲 載) [65] Toyoaki Nishida: Towards Communicative Intelligence -- Enabling Conversations Beyond Space and Time，第 20 回 (2004) 京都賞記念ワークショップ 先端技術 部門シンポジウム，「パーソナルコンピュータと教 育の将来像」，国立京都国際会館，2004 年 11 月 12 日 [66] 西田豊明：FIT 賢人会議：情報学のセントラルドグ マ ― 会話情報学， FIT2004 第 3 回情報科学技術 フォーラム，同志社大学，2004 年 9 月 8 日

その他発表 [67] 西田豊明：虚と実，巻頭言，認知科学会誌，第 11 巻第 4 号，pp. 309-310, 2004. [68] 西田豊明：20 世紀の名著名論:Russell, S. and Norvig, P.: Artificial Intelligence - A Modern Approach -（古川 監訳：エージェントアプローチ 人工知能） Russell, S. and Norvig, P. : Artificial Intelligence - A Modern Approach -，情報処理， Vol . 45， No.9，p. 977, 2004 年 9 月．

90 相田研究室 tackle with the long-fat-pipe problem, loss recovery algorithm Aida Laboratory and burst traffic in TCP. We have implemented R-M/TCP (http://www.aida.k.u-tokyo.ac.jp) and investigated its performance in the ns2 network simulator and a FreeBSD platform. 研究現況 Current Research Projects 2. より広範囲で、容易に利用可能なグリッドコ ンピューティング環境 1. インターネット上における複数経路通信 相田 仁・岩村 尚・神堀 真也 相田 仁・ロットウィブンチャイ グンティダー Grid Computing environment for more widespread ・大須賀 徹・板谷 俊輔・岡野 諭 and easier use Multi-path Communication over the Internet H.Aida, T.Iwamura and S.Kambori H.Aida, K.Rojviboonchai, T.Osuga, S.Itadani and グリッドコンピューティングはここ数年活発に研究さ S.Okano れ、徐々に実用化され始めている。しかし、本格的実用 近年、インターネットにおける信頼性や通信性能の向 化にはまだ様々な課題が残されている。当研究室ではグ 上を目指す様々な研究がされている。ネットワーク層に リッドコンピューティングがより広範囲で利用できるよ おいては、 マルチホーミング技術が提案されており、 IP うに、次のような研究を行っている。 複数の アドレスを用いて異なる に接続し、一部の IP ISP 1) これまでのグリッドコンピューティングシステム 回線がダウンしたときに別の 経由でパケットを送る ISP はすべて Unix オペレーティングシステム上に構築され ことで、障害に対する冗長性を実現している。またトラ ていたが、EcoGrid.Net プロジェクトでは、マイクロソフ ンスポート層においては、 SCTP(Stream Control トの.NET プラットフォーム上にグリッドコンピューテ Transmission Protocol)が提案されており、これは 1 つの通 ィング環境を構築し、より広い範囲の利用者から利用可 信ストリームにおいて複数の通信路を設けることで、耐 能とすることを目指している。 故障性に優れた通信を提供している。 2) 従来のグリッドコンピューティングシステムでは、 しかしこれらの技術は、複数の経路を予備回線として 事前の入念な準備、高コストの管理によって性能、信頼 だけ用いており、複数の経路を同時に活用してはいない。 性、QoS を確保してきた。しかし現在、短時間あるいは 当研究室ではレートに基づく複数経路通信プロトコル １回きりの実験のためにグリッドを構築する(Ad hoc R-M/TCP(Rate-based Multi-path Transmission Control Grid)要求が高まっている。このような場合、従来通りの Protocol)を提案し、複数の経路を同時に活用する研究を 入念な準備をするのではコスト、時間がかかってしまう。 している。このプロトコルには、ロングファットパイプ そこで当研究室では Ad hoc Grid において QoS を管理す 問題、 、バーストトラフィックを Loss Recovery Algorithm る手法について研究を行っている。 解決するため、ネットワークの状態に素早く追従して輻 Grid Computing has been an active research area in recent 輳や損失を回避する輻輳制御や送信レート制御なども組 years and the practical application of it is being developed み込んでいる。 gradually. But, there are a lot of challenges for full-scale use. 現在、ネットワークシミュレータの においてシミ ns-2 In our laboratory, we are doing research on following items to ュレーションを行うとともに、 を用いた実験環 FreeBSD make Grid Computing available for wide use. 境において実装を行い、性能の評価と改善を行っている。 1) Until now, all existing flatforms for Grid Computing Recently, there have been several efforts to improve have been built on Unix operating system. Our project, reliability and performance of the Internet. In network EcoGrid.Net, proposes a new implementation built on the perspective, multihoming techniques have been proposed. Microsoft .NET framework. It will give the access to the Multiple addresses could be from different ISPs. If the link Grid platform, to a wider range of users. to one ISP fails, a different link can be used to carry the traffic, 2) In the traditional Grid system, the realization of the resulting in better fault . In transport protocol performance, reliability and QoS control needs an elaborative perspective, Stream Control Transmission Protocol (SCTP) setup in advance and high cost administrations. Now, has provided network-level fault tolerance by supporting host geographically distributed scientists want to establish Grid for multihoming at either end of the connection. However, these short term or one time experiment (Ad hoc Grid). In Ad hoc solutions have focused only on providing fault tolerance by Grid, the setup and administration in the traditional Grid having multiple standby paths but not yet considered a may too costly and takes too much time. In our laboratory, simultaneous use of multiple paths to achieve the improved we are doing research about QoS control in Ad hoc Grid throughput. Therefore, our protocol, Rate-based Multi-path environment. Transmission Control Protocol (R-M/TCP), aims at providing a simultaneous use of multiple paths. Moreover, it performs 3. ウェーブレットに基づくスケーラブル動画像 a rate-based and loss-avoidance congestion control in order to 符号化の高品質化

91 相田 仁・佐藤 大将 論文・著書一覧（2004 年度） High performance Wavelet-based scalable video Publications List coding H.AIDA and D.SATO 研究論文 従来の MPEG 符号化システムでは、様々なスピードを [1] K. Rojviboonchai, and H. Aida: An Evaluation of 持つネットワークや、様々な容量の蓄積メディアにあわ Multi-Path Transmission Control Protocol (M/TCP) せるためには、その都度符号化を行う必要があった。一 with Robust Acknowledgement Schemes, IEICE Trans. 方、現在標準化中の MPEG SVC(Scalable Video Coding)で Commun., Vol.E87-B, No.9, pp.2699-2707 (2004.9). は、符号化したビットストリームから必要な部分だけ復 号することにより、様々な解像度・画質・フレームレー 国際会議論文 トの動画を得ることができる。この拡張性を実現する一 [2] K. Rojviboonchai, T. Tsukamoto, and H. Aida: Addition つの手段がウェーブレット符号化である。本研究では、 of Explicit Congestion Notification (ECN) to Multi-path ウェーブレット符号化向けの高画質かつ高速な動き推定 Transmission Control Protocol (M/TCP), IEEE 手法について研究を行った。 International Symposium on Communication and In traditional MPEG encoding system, we have to Information Technologies (ISCIT2004), Sapporo, re-encode video contents several times to adapt networks or (2004.10). storage media having different speeds or capacity. Recently, [3] K. Rojviboonchai, T. Osuga, and H. Aida : R-M/TCP: MPEG SVC (Scalable Video Coding) is proposed and now Protocol for Reliable Multi-path Transport over the under standardization. In this scheme, we can get various Internet, IEEE AINA 2005, Taipei, (2005.3). video streams with different resolution, image quality, or frame rate, from single stream by decoding necessary bits シンポジウム・研究会・大会等発表 by encoding only once. Wavelet coding is a way to achieve [4] 板谷, 前川, K. Rojviboonchai, 相田, 複数経路通信 this scalability. We are doing research on motion estimation プロトコル M/TCP の FreeBSD への実装 methods for Wavelet coding with both high image quality and (Implementation of Multi-path Transmission Control high speed. Protocol (M/TCP) on FreeBSD), 電気学会通信研究会, 4. 電子メールの送信元認証と返信メール自動集 CMN-04-22 (2004.6). 計機能 [5] 佐藤, 相田: ウェーブレットの位置情報保存性を利 相田 仁・光田 智史・川村 泰二郎 用した高精度動き推定 (High-Precision Motion Email Sender Authentication and Automatic Estimation using Wavelet's Conservation Property of Reply-Mail Aggregation Position Information), 電気学会通信研究会, H.Aida, S.Mitsuda and T.Kawamura CMN-04-39 (2004.9). 近年電子メールは、コミュニケーションの手段の 1 つ [6] 光田, 相田: 電子メールの送信元認証におけるハン として、商業的にも個人的にも非常に重要な役割を果た ドシェーク活用の提案 (Handshake Approach for している。しかし、電子メールの普及と共に、いわゆる Sender Authentication in Email System), 情報処理学 迷惑メールが増加し、最近では実在する企業のメールア 会グループウェアとネットワークサービスワーク ドレスを騙ってユーザをだまそうとするフィッシングと ショップ 2004, No.1 (2004.11). 呼ばれる詐欺も問題となっている。そこで本研究では、 [7] 大須賀, ロットウィブンチャイ, 相田: レートに基 メールの送信元ドメインをサーバ上で認証する仕組みに づく複数経路通信プロトコル R-M/TCP におけるデ ついて検討を行った。また、メールのより高度な機能と ータ分配手法 (Packet Scheduling Algorithm for して、メーリングリストなどを利用して、多数の人にア Rate-based Multi-path TCP (R-M/TCP)), 信学技報, ンケートなどを取った際の返信メールを自動に集計する IA2004-34, pp.93-98 (2005.1). 方法についても研究を行った。 E-mail has a important role in communication with others. As e-mail is widely used, however, the number of SPAM has increased and "Phishing Attacks" using spoofed e-mails has become a big social problem. So, we are discussing a new mail transfer system to authenticate the domain name of sender email address. We are also studying about automatic reply mail aggregation by extending functions of Mailing List system.

92 坂井・五島研究室 2. ディペンダブル・コンピュ－ティング Sakai & Goshima Laboratory 坂井 修一・五島 正裕・葛 毅・入江 英嗣・ルォン (http://www.mtl.t.u-tokyo.ac.jp/) ディン フ ォ ン・豊 島 隆志・初田 直 也・栗 田 弘之・ 清水 一人・仲村 邦彦 研究現況 Dependable Computing Current Research Projects S. SAKAI, M. GOSHIMA, Y. GE, H. IRIE, L. D. HUNG, T. TOYOSHIMA, N. HATTA, H. Kurita, K. 1. 省電力チップマルチプロセッサ SHIMIZU and K. NAKAMURA 坂井 修一・五島 正裕・ルォン ディン フォン・ コンピュ－タとインタ－ネットを中心とする情報シス 豊島 隆志・初田 直也・栗田 弘之・清水 一人 テムが重要な社会基盤のひとつとなるにつれ, そのディ Power Efficient Chip Multiprocessor ペンダビリティの確保が大きな課題となっている。ディ S. SAKAI, M. GOSHIMA, ペンダビリティは, 信頼性・安全性・可用性・堅牢性・ L. D. HUNG, T. TOYOSHIMA, N. HATTA, H. 拡張性などの複合的・総合的な性質である。現在の情報 KURITA and K. SHIMIZU 処理環境は, 場当たり的にできている部分が大きく, 真 現在の VLSI 設計においては, 低消費電力の要求が大 にディペンダブルなシステムを形成しているとは言い難 きく高まっている。それを満たすためには 従来行われ , い。本研究では, 急速に発展を続ける情報処理環境に必 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 須なディペンダビリティを高度に実現する情報処理基盤 加えて ア－キテクチャ コンパイラ アルゴリズムな , , , の中で, 特にディペンダブル・ア－キテクチャおよびコ ど より抽象度の高いレベルで低消費電力を実現するこ , ンパイラの技術開発を行う。具体的には, 近未来の超デ とが必要になっている。 ィペンダブル CPU ア－キテクチャの研究開発を行う。 我々は チップの設計におけるア－キテクチャと , CPU As our society deeply depends on information system コンパイラのレベルでの省電力技術について研究し そ , consisting of the computers and Internet, how to satisfy the れをスレッド投機実行チップマルチプロセッサに応用す “dependability” of the system becomes one of the biggest ることを検討している。チップマルチプロセッサの利点 subjects. Dependability means the complex and integrated である設計の容易さと スレッド投機によって得られる , property of the followings properties: reliability, safety, 高い性能に加え 低消費電力という特性を盛り込むこと , availability, robustness and extensibility. Since many major が狙いである。 parts of the current information processing environment are 研究テ－マとして 以下のものがある。 , built up in an ad hoc way, it cannot be said “dependable.” Our － 省電力のためのア－キテクチャ技術 research focuses on the dependable architecture and compiler, － 省電力のためのソフトウェア技術 to realize really dependable information processing platforms － 投機実行の管理と制御 required for rapidly expanding distributed information － グロ－バル通信の最適化 processing environment. More precisely, we are researching Low power VLSI design is highly required. To meet the and developing dependable CPU architectures which will be low power requirement, we should reduce power not only at fabricated in the near future. device or circuit level but also at more abstract levels, i.e., architectural, compiler, algorithm, operating system, and 3. 統合メディア処理手法の研究 programming language levels. 坂井 修一・浜田 玲子 Our research investigates power reduction techniques for Research on Integrative Media Processing Methods CPU chip design. It focuses the reduction at architectural and S. SAKAI and R. HAMADA compiler levels. The techniques are adopted to a speculative マルチメディア, すなわちテキスト・画像・音声を統 multithreading chip multiprocessor, a central architecture of 合的に処理する統合メディア処理手法の研究を行なって near future CPUs. Here, we consider it ‘central’ since it has いる。具体的には, 統合メディア処理を適用する有効な possibilities to combine the scale advantage of less design 対象として, ニュ－ス番組や教養番組の映像への自動的 complexity of chip multiprocessors and the performance 索引付けの実現を目指している。このような技術は, 増 advantage of speculative multithreading, with the reduction in 大するマルチメディア資源を効率的かつ省力的に管理す power consumption. るために不可欠である。また, このような機構に必要な The research includes the following topics: 映像解析や自然言語処理, そして応用システムの研究を － Architectural techniques for power reduction 行なっている。マルチメディア化した料理映像を利用し － Software techniques for power reduction た調理支援システムの研究では, 情報処理分野からの料 － Management and control of speculations 理に対する支援という, これまでのマルチメディア研究 － Optimization of global communication にはない実用的かつ新しい提案を行っている。 Our aim is to realize integrative media processing, which

93 processes multimedia: text, image and audio interactively. SSE、SSE2、SSE3 と、毎年のように命令セットを拡張す Concretely, we are aiming to index automatically to news ることで新しい要求に対応している。 programs and cultural programs, taking advantage of the そこで、命令セットはスカラのまま、動的に SIMD 命 effectiveness of integrated media processing. Such a 令を生成することを試みる。このことによって、SIMD technology is essential to handle the increasing amount of 命令セットを規定する必要がなくなるほか、通常の multimedia resource effectively, avoiding laborious manual SIMD 命令では対応できない非定型的な処理も可能にな work. On the other hand, we are dealing with natural language ると考えられる。 processing and video analysis necessary to enable such Since a SIMD instruction executes typically four operations mechanisms. Adding to that, we propose a novel and practical simultaneously, it is effective especially for regular programs system to support cooking activities as an application system such as multimedia processing. The application of SIMD which performs interactive presentation of visual information instruction, however, strongly depends on the variety of and ideal order of cooking procedures for users. instructions included in the instruction set. For example, Intel Pentium has been extending the instruction set almost 4. フロントエンド実行 annually; from MMX, SSE, SSE2, then SSE3. 五島 正裕・坂井 修一・葛 毅・入江 英嗣・ In order to avoid this problem, we try to produce SIMD ルォン ディン フォン instructions dynamically from usual scalar instructions. This Front-end Execution scheme will also enable SIMD execution of irregular M. GOSHIMA, S. SAKAI, Y. GE, H. IRIE, programs that cannot be accelerated by usual SIMD L. D. HUNG instruction sets. 通常のスーパースカラ・プロセッサでは、命令はまず 命令ウィンドウにディスパッチされた後、演算器に対し 6. Dualflow アーキテクチャ て発行され、実行される。フロントエンド実行とは、命 五島 正裕・坂井 修一・葛 毅・入江 英嗣・ 令ウィンドウより上流側 ―― フロントエンドにも演算 ルォン ディン フォン 器を置いて、命令を実行することである。フロントエン Dualflow Architecture ド実行は、バックエンドに同数の演算器を追加するより M. GOSHIMA, S. SAKAI, Y. GE, H. IRIE, 性能が向上することが分かっている。 L. D. HUNG 今後は、より積極的にフロントエンド演算器を活用す Dualflow は、通常の制御駆動型とは全く異なる、レジ ることを試みる。 スタのない命令セット・アーキテクチャである。レジス In usual superscalar processors, instructions are once 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、 dispatched in the instruction window, and then issued to the レジスタ・リネーミングを行うことなくスーパースカラ execution units. The upper stream of the pipeline than the 実行が可能となる。元々の Dualflow では、データの生産 instruction window is referred to as the front-end, while the 者がその消費者を指定していたが、消費者の数が規定で lower as the back-end. The front-end execution is to add 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 execution units to the front-end, and to execute instructions in ていた。 the front-end in addition to the back-end. The evaluation そこで、その逆 ―― つまり、消費者が生産者を指定 results show that the front-end execution is more effective するタイプが考えられる。ソース・オペランドの数は原 than adding the same number of execution units to the 理的に一定であるので、このことによってコピー命令の back-end. 挿入を避けることができると考えられる。 We try to utilize the front-end execution units more Dualflow is a novel instruction set architecture without aggressively for more efficiency. registers. Since the Dualflow processor passes data directly between instructions without storing them into registers, it 5. 動的 SIMD enables superscalar execution without register renaming. In 五島 正裕・坂井 修一・葛 毅・入江 英嗣・ the original Dualflow architecture, the producer of data ルォン ディン フォン specifies their consumers. But it increases unnecessary copy Dynamic SIMD instructions, because the number of the consumers cannot be M. GOSHIMA, S. SAKAI, Y. GE, H. IRIE, intrinsically bound. L. D. HUNG We try to design the “opposite” scheme, in which the SIMD 命令は、同じ演算を 4 つ程度、1 命令で同時に consumer of data specifies the producers. Since the number of 実行できるため、マルチメディアなどの定型処理に威力 the source operands is intrinsically fixed, this scheme can を発揮する。しかしこの SIMD 命令は、どんな命令が用 avoid insertion of copy instructions. 意されているかによって、その適用範囲が大きく左右さ れてしまう。そのため、例えば Intel Pentium では、MMX、

94 論文・著書一覧（2004 年度） (2004). Publications List [10] M. Takayama, S. Mori, Y. Shinomoto, M. Goshima, Y. Nakashima and S. Tomita: Cell-Projection Parallel 研究論文 Volume Rendering with Early Ray Termination, Int'l [1] 服部直也, 高田正法, 入江英嗣, 坂井修一, 田中英 Conf. on Visualization, Imaging and Image Processing 彦: クリティカルパス情報を用いた分散命令発行 (VIIP 2004) (2004). 型マイクロプロセッサ向けステアリング方式, 情 報処理学会 ACS 論文誌, Vol. 45, No. SIG 6(ACS 6), 総説・解説論文・招待講演 pp. 12－22 (2004). [11] 坂井修一: 性能からディペンダビリティへ：プロセ [2] 服部直也, 高田正法, 岡部淳, 入江英嗣, 坂井修一, ッサのこれから, 情報処理学会関西支部大会招待 田中英彦: 依存命令間の発行時間差に基づいた命 講演 (2004). 令ステアリング方式, 情報処理学会 ACS 論文誌, [12] 五島正裕: シリーズ「20 世紀の名著名論」、「David Vol. 45, No. SIG 11(ACS 7), pp. 80－93 (2004). A. Patterson, Carlo H. Sequin: RISC I: A Reduced [3] Niko Demus Barli, Luong Dinh Hung, Hideyuki Miura, Instruction Set VLSI Computer」, 情報処理, Vol. 46, Chitaka Iwama, Daisuke Tashiro, Shuichi Sakai and No. 3 (2005) Hidehiko Tanaka, Cache Coherence Strategies for Speculative Multithreading CMPs: Characterization and シンポジウム・研究会・大会等発表 Performance Study: 情報処理学会 ACS 論文誌, Vol. [13] 服部直也, 高田正法, 岡部淳, 入江英嗣, 坂井修一, 45, No. SIG 11(ACS 7), pp. 119－131 (2004). 田中英彦: 依存命令間の発行時間差に基づいた命 [4] 入江英嗣, 服部直也, 高田正法, 坂井修一, 田中英 令ステアリング方式, 先進的計算基盤システムシ 彦, クラスタ型プロセッサのための分散投機メモ ンポジウム SACSIS 2004, pp. 167－176 (2004). リフォワ－ディング, 情報処理学会 ACS 論文誌, [14] Niko Demus Barli, Luong Dinh Hung, Hideyuki Vol. 45, No. SIG 11(ACS 7), pp. 94－104 (2004). Miura, Chitaka Iwama, Daisuke Tashiro, Shuichi Sakai [5] 丸山悠樹, 中田智史, 高山征大, 篠本雄基, 五島正 and Hidehiko Tanaka: Cache Coherence Strategies for 裕, 森眞一郎, 中島康彦, 富田眞治: 汎用グラフィ Speculative Multithreading CMPs: Characterization and クスカードを用いた並列ボリュームレンダリング Performance Study, 先進的計算基盤システムシンポ システム, 情報処理学会 ACS 論文誌, Vol. 45, No. ジウム SACSIS 2004, pp. 111－120 (2004). SIG 11(ACS 7), pp. 332－345 (2004). [15] 入江英嗣, 服部直也, 高田正法, 坂井修一, 田中英 [6] 額田匡則, 小西将人, 五島正裕, 中島康彦, 富田眞 彦, クラスタ型プロセッサのための分散投機メモ 治: 参照の空間局所性を最大化するボリューム・レ リフォワ－ディング, 先進的計算基盤システムシ ンダリング・アルゴリズムの改良, 情報処理学会 ンポジウム SACSIS 2004 (2004). ACS 論文誌, Vol. 45, No. SIG 11(ACS 7), pp. 356－ [16] 小西将人, 額田匡則, 五島正裕, 中島康彦, 森眞一 367 (2004). 郎, 富田眞治: フロントエンド実行,先進的計算基 盤システムシンポジウム SACSIS 2004 (2004). (ポス 国際会議論文 ター). [7] Luong Dinh Hung, Chitaka Iwama, Niko Demus Barli, [17] 森眞一郎, 津邑公暁, 五島正裕, 中島康彦, 富田眞 Naoya Hatta, Shuichi Sakai and Hidehiko Tanaka, 治: 汎用グラフィックスカードを用いた並列ボリ Dynamic Cache Way Allocation for Power Reduction, ュームレンダリングシステム, 先進的計算基盤シ Coolchips 2004 (2004). ステムシンポジウム SACSIS 2004, pp. 415－424 [8] Reiko Hamada, Koichi Miura, Ichiro Ide, Shin’ichi (2004). Satoh, Shuichi Sakai and Hidehiko Tanaka: Multimedia [18] 津邑公暁, 中島康彦, 五島正裕, 森眞一朗, 富田眞 integration for cooking video indexing, Advances in 治: 大容量汎用 3 値 CAM を用いた並列事前実行 Multimedia Information Processing － PCM2004 5th 機構の効率的実現, 先進的計算基盤システムシン Pacific Rim Conf. on Multimedia, Proc. Part II, Vol. ポジウム SACSIS 2004, pp. 251－260 (2004). － 3332, pp. 657 664 (2004). [19] 額田匡則, 小西将人, 五島正裕, 中島康彦, 富田眞 [9] M. Takayama, S. Mori, Y. Shinomoto, M. Goshima, Y. 治: 参照の空間局所性を最大化するボリューム・レ Nakashima and S. Tomita: Implementation of Cell- ンダリング・アルゴリズムの改良, 先進的計算基盤 Projection Parallel Volume Rendering with Dynamic システムシンポジウム SACSIS'04, pp. 333－340 Load Balancing, Int’l Conf. on Parallel and Distributed (2004). Processing Techniques and Applications (PDPTA) [20] 劉小路, 額田匡則, 小西将人, 五島正裕, 中島康彦,

95 森眞一郎, 富田眞治: クリティカリティ予測のため 利用および並列事前実行機構における高速化手法, のスラック予測, 先進的計算基盤システムシンポ 情報処理学会研究報告 2004 － ARC － 149 ジウム SACSIS 2004, pp. 187－196 (2004). (HOKKE-2004) (2004). [21] 高山征大, 篠本雄基, 五島正裕, 森眞一郎, 中島康 [31] 小西将人, 五島正裕, 中島康彦, 森眞一郎, 富田眞 彦, 富田眞治: セル投影型並列ボリュームレンダリ 治: フロントエンド実行, 情報処理学会研究報告 ングの Early Ray Termination による高速化, Visual 2004－ARC－158 (2004). Computing/グラフィクスと CAD 合同シンポジウム, [32] 高山征大, 篠本雄基, 五島正裕, 森眞一郎, 中島康 pp. 169－174 (2004). 彦, 富田眞治: セル投影型並列ボリュームレンダリ [22] 小松原誠, 五島正裕, 森眞一郎, 中島康彦, 富田眞 ングの Early Ray Termination による高速化, Visual 治: 汎用グラフィクスカードを用いた格子ボルツ Computing/グラフィクスと CAD 合同シンポジウ マン法による流体シミュレーション, 2005 年ハイパ ム (2004). フォーマンスコンピューティングと計算科学シン [33] 小西将人, 福田匡則, 五島正裕, 中島康彦, 森眞一 ポジウム (HPCS 2005) ポスター論文集, p. 22 郎, 富田眞治: フロントエンド実行によるプリロー (2005). (ポスター). ドの提案, 報処理学会研究報告 2004－ARC－159 [23] 浜田玲子, 佐藤真一, 坂井修一, 田中英彦, 背景情 (SWoPP 2004), pp. 31－36 (2004). 報に基づく映像ショットのクラスタリング, 情報 [34] 福田匡則, 小西将人, 五島正裕, 中島康彦, 森眞一 処理学会 画像の認識・理解シンポジウム 郎, 富田眞治: グローバル分岐履歴を用いたスラッ (MIRU2004), Vol. 2004, SUP－C1 (2004). ク予測, 情報処理学会研究報告 2004－ARC－159 [24] Hidetsugu Irie, Naoya Hattori, Masanori Takada, Naoya (SWoPP 2004), pp. 25－30 (2004). Hatta, Takashi Toyoshima, Shota Watanabe and Shuichi [35] 清水雄歩, 笠原寛壽, 中島康彦, 五島正裕, 森眞一 Sakai: Steering and Forwarding Techniques for 郎, 富田眞治: 汎用 CAM を用いた区間再利用プロ Reducing Memory Communication on Clustered セッサシミュレータの高速化, 電子情報通信学会 Microarchitecture, 8th Int’l Workshop on Innovative 技術研究報告 CPSY2004－16 (SWoPP 2004), pp.43 Architecture for Future Generation High-Performance －48 (2004). Processors and Systems (IWIA) (2005). [36] 森一郎, 篠本雄基, 五島正裕, 中島康彦, 富田眞治: [25] 葛毅, 櫻井隆雄, 阿部公輝, 坂井修一: RSA 暗号に 汎用グラフィクスカード上での簡易シミュレーシ おける高基数剰余除算回路, 電子情報通信学会研 ョンと可視化, 電子情報通信学会技術研究報告 究報告（情報セキュリティ研究会）, Vol. 2004, No. 75, CPSY2004－24 (SWoPP 2004), pp. 25－30 (2004). － pp. 15 20 (2004). [37] 清水雄歩, 笠原寛壽, 中島康彦, 五島正裕, 森眞一 [26] 入江英嗣, 高田正法, 坂井修一: メモリ依存予測を 郎, 富田眞治: 汎用 CAM を用いた区間再利用プロ 利用したフォワ－ディング局所化手法, 情報処理 セッサシミュレータの高速化,平成 16 年度情報処理 学会計算機ア－キテクチャ研究会 2004－ARC－159, 学会関西支部大会, No. C-10, pp. 175－178 (2004). － Vol. 2004, No. 80, pp. 49 54 (2004). [38] 森眞一郎, 五島正裕, 中島康彦, 富田眞治: 並列ベ [27] Naoya Hatta, Niko Demus Barli, Chitaka Iwama, Luong クトルプロセッサとしてのグラフィクスプロセッ Dinh Hung, Daisuke Tashiro, Shuichi Sakai and サ,平成 16 年度情報処理学会関西支部大会, No. C-11, Hidehiko Tanaka: Bus Serialization for Reducing Power pp. 179－182 (2004). 情報処理学会報告書計算機ア－キテ Consumption, [39] 岡村大, 五島正裕, 森眞一郎, 中島康彦, 富田眞治: クチャ研究会 － － － 2004 ARC 159, pp. 163 169 (2004). 並列可視化処理向け FPGA 搭載 PCI カードへのボリ （若手プレゼンテ－ション賞受賞） . ュームレンダリングの予備実装, 電子情報通信学 [28] Luong Dinh Hung, Masanori Takada, Yi Ge and Shuichi 会技術報告 CPSY2004－76, pp. 1－6 (2005). － Sakai: A Cost effective Technique to Mitigate Soft [40] 高田正法, 入江英嗣, 服部直也, 渡邊翔太, 清水一 電子情報通信学会技術研究 Errors in Logic Circuits, 人, 坂井修一, クラスタ型プロセッサにおける SMT 報告 － ～ － VLD2004 49 60, Vol. 104, No. 477, pp. 31 実行, 情報処理学会計算機ア－キテクチャ研究会 36 (2004). (2005). 豊島隆志 田代大輔 バルリ ニコ デムス 坂井修 [29] , , , [41] 渡邊翔太, 入江英嗣, 高田正法, 坂井修一: クラス 一, メモリ投機を支援する CMP キャッシュコヒ－ タ型ス－パスカラプロセッサにおけるストア命令 レンスプロトコルの検討 情報処理学会報告 : 2004 の早期発行手法, 情報処理学会計算機ア－キテク － － － ARC 160, pp.47 52 (2004). チャ研究会 (2005). 笠原寛壽 清水雄歩 津邑公暁 中島康彦 五島正 [30] , , , , [42] 松井康作, 浜田玲子, 井手一郎, 坂井修一: 監視映 裕 森眞一郎 富田眞治 次キャッシュを用いた再 , , : 2 像におけるオブジェクト移動履歴検索, 情報処理

96 学会第 67 回全国大会, 4K－3 (2005). [43] 福山智久, 額田匡則, 三輪忍, 小西将人, 五島正裕, 中島康彦, 森眞一郎, 富田眞治: スラック予測を用 いた省電力アーキテクチャ向け命令スケジューリ ング, 先進的計算基盤システムシンポジウム SACSIS 2005 (2005).

表彰 [44] 優秀若手論文賞: Niko Demus Barli, Luong Dinh Hung, Hideyuki Miura, Chitaka Iwama, Daisuke Tashiro, Shuichi Sakai and Hidehiko Tanaka: Cache Coherence Strategies for Speculative Multithreading CMPs: Characterization and Performance Study, 先進的計算 基盤システムシンポジウム SACSIS 2004, pp. 111－ 120 (2004). [45] 若手プレゼンテ－ション賞: Naoya Hatta, Niko Demus Barli, Chitaka Iwama, Luong Dinh Hung, Daisuke Tashiro, Shuichi Sakai and Hidehiko Tanaka: Bus Serialization for Reducing Power Consumption, 情 報処理学会報告書計算機ア－キテクチャ研究会 2004－ARC－159, pp. 163－169 (2004).

97 伊庭研究室 changes. EHW is implemented on a programmable logic Iba Laboratory device (PLD), whose architecture can be altered by (http://www.iba.k.u-tokyo.ac.jp/) downloading a binary bit string, i.e., architecture bits. These bits are adaptively acquired by genetic algorithms (GAs). We 研究現況 study the fundamental principle of the gate-level. The Current Research Projects effectiveness of our approach is shown by comparative experiments and successful applications. 1. 進化型計算と遺伝的プログラミングの研究 伊庭斉志 3. ゲノム情報処理 Evolutionary Computation and Genetic 伊庭斉志 Programming Genome-informatics and Bio-informatics H. IBA 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 , 21 世紀は遺伝子（ゲノム）の世紀と言われている。ヒ 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。 トゲノム計画はあと数年で終了するが、遺伝子に関する 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 情報処理にはまだ多くの未解決問題が残っている。当研 を扱い、生殖や選択によって望ましいプログラムを進化 究室では、ゲノム解析グループとの共同研究などを通し させる。これにより、従来は人手でプログラムを書くこ て、遺伝子・蛋白質系のダイナミクス、蛋白質ネットワ とが困難であったような領域（例えば動的な環境でのロ 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 ボットの制御）での大規模なプログラム合成が可能にな る。 った。我々は遺伝的プログラミングを用いたマルチエー The 21st century is said to be that of Genome and Biology. ジェント学習、システム同程問題の解法、金融データの Human Genome Project has been finished successfully, i.e., 予測、ロボットプログラム、及び並列実装などを研究し most of the DNA arrangements have been analyzed and ている。 identified. However, many problems remain to be solved. The theoretical and practical aspects of Genetic Among them is the understanding and control of the Programming (GP) have been studied for the purpose of dynamical behavior of gene regulatory networks. We are establishing genetic-based evolutionary learning. The goal of currently working on the simulation and inference of these GP is to enable the automatic generation of computer dynamics by means of several methods. More precisely, our programs. It combines biological metaphors of evolution with target tasks include inferring of gene networks by using DNA computer science approaches, such as machine learning or microarray data, simulating inter- and intra-cellular signaling artificial intelligence. Our experiments show the promising loops of the mRNA products, and analyzing the metabolic results for various applications, such as multi-agent learning, pathways. system identification tasks, financial data prediction, robot programming, and parallel processing. 論文・著書一覧（2004 年度） Publications List 2. 進化するハードウェアに関する研究 伊庭斉志 研究論文 Evolvable Hardware [1] 矢吹太朗, 伊庭斉志: ”関数の回帰的なネットワー H. IBA クを用いた言語判定装置の生成”, 情報処理学会論 本研究では, 進化型計算手法を用いてハードウェア進 文誌 Vol. 45 No.SIG 2(TOM10), pp.66― 76, (2004) 化(Evolvable Hardware, EHW)の実験とその応用を試みて [2] 神尾正太郎, 三橋秀行, 伊庭斉志: ”遺伝的プログ いる。EHW の基本的なアイディアは、プログラム論理素 ラミングと強化学習の統合に基づく実ロボットの 子（ソフトウェアの書き換えで内容が可変な素子）を用 行動獲得” 情報処理学会論文誌 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 , Vol. 45 No.SIG ― うものである。従来のハードウェアは設計後の変更がで 2(TOM10), pp.134 143, (2004) きないため動的な環境にはうまく適応できない。しかし [3] 井前讓, 伊庭斉志: ”進化型計算と創発のシミュレ ながら、設計者が予期しない新たな環境にも適応できる ーション”, シミュレーション第 23 巻第 3 号, pp.2 点が EHW の大きな特長である。我々は、遺伝的アルゴ ― 6, (2004) リズムを用いた EHW の実現、PAC 学習法などによる探 [4] 矢吹太朗, 伊庭斉志: ”Swarm による複雑系のシミ 索能力の解析、およびパターン認識への応用を研究して ュレーション”, シミュレーション第 23 巻第 3 号, いる。 pp.7― 12, (2004) Evolvable Hardware (EHW) is a hardware, which modifies [5] 杉本直也, 坂本栄里奈, 伊庭斉志: ”遺伝的プログ its own hardware structure according to the environmental ラミングによる微分方程式系の推定”, 人工知能学

98 会論文誌 19 巻 6 号 A, pp.450― 459, (2004) of Genes for Gene Expression-Based Classification”, [6] 伊庭斉志: ”対話型進化計算による３次元動作設 IEEE 2004 Congress on Evolutionary Computation, 計”, 計測と制御第 44 巻第 1 号,pp.44― 49, (2005) pp.2076—2083, (2004) [7] Iba,H., Tohge,T., Inoue,Y. : ”Cooperative Transportation [18] Kamio,S., Iba,H.: ”Evolutionary Construction of a by Humanoid Robots-Solving Piano Mover’s Simulator for Real Robots”,IEEE 2004 Congress on Problem”,International Journal of Hybrid Intelligent Evolutionary Computation, pp.2202—2209, (2004) Systems, Vol.1 No.4, pp.1189-201, (2004) [19] Inoue,Y., Thoge,T.,Iba,H.: ”Learning to Acquire [8] Ando,S., Iba,H.: ”Classification of Gene Expression Autonomous Behavior–Cooperation by Humanoid Profile Using Combinatory Method of Evolutionary Robots–”, Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation and Machine Learning”, Genetic Computation Conference (GECCO 2004), pp.590—602, Programming and Evolvable Machines Vol.5, (2004) pp.145—156, Kluwer Academic Publishers, (2004) [20] Liu,H,,Iba,H.: ”Humanoid Robot Programming Based [9] Inoue,Y., Tohge,T., Iba,H.: ”Learning for Cooperative on CBR Augmented GP”,Proceedings of the Genetic Transportation by Autonomous Humanoid Robots”, and Evolutionary Computation Conference (GECCO Evolvable Machines, Nedjah,N., Mourelle,L.de 2004), pp.708—709, (2004) Macedo(eds.),Studies in Fuzziness and Soft Computing, [21] Paul,T.K.,Iba,H.: ”Identification of Informative Genes Vol.161, pp.3—20, Springer Verlag, (2004) for Molecular Classification Using Probabilistic Model [10] Sugimoto,N., Iba,H.: ”Inference of Gene Regulatory Building Genetic Algorithm”, Proceedings of the Networks by Means of Dynamic Differential Bayesian Genetic and Evolutionary Computation Conference Networks and Nonparametric Regression”, Genome (GECCO 2004), pp.414—425, (2004) Informatics 2004, Akutsu,T. et al.(eds.), Genome [22] Yanai,K.,Iba,H.: ”Program Evolution by Integrating Informatics Series, Vol.15, No.2, pp.121—130, EDP and GP”, Proceedings of the Genetic and Universal Academy Press, (2004) Evolutionary Computation Conference (GECCO 2004), [11] Yabuki,T., Iba,H.: ”Genetic Programming Using a pp.774—785, (2004) Turing-Complete Representation : Recurrent Network [23] Kamio,S., Iba,H.: ”Incremental Learning of a Robot Consisting of Trees”, Recent Developments in Controller by Means of Genetic Programming”, Joint Biologically Inspired Computing (Chap.IV), de 2nd International Conference on Soft Computing and Castro.L.N., Von Zuben,F.J.(eds.), pp.61—81, Idea Intelligent Systems and 5th International Symposium on Group Publishing, (2005) Advanced Intelligent Systems (SCIS & ISIS 2004), [12] Takagi,H., Iba,H.: ”Interactive Evolutionary 2004 Computation”, New Generation Computing 23, [24] Hasegawa,Y.,Iba,H.: ”Multimodal Search with Immune Furukawa,K., Sato,T., Chikayama, T.(eds.), Based Genetic Programming”,3rd International pp.113—114, Ohmsha, Ltd. and Springer, (2005) Conference on Artificial Immune Systems (ICARIS 2004), pp.330—341, (2004) 国際会議論文 [25] Yanai,K.,Iba,H.: ”Probabilistic Model-Building Genetic [13] Ando,S., Iba,H.: ”Real-coded GA with Multimodal Programming based on Dependency Relationship”, Uniform Distribution”, IEEE 2004 Congress on Proceedings of the 7th Asia-Pacific Conference on Evolutionary Computation, pp.827—834, (2004) Complex Systems (Complex 2004), (2004) [14] Inoue,Y., Thoge,T., Iba,H.: ”Object Transpotration by [26] Liu,H.,Iba,H.: ”An Evolution-Adaptation Approach of Two Humanoid Robots using Cooperative Learning”, GP for Programming Humanoid Robot”, Proceedings of IEEE 2004 Congress on Evolutionary Computation, the 7th Asia-Pacific Conference on Complex Systems pp.1201—1208, (2004) (Complex 2004), (2004) [15] Liu,H., Iba,H.: ”A Hierarchical Approach for Adaptive [27] Liu,H.,Iba,H.: ”A Layered Control Architecture for Humanoid Robot Control”, IEEE 2004 Congress on Humanoid Robot”, 2nd International Conference on Evolutionary Computation, pp.1546—1553, (2004) Autonomous Robots and Agents , (2004) [16] Noman,N., Okada,K., Hosoyama,N., Iba,H.: ”Use of Clustering to Improve the Layout of Gene Network for 著書 Visualization”, IEEE 2004 Congress on Evolutionary [28] Fogel,G.B., Corne,D.W. 編，伊庭斉志監訳：ソフトコ Computation, pp.2068—2075, (2004) ンピューティングとバイオインフォマティクス，東 [17] Paul,T.K., Iba,H.: ”Selection of the Most Useful subset 京電気大学出版局，pp.377 (2004).

99 [29] 伊庭斉志: ”知の科学 進化論的計算手法” , オー ム社, (2005)

シンポジウム・研究会・大会等発表 [30] 長谷川禎彦, 伊庭斉志: ”免疫系を用いた遺伝的プ ログラミングの多様性維持”, 第１３回日本感性工 学会あいまいと感性研究部会ワークショップ, (2004) [31] 柳井孝介, 伊庭斉志: ”λ 関数群がなす自己触媒ネ ットワークの構造”, 情報処理学会研究報告 2004-ICS-136 vol.2004, No.85, pp.227― 234, (2004) [32] 井上豊, 峠隆広, 伊庭斉志: ”ヒューマノイドロボ ットによる協調搬送‐ 目標位置を考慮した修正学 習‐ ”, 第 22 回日本ロボット学会学術講演会 (RSJ2004), (2004) [33] 三橋秀行, 峠隆広, 伊庭斉志: ”強化学習によるヒ ューマノイドロボットの動作獲得‐ 斜面における 持ち上げ運動‐ ”, 第 22 回日本ロボット学会学術 講演会(RSJ2004),(2004) [34] 神尾正太郎, 伊庭斉志: ”漸次的なシミュレータ構 築に基づく実時間ロボット行動学習”, 第 22 回日 本ロボット学会学術講演会(RSJ2004), (2004) [35] 柳井孝介, 伊庭斉志: ”条件付き確率に基づく分布 推定アルゴリズムによるプログラム進化”, 第 52 回数理モデル化と問題解決(MPS) 研究会，情報処理 学会研究報告,pp.45― 48, (2004) [36] 安藤大地, Dahlstedt,P., Nordahl,M., 伊庭斉志: ”対 話 型進化論的計算による作曲支援システム:CACIE”, 情報処理学会研究報告 Vol.2005, No.14, pp.55― 60, (2005) [37] 唯野隆一, 伊庭斉志: ”強化学習に基づく実ロボッ トによる追跡問題の解法”, 情報処理学会第 67 回 全国大会, pp.239― 240, (2005) [38] 上西康太, 伊庭斉志: ”進化的ニューラルネットを 用いたロボットの動作制御”, 情報処理学会第 67 回全国大会, pp.231― 232, (2005) [39] 矢吹崇広, 伊庭斉志: ”GP によるタンパク質の HP モデル格子型二次元構造予測”,情報処理学会第 67 回全国大会, pp.287― 288, (2005) [40] 柳瀬利彦, 伊庭斉志: ”対話型進化計算を用いたヒ ューマノイド・ロボットの動作設計”, 情報処理学 会第 67 回全国大会, pp.233― 234, (2005) [41] 安藤大地, Dahlstedt,P., Nordahl,M., 伊庭斉志: ”対 話 型進化論的計算によるクラシック音楽作曲支援シ ステム:CACIE”, インタラクション 2005 論文集， 情報処理学会シンポジウムシリーズ Vol.2005, No.4, pp.185― 186, (2005)

100 江崎 研究室 っている。産学協同による研究開発プロジェクトであり、 Esaki Laboratory ほぼすべての BSD(FreeBSD、NetBSD、OpenBSD、BSD/OS) (http://www.hongo.wide.ad.jp) 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 研究現況 代インターネットに関する各国の R&E/R&D ネットワー Current Research Projects 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。 1. 次世代経路制御技術 IP version 6 is a core protocol stack for the next generation 江崎 浩、吉田 薫 Internet. The research on software architecture and the Next Generation Routing Architecture development for it’s referenced implementation has been Hiroshi ESAKI, Kaoru YOSHIDA performed. This is joint effort among industries and academia, 現在の経路制御アーキテクチャは、今後の高速広帯域 to be adopted by almost all BSD official software releases, i.e., 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 FreeBSD, Open BSD, NetBSD, BSD/OS. The implementation には、さまざまな問題が顕在化しつつある。 現在のイン has been widely and globally adopted by various research ターネット基盤への変更を加えずに、新しい機能の実現 groups and R&D/R&E networks, as well as in the commercial 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 products. 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 4. TAHI プロジェクト；IPv6 評価検証システム functionalities, that the next generation Internet is going to 江崎 浩 require. The new architecture must have interoperability and TAHI Project ; IPv6 Test and Evaluation Suite migration capability for practical operation. We have Hiroshi ESAKI proposed new routing architecture paradigm and framework. IPv6 対応機器の IPv6 機能の評価検証手法の確立と、そ Based on this proposed architecture, we have designed traffic 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 management architecture for OSPF network and evaluate the いる。 研究開発したシステムは、FeeBSD のプラットフ proposed system architecture. 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 2. ラベルスイッチ技術 させ、委員会議長を務めている。 江崎 浩、葦名 保雄、坂巻 俊明 We have researched on the evaluation and validation Label Switch Technology methodology for IP version 6 node, and have implemented the Hiroshi ESAKI, Y. ASHINA, T. SAKAMAKI referenced software for this purpose. We have implemented 高速広帯域かつ高機能の次世代インターネット基盤を on the FreeBSD platform, and it is widely referenced and used 提供するための技術として、ラベルスイッチ技術の研究 by many organizations in the world. We have initiated the 開発および国際標準化が推進されている。ラベルスイッ (global) IPv6 Ready Logo Program at the IPv6 Forum and we チ技術用いた広域インターネット イクスチェンジ (IX; serve as a chairperson of this particular committee. Internet eXchange)アーキテクチャを提案し、全国規模の 実証実験網を用いて、その性能評価を展開した。 5. USAGIプロジェクト Label switch technology, that has been standardized at the 江崎 浩 IETF (Internet Engineering Task Force), promises to provide USAGI Project ; IPv6 for Linux high speed, large capacity and wide variety of service Hiroshi ESAKI functions for the next generation Internet. We has proposed Linux システムは、組み込み用 OS などさまざまな用途 the next generation internet exchange (IX) architecture using で広く利用されている。そこで、Linux システム用の IP the label switching technology. The practical nation-wide 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、 testbed has been established and operated with many 参照ソフトウェアの実装と公開を行っている。産学協同 industrial partners. 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 3. KAME プロジェクト:IPv6カーネル 果は、正式に Liniux のソースコードとして正式に採用さ 江崎 浩 れるにいたっている。 KAME Project ; IPv6 Protocol Stack for BSD Linux system is widely used operating system for various Hiroshi ESAKI purposes and systems. This research studies and implements 次世代インターネットにおける基盤プロトコルとなる the software architecture of Linux system in order to work バージョン の基本ソフトウェアアーキテクチャに研 IP 6 with IP version 6, that is promising network protocol stack for 究を行うとともに、参照ソフトウェアの実装と公開を行 the next generation Internet. This research is joint work

101 among multiple companies and universities, so as to carry on the continuous software releasing of IPv6 protocol stack for 研究論文 Linux community. The output of research activity, i.e, [1] M.Tatipamula, F.L.Faucheur, T.Otani, H.Esaki, "Design source code has been adopted as an original Linux source Implementation of IPv6 Services over GMPLS based code tree. IP/Optical Network", IEEE Communication Magazine, 2005. 6. マルチホームアーキテクチャ [2] Kengo Nagahashi, Hiroshi Esaki, "A Research on the 江崎 浩 吉田 薫、坂巻 俊明、菅 洋輝 , Routing Consistency in Internet Routing Registry", Multi-Home Architecture in IPv6 Networks IEICE Transactions on Information Systems, H.ESAKI, K.Yoshida, T.Sakamaki, H.Kan Vol.J87-D1 No.5 p.553, May 2004. インターネット通信の信頼性向上と負荷分散、さらに、 [3] S.Katsuno, K.Yamazaki, T.Asami, H.Esaki, 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 "Performance Evaluatin of Layer 2 over MPLS", IEICE ルチホームアーキテクチャの研究開発を行っている。 Transactions on Information Systems, Vol.J87-D1 Mobile IP を用いる方法とプロバイダ中にマルチホーム No.5 p.526, May 2004. 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 [4] Z.Uda, N.Ogashiwa, K.Nagami, K.Kondo, I.Nakagawa, ている。 Y.Shinoda, H.Esaki, "A New Multi-Homing Multi-Home technology does provide not only robust and Architectiure based on Overlay Network", Vol.J87-B load balanced internet communication service, but also No.10 pp.1564-1573, October 2004. provides the functions for new generation internet application. We have researched via two approaches; (1) Using the mobile [5] 長橋，江崎, “iBGP におけるルートリフレクター IP technology, (2) Using the multi-home server in the ISP. のスケーラビリティに関する研究”、 第 67 回 情報 処理学会全国大会、2005 年 3 月.. 7. BGP システムにおける安定性向上 [6] 葦名,江崎, ” ルートリフレクタを用いた大規模 江崎 浩、長橋 賢吾 IP-VPN 網の安定化および負荷軽減手法の一提 Robust and Stable Global BGP System Operation 案” ”、 第 67 回 情報処理学会全国大会、2005 年 Hiroshi ESAKI, Kengo NAGAHISHI 3 月. グローバルな経路制御を実現している BGP の安定運 [7] 坂巻, 江崎, “エニキャスト技術を用いた広域マル 用と耐障害性の向上を実現するグローバル経路制御シス チリンク接続プロバイダにおける経路最適化手法 テムのアーキテクチャと定量的評価の研究開発を進めて の提案”, 第 67 回 情報処理学会全国大会、2005 年 いる。 3 月.. We need a robust and stable global routing system against [8] 吉田、江崎、” OSPF ネットワークにおける疑似経 various incidents and mis-configuration by the users. Current 路広告手法を用いた動的経路制御手法の提案”, 第 BGP system must improve it’s operational robustness and 67 回 情報処理学会全国大会、2005 年 3 月 performance. [9] 石田、江崎、”エンドホストにおけるパケット処理

負荷の計測方法の提案”, 第 67 回 情報処理学会全 8. ネットワークプロトコル処理の高速化 国大会、2005 年 3 月 江崎 浩, 藤田 詳、石田 真一 [10] 菅，江崎，峰野，石原、” 通信回線共有方式におけ Software Architecture for High Performance る動的トラフィック分配方式の提案”, 第 67 回 情 Network Protocol Processing 報処理学会全国大会、2005 年 3 月 Hiroshi ESAKI, Sho FUJITA, Shinichi ISHIDA 広帯域化する計算機ネットワークシステムへの対応を [11] 藤田、江崎、” 拡張可能なネットワーク処理を行う 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 オペレーティングシステムアーキテクチャ”、 第 トウェア処理アーキテクチャの研究開発を行っている。 67 回 情報処理学会全国大会、2005 年 3 月 処理手順の数値解析環境の確立とアーキテクチャの検討 [12] 山本、江崎、” パケットフローを利用したマルチキ を進めている。 ャスト品質測定に関する研究”、 第 67 回 情報処理 We have researched on the architecture of high 学会全国大会、2005 年 3 月 performance TCP/IP protocol stack. The research includes (1) the performance analysis of TCP/IP protocol stack on the 国際会議論文 Linux system and (2) propose of new software architecture. [1] K.Fukuda, K.Cho, H.Esaki, "The Impact of Residential Broadband Traffic on Japanese ISP backbones", ACM 論文・著書一覧（2004 年度） SIGCOMM Computer Communication Review CCR Publications List Special Section on Measuring the Internet s Vital

102 Statistics, Jan.2005. [2] I.Yamanouchi, T.Yamauchi, T.Miyake, JShimada, Y.Mikamo, K.Kobayashi, H.Esaki, "JGN II (Japan Gigabit Network II)", Workshop on IPv6 and Application at IEEE/IPSJ SAINT2005, February 2005.

103 杉本研究室 帯端末間での直感的な情報移動を実現する技術を提案す Sugimoto Laboratory る。Toss-It と呼ばれるシステムでは、相手の PDA あるい (http://www.itl.u-tokyo.ac.jp/) は周囲の情報機器に対し、ボールを”toss”する感覚あ るいは、カードを配るような感覚で、自分の PDA に対し 研究現況 垂直に振る（”toss”）あるいは水平に振る(”swing”)こ Current Research Projects とで、情報を送ることができる。

In recent years, mobile devices have rapidly penetrated into 1. 物理世界と仮想世界を統合することによるヒ our daily lives. Several drawbacks of mobile devices have ューマンインタフェースに関する研究 been mentioned so far, such as their limited computational 杉本雅則 capability, small screen real estate, and, so on, as compared Innovative Human Interfaces by Integrating with notebook or desktop computers. However, by fully Physical and Virtual Worlds utilizing the most notable feature of mobile devices, that is, M. SUGIMOTO mobility, we can explore possibilities for a new user interface 日頃人間が使う道具は、実世界での自然物や人工物の表 of the devices. In this study, we use PDAs and propose 象そのものによる制約を受けており、道具とその機能と intuitive information transfer techniques for them, which は、視覚的あるいは触覚的な感覚を通して関係付けられ could not be achieved with notebook or desktop computers. ている、という主張がなされている。一方、従来の HCI By using the developed system called Toss-It, a user can send 研究ではコンピュータ画面を介した人間－コンピュータ information from the user's PDA to other electronic devices 間のインタラクションの設計に重点が置かれているため、 with a “toss” or “swing” action, as the user would toss a ball 実世界における我々の日頃の認知活動とは必ずしも一致 or deals cards to others. しない。そこで我々では、実オブジェクトとの相互作用 が可能な物理世界と、コンピュータが作り出す仮想世界 3. 複数の飛行ロボットによる自律飛行とその応 とを連携させることによる新しいヒューマンインタフェ 用に関する研究 ースについて研究を進めている。 細井一弘，新田亮，屋比久保史，杉本雅則 In design of computational tools and their human interfaces, Problem Solving by Multiple Autonomous Flying we have to examine how recognize objects in real worlds, Robots because functions of tools should easily guessed through their K.HOSOI, R.NITTA, Y.YABIKU, M. SUGIMOTO design (e.g. its appearances). Conventional interface designs 本研究では、複数の飛行ロボットが協調しつつ自律的 for human-computer interaction are based on the interaction に航行する手法について検討する。飛行ロボットとして using a mouse, a keyboard, and computer display. We think it は、飛行船を用いる。Blimp の体積を出来るだけ小さく is not natural and intuitive for our cognition derived from the するためにはペイロードを小さくする必要がある。本研 affordance theory. In this research, therefore, we pursue 究では、1 台の無線カメラから得られる画像情報を基に、 intuitive and natural human interfaces that enable users to use 位置認識を行うとともに、位置情報を基に行動プランニ computers by manipulating physical artifacts. We have so far ングを行う。本研究の応用として、博物館等を対象とし developed a novel sensing board used by a group of users in a た監視システムを構築する。部屋の上方を航行できるこ face-to-face setting. とで、地上の障害物を避けて移動でき、小さい死角で監 視を行うことが可能となる。さらには、人間のジェスチ 2. 携帯端末を対象としたジェスチャ入力に関す ャを認識することによるナビゲーションシステムにも応 る研究 用する。 矢谷浩司，田村晃一，杉本雅則，橋爪宏達 In this study, we investigate a method for the autonomous A Study on Gestural Input for Mobile Devices navigation of multiple flying robots. We use an airship for a K.YATANI, K.TAMURA, M.SUGIMOTO, flying robot. The payload of an airship must be small, in order H.HASHIZUME to make its blimp as small as possible. Therefore only a 携帯端末が急速に我々の社会に広まっている。デスクト wireless light-weight camera is mounted on an airship, which ップコンピュータやノートブック型コンピュータと比較 is used for its position detection and motion planning. We した場合の携帯端末の問題点として、計算処理能力や表 apply multiple flying robots to a monitoring system used in an 示画面の小ささ等の欠点が指摘されている。しかし、携 indoor place such as a museum. The merits of the application 帯端末の長所である”携帯性”を最大限活用することに are that flying robots can move freely without being disturbed より、デスクトップコンピュータやノートブック型コン by obstacles on a floor, and make un-monitored areas smaller ピュータでは実現できない新しいユーザインターフェイ than robots moving on a floor. Another application of multiple ス技術の可能性があると考える。そこで、本研究では、 flying robots is to navigate a person by recognizing his/her 携帯端末として PDA(Personal Digital Assistant)を用い、携 gesture.

104 金子歩，菅野裕介，矢谷浩司, 杉本雅則, 橋爪宏達 4. ロケーションアウェアコンピューティングに A Study on Relative Positioning Technique by Using 関する研究 Ultrasonic Communication 竹内雄一郎，杉本雅則 A, KANEKO, K, YATANI, M. SUGIMOTO, H. A Study on Location-aware Computing HASHIZUME Y. TAKEUCHI, M. SUGIMOTO 本研究では、複数のユーザ間の相対的な位置データを、 本研究では、ユーザの居る場所に依存して適切な支援 超音波通信を用いて取得する技術を構築する。異なる周 を行うためのシステムを構築する。本研究では、GPS 付 波数の複数超音波信号を用いることにより、正確な位相 きの携帯端末を用いる。ユーザの文脈に応じて適切な支 情報を取得することが可能になり、それによって従来の 援を行うため、本研究では、屋外でのユーザの行動を常 位置認識手法よりも高精度の距離測定が、外部の機器を に記録する。そして、これまでのユーザ自身の行動と、 必要とせずに実現できる。構築された技術を用いること 別のユーザの行動と類似度を基に、協調フィルタリング で、室内環境における位置情報を用いた様々なアプリケ の手法を利用して、次に取るべき行動や情報を推薦する。 ーションに応用できると考えられる。 本システムを実世界で利用し、評価を進める。 We have been developing an innovative relative positioning In this study, we develop a location-aware system for technique by using ultrasonic sensors, in order to accurately supporting users. We use mobile devices (PDAs) with GPS and rapidly identify distances and orientations among multiple receivers. In order to support users appropriately based on people and electronic devices in an indoor environment. The their context, the system records users behavior outdoors. The proposed method uses multiple ultrasonic signals of different system then provides users with recommendation for their frequency, in order to identify an epoch (designated time next action or useful information, by considering the stamp) by differentiating the phases of the signals. The similarity between multiple users’ past behaviors with a accurate estimation of distances and orientations makes it collaborative filtering method. We evaluate the system in a possible to develop various applications such as indoor real world and discuss its effects. positioning systems.

5. 触覚フィードバックを用いた音楽学習支援シ 論文・著書一覧（2004 年度） ステムに関する研究 Publications List 三浦宗介、杉本雅則 A Study on Systems for Supporting Music Learning 研究論文 S.MIURA, M. SUGIMOTO [1] Sugimoto, M., Kusunoki, F., Inagaki, S., Takatoki, K., 本研究では、幼児や児童を対象に、他者と協調しつつ and Yoshikawa, A.: A System for Supporting 行う音楽学習を支援するシステムを構築する。音楽に関 Collaborative Learning with Networked Sensing Boards, する知識や技術の習得においては、幼児期での音楽体験 Systems and Computers in Japan, Vol.35, No.9, が豊富なほど重要であると言われている。そこで、本研 pp.39-50 (2004). 究では、学習者に楽器の演奏技術を要求することなく、 [2] Yatani, K., Onuma, M., Sugimoto, M., Kusunoki, F.: 音楽の知識と技術の習得支援を目指す。具体的には、複 Musex: A System for Supporting Children's 数の学習者が合唱、合奏を行う状況で、各自に与えられ Collaborative Learning in a Museum with PDAs, たデバイスを通して触覚フィードバックを学習者に伝え Systems and Computers in Japan, Vol. 35, No. 14, pp. ることにより、各パートのリズムを理解、習得できるシ 54-63 (2004). ステムを構築し、その評価を行う。 In this study, we develop a system for supporting preschool 国際会議論文 and school children in learning music through collaboration. It [3] Sugimoto, M., Hosoi,K., Hashizume, H.: Caretta: A has been pointed out that to enrich musical experiences is System for Supporting Face-to-Face Collaboration by critical for children to acquire musical knowledge and skills. Integrating Personal and Shared Spaces, In Proceedings The proposed system uses tactile feedback for learning of ACM CHI2004, Vienna, Austria, pp.41-48 (2004) rhythm. When a group of learners sing or play in ensemble, [4] Yatani, K., Tamura, K., Sugimoto, M., Hashizume, H.: each of them is given a tactile device. The system sends Information Transfer Techniques for Mobile Devices by different rhythms based on the learner’s part through wireless Toss and Swing Actions, In Proceedings of IEEE communication. Therefore, learners are not interfered by other Workshop on Mobile Computing Systems and learners’ performance. Applications, pp. 144-151 (2004). 6. 超音波通信を用いた相対的位置認識技術に関 招待講演等 する研究

105 [5] 杉本 雅則, 実世界とのインタラクションによる協 スの設計, 情報処理学会第 67 回全国大会, pp. 調学習支援環境, ユビキタス技術による新しい学 3-759-3-760 (2005). 習環境の創生シンポジウム, 徳島大学 (2005) [18] 菅野 裕介，金子 歩，矢谷 浩司，杉本 雅則，橋爪 宏達, 超音波センサを用いた相対位置認識技術に シンポジウム・研究会・大会等発表 おける通信及び測距技術, 情報処理学会第 67 回全 [6] 杉本 雅則，楠 房子，稲垣 成哲，山口 悦司, 個人 国大会, pp. 3-761-3-762 (2005). 空間と共有空間を統合することによる協調学習支 [19] 宮原 耕介，井上 博司，常定 裕司，杉本 雅則， 援システム, 日本科学教育学会第 28 回年会 (2004) HOTARU: 携帯端末画面を投影することによるイ [7] 宮原 耕介，井上 博司，常定 裕司，杉本 雅則，携 ンタラクション手法の提案, インタラクション 帯端末画面を投射することによるインタラクショ 2005 (2005). ン手法の提案,ヒューマンインタフェース学会研究 [20] 新田 亮, 細井一弘, 屋比久 保史, 杉本 雅則, イン 報告集，Vol . 6，No.4，pp.25-30，2004. タラクション 2005 (2005). [8] 山口 尚子，楠 房子，矢谷 浩司，杉本 雅則, “Wpalette（ワットパレット）―博物館において一 緒に経験を高めるツール”, インタラクティブシス テムとソフトウェアに関するワークショップ (WISS) (2004). [9] 矢谷 浩司, 岸村 俊哉, 田村 晃一, 杉本 雅則, 橋 爪 宏達, “Toss-It: モバイルデバイスにおける情報 の移動を直感的に実現するインタフェース”, 電子 情報通信学会 技術研究報告, vol. 104, No. 169, pp. 19-24 (2004). [10] 竹内 雄一郎, 杉本 雅則：位置情報を利用した屋外 用推薦システム, 2004 年電子情報通信学会ヒューマ ン情報処理研究会, pp.13-18 (2004) [11] 細井 一弘，杉本 雅則，群飛行ロボットを用いた自 動監視システム， 人工知能学会第 18 回全国大会 (2004) [12] 矢谷 浩司, 田村 晃一, 杉本 雅則, 橋爪 宏達, ユ ーザの位置、方向、ジェスチャを認識することによ るモバイルデバイスのための情報移動手法” ヒュ ーマンインタフェース学会研究報告集, vol. 6 No. 4 pp. 31-36 (2004). [13] 楠 房子, 山口 尚子, 矢谷 浩司, 杉本 雅則, Pi_book－博物館での体験を高めるツールのデザイ ン, 教育システム情報学会, TD-3 (2004). [14] 三浦 宗介, 杉本 雅則 : 触覚フィードバックを用 いることによる協調的な音楽学習支援システム, インタラクション 2005, C-309 (2005). [15] 矢谷 浩司, 田村 晃一, 廣木 桂一, 杉本 雅則, 橋 爪 宏達, Toss-It: モバイルデバイスにおける「トス」 や「振り」の動作を用いた情報の移動を直感的に実 現するインタフェース技術, インタラクション 2005, pp. 151-158 (2005). [16] 廣木 桂一, 矢谷 浩司, 杉本 雅則, モバイルデバ イスの表裏両面からの操作を連携させることによ る効率的な入力手法, インタラクション 2005, pp. 61-62, (2005). [17] 金子 歩，菅野 裕介，矢谷 浩司，杉本 雅則，橋爪 宏達, 超音波センサを用いた相対位置認識デバイ

106 岡部研究室 短い時間での情報処理を可能にするためには「高度にク Okabe Laboratory ラスタリングされつつ、しかもそのクラスター同士が少 (http://www.is.t.u-tokyo.ac.jp) ないステップで辿りつくような」 small-world が脳の中 に存在する必要があるように思われる。そこで、パルス 研究現況 のタイミングに着目した学習則である STDP(Spike Current Research Projects Timing-Dependent Plasticity)を用いて small-world network を学習させたときの振る舞いについて調べた。 1. 超伝導 SFQ 回路で用いられる基本構造のイン As a important point in neural research, there is a question ダクタンス値推定 what carries information in the brain. The traditional view is 岡部洋一・西野智弘・ Lee Hyerin that the mean firing rates, spike firing rates measured in a Inductance estimation for fundamental structures in psychological time scale, carry information. But recently, the SFQ circuit high variability of inter-spike intervals of cortical neurons was Y.OKABE , T.NISHINO and H.LEE revealed, and many experimental and theoretical researches 単一磁束量子（ ）回路の設計において、インダク SFQ on the temporal neuronal dynamics have been worked. In タンス値は重要な値である。しかし、高精度のインダク order to process information quickly, a message must タンス計算には膨大な時間がかかる。そこで、私たちは propagate from one neuron to distant neurons in a few steps. 改訂版 を用いてコーナー構造、 字構造、十字 FastHenry T For this reason, in the brain, small world networks which have 構造および 構造などの、実際の回路中で使われてい Via high clustering units with short characteristic path lengths are る基本構造のインダクタンス値を推定した。私たちは基 needed. So, using a temporal learning rule, STDP 本構造を次のような等価回路とした。コーナー構造は、 (Spike-Timing-Dependent Plasticity), we discuss how such インダクタンスを つ付加した等価回路、 字構造は、 1 T 3 small world network constructed. つのインダクタンスを用いた T 字型等価回路、十字構造 は、2 つの対角線を持つひし形の等価回路である。そし 3. モデレーティズムを用いたニューラル て、実際の回路設計で用いられる寸法では、単位長さあ ネットワーク たりの直線構造のインダクタンス値で正規化した基本構 岡部洋一・ ・中野寛之・永渕誠之 造のインダクタンス値が、ほぼ一定となることを導いた。 M.Tanvir Islam Inductance value is very important for the design of Single Learning rules for neural networks based on Flux Quantum(SFQ) circuits, but it takes a long time to Moderatism calculate accurate values. Then we have estimated Y.OKABE , M.T.ISLAM, H.NAKANO and inductances of fundamental structure in real circuits such as M.NAGAFUCHI 本研究室で提案する「モデレーティズム」とは「ニュ corner bends, T-shapes and cross-shapes by using a ーロンは入出力ともにある適度なレベルを好み、入出力 modified version of FastHenry. We determine that がモデレートレベルに近付くように学習を進める」とい inductance of a corner is well expressed by an additional う仮説を元にしたニューロンの学習則である。また、脳 inductance, that inductance of a T-shape is well expressed by における情報処理の過程で、神経回路は外部環境とどの T-shape equivalent circuit of 3 inductances, and that ような相互作用をするかについてもそのメカニズムを示 inductance of a cross-shape is well expressed by a diamond している。そこで、モデレーティズムに基づき、脳によ shape of 4 inductances with 2 diagonal inductances. Moreover り近い情報処理のモデルを考えパターン認識の実験によ we have concluded that those inductance values of the って実証を行った。またこの概念に基づき、極大値を用 fundamental structures, normalized by its unit length of a いて発振を獲得するモデルを構築した。この学習モデル simple line structure, become almost constant for wide を確立するために生体を用いた心理実験を行った。 variations of size parameters for realistic circuits. We have proposed a new learning rule called "Moderatism" 2. パルスニューラルネットワークに関する研究 which is based on the hypothesis that neurons have a tendency 岡部洋一・秋光淳生 to sustain a moderate level of both input and output signals. Research on Pulse Neural Networks Moderatism also provides hints on how neural nets interact Y.OKABE and T.AKIMITSU with surrounding environment during information processing. 従来の神経回路の情報表現は、ニューロンの平均発火 We considered a plausible information processing model of 頻度に注目し、解析がなされてきた。しかし近年、パル brain and their effectiveness and validity are proved through スの発火のタイミングに着目したより精緻な時間スケー experiments of pattern recognition. We also constructed ルにおけるニューロン活動のダイナミクスが、脳の情報 self-oscillation network learned using their own maximum 処理において重要な役割を果たしているということを示 value. Besides, we conducted psycho-phsiological す実験、およびその理論的研究がされている。このよう experiments to mathematically establish this learning rule.

107 Publications List 4. ロボットの学習制御 岡部洋一・小山純平・田中隆浩 研究論文 Learning Control of Robots [1] M. Tanvir Islam, and Y. Okabe, "Gradient Type Y.OKABE, J.KOYAMA and T.TANAKA Learning Rules for Neural Networks Based on 生物が行っているような複雑な運動を、ロボットが学 Watcher-environment Model", Lecture Notes On 習によって自動獲得するメカニズムを探索している。 Computer Science, vol.3316, pp.536-542 色々な運動のモデルロボットとして、 関節蛇型ロボッ 4 [2] N. Fujimaki, T. Hayakawa, A. Minami, and Y. Okabe, ト、尾鰭を持つ魚型ロボットを作成した。今までのニュ "Right-lateralized neural activity during inner speech ーロを用いたロボット制御においては、ロボットの状態 repeated by cues", NeuroReport, vol.15 No.15, 25 Oct. を表現するセンサ情報がどれだけニューロによって生成 2004, pp.2341-2345 される運動に寄与しているかが不明瞭であった。そこで、 ロボットの機械系を含めたシンプルなネットワークによ シンポジウム・研究会・大会等発表 るフィードバックグループモデルを構築した。そして、 [3] M. Tanvir Islam and Y. Okabe, "Gradient Type 人間に対する心理物理実験によって得られた学習則であ Learning Rules for Neural Networks Based on る中庸主義を制御則として用い、蛇型ロボットの関節同 Watcher-environment Model", Proceedings of 11th 士の協調発振と、それによる前進運動を獲得することに International Conference On Neural Information 成功した。 Processing(ICONIP2004), India, November 2004 The purpose of this research is to make a robot acquiring [4] 西野智弘,岡部洋一,”L 字構造およびＴ字構造のイ motions by learning, like animals. We made a serpent-shaped ンダクタンス構造”,2004 年電子情報通信学会総合 robot with four joints and a fish-shaped robot with tail fin. In 大会,D8-1,2005 previous researches, it is not clear that to what extent torque information which represents condition of a robot affect a [5] 小山純平,岡部洋一,”モデレーティズム学習則を用 motion generated by a neural control system. We construct the いたニューラルネットワークによる蛇型ロボット simple feedback-loop model which contains a mechanism of a の学習制御”,2004 年電子情報通信学会総合大 robot. Using moderatism,, learning rule based on 会,D2-6,2005 psycho-physical experiments, we showed they can obtain [6] 納谷元子,岡部洋一,”ニューラルネットワークによ cooperative oscillation among joints and forward movement る投資戦略支援システムの構築”,2004 年電子情報 of the snake robot. 通信学会総合大会,D2-7,2005 [7] 秋光淳生,岡部洋一,”STDP を用いた small-world 5. ニューラルネットワークによる投資戦略支援 network の学習”,2004 年電子情報通信学会総合大 システムの構築 会,D2-8,2005 岡部洋一・納谷元子 [8] 秋光淳生,岡部洋一,”STDP を用いた small-world The support System for Strategic Trading using network の学習”,信学会ニューロコンピューティン Neural Network グ研究会,NC2004-153 (2005) Y. OKABE and M.NAYA 非線型学習性や、汎化能力に優れた性能を示すニュー 著書 ラルネットワークを用いて経済時系列を実際に予測し、 [9] 岡部洋一, "素人が書いた複式簿記", オーム社, 2004 その性能の向上について考察した。翌日の予測値を使っ て売買の判断を行い、また、逆指値注文におけるロスカ ット幅を自動で定めることによって、日経平均先物にお いて効率的に収益をあげることのできる投資戦略ツール を作成した。 We research on non-linear learning and implementation of artificial neural networks in prediction of economical time sequences. We have constructed an investment strategic tool which judges buying or selling by using the predicted value and decides the loss cutting width in stop-loss order automatically to increase the profit in the Nikkei futures efficiently.

.論文・著書一覧（2004 年度）

108 柴田・三田研究室 Transistor”(neuMOS or νMOS) which mimics the action of a Shibata and Mita Laboratory nerve cell neuron at a single transistor level. Based on such (http://www.if.t.u-tokyo.ac.jp) architecture that "asso-ciation" is the very computing primitive, we are pursuing human-like intelligence system 研究現況 implementation directly in silicon integrated circuits. Current Research Projects Currently research is in progress for robust image recognition and voice recognition processing. The sate-of-the-art silicon 1. 右脳型ソフトコンピューティング VLSI: technology has been utilized to implement such associative 連想プロセッサ・システム processors in both analog and digital CMOS VLSI chips. As a 柴田 直・小川 誠・小林 大輔・中山 友之・ practical application of the circuit technology developed for 早川 仁・高田 謙・シーサムラーヌ サックダー the associative processor chips, CDMA matched filter chips Right-Brain-Computing Integrated Circuits: have also been developed. Asso-ciative Processing Systems T. Shibata, M. Ogawa, D. Kobayashi, 2. 画像の特徴ベクトル抽出 VLSI 及びそのパター T. Nakayama, H. Hayakawa, K. Takata, ン認識への応用 Srisomrun Sakda 柴田 直・伊藤 潔人・山崎 英男・ 現在のコンピュータは四則演算の超高速処理に特化し トンプラシット ベンジャマース たマシンであり、人間のように「ものを見て柔軟に判断・ A Robust Feature-Vector Generation VLSI’s and 理解し、即座に適切な行動をとる」といった情報処理は their Application to Handwriting Pattern 非常に不得手である。入力情報に対し、過去の膨大な記 Recognition and Medical X-ray Analysis 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 T. Shibata, K. Ito, H. Yamasaki, 次の行動を決定する。こんなアーキテクチャを持つコン B. Tongprashit ピュータの基本ハードウェアを、シリコン超ＬＳＩ技術 我々の連想プロセサアーキテクチャを画像認識に用い で実現する研究を進めている。論理演算を得意とする現 るには、２次元の画像情報を特徴ベクトル、即ち一次元 在のマイクロプロセッサに対し、直感・連想・推論とい の数値列で表現しなければならない。我々はこの目的で、 った処理を得意としたＬＳＩチップを設計・試作してシ 主方向線分投影法（PPED: Projected Principal-Edge シテムを構成する。単体で脳細胞ニューロンと類似の機 Distribution）と呼ぶ新たな特徴ベクトル表現法を開発し 能を持つ高機能トランジスタ（ニューロンＭＯＳ､ た。２次元画像に対し、縦・横・斜め２方向、計４方向 neuMOS）を導入、膨大な template 群の中から最短距離ベ の線分を抽出してフィーチャーマップを作成、そのビッ クトルを完全並列探索するアナログ連想プロセッサ、 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 0.18 ミクロンＣＭＯＳ技術を用いた超高速ディジタル連 影加算して４組の一次元数値列を形成する。これらをつ 想プロセッサ等をこれまで開発した。今後連想を階層的 なぎ合わせて６４次元ベクトルとし、６４×６４ピクセ に連鎖させヒトのように思考できるシステムを、これら ルの画像を表現する。これは、元画像の特徴を実にうま のチップ用いて構築して行く。そのために我々の思考過 く表現しており、手書きによるパターンの変形、歪みに 程を柔軟に記述できる APROL (Association Programming 対しほとんど影響を受けない。従って、単純なテンプレ Language) の開発も行う。四則演算に代わり連想を 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 “computing primitive”とする実時間事象認識知能システ 大変ロバストに実行できる。特にこれまで認知の問題と ム実現を目指す研究である。現在、画像認識・音声認識 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 をテーマに研究を進めている。ここで開発した VLSI 回 がわかった。さらにこの手法を矯正歯科診療におけるセ 路技術は、実用的な応用として、CDMA マッチトフィル ファロＸ線写真解析に応用、歯学部学生にとっても高度 タへの応用技術等も開発している。 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、 Digital computers are dedicated machines for vary fast 専門医と同様にできることがわかった。今後、連想プロ execution of numerical calculations. However, their セッサと統合し、一般的な知的画像認識システム構築へ perform-ance is extremely poor in such tasks like seeing, と発展させていく。このベクトル抽出はソフトウェアで recognizing, and taking immediate actions, which are は非常に時間のかかる処理であり、neuMOS を用いたア effortless tasks in our daily life. This research aims at building ナログ CMOS 回路技術、および最先端のディジタル intelligent VLSI systems based on the psychological model of CMOS 回路技術の両方を用いて、独自のアーキテクチャ a brain. In our system past experience is stored as template を持つ特徴ベクトル生成 VLSI チップの開発を行ってい vectors in non-volatile vast memories and the る。 maximum-likelihood event to the current event is recalled in Since image data are massive in quantity, an effective real time by a fully parallel processing. The key ingredient of dimensionality reduction technique is quite essential in the system is a new functional device called “Neuron MOS recog-nition problems. The maximum-likelihood search VLSI

109 chips we are developing accept image data in the form of a algorithm we have developed, the chip contains the vector. Therefore we need to generate a feature vector, well process-ing circuit only at the peripheries of the photo sensor repre-senting the characteristic features of the original image. array. As a result, a very large fill factor has been obtained in In the representation, human perception of similarity among each pixel processor. Furthermore, a VLSI system that images must be preserved in the vector space. A robust image extracts three-dimensional information from the object of repre-sentation technique for recognition has been developed interest has been also developed. Since charge redistribution based on a hardware intensive algorithm. An input image among mul-tiple capacitors are utilized for computation, it either in a binary or grayscale format is subjected to adaptive enables us to build very low-power systems. In these two spatial filtering to generate feature maps, which are reduced to VLSI systems, neuron MOS technology has been utilized in a 64-dimension vector by "Projected Principal-Edge realizing flexible hardware processing. Distribu-tion (PPED)" algorithm. The representation has been applied to handwriting pattern recognition and the 4. Multi-Clue サーチアルゴリズムによるロバス cephalometric landmark identification (the clinical practice in トな顔検出 orthodontics in dentistry), to investigate the performance. 柴田 直・鈴木 康文・川原 邦男 Interestingly, in hand written pattern recognition, it is shown Multiple Clue Search Algorithm for Robust Face the separation of handwritten overlapping patterns has been Detection successfully car-ried out based on the representation, although T. Shibata, Y. Suzuki, K. Kawahara it is a difficult problem in artificial intelligence. Using a 顔の検出は、ヒューマンインタフェースの研究におい simple template matching technique, identification of Sella て重要な課題である。従来、肌色に着目したり、ニュー (pituritary grand), Nasion, and Orbitale has been successfully 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 carried out. Since the vector formation processing is るが、写真の撮影条件の影響を受けたり、あるいは本当 computationally very ex-pensive, dedicated VLSI chips have の顔を逃してしまう、いわゆる false negative の発生とい been developed both in digital CMOS technology and analog った問題が多かった。本研究では、多少の false positive CMOS technology. （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 3. 実時間動画像処理プロセッサ ストな顔検出アルゴリズムの基礎を、これまでの成果で 柴田 直・亀谷 曉・オゥグ オストルク・ あるエッジベースのベクトル表現法(PPED)を発展させ ハオ ジア て確立した。PPED 法による検出は、例えば壁のしみで Real-Time Moving Image Processing VLSI Systems も眺めていると人間の顔に見えてくるといった、人間の T. Shibata, T. Yamasaki, Öztürk Övgü, Hao Jia 認識に非常に近い検出アルゴリズムであるが, 本研究で リアルワールド画像の実時間情報処理を目標に、視野 は PPED とは補完的な性質を持つ、新たな 2 つのベクト 中の運動物体を着目・連続追尾する Saliency Catcher、及 ル表現法を開発、オリジナル PPED ベクトルと同時に用 びキャッチした物体の 3 次元計測を瞬時に行える VLSI いた多重照合法（multiple cluematching）の開発により、 プロセッサの研究を行っている。Saliency Catcher につい 大変ロバストな顔検出を実現した。さらに PPED ベクト ては、擬似二次元処理と呼ぶ新たな手法を導入、すべて ルの各エレメントの持つ重要性を、各クラスの統計的性 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 質より導き出す手法を開発、これを距離計算に取り込む る構成がとれるため、各画素部では大きなフィルファク ことによりさらに検出精度を上げることができた。 タが実現できた。フィルファクタとは、各ピクセルプロ Face localization is an important issue in new generation of セッサ内でフォトダイオードが占める面積の割合で、こ human interface. There have been many approaches such as れが大きいほど多くの画像情報が処理に取り込める。こ skin color detection and using neural networks. They have, のチップは、複雑な背景の中から複数の動いている物体 however, many problems such as high sensitivity to を、動きの大きさとともに検出できる。さらにカメラ自 photo-graph exposure conditions, and existence of "false 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 negatives". The objective in our approach is to try to minimize もつ。実際にチップで基本性能を確認した。さらに運動 the num-ber of "false negatives", even it might increase the 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 number of "false positives". Our algorithm can detect た。これはキャパシタ間での電荷の再配置のみを演算に non-face images that are very similar to faces. A preliminary 使う回路であり、究極の低消費電力システム実現の可能 research is done by extending our edge-based vector image 性を秘めている。 representation method (PPED). Besides the PPED-based Aiming at real time processing of moving images, a detection method, two other new vector representations, sa-liency catcher chip that detects objects in motion in which are complemen-tary to PPED, have been developed. non-stationary complicated background sceneries has been Using the multiple clue method with these three developed. Due to the new quasi-two dimensional processing representations, a very robust per-formance in face detection

110 has been achieved. We also devel-oped a new distance Development of fabrication technology of nano-holes measure in which the statistical charac-teristics of a class are and applications to bio- and optical systems. taken into account to determine to the relative significance (France-Japan collaboration project: SAKURA) among elements. The new distance measure has improved the Y. Mita, F. Marty*, M. Kubota, K. Ito, classification performance. T. Bourouina*, T. Shibata * Ecole Supérieure d'Ingenieurs en Electronique et 5. 初期視覚プロセッシングシステム Electrotechnique (ESIEE), Paris 三田 吉郎・中下 友介・高橋 徳浩・ 日仏の研究者が共同し、VDEC 所有 EB 装置を利用し 清水 健・柴田 直 てナノリソグラフィを行ない、ESIEE 所有の深掘り RIE Early-vision processing systems 装置でエッチングを行なって、デザイン相乗り型ナノサ Y. Mita, Y. Nakashita, N. Takahashi, イズ構造を作製, 様々な応用に供する試みを行なってい K. Shimizu T. Shibata る。現在、最小サイズ 370 ナノメートル、アスペクト比 フォトセンサと情報処理回路を融合した高機能イメー 1:107 のトレンチ構造を作製することに成功している。 ジセンサは発展が期待できる。本研究では、イメージセ MEMS 用サブミクロンサイズの深掘り構造は、これまで ンサを内蔵して、外界の状況から特徴を瞬時に抽出する せいぜいアスペクト比 1:10 程度であったが、本研究では 知的情報処理 VLSI の研究を行なっている。これは本研 一桁優れた結果を出した。一般に EB リソグラフィは時 究室の「右脳的情報処理システム」の入力フロントエン 間がかかるとされ、またこれほど微細な構造に最適なエ ドとして用いる予定である。このような VLSI は, フォト ッチング条件は逆に、10μm 以上の大きな開口部のエッ ダイオードと処理回路とで演算単位「セル」を構成し、 チングには不向きであることが問題となっていたが、微 セルを碁盤の目状に並べる構造が一般的であるが、生体 細な構造と大きな開口の輪郭のみを EB リソグラフィ及 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 び、ナノエッチング条件であらかじめエッチングした後、 元配線が必要となる。ひるがえって VLSI の配線は原理 大開口部のエッチングを行なう、「輪郭リソグラフィ法」 的に二次元であるから、セル同士の配線をいかに工夫し を開発しこの問題を解決した。これらの技術によれば、 て行なうかが問題となる。センサをセル同士の交点にず 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 らし、また各セルで一旦情報処理を行なった結果のみを 直に転写できることになるので、薄膜を水平に積んでリ 近接セルに転送する二段階方式を用いることで、3 近傍 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 セルまでの演算をできることを提唱した。0.35μm テク を深化させ、垂直方向に展開できるという「パラダイム 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 シフト」が起こる。このパラダイムシフトの恩恵を受け うことに成功した。また基礎的データを収集するため、 る一例として、光通信用フィルタをリソグラフィどおり 0.35μm バルク基板、0.15μmSOI 基板において光電変換 サンプル表面に対し垂直に作製する、「Vertical DBR フィ 効率の測定を行なった。 ルタ」を提唱し作製した。また、これら MEMS 構造の性 Intelligent image sensor array system is an integral part in 能を決める長さ(Critical Dimension)を、電子顕微鏡などの humanlike intelligent systems. An image-sensor integrated 光学手法ではなく、電気的測定によって求める簡便な手 smart feature extraction VLSI is under investigation in this 法を開発し、電子顕微鏡よりも優れた繰り返し精度を得 project. Distributed cellular architecture is popular for these ることができた。 systems: a photodiode sensor and some information A multi-design nano-fabrication technology and process-ing circuits compose a unit “cell” and the array of applica-tion to different domains is under development with cells con-stitutes the system. However, if the cellular collabo-ration of French and Japanese researchers. VDEC’s architecture tries to physically imitate living body, EB writer performs lithography and Deep RIE at ESIEE three-dimensional wiring is mandatory. However, VLSI performs etch-ing. Our top data is aspect ratio 1:107 for wiring is 2-dimensional in nature so that some architectural trenches of 370nm. This is the record ten times deeper as innovation to augment the miss-ing-one-dimension is compared to ordinal submicron Deep-RIE technology. The necessary. We are proposing two solu-tions: (1) topology two potential draw-backs were (1) the time consumption of reordering, and (2) introduction of MEMS to VLSI in this EB lithography, and (2) the optimal etching condition for project. nanoscale structure is not applicable to larger openings. These problems were solved by 6. ナノホールアレイの作製技術高度化と応用 “contour-lithography-method” that first forms nanoscale (日仏共同研究 SAKURA プロジェクト) pat-terns as well as contours of larger openings by EB 三田 吉郎・フレデリック マーティ *・ lithog-raphy followed by nano-DRIE, and then the larger 久保田 雅則・伊藤 晃太・ opening is etched by the optimal condition. This technology タリク ブルイナ *・ 柴田 直 provides us with a vertical nanostructures defined by *電子工業技術高等学院 (ESIEE, パリ) lithography. This is a complete paradigm shift from ordinal

111 micromachin-ing, whose nature was deposition of thin films normal operation mode. The time-to-the-failure is shortened and lithography in horizontal axis, to the vertical direction. by inversely expo-nential to the applied tension. That will A “vertical Dis-tributed Bragg Reflec-tor” system is enable us to the accelerated test of MEMS devices. Also, an fabricated as an example of a benefit from this paradigm shift. electrical testing method of paral-lely-connected electrostatic Also, measurement of the Critical Dimension is an important microactuators is devel-oped. issue. Different from ordinal methods such as observation by SEM, our method can determine the CD only by a simple 論文・著書一覧（2004 年度） electrical measurement. The experiments showed better Publications List repeatability than SEM ob-servation. 研究論文 7. マイクロアクチュエータアレイの信頼性自動 [1] H. Kimura and T. Shibata, “A Simple-Architecture 測定手法 Mo-tion-Detection Analog VLSI Based on 三田 吉郎・ベンジャミン カイヤー *・ Quasi-Two-Dimensional Hardware Algorithm,” Analog 福田 和人 *・藤田 博之 *・柴田 直 Integrated Circuits and Signal Processing,39 (3): pp. *生産技術研究所集積化マイクロメカトロニクス研 225-235, June 2004. 究室 (LIMMS, CNRS-IIS) [2] D. Kobayashi, Y. Mita, T. Shibata, T. Bourouina, and H. Automated and accelerated life-time measurement Fujita, “Batch bulk-micromachined high-precision of electrostatic actuator array metal-on-insulator microspires and their application to Y. Mita, B. Caillard*, Y. Fukuta*, H. Fujita*, scanning tunneling microscopy,” Journal of T. Shibata Microme-chanics and Microengineering, vol. 14, no. 9, * Laboratory for Integrated MicroMechanic pp. S76-S81, Sept. 2004. Sys-tems (LIMMS, CNRS-IIS) [3] Yamato Fukuta, Masashi Yanada, Atsushi Ino, Yoshio マイクロアクチュエータをアレイ状に無数にならべて Mita, Yves-Andre Chapuis, Satoshi Konishi, and 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 Hiro-yuki Fujita, "Conveyor for Pneumatic 供するには、アクチュエータの信頼性を高めることが必 Two-Dimensional Manipulation Realized by Arrayed 要であるが、信頼性が高いが故に、故障までの検証時間 MEMS and its Con-trol", Journal of Robotics and が飛躍的に増大するジレンマが問題となる。特に現在開 Mechatronics (JRM), Vol. 16, No. 2, pp. 163-170, Apr 発中の、エアフローによるマイクロアクチュエータは、1 2004. 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 ヶ月以上であり、加速試験手法が必須であ 3 国際会議論文 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 [4] Y. Mita, S. Komatsu, M. Ikeda, M. Fujishima, and る。本アクチュエータのような、平行平板型の静電気力 K .Asada, “Practical Course of Design, Fabrication and アクチュエータでは、通常の動作電圧に比べ高い動作電 Testing of CMOS Gate Array,” 5th European Workshop on Microelectronics Education (EWME04), April 15-16, 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 Lausanne, Switzerland 2004. 試験法への一歩をふみだすことができた。同時に、並列 [5] Y. Fukuta, Y. Mita, Y.-A. Chapuis, Makoto Arai and H. 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 Fujita, “MEMS Conveyance System for Pneumatic 作しているか否かを、電気的測定のみによって判別でき Two-Dimensional Manipulation based on Autonomous る手法を開発した。 Distributed Systems,” Proc. IEEE International To put an arrayed micro actuator system to a practical use, Confer-ence on Robotics and Automation (ICRA '04), high reliability of actuator must be must be de-mon-strated. Apr. 26- May 1,New Orleans, USA, WM14-1 2004. However, since the actuator gets more and more reliable, it [6] B. Saadany, F. Marty, Y. Mita, Dhaa Khalil, and takes longer and longer time to test the fail-ure. That is the T. Bourouina, “A MEMS Tunable Optical Filter Based dilemma of microactuator. Our air-flow actuator under on Vertical DBR Architecture,” Design, Test, Integration development needs more than 3 months and it underlines the and Packaging of MEMS/MOEMS, 12-14 May 2004, necessity of accel-erated testing. Unlike VLSI, Montreux, Switzerland 2004. high-frequency reliability testing is impossible because [7] Y. Suzuki and T. Shibata, “Multiple-Clue Face Detection operation frequency is fixed at around 1kHz due to Algorithm Using Edge-Based Feature Vectors,” in the mechanical resonant fre-quency. We have found that the Proceedings of 2004 IEEE International Conference on parallel-plate electro-static microactuator, that is our case, can Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP be tested in an accelerated way, by applying higer tension than 2004),pp. V-737 - V-740, Montreal, May 17-21, 2004.

112 [8] M. Umejima, T. Yamasaki, and T. Shibata, “A France, pp.25-28 2004. Bump-Circuit-Based Motion Detector Using [17] Y. Fukuta, Y.-A. Chapuis, Y. Mita and H. Fujita, Pro-jected-Activity Histograms,” Proceedings of The “Air-flow MEMS Array Conveyor Which Provide Clean 2004 IEEE International Symposium on Circuits and and Contact-Free Manipulations for Micro TAS,” 8th Systems (ISCAS 2004), pp. I-749-752, Vancouver, Inter-national Conference on Miniaturised Systems for Canada, May 23-26 2004. Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2004), Sep. [9] H. Yamasaki and T. Shibata, “A Real-Time VLSI 26-30, Malmoe, Sweden 2004. Me-dian Filter Employing Two-Dimensional [18] Y. Fukuta, Y.-A. Chapuis, Y. Mita and H. Fujita, “A Bit-Propagating Architecture,” Proceedings of The 2004 MEMS Arrays for Pneumatic Conveyor and its Control IEEE International Symposium on Circuits and Systems Based on Distributed System,” IEEE International (ISCAS 2004), pp. II-349-352, Vancouver, Canada, May Con-ference on MicroElectroMechanical Systems 23-26 2004. (MEMS 2005), Jan. 31- Feb. 3, Florida, USA 2005. [10] T. Nakayama, T. Yamasaki, and T. Shibata [19] K. Hoshino, T. Nagai, Y. Mita, M. Sugiyama, K. “Quasi-Parallel Multi-Path Detection Architecture Using Ma-tsumoto, and I. Shimoyama, “Active Ink-Jet Floating-Gate-MOS-Based CDMA Matched Filters,” Nozzles Equipped with Arrayed Visual Sensors for Proceedings of The 2004 IEEE International Parallel Alignment Control,” IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS 2004), pp. Conference on MicroElectroMechanical Systems I-425-428, Vancouver, Canada, May 23-26 2004. (MEMS 2005), Jan. 31- Feb. 3, Florida, USA 2005. [11] T. Yamasaki, T. Nakayama, and T. Shibata, “A Low-Power Switched-Current CDMA Matched Filter シンポジウム・研究会・大会等発表 with On-Chip V-I and I-V Converters,” Digest of [20] Y. Mita, M. Takada, and T. Shibata, “A Simple and fast Tech-nical Papers of 2004 Symposium on VLSI Circuits, PC interface for VLSI Measurement,” Proceedings of pp.214-217, Hawaii, USA, June 17-19 2004. 2004 IEEE Asia-Pacific Conference on Advanced [12] Y. Suzuki and T. Shibata, “An Edge-Based Face Sys-tem Integrated Circuits (AP-ASIC), pp. 398-400, Detec-tion Algorithm Robust Against Illumination, Fu-kuoka, Japan, Aug. 4-5, 2004. Focus, and Scale Variations,” in Proc. of the 12th [21] 中山友之, 山崎俊彦, 柴田直, 「フローティングゲ European Signal Processing Conference, pp.2279-2282, ート MOS CDMA マッチトフィルタにおける擬似並 Vienna, Austria, September 6-10, 2004. 列マルチパス検出アーキテクチャ」, 電子通信学会 [13] H. Hayakawa, M. Ogawa and T. Shibata, “A 技術研究報告, (集積回路回路技術研究専門委員会 Right-Brain/Left-Brain Integrated Associative Processor (ICD)), 論文番号 ICD2004-137, pp. 103-108, 2004 年 Employing Convertible MIMD Elements,” in Ext. 8 月 Ab-stracts of the International Conference on Solid [22] 中山友之, 山崎俊彦, 柴田直, 「V-I および I-V 変換 State Devices and Materials (SSDM ’04), pp.398-399, 回路を搭載した低消費電力スイッチトカレント Tokyo, Japan, Sept.19-22, 2004. CDMA マッチトフィルタ」, 電子通信学会技術研究 [14] Y. Nakashita, Y. Mita, and T. Shibata, “An Analog 報告, (集積回路回路技術研究専門委員会(ICD)), 論 Edge-Filtering Processor Employing 文番号 ICD2004-138, pp. 109-114, 2004 年 8 月 Only-Nearest-Neighbor Interconnects,” in Ext. Abstracts [23] 山崎英男, 八木雅和, 柴田直, 「アナログ・デジタ of the International Conference on Solid State Devices ル融合アーキテクチャに基づく実時間画像特徴ベ and Materials (SSDM ’04), pp.356 -357, Tokyo, Japan, クトル生成 VLSI プロセッサ」, 電子通信学会技術 Sept. 19-22, 2004. 研究報告, (集積回路研究専門委員会(ICD)), 論文番 [15] M. Ogawa, and T. Shibata, “A Delay-Encoding-Logic 号 ICD2004-70, pp. 49-54, 2004 年 8 月 Array Processor For Dynamic Programming Matching,” [24] Y. Mita, D. Kobayashi, T. Bourouina, et T. Shibata, in Proc. of the 30th European Solid-State Circuits “Fabrication en parallèle de micro-aiguilles de 150um Con-ference (ESSCIRC), pp.311-314, Leuven, Belgium, avec un rayon de courbure nanomètrique pour September 21-24 2004. l'applica-tion à la microscopie à l’éffet tunnel,” Journées [16] F. Marty, L. Rousseau, B. Saadany, B. Mercier, O. Scieti-fique Francophone 2004, 4-5, Novembre, Tokyo Fran-cais, Y. Mita, and T. Bourouina, “Advanced Silicon 2004. (in French) Etching Techniques Based on Deep Reactive Ion [25] Y.-A. Chapuis, Y. Fukuta, L. Zhou, Y. Mita and H. Fujita, Etch-ing (DRIE) for Silicon HARMS and 3D Micro- “Control of MEMS-based actuators array for and Nano-Structures,” ASME European Micro and mi-cro-smart system,” Proc. SPIE International Nano Systems (EMN04), 20-21 October 2004, Paris,

113 Sympo-sium on Smart Materials, Nano-, and Micro-Smart Sys-tems, Sydney, Australia, December 12-15, 2004. [26] B. Caillard, Y. Mita, Y. Fukuta, Y.-A. Chapuis, T. Shibata, and H. Fujita, “Electrical Detection of Failures of MEMS Electrostatic Microactuators for Test Circuit,” IEEE 6th Latin-American Test Workshop, pp.201-206, Salvador, Brazil, Mar.30-Apr.2 2005.

114 大津研究室 特に化学気相堆積のための分子解離において、我々の見 Ohtsu Laboratory い出した近接場光特有の非断熱過程を用いて高精度な化 (http://www.nanophotonics.info/) 学気相堆積を実現した。この過程をリソグラフィにも応 用し、光学不活性の電子ビーム用レジストの微細加工も 研究現況 可能にした。さらにまた、近接場光による脱離における Current Research Projects 寸法依存共鳴効果を利用して、作成された微小物質の寸 法を制御した。これらにより Zn, Al, Au, ZnO, Si, GaN な 1. ナノフォトニックデバイス どのナノドットを高い寸法、位置精度で作製した。 大津元一・中山義宣・林定植・野村航 Nanophotonic fabrication, i.e., fabrication for realizing Nanophotonic Devices nanometer-sized materials, is studied in order to realize M. OHTSU, Y. NAKAYAMA, J.-S. LIM, and W. nanophotonic devices and their integration. Local NOMURA photochemical reactions between optical near fields and 将来の超高速、超大容量の光システムを支えるために、 molecules are utilized for ultrahigh accuracies in sizes and 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 positions of fabricated materials. Photochemical vapor 光デバイス、すなわちナノフォトニックデバイスの実現 deposition, desorption, photolithography, and etching are のための研究を行っている。これはナノ寸法物質間の近 being developed. A nonadiabatic photodissociation process, 接場光エネルギー移動を利用する。数個の量子ドットを which we have found, was utilized to improve the accuracy. 用いた光スイッチの他、デジタル論理ゲート、 変換 A/D This process was also applied to photolithography for 器、ナノ集光器などを提案し、 量子ドットや CuCl ZnO realizing a novel nanofabrication using an optically inactive 量子井戸を用いた動作確認、特に動特性について実験、 electron-beam resist film. Further, a size-dependent resonance 理論により評価した。さらにこれらを新しい光子コンピ effect in optical near field desorption was found and utilized ュータ、光通信システムへ応用する可能性について検討 to control the size of the fabricated materials. Fabrications of した。また、外部の巨視的光デバイスとの結合のために Zn, Al, Au, ZnO, Si, and GaN nanodots were demonstrated 金属微粒子の間のプラズモン・ポラリトンエネルギー移 with ultrahigh accuracies in their sizes and positions. 動を利用したナノ寸法光導波路を開発した。 Nanophotonic devices, i.e., sub-wavelength sized (beyond 論文・著書一覧（2004 年度） diffraction limit) photonic devices with novel functions, were Publications List studied in order to support future ultrahigh speed and ultralarge capacity optical systems. Optical near field energy 研究論文 transfer between nanometric particles are utilized for their [1] T. Kawazoe, K. Kobayashi, and M. Ohtsu, “Optical operations. We proposed novel devices composed of a few nanofountain: A biomimetic device that concentrates quantum dots, e.g., a nanophotonic switch, digital logic gates, optical energy in a nanometric region”, Appl. Phys. Lett., a A/D converter, and an optical nano-fountain. Their Vol.86, No.10, pp.No.103102 1 – 3 (2005) operations and dynamic properties were experimentally and [2] T. Kawazoe, K. Kobayashi, and M. Ohtsu, theoretically evaluated using CuCl quantum dots and ZnO “Anti-parallel coupling of Quantum Dots with an quantum wells. Possibilities of realizing a novel nanophotonic Optical Near-Field Interaction”, the e-J. Surface Science computer and an optical communication system using these and Nanotechnology, Vol. 3, pp. 74-78 (2005) devices were studied. Further, a plasmon-polariton nano-coupler was developed in order to connect these devices [3] K. Yatsui, M. Gunji, S.-C. Yang, H. Suematsu, W. Jiang, with external macroscopic photonic devices. T. Yatsui, and M. Ohtsu, “Blue Light Emission from Ultrafine Nanosized Powder of Silicon Produced by 2. ナノフォトニック加工 Intense Pulsed Ion-Beam Evaporation”, Jpn. J. Appl. 大津元一・小林一智・柳楽崇・北村心・米満広樹・ Phys., Vol.44, No.2, pp.L92-L94 (2005) 仲島祐樹 [4] T.-W. Kim, T. Kawazoe, S. Yamazaki, and M. Ohtsu, Nanophotonic Fabrication “Low-temperature synthesis and room temperature M. OHTSU, K. KOBAYASHI, T. NAGIRA, K. ultraviolet lasing of nanocyrystalline ZnO films”, Appl. KITAMURA, H. YONEMITSU and Y. NAKAJIMA Phys. A, Vol. 80, pp.1049-1051 (2005) ナノフォトニックデバイスを作製し、それらを集積化 [5] M. Naruse, T. Miyazaki, F. Kubota, T. Kawazoe, K. するためのナノ寸法微細加工法を研究している。作製さ Kobayashi, S. Sangu, and M. Ohtsu, “Nanometric れるナノ物質の寸法、位置の精度を高く保つために近接 summation architecture based on optical near-field 場光と物質との局所的光化学反応を利用し、化学気相堆 interaction between quantum dots”, Opt. Lett., Vol. 30, 積、脱離、リソグラフィ、エッチングを開発している。 No.2, pp.201-203(2005)

115 [6] A. Neogi, B.P. Gorman, H. Morkoc, T. Kawazoe, and M. “Anti-parallel coupling of Quantum Dots with an Ohtsu, “Near-field optical spectroscopy and microscopy Optical Near-Field Interaction”, International of self-assembled GaN/AlN nanostructures”, Appl. Phys. Symposium on Nano-organization and Function, Tokyo Lett., Vol.86, No.4, pp.043103 1 – 3(2005) (11-A-7) (2004) [7] T. Kawazoe, K. Kobayashi, S. Takubo, and M. Ohtsu, [17] Y. Saito, S. Mononobe, I. Kato, M. Ohtsu, and H. “Nonadiabatic photodissociation process using an Honma, “Fabrication of a Near-Field Optical Probe by optical near field”, J. Chem. Phys., Vol.122, No.2, Electroless Plating under Ultrasonic Irradiation”, pp.024715 1-5(2005) International Symposium on Nano-organization and [8] G. H. Lee, T. Kawazoe, M. Ohtsu, “Room temperature Function, Tokyo (12-C-1) (2004) near-field photoluminescence of zinc-blend and wurtzite [18] S. Mononobe, I. Kato, H. Honma and M. Ohtsu, ZnO structures”, Applied Surface Science, Vol. 239, pp. “ Surface Activation Based on Oxygen-Reactive 394-397(2005) Sputtering of Palladium to Plate Near-Field Optical [9] S. Yamazaki, T. Yatsui, M. Ohtsu, T.W. Kim, H. Fujioka, Fiber Probe ” , International Symposium on “Room-temperature synthesis of ultraviolet-emitting Nano-organization and Function, Tokyo (12-C-2) (2004) nanocrystalline GaN films using photochemical vapor [19] M. Ohtsu, “Optical Near Field Phenomena and deposition”, Appl. Phys. Lett., Vol. 85, No.15, Applications to Devices,Fabrication,and Systems”, The pp.3059-3061(2004) 4th NSF-MEXT joint Symposium, Tokyo, Japan (2004) [10] A. Takamizawa, H. Ito, S. Yamada, and M. Ohtsu, “Observation of cold atom output from an [20] Y. Saito,S. Mononobe, I. Kato, M. Ohtsu, H. Honma, evanescent-light funnel”, Appl. Phys. Lett., Vol.85, “Electroless Nickel Plating under Ultrasonic Irradiation No.10, pp.1790-1792(2004) And Its Application to a Scanning Near Field Optical [11] T. Yatsui, J. Lim, M. Ohtsu, S.J. AN, and G.C. Yi, Microscopy Probe”, The Electrochemical Society “Evaluation of the discrete energy levels of individual Hawaii, USA ,(2004) ZnO nanorod single-quantum-well structures using [21] Y. Saito,S. Mononobe, M. Ohtsu, H. Honma, near-field ultraviolet photoluminescence spectroscopy”, “Fabrication of a SNOM probe using lelctroless nickel Appl. Phys. Lett., Vol.85, No.5, pp.727-729(2004) plating with ultrasonic irradiation”, International Society [12] S. Mononobe, Y. Sato, M. Ohtsu, and H. Honma, of Electrochemistry,Greece ,(2004) “Fabrication of a Near-Field Optical Fiber Probe Based [22] S. Mononobe, I. Kato, Y. Saito, H. Honma, and M. on Electroless Nickel Plating under Ultrasonic Ohtsu, “Fabrication of a Near-Field Optical Fiber Probe Irradiation”, Jpn. J. Appl. Phys., Vol.43, No.5B, Based on Size-Dependent Electroless Nickel Plating”, pp.2862-2863(2004) The 8th International Conference on Near-field Nano [13] T-W. Kim, T. Kawazoe, S. Yamazaki, M. Ohtsu, and T. Optics & Related Techniques, Seoul (MoP24) (2004) Sekiguchi, “Low-temperature orientation-selective [23] K. Kobayashi and M. Ohtsu, “Quasi-Particle Model for growth and ultraviolet emission of single-crystal ZnO Optical Near-Field Interaction with Single Atom, nanowires”, Appl. Phys. Lett., Vol.84, No.17, Molecule and Nanomaterials”, The 8th International pp.3358-3360(2004) Conference on Near-field Nano Optics & Related Techniques, Seoul (MoO48) (2004) 国際会議論文 [24] V. Polonski, B. Martin, R. Netterfield, T. Yatsui, T. [14] T. Yatsui, S. Yamazaki, T. Nagira, M. Ohtsu, T.W. Kim, Kawazoe, and M. Ohtsu, “Optical near-field-assisted and H. Fujioka, “Room-temperature synthesis of dry etching of silica in a sulfur hexafluoride ultraviolet-emitting nanocrystalline GaN films using atmosphere”, The 8th International Conference on photochemical vapor deposition”, Material Research Near-field Nano Optics & Related Techniques, Seoul Society, 2004 Fall Meeting, Boston, MA (E11.8) (2004) (TuO15) (2004) [15] T. Yatsui, J. Lim, T. Kawazoe, M. Ohtsu, S.J. An, and [25] T. Yatsui, W. Nomura, and M. Ohtsu, “Plasmon G.C. Yi, “Evaluation of the Fine Structure of Isolated polariton transfer along nano-dot coupler for optical ZnO Nanorod Single-Quantum-Well Structures using far/near field conversion”, Technical Digest of 2004 Near-Field Ultraviolet Photoluminescence Spectroscoy”, ICO International Conference on Optics & Photonics in Material Research Society, 2004 Fall Meeting, Boston, Technology Frontier, Makuhari, (12B3-4) (2004) MA (O3.4) (2004) [26] M. Ohtsu, “Nanophotonics: Devices, fabrications, and [16] T. Kawazoe, K. Kobayashi, and M. Ohtsu, systems”, Technical Digest of 2004 ICO International

116 Conference on Optics & Photonics in Technology nano-fountain for concentrating optical energy to a Frontier, Makuhari, (13C4-2) (2004) nanometric region”, Technical Digest of Conference on [27] S. Sangu, K. Kobayashi, and M. Ohtsu, “Nanophotonic Lasers and Electro-Optics, San Francisco, CA, (IFC1) functional devices using optical near-field energy (2004) transfer”, Technical Digest of 2004 ICO International Conference on Optics & Photonics in Technology 著書 Frontier, Makuhari, (13D2-19) (2004) [37] M. Ohtsu (ed.), Progress in Nano-Electro-Optics IV, [28] M. Naruse, T. Miyazaki, F. Kubota, S. Sangu, K. Characterization of Nano-Optical Materials and Optical Kobayashi, T. Kawazoe, and M. Ohtsu, “Nanoscale Near-Field Interactions, Springer-Verlag, (2005) matching architecture using optical near-field coupling”, [38] M. Ohtsu, “Physics and Applications of Nanophotonics”, Technical Digest of 2004 ICO International Conference Chapter 7, New Photonics Technologies for Information on Optics & Photonics in Technology Frontier, Age, ed. by S. Sudo and K. Okamoto, Artech House Inc., Makuhari, (13D2-20) (2004) (2004) [29] K. Kobayashi, S. Sangu, T. Kawazoe, and M. Ohtsu, [39] M. Ohtsu (ed.), Progress in Nano-Electro-Optics III, “Exciton dynamics and logic operations in a near-field Industrial Applications and Dynamics of the optically coupled quantum-dot system”, Abstract of the Nano-Optical System, Springer-Verlag, (2004) 6th International Conference on Excitonic Processes in [40] M. Ohtsu and K. Kobayashi, Optical Near Fields, Condensed Matter, Cracow, Poland, (O8) (2004) Springer-Verlag(2004) [30] T.Yatsui and M. Ohtsu, “Development of nanophotonic devices and their integration by optical near-field”, 総説・解説論文 Proceedings of the 5th International Symposium on [41] 八井崇、大津元一、「近接場光による微細加工」、精 MEMS and Nanotechnology, Costa Mesa, CA, 密工学会誌、Vol. 71, No.3, pp.311-314 (2005) pp.10-15(2004) [42] 八井崇、大津元一、「ナノフォトニクス：近接場光 [31] T. Yatsui, W. Nomura, M. Kourogi, and M. Ohtsu, による寸法・位置制御ナノ光加工」、日本写真学会 “Plasmon polariton transfer along a nano-dot coupler for 誌、第６７巻、第３号、pp.281-287 (2004) optical far/near field conversion”, Technical Digest of [43] 大津元一、「近接場光とは何か？」、O plus E、第２ International Quantum Electronics Conference, San ６巻、第４号、pp.372-377(2004) Francisco, CA, (IFC3) (2004) [44] 小林潔、三宮俊、大津元一、「ナノ領域の電子-光子 [32] T. Yatsui, J. Lim, T. Kawazoe, K. Kobayashi, M. Ohtsu, 相互作用システムとしての近接場光」、O plus E、第 W.I. Park, and G.-C. Yi, “Observation of optical ２６巻、第４号、pp.406-411(2004) near-field energy transfer in closely spaced ZnO/ZnMgO multiple-quantum-well nanorods for シンポジウム・研究会・大会等発表 nanophotonic devices”, Technical Digest of Conference [45] 大津元一：“光の限界を超えるナノフォトニクス”、 on Lasers and Electro-Optics, San Francisco, CA, 世界物理年特別講演会“限界を超える応用物理”、 (CTuM4) (2004) 埼玉大学、 (2005) [33] T. Kawazoe, R. Haga, and M. Ohtsu, [46] 大津元一：“ナノフォトニクスの基礎：さらなる新 “Nano-photolithography using a visible light based on 規機能とシステム応用のために”、第 52 回応用物理 the nonadiabatic near-field photochemical reaction”, 学関係連合講演会、埼玉大学、30p-YZ-1 (2005) シ Technical Digest of Conference on Lasers and ンポジウム Electro-Optics, San Francisco, CA, (IWA28) (2004) [47] 八井崇・G.-C.Yi.・大津元一：“Zn0 ナノロッドの近 [34] T. Kawazoe, S. Maruyama, and M. Ohtsu, “Fiber optical 接場分光とナノフォトニクスへの応用”、第 52 回応 devices using a gigantic Faraday rotation in nanometric 用物理学関係連合講演会、埼玉大学、29p-YE-8 region”, Technical Digest of Conference on Lasers and (2005) シンポジウム Electro-Optics, San Francisco, CA, (CWD5) (2004) [48] 八井崇･三宮俊・J.Yoo・S.J.An・G.-C.Yi.・大津元一： [35] A. Neogi, H. Morkoc, A. Tackeuchi, T. Kuroda, M. “2 重量子井戸構造を有する Zn0 ナノロッドの近接 Ohtsu, and T. Kawazoe, “Near field optical 場分光測定”、第 52 回応用物理学関係連合講演会、 spectroscopy of GaN/AlN quantum dots”, Technical 埼玉大学、29p-V-23 (2005) Digest of Conference on Lasers and Electro-Optics, San [49] 川添忠・小林潔・米満広樹・大津元一：“非断熱近 Francisco, CA, (IThM2) (2004) 接場光リソグラフィを利用した Si 基板上のテスト [36] T. Kawazoe, K. Kobayashi, and M. Ohtsu, “The optical パターンの転写”、第 52 回応用物理学関係連合講演

117 会、埼玉大学、30a-YW-5 (2005) 東北学院大学、1a-X-13 (2004) [50] 仲島祐樹・野村航・八井崇・大津元一：“近接場ナ [65] 中山義宣・今井一宏・興梠元伸・大津元一：“光周 ノ光インプリント”、第 52 回応用物理学関係連合講 波数コム発生器のための光路長と群屈折率の精密 演会、埼玉大学、30a-YW-1(2005) な測定”、第 65 回応用物理学会学術講演会、東北学 [51] 米満広樹・川添忠・小林潔・大津元一：“電子線レ 院大学、2p-ZV-11 (2004) ジストを用いた非断熱近接場光リソグラフィ”、第 [66] 川添忠・小林潔・大津元一：“CuCl 単一量子点の吸 52 回応用物理学関係連合講演会、埼玉大学、 収スペクトル測定”、第 65 回応用物理学会学術講演 30a-YW-6(2005) 会、東北学院大学、3p-ZV-12 (2004) [52] 野村航・八井崇・大津元一：“レーザ光照射による [67] 川添忠・小林潔・成瀬誠・大津元一：“量子ドット 金属ナノ微粒子列の自己組織的形成”、第 52 回応用 間の近接場光エネルギー移動を用いたナノ光 NOT 物理学関係連合講演会、埼玉大学、29a-YZ-9(2005) ゲート”、第 65 回応用物理学会学術講演会、東北学 [53] 柳楽崇・八井崇・金太源・藤岡洋・大津元一“光化 院大学、3a-ZV-12 (2004) 学気相堆積法を用いた室温での GaN ナノ微結晶の [68] 米満広樹・川添忠・吉田健次・大津元一：“非断熱 作製”、第 52 回応用物理学関係連合講演会、埼玉大 近接場光リソグラフィの高速化”、第 65 回応用物理 学、31a-YC-9(2005) 学会学術講演会、東北学院大学、2p-R-18 (2004) [54] 北村心・八井崇・大津元一“光化学エッチングによ [69] 柳楽崇・八井崇・金太源・藤岡洋・大津元一：“光 り作製した GaN ウィスカーにおける量子サイズ効 化学気相堆積法により室温で作製した 果の発現”、第 52 回応用物理学関係連合講演会、埼 AIN/GaN/AIN の紫外発光”、第 65 回応用物理学会 玉大学、1a-YＨ-9(2005) 学術講演会、東北学院大学、1p-M-10(2004) [55] 林定植・八井崇・Jinkyoung Yoo・G.-C.Yi.伊藤治彦・ [70] 野村航・八井崇・興梠元伸・大津元一：“金属ナノ 大津元一：“MOVPE 法で作製した Zn1-xMgxO/ZnO 微粒子列の光エネルギー伝送特性の測定”、第 65 回 ナノロッドの光学特性” 第 52 回応用物理学関係連 応用物理学会学術講演会、東北学院大学、3a-ZV-5 合講演会、埼玉大学、31p-T-15(2005) (2004) [56] 大津元一：“ナノフォトニクス：光デバイス、加工、 [71] 小林一智・川添忠・大津元一：“非断熱過程を用い システムの質的変革”、平成１６年度固体エレクト た近接場光CVDによるZnナノドットの初期成長過 ロニクス・オプトエレクトロニクス研究会、東京大 程”、第 65 回応用物理学会学術講演会、東北学院大 学柏キャンパス、 (2005) ＜特別講演＞ 学、3a-ZV-6 (2004) [57] 大津元一：“光の小さな粒:２１世紀の社会を支える [72] 林定植・八井崇・W.I.Park・G.-C.Yi.伊藤治彦・大津 新しい光技術”、第 8 回東京大学公開学術講演会、 元一：“MOVPE 法による金属触媒を用いない ZnO 東京大学、 (2004) ナノロッドの作製”、第 65 回応用物理学会学術講演 [58] 川添忠・大津元一：“可視光源を用いた費断熱過程 会、東北学院大学、3a-ZL-10 (2004) による近接場リソグラフィー”、ＮＧＬ2004、コク ヨホール (2004) ＜招待講演＞ [59] 大津元一：“ナノフォトニクスデバイス:それがもた らす質的変革”、「次世代ナノ技術に関する研究専 門委員会第 2 回研究会、銀座ラフィナート、(2004) ＜招待講演＞ [60] 大津元一：“ナノフォトニクス:光技術の質的変革”、 科学技術振興機構 2004 第２回基礎研究報告会、Ｊ Ａビル内国際会議室、(2004) ＜招待講演＞ [61] 大津元一：“ナノ寸法の光加工と光デバイス、シス テムへの展開”、レーザーアライアンズシンポジウ ム、東京大学工学部 11 号館、(2004) ＜招待講演＞ [62] 大津元一：“ナノフォトニクスとは何か？”、第 4 回 日米合同シンポジウム、東京大学武田ホール、(2004) [63] 大津元一：“ナノフォトニクス”、レーザー夏の学校、 大阪府立羽衣青少年センター、(2004)＜招待講演＞ [64] 八井崇･林定植・川添忠・S.J.An・G.-C.Yi. ・大津元 一：“単一量子井戸構造を有する Zn0 ナノロッドの 近接場分光測定”、第 65 回応用物理学会学術講演会、

118 保立・山下研究室 Brillouin Optical Correlation Domain Analysis (BOCDA). Hotate and Yamashita Laboratory Using fibers which have multi peaks in Brillouin Gain (http://www.sagnac.t.u-tokyo.ac.jp) Spectrum, simultaneous measurement of temperature and strain has been tried. Additionally, a BOCDA system besed 研究現況 on low coherence interferometry has also been proposed and Current Research Projects studied. A preliminary experiment has successfully been performed. Spatial resolution of mm order is expected by 1. ブリルアン散乱光相関領域解析方式光ファイ this scheme. バ分布型歪センシングのシステム機能拡充 保立和夫・阿部浩士・新井 寛 3. 光波コヒーレンス関数の合成法による同一ブ Performance Improvement of Fiber Optic ラッグ波長 FBG センサの多重化技術 Distributed Strain Sensing System by Brillouin 保立和夫・何 祖源・林 哲也 Optical Correlation Domain Analysis Multiplexing Technique for FBG Sensors with Same K. HOTATE, K. ABE and H. ARAI Bragg Wavelength by Synthesis of 光ファイバに沿う歪分布を測定する手法として、ポン Optical Coherence Function プ光・プローブ光の相関を制御して誘導ブリルアン散乱 K. HOTATE, Z. HE and T. HAYASHI を光ファイバに沿って局在発生させる技術（BOCDA 法） 光ファイバグレーティング多点型歪センサでは反射波 を提案・開発した。従来技術を数桁凌ぐ の空間分解 1cm 長の異なる多種類の FBG を用意する必要があり､多重化 能と 57Hz のサンプリング速度の実現に加えて、測定レ 数に制限ができる等の欠点を有する｡そこで、光波コヒー ンジの拡大を図った。光ファイバ中での偏波変動による レンス関数の合成法を用い､多重化された同一波長の 雑音を低減する方法を提案・実証した。また、簡素化し FBG から一つのみを選択し､その反射周波数を測定する たシステムに整合した測定レンジ拡大法も考案し、8cm 手法を開発した｡動的・ランダムアクセス歪センシング機 の空間分解能で 250m の測定レンジを達成した。 能を実現したのに続いて、測定速度の向上を図った。 Fiber-optic distributed strain sensing schemes have been 1kHz のサンプリング速度を達成し、更なる高速化を進め proposed and studied, based on fiber Brillouin scattering. ている。 Correlation between pump and prove lightwaves, propagating Traditional multiplexed Fiber Bragg Grating (FBG) strain in a fiber in opposite directions, are controlled, which realizes sensor requires FBGs with different Bragg wavelength, which localized excitation of stimulated Brillouin scattering. restricts the number of multiplexed sensors. We have Spatial resolution of 1.0cm and sampling rate of 57Hz has developed a system with FBGs having the same reflection already been realized. Additionally, measurement range has wavelength, in which one FBG can be selected using the been enhanced. A polarization diversity scheme has been synthesis of optical coherence function (SOCF) technique. newly introduced, and a way to enlarge the range has also Besides dynamic and random-access strain measurement been adopted to a simplified system. A range of 250m has function, measurement speed is improved to be 1kHz recently. been realized with a spatial resolution of 8cm. 4. 光波コヒーレンス関数の合成法による EDF ダ 2. ブリルアン散乱光相関領域解析方式光ファイ イナミックグレーティング応用センシングと バ分布型歪センシングへの新機能の付与 光ファイバ振動分布センシング 保立和夫・山﨑健司・石川雄太 保立和夫・何 祖源・樊 昕昱・浜中 啓 New Functions in Fiber Optic Distributed Strain EDF-Dynamic-Grating Applied Sensing and Fiber Sensing System by Brillouin Optical Correlation Optic Distributed Vibration Sensing by Synthesis of Domain Analysis Optical Coherence Function K. HOTATE, K. YAMASAKI and Y. ISHIKAWA K. HOTATE, Z. HE, X. FAN and ブリルアン光相関領域解析法（BOCDA 法）によるフ K. HAMAMAKA 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 エルビウムドープ光ファイバ（EDF）のゲイン飽和に る研究を進めている。ブリルアン散乱スペクトル中に複 より形成されるダイナミックグレーティングの特性とそ 数のピークを示す光ファイバを用いて、各ピークの温度 の形成位置を制御することによる歪分布センシング技術 と歪み依存性を測定することで、両者を同時に求めるた を提案した。シミュレーションにより性能を評価したの めの検討を深めた。また、低コヒーレンス干渉計を基盤 につづき、基礎実験として、ダイナミックグレーティン にした新しいシステム構成を提案して基礎実験に成功し グの反射特性の合成に成功した。また、2 モード光ファ た。ミリメートルオーダの空間分解能の実現を目指して イバによる振動分布センシング技術を提案した。実験系 いる。 を構成して基礎実験に成功し、ゴースト信号の低減にも New functions has been introduced into a system for 成功した。

119 A scheme to control characteristics and the location of temperature. Evidence of the β-phase formation was obtained dynamic grating in an Er-doped fiber due to its gain saturation through microscopic Raman spectroscopy and TEM analysis. has been proposed for strain sensing by applying SOCF technology. As a basic study, reflection spectrum has been 7. 光ファイバグレーティング(FBG)に関する研 successfully synthesized. Additionally, a system to measure 究 vibration distribution along an optical fiber has also been 山下真司・ディンチュンキエン・横大路宗生 proposed and experimented, utilizing mode coupling in a Studies on Fiber Bragg Gratings (FBG) two-mode fiber. S. YAMASHITA, D. C. KIEN and M. YOKOOJI インタリーブ法でサンプル FBG の広帯域化を行ない、 5. 光波コヒーレンス関数の合成法によるリフレ 適切な場所に位相シフトを与える方法（多点位相シフト クトメトリシステム 法）によってサンプル FBG の高密度化を行った。また、 保立和夫・何 祖源・柏木正浩・欧陽 慧 櫛型反射特性と分散補償機能を持つチャープサンプル Reflectometry Systems by Synthesis of FBG の作成に成功した。さらに、チャープサンプル FBG Optical Coherence Function のチャープレートを制御することによって、分散やチャ K. HOTATE, Z. HE, K. KASHIWAGI and ネル間隔を可変にできることを示した。 H. OUYANG また、歪みを利用することにより、サンプル FBG の 光源のコヒーレンス長を超える光路差を有する信号光 波長間隔が可変に制御できることを提案・実証し、多波 と参照光に光波コヒーレンス関数の合成法を適用してリ 長ファイバレーザに応用した。 フレクトメトリが実現可能であることを示し、光ファイ We have succeeded in realizing wide bandwidth and high バ加入者系の診断用に検討を深めた。5Km の光ファイバ density simultaneously of sampled FBGs by using にわたり約 20cm の空間分解能で反射光分布を測定する interleaving and multiple-phase shift (MPS) methods. And we ことに成功した。さらに、ダイナミックレンジの拡大法 realized chirped and sampled FBGs having multi-channel も考案して、実験系により 15dB の改善を果たした。光 reflection and dispersion-compensating characteristics. We 波コヒーレンス関数の合成法により、分解能等の性能を found that their characteristics are tunable by changing the アダプティブに変化できるトモグラフィの検討も進めた。 chirp rate. We have shown that an interferometer, in which two We also proposed and demonstrated wavelength lighwaves have an optical path-length difference longer than spacing-tunable sampled FBGs by using nonuniform strain the coherence length, can also be used as a reflectometry distribution along the sampled FBGs. It is applied to the system using SOCF technology. Spatial resolution of 20cm multiwavelength fiber lasers. has been realized with 5km measurement range. Additionally, schemes for enhancing dynamic range have also 8. 光照射による光導波路デバイス作製および光 been proposed and successfully experimented. An optical ファイバ特性トリミング tomography system has also been studied, which realizes 山下真司・柏木謙・布洋平 adoptive performance suitable for measurement targets. Fabrication of Waveguide Devices and Trimming of Optical Fibers Properties by Light Irradiation

6. β-FeSi 2 ドロップレットの低温形成 S. YAMASHITA, K. KASHIWAGI and Y. NUNO 岸 眞人 本研究では光誘起屈折率変化を利用して光導波路デバ

Low temperature formation of -FeSi2 droplets イス作製および光ファイバ特性トリミングを行っている。 M. KISHI 導波路デバイスについては、紫外光照射により作製され

光エレクトロニクス材料として有望視されるβ-FeSi2 た導波路の屈折率分布測定を行い、そのデータを基に 3 が，パルスレーザ堆積法により Si 基板上に形成した Fe-Si 次元 BPM による導波路分散および光ファイバとの結合 ドロップレットを 350°C 以下の低温熱処理することで 損などのシミュレーションを行った。さらに、屈折率の 形成できることを明らかにした．顕微ラマン分光分析と 周期構造を利用した GACC (Grating Assisted Codirectional 断面透過電子顕微鏡の格子像及び回折像から，Fe-Si 混合 Coupler)の作製を行った。 液滴の急冷により形成された Fe-Si アモルファスが，低 また、光ファイバのコア中に光を導波させることによ

温の熱処理によりβ-FeSi2 相に相変化することが明らか り屈折率変化を誘起し、光ファイバ特性（分散等）のト となった． リミングを試みた。紫外光では損失が大きいため、可視

β-FeSi2 is an attractive material for the development of 光の２光子過程を用いたところ、0.1%程度の屈折率変化 silicon-based integration of optical devices and electronic が得られた。これは数 nm の零分散波長変化に相当する。 devices. β-FeSi2 polycrystalline microstructure was This studies use the light-induced refractive index change successfully formed below 350°C by thermal treatment of to fabricate waveguide devices and trim the optical fiber droplets deposited by pulsed laser deposition at room properties. We measured the cross-sectional index distribution

120 in the UV-induced waveguides, and made simulations to スペースにおける雑音の抑圧が実現できる。その出力を evaluate the dispersion and coupling loss to fibers using the ポンプ光として続けて FWM を行うと、飽和効果により 3-D BPM method. And we succeeded in fabrication of a マークにおける雑音も抑圧できる。これに我々の提案し grating-assisted codirectional coupler (GACC). ている信号・ポンプ光同期位相変調法を適用することに We also tried to trim the fiber properties (dispersion, etc.) より、高効率な光ファイバ２Ｒ再生中継器が実現できる。 by the light-induced refractive index change. We used a 高非線形光ファイバを用いた実験系を構成し、10Gb/s two-photon process of the visible light since the fiber is not NRZ PRBS 信号を用いて、アイパターンとビットエラー transparent at UV wavelength. We obtained the refractive レートの改善が得られることを実証した。 index change of ~0.1%, which corresponds to the change of We improved our proposed 2R regenerator based on zero-dispersion wavelength by a few nm. injection locking of a Fabry-Perot laser diode (FP-LD). We found that we could regenerate two different signals 9. 短パルスおよび波長可変光ファイバレーザ simultaneously. We successfully demonstrated transmission of 山下真司・稲葉淳・浅野将弘 two 10Gb/s signals through 100km standard single-mode Pulsed and Widely Tunable Fiber Lasers fiber. S. YAMASHITA, A. INABA and M. ASANO And we proposed a fiber four-wave mixing (FWM) based 多波長モード同期ファイバレーザの安定化手法の研究 all-optical 2R regeneration technique with near-ideal を行った。高非線形ファイバと光フィルタを組み合わせ (step-like) transfer function. By setting proper modulation た方法、および利得媒質としてエルビウムドープ光ファ index and wavelength relations in a two-stage cascaded イバ(EDF)と半導体光増幅器(SOA)を組み合わせる方法 approach, we succeeded in near spectral-spread free 2R でのレーザ安定化を検証し、安定化に成功した。 regeneration, with demonstration of improved performance また、高速で波長可変な光ファイバレーザの研究を行 for 10Gbps NRZ PRBS data transmission. った。波長 1.3 m 帯において、増幅媒質として SOA、 フィルタとして透過波長を高速に切り替えられる音響光 11. カーボンナノチューブの光応用 学可変フィルタ(AOTF)を用いることで、10kHz 以上の高 山下真司・ソンヨンウォン・井上悠介・安岡充昭・ 速で、100nm を越える広帯域波長可変範囲を実現した。 吉田剛士 We studied stabilization methods of the multiwavelength Photonic Applications of Carbon Nanotubes mode-locked fiber lasers. We tested two methods, one uses a S. YAMASHITA , Y-W. SONG, Y. INOUE, combination of highly nonlinear fiber and optical filter, and M. YASUOKA, and T. YOSHIDA the other uses erbium-doped fiber (EDF) and semiconductor カーボンナノチューブ（CNT）を用いたデバイスの研 optical amplifier (SOA) simultaneously as gain media. We 究を行っている。今年度は CNT を利用したモード同期光 succeeded in stable operations with both methods. ファイバレーザの波長範囲を拡大する研究を行った。実 We also studied fast tunable fiber lasers. Using a SOA at 際の CNT サンプルはいくつかの種類の CNT が混ざって 1.3 m as the gain medium and an acousto-optic tunable filter いるため，光吸収スペクトルに広がりをもつ。このため、 (AOTF) as the tuning filter, we realized fast tunable (>10kHz) 1.55 m 帯（ C バンド）だけでなく、1.6 m 帯（ L バンド） and broad tuning range (>100nm). や 1.48 m 帯（S バンド）でも受動モード同期光ファイ バレーザを構成できることを示した。さらに，モード同 10. 全光型 2R 再生中継器 期光ファイバレーザの利得媒質としてプラセオジウム 山下真司・マズムダルシャヘド・グエンホアンマン (Pr)ドープ光ファイバを用いた 1.3 m 帯動作、イッテル All-Optical 2R Regenerators ビウム(Yb)ドープ光ファイバを用いた 1 m 帯動作につ S. YAMASHITA, M. SHAHED, and H. M. いても成功した。 NGUYEN We have been studying the novel photonic devices using 光ファイバブラッググレーティング（FBG）を利用し carbon nanotubes (CNT). This year, we concentrated on て、ファブリペロー半導体レーザ（FP-LD）の自己注入 enlarging the operating wavelength of the CNT-based 同期によって波形再生（2R 中継）の研究を行っている。 passively mode-locked fiber lasers. We used broadband CNT 今年度は、さらなる高機能化を目指して、多チャンネル samples, and realized stable short-pulse generation at 全光 2R 中継器を目標として研究を行った。2 つの 10Gb/s wavelengths of 1.55 m (C-band), 1.6 m (L-band), and NRZ 光信号を 100km SMF の伝送実験を行ない、2R 中継 1.48 m (S-band). We also succeeded in realizing a 1.3 m 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 operation by using Pr-doped fiber as a gain media, and a 1 m できた。 operation by using Yb-doped fiber. また、光ファイバ中の四光波混合(FWM)を用いた光フ ァイバ２Ｒ再生中継器の研究を行った。高次の四光波混 合を用いることにより光パワー伝達関数が非線形になり、

121 論文・著書一覧（2004 年度） spread in SBS-suppressed fiber wavelength converters Publications List using a single phase modulator,” IEEE Photonics Technology Letters, vol.16, no.9, pp. 2096-2098, Sept. 研究論文 2004. [1] M. Kashiwagi and K. Hotate: “Elongation of [11] S. Yamashita and J. Nishijima, “An adjustable interleave measurement range by successively shifting filter using stress-induced mode coupling in a measurement window in a high spatial resolution polarization maintaining fiber,” Optics Communications, reflectometry for optical subscriber networks by vol.241,no.1-3, pp.73-77, Nov. 2004. synthesis of optical coherence function,” Measurement [12] S. Yamashita, T. Baba and K. Kashiwagi, Sci. and Tec., Vo.15, No.8, pp.1512-1518 (2004). “Frequency-shifted multiwavelength FBG laser sensor,” [2] Z. He, S.Yoshiyama , M, Enyama and K. Hotate: Japanese Journal of Applied Physics (JJAP), vol.43, “High-reflectance-resolution optical reflectometry with no.12, pp.8322-8324, Dec. 2004.S. Yamashita and R. synthesis of optical coherence function,” Jpn. J. of Hayashi, “Measurement of fiber chromatic dispersion Applied Physics, Vol.44, No.3A, pp.L117 - L119 (2005). using a mode-locked fiber laser,” IEICE Transactions on [3] X. Fan, Z. He and K. Hotate: “Novel distributed Electronics, vol.E86-C, no.5, pp.838-841, May 2003. fiber-optic strain sensor by localizing dynamic grating in polarization maintaining Erbium-doped fiber : 国際会議論文 Proposal and Theoretical Analysis,” Jpn. J. of Applied [13] T. Yamauchi and K. Hotate: “Distributed and dynamic Physics, Vol.44, No.2, pp.1101-1106 (2005). strain measurement by BOCDA with time-division [4] M. Enyama, Z. He, and K. Hotate: “Expansion of spatial pump-probe generation scheme,” the 2004 CLEO/IQEC measurement range by use of vernier effect in conference, CWA57, San Francisco (2004). multiplexed fibre Bragg grating strain sensor with [14] K. Hotate: “Trends and prospects for optical distributed synthesis of optical coherence function,” Measurement sensing -Fiber-optic nerve systems for smart materials Sci. and Tech., Vol.16, No.4, pp.977-983, (2005). and smart-structures-,” SPIE Vol.5502, 2nd European [5] H. Sugawara, S. Nakamura, M. Oouchi, Y. Kumura, T. Workshop on Optical Fiber Sensors, Santander, Shishido, T. Igarashi, M. Kishi, M. Tsuchiya, “Low pp.51-58 (2001) . temperature formation of β-FeSi2 polycrystalline [15] Hotate: “Potential applications of optical fiber sensing microstructure by pulsed laser deposition and thermal technology for future society,“ International Symposium annealing,” IEICE Electronics Express, Vol. 1, No. 9, on Network and Center-Based Research for Smart pp253-257 (2004). Structures Technologies and Earthquake Engineering, [6] S. Yamashita and J. Suzuki, “All-optical 2R Osaka (2004) . regeneration using a two-mode injection-locked [16] H. Kumagai, H. Iwaki, K. Shibuya and K. Hotate: Fabry-Perot laser diode,” IEEE Photonics Technology “Crack detection in concrete structures using fiber optic Letters, vol.16, no.4, pp.1176-1178, Apr. 2004. distributed sensor,“ International Symposium on [7] S. Yamashita, S. Maruyama, Y. Murakami, Y. Inoue, H. Network and Center-Based Research for Smart Yaguchi, M. Jablonski, S.Y.Set, “Saturable absorbers Structures Technologies and Earthquake Engineering, incorporating carbon nanotubes directly synthesized Osaka, pp.253-256 (2004). onto substrates/fibers and their application to [17] T. Yamauchi and K. Hotate: “BOTDA fiber strain mode-locked fiber lasers,” OSA Optics Letters, vo.29, sensing system with pump-probe time-division genera- no.14, pp.1581-1583, July 2004. tion scheme,” Ninth Optoelectronics and Communi- [8] K. Kashiwagi and S. Yamashita, “Fabrication of cations Conference/Third International Conference on silica-based glass optical waveguide by UV beam Optical Internet(OECC/COIN2004), Yokohama, 15D3-5, scanning,” Japanese Journal of Applied Physics (JJAP), pp.680-681 (2004). vol.43, no.8B, pp.5850-5853, Aug. 2004. [18] Z. He, S. Yoshiyama M. Enyama and K. Hotate: [9] S. Yamashita and A. Inaba, “FBG laser sensor with “Reflectivity precision improvement in optical intracavity dispersive fiber; based on mode-locking reflectometry by synthesis of optical coherence frequency interrogation,” Measurement Science and function” Ninth Optoelectronics and Communications Technology Journal, vol.15, no.9, pp.1536-1538, Sept. Conference/Third International Conference on Optical 2004. Internet(OECC/COIN2004), Yokohama, 15D3-7, [10] M. Tani and S. Yamashita, “Cancellation of spectral pp.684-685 (2004).

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125 [86] 稲葉淳, 山下真司, “半導体光増幅器(SOA)を用いた 多波長発振モード同期ファイバレーザの安定化,” 2005 年電子情報通信学会総合大会, no.C-4-23, Mar. 2005. [87] 井上悠介, 山下真司, 丸山茂夫, 村上陽一, 矢口寛, 小竹智晴, S. Y. Set, “垂直配向したカーボンナノチ ューブを用いたモード同期光ファイバレーザ,” 2005 年電子情報通信学会総合大会, no.C-4-23, Mar. 2005. [88] Chee Seong Goh, Kazuro Kikuchi, Sze Yun Set, Daisuke Tanaka, Tomoharu Kotake, Jablonski Mark, Shinji Yamashita, Takao Kobayashi, “A 180fs mode-locked ytterbium-doped fiber laser using an ultra-wide absorption band carbon-nanotube-based saturable absorber,” 2005 年電子情報通信学会総合 大会, no.C-4-34, Mar. 2005.

126 菊池･多久島研究室 the Bi fibers with > 1000W-1km-1, which was achieved by Kikuchi and Takushima Laboratory enhancement of n2 as well as reduction of the effective core (http://www.ginjo.rcast.u-tokyo.ac.jp) area, we have demonstrated data demultiplexing of OTDM signals and all-optical wavelength conversion. Owing to the 研究現況 short fiber length, device stability is greatly improved, and Current Research Projects operation at 160 Gbit/s becomes feasible. We also study nonlinear optical devices based on Carbon 1. ファイバグレーティングと光ネットワークへ nano-tube (CNT) saturable absorber and periodic-poled の応用 LiNbO3 (PPLN) waveguides. 菊池 和朗・C.S.Goh・Dexian Wang・Liu Tao Fiber Bragg gratings and their applications to 2.2 超短光パルスの発生と測定（ Ultra short optical pulse photonic networks generation and measurement） K. Kikuchi, C.S. Goh, Dexian Wang and Liu Tao 高速光変調器を用いるパルス発生法は、モード同期レ ファイバブラッググレーティング(FBG)は、波長分割 ーザに比べ、安定性・信頼性に優れる。今回、位相変調、 多重ネットワークにおいて多彩な応用が可能である。 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 我々のグループではこれまで，FBG を用いた広帯域波長 質 10 GHz ピコ秒パルス列発生に成功した。得られたパ 可変フィルタ，多波長可変分散補償デバイスなどを開発 ルス列の時間幅及び消光比は、それぞれ 5 ps 及び>20 dB してきた。今年度は、任意の特性を持つファイバグレー である。また、C バンドをカバーする 1530-1560 nm の動 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 作波長範囲を持つ。 て研究を行なった。これを用いて 40Gbit/s 信号に対する また，光ファイバ型光サンプリングシステムについて ナイキストフィルタの試作に成功している。 も研究を行なった。非同期サンプリングシステムにおい Fiber Bragg Grating (FBG) has various applications in て，アイダイアグラムを再生する新しいアルゴリズムを WDM optical networks. We have demonstrated the use of 開発し，その有効性を 160Gbit/s 信号の測定により実験的 FBG as tunable filters, and 2nd-order and 3rd-order tunable に検証した。 dispersion compensators by applying strain on a uniform FBG. We propose a simple scheme for 10-GHz picosecond pulse In this year, an inverse scattering algorithm has been generation for OTDM systems, combing phase modulation developed to design specific fiber gratings. Using the design (PM) of CW light, linear chirp compensation, and SPM-based method, we have succeeded in fabricating Nyquist filters for nonlinear filtering for pulse reshaping. Using the proposed 40 Gbit/s signals. pulse generator, we obtain a 10-GHz, 2-ps pulse train tunable over the entire C band. The high quality of the 10-GHz 2. 全光信号処理 pulse train enables us to multiplex it to a 160-Gbps OTDM 菊池 和朗・Ju Han Lee・五十嵐浩司・種村 拓夫・ signal. Fong Kok Hann・鈴木順・Kiatchanog Thanakom We propose a novel algorithm based on Fourier transform All-optical signal processing technologies that can construct the eye diagram in an asynchronous optical K. Kikuchi, Ju Han Lee, Koji Igarashi, T.Tanemura , sampling system with a short calculation time. Real-time Fong Kok Hann, J.Suzuki, and Kiatchanog eye-diagram monitoring of a 160-Gb/s signal is demonstrated Thanakom by using this software synchronization scheme. 2.1 高非線形ファイバ（ Highly nonlinear fibers） 全光信号処理デバイス応用へ向けて、酸化ビスマス系 2.3 捻り光ファイバ中の非線形光学効果 (Nonlinear ガラス光ファイバ（ Bi ファイバ ）の研究、開発を行っ optical effects in twisted optical fibers) ている。Bi ファイバは波長 1.55 mm 帯において高い光 ファイバ中で生じる XPM 効果の大きさは入射光間の 学的非線形性を示す。これまで，n2 の増強，コアの細径 偏波状態に依存する。これに対して、ファイバの長手方 化により， = 1360W-1km-1 の高非線形性を達成してい 向に対して十分な“ねじり”を加えた円偏波維持光ファ るが，今年度はこのファイバを用いて，OTDM 信号の時 イバに円偏波状態のポンプ光を伝搬させた場合は、XPM 間多重分離, 全光学的波長変換を実現した。短尺である 効果が信号光の偏波状態に依存しなくなることが知られ ためデバイスの安定度は大幅に向上し，160Gbit/s での動 ている。今年度は、十分に“ねじり”を加えた光ファイ 作に見通しが得られた。 バを，XPM を用いた DEMUX に適用することにより、 また，カーボンナノチューブや分極反転ニオブ酸リチ 信号光の偏波状態に無依存のスイッチングが実現できる ウム導波路を用いた非線形デバイスの開発も行なってい ことを実験的に明らかにした。さらに円偏波維持ファイ る。 バに円偏波状態のポンプ光を入射することにより、偏波 We study a Bismuth Oxide-based glass fiber (Bi-fiber) 無依存の非対称 FWM が実現できることを理論的・実験 aiming at applications to all-optical signal processing. Using 的に初めて明らかにした。

127 Since the coefficient of cross-phase modulation (XPM) important issues in the next-generation broadband optical effect in fiber is equal between the parallel and orthogonal network. In this work, using the homodyne phase-diversity polarizations when the lights are circularly polarized, receiver followed by digital signal processing (DSP), we polarization-insensitive XPM is realized by using a circularly demonstrate transmission of 16-GHz-spaced 40-Gbit/s polarized pump. We employ such a twisted fiber in polarization-multiplexed QPSK signals, whose symbol rates time-division demultiplexers based on the XPM-induced are 10 Gsymbol/s, over a 200-km dispersion-shifted fiber wavelength shift and subsequent optical filtering. We (DSF). To the best of our knowledge, the record spectral successfully realize error-free demultiplexing of 160 Gb/s to efficiency of 2.5 bit/s/Hz is obtained in this experiment 10 Gb/s with a polarization-sensitivity as low as 0.4 dB. We also demonstrate both theoretically and experimentally 4. 光ファイバを用いた量子情報技術 that the polarization-insensitive asymmetrical FWM is 菊池 和朗・Han Chen Lim・Fukase Marcos possible by using two circularly polarized pump waves in a Quantum information processing using optical highly twisted circularly birefringent fiber. We realize fibers effective reduction of the polarization-sensitivity from 5.8 dB K.Kikuchi, Han Chen Lim, and Fukase Marcos to 0.9 dB. 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 2.4 光ファイバ中の XPM を用いた光 3R（Optical signal できる。このような光子対の効率的発生・検出，情報処 regeneration based on XPM in optical fibers） 理への応用に関して検討を開始した。 将来のフォトニックネットワークでは 3R(等化増幅、 Using parametric spontaneous emission from optical fibers, 波形整形及びリタイミング)機能を持つ全光中継器が 1 we can generate entangled photon pairs. We have started つのキーコンポーネントになると考えられる。また、こ researches on generation and measurement of entangled の技術を誤り訂正符合(FEC)技術と同時に用いるには、比 photon pairs, and their applications to quantum information 較的劣化した光信号を再生できることが求められる。 processing. 我々はこれまで光ファイバ中の相互位相変調(XPM)によ る波長シフトを用いた全光 3R 中継器を提案してきた。 5. 光周波数変調法を用いた実時間波長分散測定 今年度は提案手法を用いて，様々な Q 値の光信号の再生 多久島 裕一・廣田 洋一・大濱宏之 を 40Gb/s のシステムで実証した。 Real-time measurement of chromatic dispersion by We demonstrate all-optical regeneration of a 40-Gb/s low-Q using optical frequency modulation method signal whose BER is as low as 10-4. Regeneration is based on Y. Takushima, Y. Hirota and H. Ohama the scheme that uses the wavelength shift induced by 光ファイバ伝送路や光回路の波長分散を実時間で測定 cross-phase modulation (XPM) in a highly-nonlinear する手法を開発している。提案手法は光周波数変調法と dispersion-shifted fiber (HNL-DSF). The proposed scheme 呼ばれるもので、光源の周波数と強度を同時に変調し、 successfully improves the Q-factor of optical signals ranging 測定対象の分散値を強度変調成分の位相変化から読み取 from 16 to 11 dB by more than 1 dB. る。この方法は、群遅延時間のドリフトの影響を受けず、 また測定対象からの出力のみを用いて分散測定が可能で 3. コヒーレント光通信技術 あるという利点を持つ。今年度は、信号処理部の改善に 菊池 和朗 ・加藤 一弘・ Kim Sang-Yeup・ より、10 ミリ秒以下で±2ps/nm 以下の測定精度を達成し Ly-Gagnon Dany-Sebastien・塚本聡 た。我々はこの方法を波長分散オシロスコープとして用 Coherent optical communication technologies い、ファイバブラッググレーティング型可変分散測定器 K. Kikuchi, K. Katoh, Kim Sang-Yeup, Ly-Gagnon の過渡応答の観測に成功した。 Dany-Sebastien and S. Tsukamoto We develop a real-time measurement method for chromatic 今後，光周波数利用効率の極限的な改善をはかる場合， dispersion of optical fiber transmission systems and optical 変復調方式に関する再検討を行うことが重要である。今 components. This method is called optical frequency 年度は，多値 PSK 信号を復調するための位相ダイバーシ modulation method. In the proposed method, we modulate ティー受信器に関する研究を行なった。まず，ホモダイ both the carrier frequency and the intensity of the probe light, ン受信信号を高速 AD 変換器でデジタル信号に変換する。 and derive the dispersion value directly from the phase 次に，デジタル信号処理を行なってキャリア位相を推定 deviation of the probe light induced through the dispersion. することにより，どのような変調フォーマットにでも対 This method is insensitive to the variation in the group delay, 応することが可能になった。40Gbi/s 偏波多重 QPSK 伝送 and the dispersion can be obtained only from the output light 実験により，世界最高の周波数利用効率 2.5bit/s/Hz を達 from the device under test. By the improvement of the signal 成した。 processing algorithm, we achieved a resolution of 2 ps/nm The efficient use of the optical spectrum is one of the most with a measurement time less than 10 msec. We utilized this

128 method as a dispersion oscilloscope, and successfully 線形光学効果を誘起することが出来る。本研究において、 demonstrated the transient response of tunable dispersion 我々は、擬似モード同期ファイバレーザを用いて雑音状 compensators. パルス光源を用いたスーパーコンティニューム発生につ いて検討し、スペクトル幅が 1000nm を超える広帯域光 6. リコンフィギャラブルフォトニックネットワ 限の開発に成功した。試作した広帯域光源はインコヒー ークにおける適応分散等化技術 レント光特有のスペクトルの安定性とレーザ光特有の高 多久島 裕一・廣田 洋一・大濱宏之 強度性を併せ持つ。このような光源は、光部品検査や光 Adaptive dispersion equalization in reconfigurable センサに非常に有用であり、実際にアクセス系光部品や photonic networks フォトニック結晶などの特性評価などで実績を得ている。 Y. Takushima, Y. Hirota and H. Ohama 今後は、更なる安定化・高出力化を目指してモード同期 本研究では、ディザフィルタ法と呼ばれる新しいイン レーザを用いない新しいタイプの雑音光パルス発生の研 サービス分散モニタ法を提案し、適応分散等化システム 究を行っていく。 へ応用した。提案手法では、波長可変フィルタで受信光 We investigate super-continuum generation in optical fibers 信号のスペクトルの一部を切り出し、残留分散量をクロ by using noise-like light (incoherent light) as a seed pulse. ック信号の位相シフト量から求める。提案手法はこれま The incoherent light has a fine temporal structure in its でに提案されてきたインサービス分散モニタとは異なり、 waveform, and hence it can be assumed as a bunch of 光送信機の変更を全く必要とせず、変調フォーマットに ultrashort pulses. Therefore, if the intensity of the incoherent も依存しない。また、ディザ法による同期検波のおかげ light is sufficiently high, it can induce nonlinear effects in で、伝送信号光を用いているにもかかわらず短い測定時 optical fibers. In this study, we examined super-continuum 間で高い精度を保つことが出来る。本研究においては、 generation by using noise-like pulses from a quasi 40Gbit/秒のビットレートで動作するインサービス分散 mode-locked fiber laser, and successfully demonstrated a モニタを作成し、フォトニックネットワークにおいて適 broadband source whose spectral width exceeded 1000 nm. 応分散等化実験を行った。これまでの実験で、パスの切 This broadband source has a sufficient output power like laser り替えに伴う分散変動を 300 ミリ秒以内に補償すること sources, and simultaneously it has an excellent spectrum に成功している。 stability originating from the incoherent light. These features We propose a novel in-service dispersion monitor that uses are very attractive in applications for device characterization the dithered filtering method, and apply it to adaptive and optical sensing. In fact, we've already demonstrated the dispersion equalization. In the proposed method, we filter out evaluation of photonic crystal devices and optical components the received signal light by a tunable band-pass filter and for passive optical networks. For further improvement of the derive the accumulated dispersion from the phase shift of the stability and the output power level, we proposed and extracted clock signal. This method does not require any developed a new configuration which does not use modification of the transmitter. In addition, owing to the mode-locked laser sources. dithering and the lock-in detection, high accuracy is realized with a short measurement time less than 100 msec. In this 論文・著書一覧（2004 年度） study, we constructed the in-service dispersion monitor Publications List operated at 40 Gbit/s and carried out the adaptive dispersion compensation experiment in a laboratory setup. We showed 研究論文 that the variation of residual chromatic dispersion associated [1] D.-S. Ly-Gagnon, K .Katoh, and K. Kikuchi, with the reconfiguration of optical paths was automatically “Unrepeated transmission of 20-Gbit/s quadrature compensated within 300 msec. phase-shift keying signals over 210 km using a homodyne phase-diversity receiver and digital signal 7. インコヒーレント光を用いたスーパーコンテ processing,” Electron. Lett., vol.41, no.4, pp.59-60, ィニューム発生 2005 多久島 裕一・水野 雄介・ Atul Kumar [2] Y. Takushima, K. Yasunaka, Y. Ozeki, and K. Kikuchi, Super-continuum generation using incoherent light “87-nm bandwidth noise-like pulse generation from sources Erbium-doped fiber laser, ” Electron. Lett., vol. 41, no. Y. Takushima, Y. Mizuno, and A. Kumar 7, pp. 399-400, 2005 光増幅器などから発生する雑音光（インコヒーレント [3] C.S.Goh, S.Y.Set, and K. Kikuchi, “Spectrum tuning of 光）を用いたスーパーコンティニューム発生に関する研 fiber Bragg grating by strain distributions and its 究を行っている。通常、雑音光は時間軸上でみると非常 applications,” IEICE Trans. Electron., vol.E88-C, no.3, に細かい強度変化をもち、擬似的に超短パルスの集まり pp.363-371, 2005 とみなされる。このため、十分な強度が得られれば、非

129 [4] 多久島, “高速光ファイバ伝送における適応分散等 “Unrepeated 210-km transmission with coherent 化技術,” レーザ研究, vol. 33, no. 2, pp. 89-94, 2005 detection and digital signal processing of 20-Gb/s QPSK [5] J. Suzuki, T. Tanemura, K. Taira, Y. Ozeki, and K. signal,” OFC/NFOEC 2005, March 6-11, 2005, Kikuchi, “All-optical regenerator using wavelength shift Anaheim, OTuL4 induced by cross-phase modulation in highly nonlinear [16] S. Tsukamoto, D.-S. Ly-Gagnon, K. Katoh and K. dispersion-shifted fiber,” IEEE Photonics Technol. Lett., Kikuchi, “Coherent demodulation of 40-Gbit/s vol.17, no.2, pp.423-425, 2005 polarization-multiplexed QPSK signals with 16-GHz [6] Y. Ozeki, Y. Takushima, H. Yoshimi, K. Kikuchi, spacing after 200-km transmission,” OFC/NFOEC 2005, H.Yamauchi, and H.Taga, “Complete characterization of March 6-11, 2005, Anaheim, PDP29 picosecond optical pulses in long-haul [17] J.H. Lee, T. Nagashima, T. Hasegawa, S. Ohara, and N. dispersion-managed transmission systems,” IEEE Sugimoto, T. Tanemura, and K. Kikuchi, “Wavelength Photonics Technol. Lett., vol.17, no.3, pp.648-650, 2005 conversion of 40-Gbit/s NRZ signal using four-wave [7] Y. Ozeki, Y. Takushima, K. Aiso, K. Taira, and K. mixing in 40-cm-long Bismuth Oxide based highly Kikuchi, “Generation of 10 GHz similariton pulse trains nonlinear optical fiber,” OFC/NFOEC 2005, March 6-11, from 1.2 km-long erbium-doped fibre amplifier for 2005, Anaheim, PDP23 application to multi-wavelength pulse source,” Electron. [18] K. Kikuchi, “Highly functional photonic networks using Lett., vol.40, no.18, pp.1103-1104, 2004 photonic nanostructure devices,” CPT 2005, Jan.12-14, [8] Y. Takushima, H.A. Haus and F. X. Kärtner, “The noise 2005, Tokyo, Paper G1 of ultrashort pulse mode-locked lasers beyond the [19] K. Kikuchi, “Ultra-high speed optical signal processing slowly varying envelope approximation, ” Journal of through third-order fiber nonlinearity,” Photonics West, Optics B, vol. 6, no. 8, s746-756, 2004 San Jose, Jan. 22-27, Paper 5725-36 [9] T. Tanemura, Y. Ozeki, and K. Kikuchi, “Modulation [20] D.-S. Ly-Gagnon, K. Katoh, and K. Kikuchi, ”Coherent instability and parametric amplification induced by demodulation of differential 8-phase-shift keying with loss dispersion in optical fibers,” Phys. Rev. Lett., optical phase diversity and digital signal processing,” vol.93, no.16, pp.163902-1 - 163902-4, 2004 IEEE LEOS Annual Meeting, Rio Grande, Puerto Rico, [10] 菊池，種村, “光ファイバ中の四光波混合効果を用 Nov. 7-11, 2004, Paper WR2 いた波長変換, ” レーザー研究, vol.32, no.8, [21] D.Wang, J. Suzuki, K. Thanakom, C.S. Goh, S.Y. Set, pp.505-511, 2004 and K. Kikuchi, “Multiplication of optical-pulse repetition rate from 40 GHz to 160 GHz by using 国際会議論文 phase-sampled fiber Bragg gratings,” IEEE LEOS [11] T. Nagashima, T. Hasegawa, S. Ohara, N. Sugimoto, and Annual Meeting, Rio Grande, Puerto Rico, Nov.7-11, K. Kikuchi, “Transparent Bi2O3-based nonlinear optical 2004, Paper TuZ2 fiber with erbium doping,” OFC/NFOEC 2005, March [22] K. Kikuchi, K. Taira, and T. Tanemura, “All-optical 6-11, 2005, Anaheim, OThA1 signal processing using nonlinear fibers,” ITCom 2004, [12] T. Nagashima, T. Hasegawa, S. Ohara, N. Sugimoto, and Philadelphia, Oct.25-28, 2004, Paper 5595-39 K. Kikuchi, “Multi-step-index Bismuth-based highly [23] Y. Takushima, H. Sotobayashi, M.E. Grein, E.P. Ippen nonlinear fiber with low propagation loss and splicing and H.A. Haus, “Linewidth of mode combs of passively loss,” OFC/NFOEC 2005, March 6-11, 2005, Anaheim, and actively mode-locked semiconductor laser diodes,” OThA2 Proc. SPIE, Active and Passive Optical Components for [13] J. Suzuki, T. Tanemura, K. Taira, Y. Ozeki, and K. WDM Communications IV, part of the International Kikuchi, “All-optical regenerator using wavelength shift Symposium on Optics East, vol. 5595, pp. 213-227, induced by cross-phase modulation in highly-nonlinear Philadelphia, Oct.25-28, 2004, Paper 5595-31 fibers,” OFC/NFOEC 2005, March 6-11, 2005, [24] Y. Ozeki, Y. Takushima, and K. Kikuchi, “Reduction of Anaheim, OME64 mode partition noise in mode-locked semiconductor [14] T. Tanemura, J. Suzuki, K. Katoh, and K. Kikuchi, lasers by using nonlinear optical loop mirror,” 30th “Polarization-insensitive 40-Gb/s wavelength converter European Conference on Optical Communication, using cross-phase modulation in twisted fiber and Stockholm, Sweden, Sept. 5-9, 2004, We4.P.097 optical filtering,” OFC/NFOEC 2005, March 6-11, 2005, [25] Y. Hirota, Y. Takushima, S. Matsumoto and K. Yoshiara, Anaheim, OFH8 “Measurement of Transient Response of Tunable [15] D.-S. Ly-Gagnon, K. Katoh and K. Kikuchi, Dispersion Compensators by Using Optical Frequency

130 Modulation Method, ” 30th European Conference on “Clean similariton generation from an initial pulse Optical Communication, Stockholm, Sweden, Sept. 5-9, optimized by the backward propagation method,” 2004, Mo4.5.3 Conference on Lasers and Electro Optics (CLEO'04), [26] D.X. Wang, C.S. Goh, S.Y. Set, and K. Kikuchi, San Francisco, May 16-21, 2004, CTuBB5 “Tunable multi-channel dispersion compensators based [37] Y. Ozeki, Y. Takushima, K. Taira, and K. Kikuchi, on phase sampled fibre Bragg gratings,” 30th European “Generation of 10-GHz similariton pulses using Conference on Optical Communication, Stockholm, Erbium-doped fiber amplifiers for application to Sweden, Sept. 5-9, 2004, Tu1.3.6 multiwavelength sources,” Conference on Lasers and [27] D.-S. Ly-Gagnon and K. Kikuchi, “Cancellation of Electro Optics (CLEO'04), San Francisco, May 16-21, nonlinear phase noise in DPSK transmission systems 2004, CTuK2 using optical phase conjugation,” OECC/COIN 2004, [38] K. Yasunaka, Y. Takushima, Y. Ozeki, and K. Kikuchi, July 12-16, 2004, Yokohama, Paper 14C3-3 “87-nm bandwidth noise-like pulse generation from [28] K. Ishida, K. Shimizu, T. Mizuochi, K. Motoshima, D.-S. Erbium-doped fiber laser,” Conference on Lasers and Ly-Gagnon and K. Kikuchi, “Performance evaluation of Electro Optics (CLEO'04), San Francisco, May 16-21, SSB modulator-based 20 Gb/s RZ-DQPSK 2004, CThGG6 transponder,” OECC/COIN 2004, July 12-16, 2004, Yokohama, Paper 16C2-2 シンポジウム・研究会・大会等発表 [29] C. S. Goh, S. Y. Set, and K. Kikuchi, [39] 菊池, D.-S. Ly-Gagnon，”光位相情報の活用を目指し “Variable-bandwidth optical add/drop multiplexers た光複素振幅測定システムの構築,” 第 52 回応用 based on fiber Bragg gratings,” OECC/COIN 2004, July 物理学関係連合講演会，2005年３月29日-４月１日， 12-16, 2004, Yokohama, Paper 16D1-1 埼玉大学, 30p-ZH-5 [30] T. Sakamoto, Y. Fukuchi, and K. Kikuchi, “Ultra-fast [40] カーン，市村，森山，上原，水野，多久島, “バラ operation of optical limiter based on modulation ンスドフィルタ安定化ループ方式によるスーパー instability in highly-nonlinear dispersion-shifted fiber,” コンティニューム光のスペクトル長期安定化”第 OECC/COIN 2004, July 12-16, 2004, Yokohama, Paper 52 回応用物理学関係連合講演会，2005 年３月 29 日 16E1-5 -４月１日，埼玉大学, 29a-YT-9 [31] T. Liu, C.S. Goh, S.Y. Set, and K. Kikuchi, [41] 坂本, 川西, 宮崎, 井筒, 菊池, “外部変調方式によ “Dispersion-enhanced tunable dispersion compensators る光位相連続周波数偏移変調実験,” 電子情報通信 based on cascaded strain-chirped fiber Bragg gratings,” 学会 2005 年総合大会 2005 年 3 月 21 日-24 日，大 OECC/ COIN 2004, July 12-16, 2004, Yokohama, Paper 阪大学, B-10-50 16D2-4 [42] 鈴木, 種村, 菊池, “光ファイバ中の相互位相変調 [32] D. Wang, C.S. Goh, S.Y. Set, and K. Kikuchi, による波長シフトを用いた全光 3R 中継器の 40Gb/s “Fablication of purely phase sampled fiber Bragg 再生特性,” 電子情報通信学会 2005 年総合大会 gratings by the technique of displacing and dithering 2005 年 3 月 21 日-24 日，大阪大学, B-10-109 phase mask,” OECC/COIN 2004, July 12-16, 2004, [43] 種村, 加藤, 菊池, “ねじり光ファイバを用いた偏 Yokohama, Paper 16D1-2 波無依存型非対称四光波混合,” 電子情報通信学会 [33] Y. Takushima, “In-service dispersion monitoring 2005 年総合大会 2005 年 3 月 21 日-24 日，大阪大学, techniques in long haul WDM transmission systems, ” C-4-9 OECC/COIN2004, July 12-16, Yokohama, 2004, [44] 五十嵐, 加藤, 菊池, “位相変調、チャープ補償お Paper 14C2-2 よび非線形フィルタを用いる広帯域 10 GHz ピコ秒 [34] T. Tanemura, Y. Ozeki, and K. Kikuchi, “Modulational パルス列発生,” 電子情報通信学会 2005 年総合大 instability induced by loss dispersion in optical fiber,” 会 2005 年 3 月 21 日-24 日，大阪大学, C-4-36 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO'04), [45] T. Liu, D. Feng, C. S. Goh, S. Y. Set, and K. Kikuchi, San Francisco, May 16-21, 2004, CTuS5 “ Fabrication of dispersion-free FBG designed by [35] J. Suzuki, K. Taira, Y. Fukuchi, Y. Ozeki, T. Tanemura, inverse scattering algorithm in time domain and K. Kikuchi, “All-optical time-division add-drop representation,” 電子情報通信学会 2005 年総合大会 multiplexer using an optical fiber Kerr shutter,” 2005 年 3 月 21 日-24 日，大阪大学, C-3-42 Conference on Lasers and Electro Optics (CLEO'04), [46] J.H. Lee, T. Tanemura, Y. Takushima, and K. Kikuchi, San Francisco, May 16-21, 2004, CTuV5 “All-optical 80 Gbit/s OTDM add-drop multiplexer [36] Y. Ozeki, Y. Takushima, K. Taira and K. Kikuchi, using a single fiber-based nonlinear optical loop

131 mirror,” 電子情報通信学会 2005 年総合大会 2005 大学, C-4-43 年 3 月 21 日-24 日，大阪大学, C-4-8 [58] K. H. Fong, C. S. Goh, K. Taira, S. Y. Set, K. Kikuchi, [47] T. Kiatchanog, T. Tanemura, J. Suzuki, and K. Kikuchi, “ A Tuneable all-fibre chirped pulse amplification “Software-based real-time optical sampling system,” system based on wideband linearly chirped fibre Bragg 電子情報通信学会 2005 年総合大会 2005 年 3 月 21 gratings,” 電子情報通信学会 2004 年ソサイエティ 日-24 日, 大阪大学, C-4-10 大会 2004 年 9 月 21 日-24 日，徳島大学, B-10-41 [48] C. S. Goh, K. Kikuchi, S. Y. Set, D. Tanaka, T. Kotake, [59] D. Wang, C. S. Goh, S. Y. Set, and K. Kikuchi, M. Jablonski, S. Yamashita, and T. Kobayashi, “A “Tunable multi-channel dispersion compensators using 180fs mode-locked Ytterbium-doped fiber laser using an phase-sampled fibre Bragg gratings,” 電子情報通信学 ultra-wide absorption band Carbon-nanotube-based 会 2004 年ソサイエティ大会 2004 年 9 月 21 日-24 日， saturable absorber,” 電子情報通信学会 2005 年総合 徳島大学, C-3-30 大会 2005 年 3 月 21 日-24 日，大阪大学, C-4-34 [60] 多久島, “フォトニックネットワークにおける適応 [49] K. H. Fong, C. S. Goh, S. Y. Set, and K. Kikuchi, 等化のためのモニタ技術,” 電子情報通信学会 2004 “Intracavity dispersion tuning for modelocked fibre 年ソサィエティ大会シンポジウム, BCS1-3, 2004 年 lasers based on tuneable chirped fibre Bragg gratings,'' 9 月、徳島大学, BCS1-3 電子情報通信学会 2005 年総合大会 2005 年 3 月 21 [61] 菊池, “光変復調－光情報の極限利用のために－,” 日-24 日，大阪大学, C-4-35 応用物理学会/日本光学会/微小光学研究グループ [50] 廣田, 多久島, “ディザフィルタ法を用いた実時間 第 14 回微小光学特別セミナー「今こそ微小光学の インサービス分散モニタ”, 電子情報通信学会 2005 基礎」2004 年 6 月 1-2 日，早稲田大学 年総合大会, 2005 年 3 月 21 日-24 日, 大阪大学, [62] 菊池, “位相を用いる光変復調方式の新展開,”電 子 B-10-83 情報通信学会第２種研究会 超高速光ネットワーク [51] 多久島, “ASE 雑音光源を用いた超広帯域スーパー のための光変復調符号化技術に関する研究会, 2004 コンティニューム発生”, 電子情報通信学会 2005 年 6 月 17 日，米沢 年総合大会, 2005 年 3 月 21 日-24 日, 大阪大学, [63] 菊池, “光ファイバにおける非線形現象と高非線形 C-4-38 ファイバ,” ニューガラスフォーラム 平成１６年 [52] 上原，森山，市村，安仲，多久島, “擬似モード同 度 第４回情報通信デバイス研究会，2005 年 2 月 16 期レーザを用いたスーパーコンティニューム光発 日，東京 生と高非線形光ファイバ長の最適化”, 日本光学会 [64] 廣田, 多久島, 松本, 吉新, “光周波数変調法による 年次学術講演会, 2004 年 11 月, 大阪大学, 5pH8 高速分散モニタと可変分散補償器の過渡応答測定 [53] 鈴木, 種村, 平, 小関, 菊池, “光ファイバ中の相互 への応用, ” 電子情報通信学会技術報告, 位相変調による波長シフトを用いた全光 3R 中継 OCS2004-39, 伝国の社（米沢）, 2004 年 6 月 器,” 電子情報通信学会 2004 年ソサイエティ大会 [65] 多久島, 小関泰之, 上原, 菊池, “光ファイバ中の非 2004 年 9 月 21 日-24 日，徳島大学, B-10-61 線形光学効果を用いた超広帯域光源, ” 電子情報 [54] 坂本, 川西, 宮崎, 井筒, 菊池, “光 SSB を用いた位 通信学会技術報告, OFT2004-49, 千葉大学（千葉）, 相連続 FSK 変調のための条件,” 電子情報通信学会 2004 年 10 月 2004 年ソサイエティ大会 2004 年 9 月 21 日-24 日， 徳島大学, B-10-77 [55] 石田, D.S. Ly-Gagnon, 清水, 水落, 本島, 菊池, “ SSB 変調器を用いた RZ DQPSK 送受信器の検 討,”電子情報通信学会 2004 年ソサイエティ大会 2004 年 9 月 21 日-24 日，徳島大学, B-10-78 [56] 福地, 歩行田, T. Kiatchanog, 坂本, 菊池, “擬似位相 整合ニオブ酸リチウム光導波路の縦続二次非線形 光学効果を用いた全光識別回路,” 電子情報通信学 会 2004 年ソサイエティ大会 2004 年 9 月 21 日-24 日， 徳島大学, C-4-42 [57] 種村, 鈴木, 加藤, 菊池, “ねじり光ファイバ中の相 互位相変調効果と光フィルタを用いた偏波無依存 型全光時間多重分離器,” 電子情報通信学会 2004 年ソサイエティ大会 2004 年 9 月 21 日-24 日，徳島

132 浅田・池田研究室 長を示した。一方で、ランダムパターン投射光を用いた Asada and Ikeda Laboratory 新しい 3 次元計測手法を提案した。性能に関わるパター (http://www.mos.t.u-tokyo.ac.jp) ンウインドウサイズを周波数解析により決定し、高精度 な距離情報取得に成功した。また、マンハッタン距離を 研究現況 用いた校則連想プロセッサをデジタル方式で実現し、3 Current Research Projects 次元映像からの物体抽出における有効性を示した。 We have developed a real-time high-accuracy 3-D 1. スマートイメージセンサの研究 measurement system based on the light-section method. It 浅田邦博 池田誠 大池祐輔 谷内出悠介 , , , , consists of multiple cameras with the smart image sensors and 橋本紘和 松尾清隆 , laser sources. The calibration parameters are acquired in Smart Image Sensors advance, and a 3-D model is captured by time-division light K. Asada, M. Ikeda, Y. Oike, Y. Yachide, H. projection. Furthermore, we measured the spectral sensitivity Hashimoto, K. Matsuo of the CMOS process to determine the most efficient 高速・高精細 次元映像取得を目的として、 3 1024 x 768 wavelength of the laser beam. We have also 画素の高速 次元イメージセンサを開発した。本イメー 3 proposed a new 3-D measurement method using a random ジセンサは、数メートルの距離に対して 以下の精 1 mm patterned light projection. The pattern window size is 度を持つ 次元映像を 枚 秒で取得できる。この小型 3 31.8 / determined by the frequency analysis for a high-accuracy 3-D な画素構造を用いた列並列タイミング補償回路を提案し measurement. Then, we have proposed a high-speed digital た。本手法により、背景光抑圧、低輝度投射光、デバイ associative engine with wide-range Manhattan distance search. ス特性ばらつきの影響軽減などを実現する。また、光電 The associative engine is efficient for high-speed 3-D object 流を受光部上で磁界により検波するデバイスを提案、試 clipping. 作した。高速検波によって光伝搬法(レーダ法)における 高精度距離計測を実現できると期待される。さらに、微 3. 高速トランジスタ配置を用いたセル特性見積 細化されたメタル層を利用して、LSI 上のメタル層パタ もり手法 ーンによって偏光や回折などの効果が得られることをデ 浅田邦博, 吉田浩章 バイス試作により示した。 Cell Characteristics Estimation Using Quick We have developed a high-speed 3-D image sensor with Transistor Placement 1024 x 768 pixels. The image sensor achieves 31.8 range K. Asada, H. Yoshida maps/s with less than 1 mm range accuracy at a target 半導体プロセスの微細化に伴って VLSI の大規模化が distance of several meters. We have also proposed a 進むにつれ、設計の早い段階においてレイアウトや物理 column-parallel timing calibration technique using the 的な影響を考慮することが必須になってきている。本研 compact pixel configuration. It achieves ambient light 究では高速なトランジスタ配置手法を用いて寄生成分の suppression, low-intensity beam projection, and suppression 見積もりを行い、セルの特性を正確に見積もる手法を提 of the access timing variations. We have proposed a new 案した。本手法では階層的配置手法と device based on MAGFET for a high-accuracy time-of-flight グラフ 2 分割に基づく配置手法の 2 手法を利用し、高 range finding system. A photo current is directly correlated by 速なトランジスタ配置を実現している。また 0.13um 商用 a magnetic field on the photo receiver. Furthermore we have セルライブラリに対する計算機実験を行い、本手法の妥 shown a light diffraction and a light polarization using a 当性を示した。 scaled metal pattern on a chip in the latest process technology. With the advent of deep-submicron technologies, it has become essential to model the impact of layout parasitics 2. 高性能 3 次元計測システム up-front in all design flows. In our novel approach, we 浅田邦博 池田誠 大池祐輔 谷内出悠介 , , , , proposed a feasible technique that estimates cell 新宅宏彰 山本一統 金允璟 , , characteristics accurately using quick transistor placement. To High-Performance 3-D Range Finding System achieve a fast runtime, the proposed placement algorithm is K. Asada, M. Ikeda, Y. Oike, Y. Yachide, H.Shintaku based on hierarchical placement and bi-partitioning based K.Yamamoto, Y. K. Kim placement techniques. Experimental results on a 0.13um 光切断法を用いた複数視点 次元計測システムを構築 3 industrial standard cell library showed the feasibility of the した。スマートイメージセンサと投射光源を搭載したカ proposed approach. メラを複数設置し、全カメラの位置補正値をあらかじめ 得る。本システムは光切断法で最も高精度な実時間 3 次 4. 非相補型 CMOS 回路にも適用可能な最小幅トラ 元形状取得を実現する。また、システムの律速要因とな ンジスタ配置手法 る受光部感度の特性を測定し、最も効果的な投射光の波 浅田邦博, 池田誠, 飯塚哲也

133 Exact Minimum-Width Transistor Placement for optimization of performance deviations. Dual and Non-Dual CMOS Cells K. Asada, M. Ikeda ,T. Iizuka 6. 電子ビームブロック一括露光におけるショッ 非相補型の CMOS 回路にも適用可能な最小幅トラン ト削減手法 ジスタ配置手法を提案した。従来までに提案されている 浅田邦博, 池田誠, 風間大輔 最小幅トランジスタ配置手法は相補型の CMOS 回路の Shot Reduction Strategy for Character Projection みを適用範囲としており、非相補型の回路に対する最小 Lithography 幅トランジスタ配置手法は存在しなかった。本手法では、 K. Asada, M. Ikeda, D. Kazama 最小幅トランジスタ配置問題を充足可能性判定問題に定 LSI の微細化に伴い、マスクコストの高騰が問題とな 式化し、トランジスタのゲート入力信号により P/N ペア っている。マスクコストの削減のため、電子ビームブロ を構成することができない回路に対しても最小幅の配置 ック一括露光が提案されているが、スループット向上に を生成することができる。実験結果から、本手法により 課題が残されている。本研究では電子ビームブロック一 従来手法では適用不可能な回路に対してもトランジスタ 括露光におけるスループット向上を目的とし、スループ 配置を生成できることが示された。 ットに大きく寄与する露光ショット数の削減手法を提案 We proposed a minimum-width transistor placement した。従来マスク上のブロックはセルライブラリの一つ method for CMOS cells in presence of non-dual P and N type のセルのレイアウトに対応しているが、提案手法では接 transistors using Boolean Satisfiability (SAT). The exact 続関係の多い２つのセルをレイアウト上に等間隔で並べ、 layout synthesis methods proposed previously are not その部分を一回で露光することによってショット数を削 applicable to non-dual CMOS cells and an exact transistor 減する。提案手法により、従来法と比較してショット数 placement problem of non-dual CMOS cells is defined for the を 16.3%削減できることを示した。 first time. The experimental results showed that the proposed Due to the recent improvement of VLSI process technology, method is applicable to the circuits which can not be solved the VLSI mask cost is increasing significantly. Electron beam by the conventional exact method. Character Projection Lithography, using stencil masks, has been proposed to reduce the mask cost. The throughput, 5. アナログ回路の性能ばらつきのシンボリック however, is very low. We proposed a shot reduction technique 解析 for the character projection to enhance the throughput. The 浅田邦博, 池田誠, 山本崇也 conventional block patterns on a stencil mask are generated Symbolic Analysis on Performance Fluctuation of from cell layouts of a standard cell library, while the proposed Analog Circuits method place two cells supposed to have connections into one K. Asada, M. Ikeda ,T. Yamamoto block. The experimental results show 16.3% shots have been アナログ回路設計者にとって性能ばらつき解析の重要 reduced compared with the conventional method. 度は益々増加しているが、最も一般的に用いられる SPICE による MonteCarlo 法(MC)は多数の繰り返し演算 7. 基板ノイズ低減手法 を必要とする。提案手法では、解析式を用いたシンボリ 浅田邦博, 池田誠, 名倉徹, モハメドアバス ックなアプローチを用いて AC 解析を高速に行い、セン Substrate Noise Reduction using di/dt Detector シティビティを用いることで MC の繰り返し演算を避け K. Asada, M. Ikeda, T. Nakura, A. Mohamed る。動作点解析部のうち、回路トポロジ非依存の前半部 LSI の高速化・低電圧化とアナログ・デジタル混載シ は非線形解析を行い、回路トポロジ依存の後半部は線形 ステムの発展に伴い、電源ノイズ・基板ノイズによって 近似を行いシンボリックに解析を行う。シンボリック解 引き起こされるエラーが深刻化している。基板はグラン 析には行列式決定グラフを用いたダイアグラム構造を利 ド線と低インピーダンスで接続されているため、グラン 用して計算の効率化を図る。本手法は、SPICE によりも ドノイズと基板ノイズは密接な関係がある。グランド線 ばらつき解析を高速に解析可能であり、ばらつき最適化 インピーダンスの主成分がインダクタンスである場合、 に対して有効な精度を実現できることを示した。 グランドノイズと基板ノイズは di/dt に比例する。昨年の Process variation is getting serious problem as the feature 研究成果として di/dt を測定するオンチップ回路を開発 size becomes small. Fast and accurate analysis on the したが、本研究では、di/dt 測定回路出力を基板に注入す process variation is needed for high performance analog ることにより、基板ノイズを低減することが可能である circuit design. SPICE Monte Carlo simulation has been ことを示した。 commonly employed for the fluctuation analysis, which Power supply noise and substrate noise are becoming requires a large number of simulations. We proposed a critical issues, due to operations of higher frequency, sensitivity-based symbolic analysis using determinant lower-voltage and the development of analog/digital mixed decision diagrams, DDD. We demonstrated the proposed signal LSIs. Since ground lines and substrates are connected method is faster than MC with sufficient accuracy for an together with low impedance, the substrate noise has close

134 relation to the ground bounce. The amplitude of the ground Logic) circuits. To enhance the speed performance and to noise and the substrate noise are proportional to the di/dt. We reduce the load of the precharge signals for the DCVSL have developed a di/dt detector last year. This year, we have circuits, footless DCVSL with self-timed precharge scheme is shown that the output current from the di/dt detector injected proposed. The proposed footless DCVSL achieves 1.12 times into the substrate reduces the substrate noise. speed improvement over the conventional DCVSL circuit if implemented in CMOS SOI technology. We also proposed a 8. EMI ノイズ解析および低減 “Smart Clock Driver” for the non-pipeline microprocessor to 浅田邦博, 池田誠, 顔子翔, 李楠 enhance the reliability of the processor. The "Smart Clock EMI noise analysis and EMI noise reduction Driver" adopts operation according to the variations such like K. Asada, M. Ikeda, T. Yen, N. Li precharge time, supply voltage, and threshold voltage, and LSI の高速化にともない、電磁干渉(EMI)が問題となっ controls self-recovery from fault status. てきた。LSI のレイアウトとシミュレーション結果を用 い、個々の配線から放射される電磁波を計算し、それら 10. 配列型 CMOS 論理回路方式の検討 全てを足し合わせることで、チップから放射される EMI 浅田邦博, 池田誠, Ulkuhan Ekinciel, 山内裕史, 戎 ノイズを解析する手法を検討した。また、チップ上の長 野浩平 距離高速データ伝送に向けた、３信号線を用いてデータ A Study on Array Logic Circuits およびクロックを符号化伝送する３相式データ伝送方式 K.Asada, M.Ikeda, H.Yamaoka, U.Ekinciel, の検討を行った。常に近接した 2 本の線が相補的に信号 H.Yamauchi, K. Ebisuno 遷移するため、電界・磁界分布がより小さい領域内に制 高速性、低消費電力性及び面積効率の高い配列型 限され、ＥＭＩの削減が可能であることを示した。 CMOS 論理回路方式として、 2入力論理セルを内部構造 We have proposed an EMI noise analysis method using に有し、さらに 2 線式閾値論理を組み込んだ 2 線式プロ wiring shapes from layout and current waveform by circuit グラマブル・ロジック・アレイを提案した．提案方式は simulation. We summed up electro-magnetic field from every 配列型回路構造であるため設計容易性が高く、任意の 2 segment of wires and obtained the total EMI emissions from 入力論理関数が表現可能である 2 入力論理セルを用いる LSIs. We studied a delay insensitive data communication ことで、複雑な論理式を効率良く実現できる．これによ architecture using 3-wire data encoding, 3-phase data り従来の配列方論理回路方式と比較して、高速化、低消 encoding, which is applicable to the on-chip long and hi-speed 費電力化、高面積効率化が可能である．また本回路方式 communication lines. Since adjacent wires switch to the は、2 線式回路であるため、同相ノイズに対する耐性が different directions, the electric and magnetic fields are 高く、高い動作信頼性を実現可能である．本回路方式を restricted in a smaller loop, resulting in EMI noise reduction. 用いた回路設計を容易化するために、論理記述から LSI レイアウトを自動生成するモジュール・ジェネレータを 9. DCVSL 回 路を用いた非パイプライン型低雑音 開発した．また、排他的論理和ベースの配列型回路を提 CPU の設計 案し、この構造を利用したハミング符号器を作成した。 浅田邦博, 池田誠, 鄭若丹彡, 鈴木真一, We proposed a high-speed, low-power, and area-efficient ディア キン フィ, 梁 志成 dual-rail PLA with 2-input logic cells and dual-rail Low noise non-pipeline microprocessor design using multiple-threshold logic circuit. The structural regularity of DCVSL Cell Library the PLA enhances the designability, and 2-input logic cells, K.Asada, M.Ikeda, R.Zheng, S. Suzuki, K.H.Dia, Z. which can realize any 2-input Boolean functions, efficiently Liang realize complex logic functions. The structure enabled 本研究では,非パイプライン型低雑音マイクロプロセ high-speed, low-power and area efficiency compared with ッサを自己同期の DCVSL 回路で設計した。従来の usual PLA. We employed dual-rail structure to improve the DCVSL 回路の速度を向上するため、プリチャージ信号の common-mode noise immunity and reliability. We developed 負荷を減らす手法(footless DCVSL)を考案した。CMOS a module generator for the proposed PLA structure, which SOI プロセスでの試作結果、従来の DCVSL 回路より 1.12 produces layouts and simulation models for given Boolean 倍の速度改善がわかった。さらに、マイクロプロセッサ expressions. We proposed exclusive OR based PLA and の動作信頼性を改善するため、スマートクロックドライ developed hamming code generator using the architecture. バを提案した。回路のプリチャージ時間、電源電圧、閾 値電圧などのパラメータの変化に対応して誤動作状態か 11. ガラス基板上のシステム構築 ら回復するため、高信頼性を実現できることが期待され 浅田邦博, 池田誠, 田島貴明 る。 System on Glass Panels An non-pipeline microprocessor was designed with K.Asada, M.Ikeda, T.Tajima self-timed DCVSL(Differential Cascoded Voltage Switch ガラス基板上の TFT 製造技術の向上に伴い、液晶パネ

135 ル上へのシステムの搭載に向けた研究が進行している。 [3] H.Yamaoka, M.Ikeda, and K.Asada, "A High-Speed and ここではガラス基板の電子ペーパ等としての利用を念頭 Area-Efficient Dual-Rail PLA Using Divided and において、容量性結合・誘導性結合によるガラス基板へ Interdigitated Column Circuits," IEICE Trans. on の非接触データ伝送を考える。受信側の素子の大きさ、 Electronics, Vol.E87-C, No.6, pp.1069-1077, Jun. 2004. 伝送距離、最適データレートの見積もりを行った。 [4] 大池, 池田, 浅田, "Smart Image Sensor with We have been studying embedded systems onto LCD High-Speed and High-Sensitivity ID Beacon Detection panels. We studied systems on LCD glass panels for such for Augmented Reality System," 映像情報メディア学 applications like electrical papers. We studied capacitive 会誌, Vol.58, No.6, pp.835-841, Jun. 2004. coupling and inductive coupling for contact-less [5] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A High-Speed and communication systems between terminals and LCD panels. Low-Voltage Associative Co-Processor With Exact We estimated the optimized data transmission rate against the Hamming/Manhattan-Distance Estimation Using transmission distance, and element size assuming TFT circuit. Word-Parallel and Hierarchical Search Architecture," IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.39, No.8, 12. SoC のテスト手法 pp.1383-1387, Aug. 2004. 浅田邦博, 池田誠, 村田泰亮 [6] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "Hierarchical A Testing method For SoC Multi-Chip Architecture for High Capacity Scalability K. Asada, M. Ikeda, T. Murata of Fully Parallel Hamming-Distance Associative フィールドでの LSI のテスト手法として現在広く使わ Memories," IEICE Trans. On Electronics, Vol. E87-C, れているのが、セルと呼ばれるシフトレジスタを LSI ロ No.11, pp.1847-1855, Nov. 2004. ジックと I/O ピンとの間に配置する、バウンダリスキャ ン法である。本研究では、より柔軟なテストを可能にす [7] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A Pixel-Level Color るため、バウンダリスキャンテストのセルの操作を、チ Demodulation Image Sensor for Support of Image Recognition," IEICE Trans. on Electronics, Vol.E87-C, ップ上の CPU 及びその上で動作するインタプリタによ り行う手法について提案し、搭載するインタプリタの設 No.12, pp.1651-1658, Dec. 2004. 計を行った。インタプリタは、セルの値の操作とホスト [8] T. Iizuka, M.Ikeda, and K.Asada, "High Speed Layout コンピュータとのデータ通信を行うための文を実装した Synthesis for Minimum-Width CMOS Logic Cells via 言語仕様とし、C 言語によって実装し動作確認を行い、 Boolean Satisfiability," IEICE Trans. Fundamentals, Vol. その後チップ上への搭載を可能にするためにアセンブラ E87-A, No. 12, pp. 3293-3300, Dec. 2004. 言語により記述した。 [9] T. Nakura, M. Ikeda, and K. Asada, "Stub vs. Capacitor A boundary scan testing method is used widely for testing for Power Supply Noise Reduction," IEICE Trans. on LSIs in the field. In this method, shift registers called cells are Electronics, Vol.E88-C, No.1, pp.125-132, Jan. 2005. placed between LSI logic and I/O pins. We have proposed a [10] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A 375 x 365 testing method using an on-chip CPU and interpreter High-Speed 3-D Range-Finding Image Sensor Using operating on the CPU to enable easier testing. This interpreter Row-Parallel Search Architecture and Multi-Sampling operates operation of cells and communication to host Technique," IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.40, computer. We described the interpreter in C language at first No.2, pp.444-453, Feb. 2005. to confirm its operation. Secondary we described the interpreter in assembler language to enable implementation on 国際会議論文 chips. [11] U.Ekinciel, H.Yamaoka, H.Yoshida, M.Ikeda, and K.Asada, "Constrain Driven Dual-Rail PLA Module 論文・著書一覧（2004 年度） Generator with Embedded 2-Input Logic Cells," in Proc. Publications List of IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference (MELECON), pp.189-192, May. 2004. 研究論文 [12] T.Nakura, M.Ikeda, and K.Asada, "Power Supply di/dt [1] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "Design and Measurement using On-chip di/dt Detector Circuit," Implementation of Real-Time 3-D Image Sensor With IEEE Symposium on VLSI Circuits (VLSI Symp.), Dig. 640x480 Pixel Resolution," IEEE Journal of Solid-State of Tech.Papers, pp. 106-109, Jun. 2004. Circuits, Vol.39, No.4, pp.622-628, Apr. 2004. [13] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A Pixel-Level Color [2] Y. Murakami and K. Asada, "Development of a Image Sensor With Efficient Ambient Light Suppression Grounded-Trench MOS-Assisted Bipolar-Mode FET," Using Modulated RGB Flashlight and Application to Electronics and Communications in Japan, Part2, Vol.87, TOF Range Finding," IEEE Symposium on VLSI No.3, pp.828-837, Sep.2002.

136 Circuits (VLSI Symp.) Dig. of Tech. Papers, pp.298-301, in VLSI Systems (DFT 2004), pp.87-97, Oct. 2004. Jun. 2004. [24] M. Ikeda and K. Asada, "Low Noise and [14] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "Smart Access Image Manufacturable Circuit Structures for Advanced SoCs," Sensors for High-Speed and High-Resolution 3-D in Proc. of International SoC Conference, Oct. 2004. measurement based on Light-Section Method," Int. [25] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "Digital Associative Journal of Intelligent Automation and Soft Computing Memories Based on Hamming Distance and Scalable (AutoSoft.), AutoSoft Press, Vol.10, No.2, pp.105-128, Multi-Chip Architecture," in Proc. of IP Based Jun. 2004. System-on-Chip Design Forum & Exhibition (IP-SOC), [15] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A High-Speed XGA pp.127-130, Dec. 2004. 3-D Image Sensor and Its Application," in Proc. of the 6th Biannual World Automation Congress (WAC 2004), シンポジウム・研究会・大会等発表 Jun. 2004. [26] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A High-Speed 3-D [16] T.Iizuka, M.Ikeda, and K.Asada, "Minimum-Width Range Finder Using Row-Parallel Search Architecture," Transistor Placement Method via Boolean Constraints IEICE Technical Report, Vol.104, No.174, pp.7-10, Jun. for Non-Complementary Transistors," in Proc. of 2004. IPSJDA Symposium 2004, pp.121-126, Jul. 2004. [27] 浅田, 大池, "Real-Time and High-Resolution 3-D [17] T.Nakura, M.Ikeda, and K.Asada, "Preliminary Imaging System Based on Light-Section Method," 画 Experiments for Power Supply Noise Reduction using 像ラボ, Vol.15, No.7, pp.40-44, Jul. 2004. Stubs," in Proc. of IEEE Asic-Pacific Conference on [28] M.Abbas, M.Ikeda, and K.Asada, "Statistical Evaluation Advanced System Integrated Circuit (AP-ASIC), of Logic Errors in Low Power Design Schemes," in pp.286-289, Aug. 2004. Proc. of IEICE Society Conference 2004, A-9-3, Sep. [18] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "Design and 2004. Implementation of Word-Parallel Digital Associative [29] TH. Yen, M.Ikeda, and K.Asada, "Estimation of Memories," in Proc. of IEEE Asia-Pacific Conference Radiated Electromagnetic Emission from Integrated on Advanced System Integrated Circuits (AP-ASIC), Circuit Using Short Wire Antenna," in Proc. of IEICE University Design Forum, pp.428-429, Aug. 2004. Society Conference 2004, B-4-30, Sep. 2004. [19] T.Nakura, M.Ikeda, and K.Asada, "Design and [30] T.Nakura, M.Ikeda, and K.Asada, "Power Supply Noise Measurement of On-chip di/dt Detector Circuit for Reduction on LSIs using Off-chip stubs," in Proc. of Power Supply Line," in Proc. of IEEE Asic-Pacific IEICE Society Conference 2004, C-12-1, Sep. 2004. Conference on Advanced System Integrated Circuit [31] N.Li, M.Ikeda, and K.Asada, "Study of Low EMI (AP-ASIC), University Design Forum, pp.426-427, Aug. Circuit with 3-Phase Transmission Protocol," in Proc. of 2004. IEICE Society Conference 2004, C-12-5, Sep. 2004. [20] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A 1024x768 [32] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "Design of Digital High-Speed and High-Accuracy 3-D Image Sensor," in Associative Engine for Manhattan Distance Search," in Proc. of ITE Annual Conference 2004, pp. 19-1, Aug. Proc. of IEICE Society Conference 2004, C-12-7, Sep. 2004. 2004. [21] Y.Oike, M.Ikeda, and K.Asada, "A Word-Parallel [33] Y.Oike, H.Hashimoto, M.Ikeda, and K.Asada, "A Color Digital Associative Engine with Wide Search Range Demodulation Image Sensor for Support of Image Based on Manhattan Distance," in Proc. of IEEE Recognition," IEICE Technical Report, Vol.28, No.59, Custom Integrated Circuits Conference (CICC), pp.9-12, Oct. 2004. pp.295-298, Oct. 2004. [34] Y. Yachide, Y. Oike, M.Ikeda, and K.Asada, [22] M.Abbas, M.Ikeda, and K.Asada, "On High Noise "Implementation of a Real-Time 3-D Imaging System Immunity CMOS Design Scheme with Low Leakage and Application to Multi-Viewpoint Measurement," in Poser Consumption," in Proc of The 17th International Proc. of IEICE the 8th Workshop on System LSI, Conference on Solid State and Integrated Circuit pp.255-258, Nov. 2004. Technology (ICSICT 2004), pp. 2031-2034, Oct. 2004. [35] T.Iizuka, H.Yoshida, and M.Ikeda, and K.Asada, [23] M.Abbas, M.Ikeda, and K.Asada, "Noise Effects on "Hierarchical Layout Synthesis for CMOS Logic Cells Performance of Low Power Design Schemes in Deep via Boolean Satisfiability," IEICE Technical Report, Submicron Regime," in Proc. of The 19th IEEE Vol.104, No.478, pp.1-6, Dec. 2004. International Symposium on Defect and Fault Tolerance [36] H.Yoshida, K.De V.Boppana, M.Ikeda, and K.Asada,

137 "Accurate Pre-Layout Estimation of Intra-cell Parasitics Using Fast Transistor-level Placement," IEICE Technical Report, Vol.104, No.478, pp.7-12, Dec. 2004.

138 藤田研究室 2. ソフトウェア・ハードウェア協調システム設 Fujita Laboratory 計技術に関する研究 (http://www.cad.t.u-tokyo.ac.jp/) 藤田 昌宏・瀬戸 謙修・小松 聡・小島 慶久・高 尚 華・Kamal Adhikari 研究現況 Computer Aided Design for Software / Hardware Current Research Projects Combined Systems M. FUJITA, K. SETO, S. KOMATSU, Y. KOJIMA, 1. 設計の形式的検証に関する研究 S. GAO and K. ADHIKARI 藤田 昌宏・Thanyapat Sakunkonchak・松本 剛史・ デジタルシステムを実現する際に，ソフトウェアとハ Cho Moon Ki・石井 健・西原 佑 ードウェアが適切に役割を分担することにより，価格性 Formal verification of designs 能比を最適にする設計技術，および設計支援技術につい M. FUJITA, T. SAKUNKONCHAK, T. て研究している．本研究では、高位合成においてパイプ MATSUMOTO, M. K. CHO, K. ISHII and T. ライン化する前にソースレベルの最適化を適用すること NISHIHARA で、高位合成ツールをそのまま使用した場合よりも高性 VLSI 設計の大規模化に伴い、設計の検証に要する時 能なパイプラインを合成する手法を提案した。実験結果 間は長期化しており、現在では全設計期間の大半を占め から、提案手法によりパイプラインの性能が大幅に向上 るまでになっている。本研究では、C ベース設計言語で することが示された。また、配線遅延などのレイアウト 記述されたシステム設計やビヘイビア設計における形式 の影響を考慮したパイプライン化についても研究してい 的検証手法として 設計記述の同期検証手法と 言 SpecC C る。 語記述の等価性検証に取り組んだ。同期検証では、正し Design methodologies and corresponding CAD techniques い同期設計がなされているかどうかを検証する 手法を 2 for software/hardware combined digital systems are studied. 提案した。 つ目の手法は、同期に関する文のある位置 1 In such methodologies, the specification of the overall system 関係が、決められた規則に従っているかを非常に高速に is usually described by a C-based design language, and the 検証し、誤った同期設計である可能性のある部分を報告 optimal hardware/software partitioning is performed by using する。 つ目の手法は、正しい同期であるかどうかを整 2 profiling information. In this research, we propose a method 数線形計画法の問題に帰着させて、より正確に検証する。 for synthesizing high-performance pipeline by applying 言語に対する等価性検証では、記号シミュレーション C several source-level optimizations before loop pipelining に基づく、記述間の差異を利用した効率的な手法を提案 using high-level synthesis. Experimental results showed that した。これらの検証手法は、実験によって正しい結果が the performance of pipeline can be largely improved by the 得られることが確認された。これらの検証手法に加えて、 proposed method. We are also working on pipelining method 設計記述を数学的なモデルに変換し、既存の形式的検証 considering layout effect such as interconnect delay. ツールを用いて検証を行うことにも取り組んだ。 As VLSI designs become larger and more complex, 3. 高位設計記述に対するデバッグ支援技術に関 verification of designs takes more time. Verification process する研究 dominates the whole design process. In this research, two 藤田 昌宏・田辺 健・松本 剛史・佐々木 俊介 formal verification methods targeting C-based system-level or Debug Support Techniques in High-Level Designs behavior-level designs are proposed: one is synchronization M. FUJITA, K. TANABE, T. MATSUMOTO and S. verification for designs in SpecC and the other is equivalence SASAKI checking of C descriptions. In synchronization verification, VLSI 設計の大規模化・高機能化に伴い、検証で発見さ our method, at first, checks potential synchronization errors れた設計誤りを修正する作業もより複雑になっており、 based on locations of syntactical elements related to 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 synchronization designs. Then, more precise verification is となっている。本研究テーマでは、近年、広く行われる carried out using integer linear programming solver. In ようになってきているシステムレベル設計や動作設計と equivalence checking, we proposed the efficient verification いった高位設計を対象としたデバッグ支援技術の研究を method utilizing textual differences between the given 行った。まず、対象とする言語としてシステムレベル記 descriptions. All verification methods described above were 述言語である SpecC 言語を取り上げ、ソフトウェア工学 evaluated by experiments, and obtained correct results. We における解析手法であるプログラムスライシング手法を also developed the transformation method from SpecC 導入する研究を行った。さらに、C 言語記述の等価性検 designs to Finite State Machines (FSMs) and from HW/SW 証における反例解析手法の研究も行った。例題を用いた co-designs to FSMs, so that existing verification tools can be 実験によって、デバッグに有用なほどに狭い範囲で等価 used to verify high-level designs. でない部分を特定することができることを示した。 As VLSI designs are becoming larger and more complex,

139 debugging design errors is also becoming a difficult task. 列で動作しているデジタル部分とアナログ部分の同期を Therefore, debug support techniques that are useful and 考慮しなければならない。本研究では、AD イベントと understandable to designers are inevitable in VLSI design. In DA イベントを利用し、アナログ部分とと timed/untimed this research topic, we developed the debug support デジタルビヘイビアとを同期する手法を提案した。実験 techniques targeting high-level designs such as system-level 結果から、提案手法が timed/untimed デジタルシステムレ designs and behavior-level designs, which are widely applied ベル記述で動作していることを示した。 recently. We proposed program slicing method, which is a Recently, System-Level Design Languages (SLDL) which software analysis method, of SpecC language, which is a can describe both hardware and software aspects of the system level design language. We also proposed a design are getting attentions. Mixed-signal extensions of counter-example analysis method in equivalence checking of SLDL enable current discrete-oriented SLDL to describe C descriptions. By experiments on a few examples, we have and simulate not only digital systems but also shown that the method could effectively identify the portions Digital-Analog mixed-signal systems. The synchronization that were not equivalent and should be modified for layer is one of the most critical work in mixed-signal equivalence. extensions. In the research, we provide an event-driven synchronization approach for both timed and untimed 4. UML を用いた上位設計手法に関する研究 system-level designs through which discrete and continuous 藤田 昌宏・小松 聡・松井 健 time systems are synchronized via Analog-Digital(AD) Specification and Design of Hardware Systems with events and Digital-Analog(DA) events. A preliminary UML and SpecC evaluation shows that the extended kernel works well under M. FUJITA, S. KOMATSU and K. MATSUI the system-level description. オブジェクト指向設計方法論はソフトウェア開発分野 で広く利用され、設計生産性の向上に寄与しているとさ 6. 低電力システム設計技術に関する研究 れる。そこで、これに倣うことでハードウェアの設計に 藤田 昌宏・小松 聡 おいても同様の効果を得ることを期待し、そのための手 Low Power System Design Method 法について研究している。本研究では、オブジェクト指 M. FUJITA and S. KOMATSU 向モデルの標準表記法である UML（統一モデリング言 現在の VLSI システム設計において、消費電力は最も 語）とシステム設計記述言語である SpecC とを組み合せ 重大な設計制約のうちの 1 つである。加えて、VLSI シス て用いることを考え、これによりシステムの上位設計を 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 オブジェクト指向設計方法論に沿って行うための開発プ 細化された VLSI テクノロジーにおいて重要な要素の一 ロセスを考案した。 つである。本研究では、オンチップデータ伝送での、高 Object-Oriented (OO) methodologies have been widely 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 adopted in many application domains, and the Unified いての検討を行った。SPEC2000 ベンチマークを利用し Modeling Language (UML) has become the industry standard た実験により、低消費電力符号化と高信頼符号化を組み for modeling software systems. And interest in hardware 合わせることで、将来の VLSI システムにおいて有効な design using UML has been growing significantly since OO データ伝送方式を実現可能であることを示した。 and UML improve product quality and productivity, which is Energy consumption is one of the most critical constraints a major issue in hardware design. So in this research, we in the current VLSI system designs. In addition, fault examine and propose a process of high-level system design tolerance of VLSI systems is also one of the most important using OO, UML and SpecC. requirements in the current shrunk VLSI technologies. This study presents an impact of the low power encoding on the 5. ディジタル/アナログ混載システムの設計支 fault tolerant data encoding methods in on-chip data transfer 援技術に関する研究 scheme. Experiments using SPEC2000 benchmark programs 藤田 昌宏・小松 聡・劉 宇 show that bus signal swing optimization can increase the Computer Aided Design for Digital-Analog Mixed effectiveness of the encoding method. Systems M. FUJITA, S. KOMATSU and Y. LIU 論文・著書一覧（2004 年度） 近年、ハードウェアとソフトウェア両方とも記述でき Publications List るシステムレベル設計言語(SLDL)が注目されている。現 在のデジタルシステムのみを対象としている、SLDL に 研究論文 対してミックスド・シグナル拡張を行うことで、アナロ [1] 小島慶久，藤田昌宏, “分割二分決定グラフによる グ・デジタル混在システム設計を支援できることを目標 有限状態機械の到達可能性解析の PC クラスタを用 している。SLDL のミックスド・シグナル拡張には、並 いた並列実装手法の提案,” 情報処理学会論文誌

140 Vol. 46, No. 3，pp. 803-815，2005 年 3 月. [11] Thanyapat Sakunkonchak, Satoshi Komatsu, Masahiro Fujita, “A Framework on Synchronization Verification 国際会議論文 of System-Level Design,” 電子情報通信学会技術研 [2] T. Matsumoto, H. Saito, and M. Fujita, An Efficient 究報告 Vol.104, No.708, pp.71-76, 2005 年 3 月. Equivalence Checking of Similar C Descriptions with [12] 佐々木俊介, 田辺健, 藤田昌宏, “SpecC 記述のプロ Use of the Textual Difference,” Proc. of IEEE/ACM グラムスライシングを利用した未初期化変数・未使 International Workshop on Logic and Synthesis 2004, 用変数の検出,” 電子情報通信学会技術研究報告 pp.314-320, June 2004. Vol.104, No.708, pp.59-64, 2005 年 3 月. [3] K. Seto, Y. Kojima, and M. Fujita, “Compiler [13] 松井健, 小松聡, 藤田昌宏, “UML と SpecC を用い Techniques for Field Modifiable Architectures,” Proc. of たハードウェアの上位設計手法に関する検討,” 電 2004 Workshop on Compilers and Tools for Constrained 子情報通信学会技術研究報告 VLD2004-136, Embedded Systems (CTCES 04), pp. 58-66, Sep. 2004. pp.65-70, 2005 年 3 月. [4] S. Komatsu, M. Fujita, “Low Power and Fault Tolerant [14] 西原佑, 松本剛史, 小松聡, 藤田昌宏, “FSM への Encoding Methods for On-Chip Data Transfer,” Proc. of 変換に基く HW/SW 協調設計の形式的検証手法に関 the Workshop on Synthesis And System Integration of する研究, ” 情報処理学会研究報告 Mixed Information Technologies (SASIMI 2004), pp. 2005-SLDM-119(7), pp. 37-42, 2005 年 3 月. 34-40, Oct. 2004. [5] T. Matsumoto, H. Saito, and M. Fujita, “An Equivalence Checking Method for C Descriptions based on Symbolic Simulation with Textual Differences,” Proc. of IASTED International Conference on Advances in Computer Science and Technology, pp.246-251, Nov. 2004. [6] K. Tanabe, S. Sasaki and M. Fujita, “Program Slicing for System Level Designs in SpecC,” Proc. of the IASTED, International Conference on Advances in Computer Science and Technology, pages 252-258, Nov. 2004. [7] M. Fujita, “On equivalence checking between behavioral and RTL descriptions,” Proc. of IEEE International High Level Design Validation and Test Workshop 2004 (HLDVT2004), pp. 179-184, Nov. 2004.

著書 [8] S. Komatsu, H. Saito, K. Seto, Y. Kojima, and M. Fujita, Chapter 14: Engineering Changes in Field Modifiable Architectures in “Formal Methods and Models for System Design -- A System Level Perspective --,” (Editors: R. Gupta, P. Le Guernic,S.K. Shukla, J.P. Talpin) Kluwer Academic Publishers, (全 374 ページ, pp. 353-372 ), 2004.

シンポジウム・研究会・大会等発表 [9] 松本剛史, 齋藤寛, 藤田昌宏, “C 言語動作記述の既 存 RTL 用検証ツールを用いた検証の提案,” DA シ ンポジウム 2004 論文集, pp.241-146, 2004 年 7 月. [10] 小松聡, 藤田昌宏, “データ符号化による VLSI にお ける低消費電力・高信頼データ伝送手法の検討,” 電子情報通信学会技術研究報告 Vol. 104, No. 478, VLD2004-92, pp. 185-190, 2004 年 12 月.

141 中野・杉山研究室 14.7dB/mm for the first time in the world. Besides these, we Nakano and Sugiyama Laboratory are researching on low-threshold cooler-less semiconductor (http://www.ee.t.u-tokyo.ac.jp/~nakano/lab/we lasers and laser triodes for optical interconnect applications, lcome-j.html) and high-power visible-wavelength edge emission devices with nitride semiconductors. 研究現況 Current Research Projects 2. 高度量子マイクロ構造に基づく光変調器／光 スイッチと光制御デバイス 1. 次世代半導体レーザ・光能動機能素子 中野義昭・杉山正和・清水大雅・C. カントゥーン 中野義昭・杉山正和・清水大雅・宋学良・池田健志・ キッティクル・周小平・任田玲子・大谷洋・ 王書栄・土谷正彦・梁吉鎬・千野根崇子・ 大江英輝・S. イブラヒム S.T. キム・J. ダルジャ・雨宮智宏 Optical Modulators/Switches and Light-Controlling Next Generation Semiconductor Lasers and Active Devices Based on Advanced Quantum Optical Devices with Advanced Functions Microstructures Y. NAKANO, M. SUGIYAMA, H. SHIMIZU, Y. NAKANO, M. SUGIYAMA, H. SHIMIZU, X.-L. SONG, K. IKEDA, S.-R. WANG, C. KUMTORNKITTIKUL, X.-P. ZHAO, M. TSUCHIYA, J.-H. LIANG, T. CHINONE, R. TOHDA, H. OTANI, H. OHE, and S. IBRAHIM S.-T. KIM, J.DARJA, and T. AMEMIYA 半導体量子井戸／超格子構造のポテンシャル形状を人 次世代光通信・光情報処理を担う小型高性能光源の開 工的に原子層オーダで制御すると，本来半導体の持って 発を目的に，以下の研究を行っている．これまで世界に いた光物性を大幅に改変することができる．本研究では， 先駆けて行ってきた利得結合(GC)分布帰還型(DFB)半導 そのような人工光物性を利用して，半導体光変調器／光 体レーザに関し，最近は特に，マストランスポートによ 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 り形成される V 溝 InP 基板上の InAsP 圧縮歪み量子細線 としている．特に，吸収端から離れた透明波長域におい を，活性層および利得結合回折格子に適用せんとしてい 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 る．また，異波長 レーザを縦続接続・集積化し GC DFB 構造を新たに考案し，InGaAlAs/InP 系材料による実証実 た構成の光短パルス発生器に関し理論解析を行い，良好 験を進めている．また，EA 変調器を光非線型媒質とし な特性が予測されたことから，試作を開始した．一方， て用いる新しい全光波長変換器／全光スイッチを提案し， 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 マッハツェンダー干渉計(MZI)型素子の試作開発を進め 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， ている．一方，将来の超高速全光スイッチに向けて，窒 年度は におよぶ非相反光伝搬実験に世 2004 14.7dB/mm 化物ヘテロ構造におけるサブバンド間遷移(ISBT)の研究 界で初めて成功した．これらと並行して，光インタコネ を行っており，有機金属気相エピタキシャル成長 クト向きの低閾値・クーラーレス半導体レーザの研究， (MOCVD)による AlN/GaN 多重量子井戸構造における レーザトライオードの研究，窒化物材料による可視域高 ISBT 吸収世界最短波長記録を更新した．また，5 に述べ 出力端面発光素子の研究，などを行っている． る誘導結合プラズマエッチング技術を適用し， GaN/AlN For the purpose of developing compact and 多重量子井戸ハイメサ導波路を試作して，良好な 1.55μ high-performance light sources for next generation optical m 帯の光導波を確認した． communication and optical information processing By artificial manipulation of potential profiles in applications, we are pursuing the following research subjects. semiconductor quantum well and super lattice structures with Concerning the gain-coupled (GC) distributed feedback accuracy of atomic order, one may significantly alter inherent (DFB) semiconductor laser that we have been pioneering, we optical properties of semiconductors. The purpose of this are recently trying to apply compressively-strained InAsP research is to bring about innovation in semiconductor optical quantum wires formed by mass transport on V-grooved InP modulators/switches and light-controlling devices by making substrates to the active region as well as to the gain grating. use of such artificial optical properties. More specifically, a We also conducted theoretical analysis on an optical special triple coupled quantum well structure is investigated short-pulse generator composed of two GC DFB lasers based on InGaAlAs/InP materials for large electro-refraction cascaded and integrated, whose result turned out to be very in transparent wavelength range apart from the absorption promising. Therefore, we have recently started to fabricate the edge. We have also proposed new all-optical wavelength pulse generator of this type. Concurrently, proposal and conversion/all-optical switching concept using fabrication of an integratable waveguide optical isolator electro-absorption (EA) modulators as optical nonlinear media, consisting of magnetic metal and a semiconductor optical and are developing Mach-Zehnder interferometer (MZI) type amplifier are being carried out, to result in optical devices. Besides these activities, we are conducting research non-reciprocal propagation demonstration in 2004 reaching on intersubband transition (ISBT) in nitride heterostructures

142 for future ultrafast all-optical switches, and have renewed our integrating multi-mode interference (MMI) couplers and record on the shortest ISBT absorption wavelength in semiconductor optical amplifiers (SOAs), and successfully AlN/GaN multiple quantum well structures by metal-organic realized the circuit by the selective-area MOCVD for the first vapor phase epitaxy (MOCVD). Moreover, by applying the time. The research is deployed toward integration of inductively-coupled plasma (ICP) etching technology arrayed-waveguide gratings (AWGs) and active devices by the described in 5, GaN/AlN multiple quantum well high-mesa selective area growth. We started research on OPLEAF waveguides have been fabricated, where excellent light concept that enables single-step connection of an optical fiber transmission at 1.55µm wavelength band has been confirmed. array with input/output optical ports which are ever increasing in number in the current photonic integrated circuits. The 3. 半導体モノリシック光集積回路とフォトニッ study on metal optical wiring has become active recently クネットワーキング toward ultra-compact photonic circuits. At the same time, the 中野義昭・杉山正和・清水大雅・竹中充・ research on all-optical flip-flop, that is one essential element M. レイバーン・A. アルアミン・H. ビンスマ・ for photonic digital processing, has made a significant 広井典良・C.W. ソン・清水克宏・F.C. イット・ progress; two types of the devices, namely, directional coupler 堀口勝正・M.J. チャン・武田浩司 type and MMI type, have been proposed and fabricated. A Monolithically-Integrated Semiconductor Photonic new device structure with integrated Bragg mirrors for Circuits and Photonic Networking incorporating cascadability is now being fabricated. Y. NAKANO, M. SUGIYAMA, H. SHIMIZU, Concurrently, design and demonstration of optical switching M. TAKENAKA, M. RABURN, A. AL AMIN, node subsystem is studied for photonic networking, which is H. BINSMA, N. HIROI, C.-W. SON, K. SHIMIZU, one important application area of the photonic integrated F.-C. YIT, K. HORIGUCHI, M. J. CHAN, circuits. and K. TAKEDA モノリシック集積された光デバイス／回路では，単体 4. InGaAsP 系化合物半導体面積選択気相成長 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 (SA-MOCVD)プロセスの CAD ツール開発 るため，高度な光通信，光情報処理・記録，光計測を行 杉山 正和・中野 義昭・霜垣 幸浩・塩田 倫也 う際の切り札として期待されている．本課題では，新し Development of the CAD-tool for the selective-area いモノリシック光集積デバイスの試作・開発を行うとと MOCVD process of InGaAsP もに，能動素子／受動素子一括集積技術を研究している． M. SUGIYAMA, Y. NAKANO, Y. SHIMOGAKI, 近年は特に，多モード干渉(MMI)カプラと半導体光アン and T. SHIODA プを集積化した MZI 型全光スイッチ集積回路の設計と InGaAsP 系４元混晶の面積選択 MOCVD プロセスは， 試作に取り組み，MOCVD 選択成長による同光回路を世 赤外波長帯用半導体光通信デバイスのモノリシック集積 界で初めて実現した．選択成長によるアレイ導波路格子 化に不可欠な技術である．本プロセスにおいては，基板 (AWG)と能動素子の集積化も試みている．このような光 表面に形成する SiO2 マスクの形状を変化させることに 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 より，マスク近傍に形成される多重量子井戸構造のバン を一括で接続する OPLEAF 技術の研究を開始した．光集 ドギャップを基板面内で局所的に変調することができる． 積回路の超小型化に向けて，金属光配線の研究も活発化 デバイスの集積度が上がるとマスク間の干渉が顕著にな している．並行して，光回路でデジタル処理を可能にす るため，マスクパターンを設計するためのシミュレーシ る全光フリップフロップの研究が進展してきており，方 ョンツールが必須となる． 向性結合器型，MMI 型，を提案・試作するとともに，そ 選択成長におけるマスクの効果は，製膜種の気相拡散 の多段接続に向けた集積反射鏡構造素子の試作を行って 係数と表面取り込み係数の比で決定される成長速度の増 いる．一方，光集積回路の重要な応用であるフォトニッ 大および組成の変化による．マスク効果のシミュレーシ クネットワークについて，ノード装置サブシステムの設 ョンに必要な速度パラメータは，本グループによるこれ 計と実証に関する検討を行っている． までの実験により求められている．このモデルを数値シ Monolithically-integrated semiconductor optical devices ミュレーションに実装し，成長速度および組成を求める and circuits are the key to advanced optical communication, とともに，量子井戸構造における格子ひずみを考慮して optical information processing, and optical measurement 量子準位を計算した．これにより，マスク幅の増大に伴 applications since they could provide more complex functions う MQW からのフォトルミネッセンス波長シフトをシミ and higher performances over discrete devices. In this work, ュレーションした結果，実測値を高精度に再現すること we are studying novel monolithically-integrated photonic に成功した． devices as well as the processing technology for monolithic 今後，マスク近傍に見られるファセット成長の効果を active/passive integration. Over the past years, we tackled シミュレーションに取り込んで予測精度を高め，マルチ design and fabrication of an MZI all-optical switch circuit バンドギャップデバイスの設計に役立てる予定である．

143 The selective-area MOCVD (Metalorganic Chemical Vapor ICP plasma with Cl2-based chemistry and succeeded in Deposition) of InGaAsP alloys is an indispensable technology fabricating waveguide structures with vertical sidewalls. for the monolithic integration of semiconductor infrared This enabled us to fabricate a 32-channel arrayed waveguide optical devices. By tailoring the shape of SiO2 masks on a grating (AWG) using InGaAsP and InP. In addition, substrate, we can locally modulate the bandgap of multiple although the etching of AlN and GaN with smooth and quantum well (MQW) structure in a single substrate by a vertical sidewalls was regarded to be hard, we succeeded in single growth. As the device integration proceeds, the the fabrication of a waveguide structure with GaN/AlN interference between neighboring masks becomes significant. muitiple quantum wells. In order to take such complicated factors into account, we We will further reduce the propagation loss by optimizing need the CAD tool for the mask design of selective area the lithography process. growth. The masks affects the enhancement of the growth rate and 論文・著書一覧（2004 年度） the change in the composition of crystal layers, which are Publications List determined by the ratio between the gas-phase diffusivity and the surface reaction rate constant of film-forming precursors. 研究論文 We have obtained the kinetic parameters that are necessary for [1] Kazumasa Sakurai, Hideki Yokoi, Tetsuya Mizumoto, simulating the effect of masks by experiments. We then Daisuke Miyashita, and Yoshiaki Nakano, "Fabrication implemented the model and the parameters into the numerical of semiconductor laser for integration with optical simulation to obtain the modulation of the growth rate and the isolator", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 43, composition brought about by masks. We further calculated no. 4A, pp. 1388-1392, April 2004. the quantum energy levels in a MQW structure considering [2] Ning Li, Ichitaro Waki, Chaiyasit Kumtornkittikul, the effects of lattice stains. In this way, we simulated the Ji-Hao Liang, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Shimogaki, shift of photoluminescence wavelength from the MQW with and Yoshiaki Nakano, "Fabrication of AlGaN-based the increase of mask width. The results reproduced the waveguides by inductively coupled plasma etching", experimental data precisely. Japanese Journal of Applied Physics, vol. 43, no. 10B, The effect of facetted growth at the mask edges will be pp. L1340-L1342, September 24, 2004. incorporated in the next step to improve the accuracy of the [3] 梁吉鎬, 笹倉賢, 中野義昭, "高速光ワイヤレス通信 prediction. The simulation will be used to design of 用発光デバイス (High-speed light emitting diodes for multi-bandgap devices. optical wireless communications)", 光学, vol. 33, no.

10, pp. 601-603, 2004 年 10 月. 5. As/P 系および窒化物系化合物半導体のドライ エッチング [4] Katsumasa Horiguchi, Yoshitada Katagiri, Yoshiaki 杉山正和・中野義昭・清水大雅・A. アルアミン・ Nakano, Ikutaro Kobayashi, and Yasuyuki Mitsuoka, C. カントゥーンキッティクル・大谷洋 "Theoretical consideration of surface-plasmon Dry etching of As/P and nitride compound polaritons based on dynamics of electric dipoles formed semiconductors on metal surfaces", Proceedings of SPIE, M. SUGIYAMA, Y. NAKANO, "Optomechatronic Micro/Nano Components, Devices, H. SHIMIZU, A. AL AMIN, and Systems," vol. 5604, pp. 185-194, Philadelphia, C. KUMTORNKITTIKUL, and H. OTANI Pennsylvania, October 27-28, 2004. 半導体光デバイスには，低伝搬損失の導波路構造が必 [5] Tadashi Suga, Takao Niimi, Ikutaro Kobayashi, 須である．塩素系ガスの高密度 ICP プラズマを用い，垂 Yoshitada Katagiri, Yoshiaki Nakano, and Yasuyuki 直性に優れた高アスペクト比の導波路構造を形成するこ Mitsuoka, "Investigation of splitting SPP modes とができた．これにより，InGaAsP/InP を用いた 32 チャ propagating at metal-dielectric interface", Proceedings ネルアレイ導波路回折格子(AWG)を作製することに成功 of SPIE, "Optomechatronic Micro/Nano Components, した．また，従来 GaN/AlN の垂直かつ加工面の平坦なエ Devices, and Systems," vol. 5604, pp. 173-184, ッチングは困難とされていたが，エッチング条件を最適 Philadelphia, Pennsylvania, October 27-28, 2004. 化することにより GaN/AlN 超格子構造を含む導波路を [6] Hiromasa Shimizu and Yoshiaki Nakano, "First 形成することに成功した． demonstration of TE mode nonreciprocal propagation in 今後，リソグラフィー手法の改善により，さらなる低 an InGaAsP/InP active waveguide for an integratable 損失化を目指す． optical isolator", Japanese Journal of Applied Physics, Semiconductor optical devices requires waveguide vol. 43, no. 12A, pt. 2 (Express Letter), pp. structures with low propagation loss. We used high density L1561-L1563, November 12, 2004.

144 [7] S. Inasawa, M. Sugiyama and Y. Yamaguchi, Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "Measurement of “Laser-Induced Shape Transformation of Gold surface reaction rate constants and reactor-scale Nanoparticles below the Melting Point: The Effect of simulation of growth rate and composition in InGaAsP Surface Melting,” J. Phys. Chem. B 109, pp. 3104-3111 MOVPE", Workbook, 12th International Conference on (2004). Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy, p. 29, Maui, [8] T. Nakano, M. Sugiyama, Y. Nakano and Y. Shimogaki: Hawaii, May 30-June 4, 2004. The Role of the Surface Adsorption Layer during [19] Takayuki Nakano, Masakazu Sugiyama, Yoshiaki MOVPE Growth Analyzed by the Flow Modulation Nakano, and Yukihiro Shimogaki, "The role of the Method, J. Crystal Growth, 472, pp. 15-23 (2004). surface adsorption layer during InGaAsP MOVPE [9] R. Shimizu, M. Ogino, M. Sugiyama and Y. Shimogaki, growth analyzed by the flow modulation method", “Analysis and modeling of low pressure chemical vapor Workbook, 12th International Conference on deposition of phosphorus-doped polysilicon in Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy, p. 9, Maui, commercial scale reactor,” J. Vac. Sci. Technol. A22, pp. Hawaii, May 30-June 4, 2004. 1763-1766 (2004). [20] Takafumi Ohtsuka and Yoshiaki Nakano, "Strain [10] M. Sugiyama, S. Tagawa, H. Ohmura and S. Koda, distribution and band structure of mass-transported “Supercritical water oxidation of a carbon particle by InAsP quantum wires buried in InGaAsP/InP", Schlieren photography,” AIChE. J., 50, pp. 2082-2089 Conference Proceedings, 16th International Conference (2004). on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM '04), [11] A. Morita, M. Sugiyama, H. Kameda, D. R. Hanson and P1-35, pp. 253-256, Kagoshima, Japan, May 31-June 4, S. Koda, “Mass accommodation coefficient of water: 2004. Molecular dynamics simulation and revised analysis of [21] Mitsuru Takenaka, Maura Raburn, and Yoshiaki Nakano, droplet train/flow reactor experiment,” J. Phys. Chem. B "Improvement of optical flip-flop characteristics of 108, pp. 9111-9120 (2004). compact directionally-coupled bistable laser diode", [12] T. Hirose, T. Omatsu, M. Sugiyama, S. Inasawa and S. Conference Proceedings, 16th International Conference Koda, “Au-nano-particles production by pico-second on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM '04), ultra-violet laser deposition in Au-ion doped PMMA WA3-4, pp. 523-526, Kagoshima, Japan, May 31-June 4, film,” Chem. Phys. Lett. 390, pp. 166-169 (2004). 2004. [13] D. R. Hanson, M. Sugiyama, A. Morita, “Revised [22] Abdullah Al Amin, Xueliang Song, Kenji Sakurai, Kinetics in the Droplet-Train Apparatus Due to a Wall Masakazu Sugiyama, and Yoshiaki Nakano, "Integration Loss,” J. Phys. Chem. A, 108, 3739-3744 (2004). of semiconductor optical amplifiers with an arrayed waveguide grating demultiplexer by MOVPE selective [14] M. Sugiyama, M. Kataoka, H. Ohmura, H. Fujiwara and area growth", Technical Digest, Topical Meeting on S. Koda, “Oxidation of carbon particles in supercritical Integrated Photonics Research (IPR 2004), IFB4, San water: rate and mechanism,” Ind. Eng. Chem. Res., 43, Francisco, California, June 30-July 2, 2004. pp. 690-699 (2004). [23] Yoshiki Awa, Tomoyoshi Ide, Taro Arakawa, Nobuo [15] M. Sugiyama, H. J. Oh, Y. Nakano and Y. Shimogaki, Haneji, Kunio Tada, Masakazu Sugiyama, Hiromasa “Polycrystals growth on dielectric masks during Shimizu, Yukihiro Shimogaki, and Yoshiaki Nakano, InP/GaAs selective MOVPE,” J. Crystal Growth, 261 pp. "High etch rate and improved etched surface 411-418 (2004). morphology in electron cyclotron resonance-reactive [16] H. J. Oh, M. Sugiyama, Y. Nakano and Y. Shimogaki, ion etching of GaN by cyclic injection of CH4/H2/Ar “The effect of group V precursor on selective area and O2 with constant Ar flow", Extended Abstracts of MOVPE of InP/GaAs-related materials,” J. Crystal the 23rd Electronic Materials Symposium, C7, pp. 45-48, Growth, 261 (2-3) pp. 419-426 (2004). Izu-Nagaoka, Shizuoka, July 7-9, 2004. [17] I. T. Im, H. J. Oh, M. Sugiyama, Y. Nakano and Y. [24] Noriaki Waki, Takayuki Nakano, Ho-jin Oh, Masakazu Shimogaki, “Fundamental kinetics determining growth Sugiyama, Yoshiaki Nakano, and Yukihiro Shimogaki, rate profiles of In and GaAs in MOCVD with horizontal "Understanding the abnormal growth of InP-related reactor,” J. Crystal Growth, 261 (2-3) pp. 214-224 materials in selective-area MOVPE", Extended (2004). Abstracts of the 23rd Electronic Materials Symposium,

D5, pp. 69-72, Izu-Nagaoka, Shizuoka, July 7-9, 2004. 国際会議論文 [25] Takayuki Nakano, Masakazu Sugiyama, Yoshiaki [18] Masakazu Sugiyama, Ho-Jin Oh, Ik-Tae Im, Yoshiaki Nakano, Yukihiro Shimogaki, "Examination of

145 sub-surface in MOVPE by time modulation growth", [33] Mitsuru Takenaka, Maura Raburn, and Yoshiaki Nakano, Extended Abstracts of the 23rd Electronic Materials "All-optical flip-flop operation via two-mode bistability Symposium, D8, pp. 79-82, Izu-Nagaoka, Shizuoka, of multimode interference bistable laser diodes", July 7-9, 2004. Technical Digest, 30th European Conference on Optical [26] Shin Kaneko, Hiromasa Shimizu, Xiaoping Zhou, and Communication (ECOC 2004), Tu4.4.5, pp. 254-255, Yoshiaki Nakano, "Photo-induced phase modulation in Stockholm, Sweden, September 5-9, 2004. InGaAs/InGaAlAs electro-absorption modulators for [34] Mitsuru Takenaka, Maura Raburn, and Yoshiaki Nakano, all-optical wavelength conversion", Technical Digest, "All-optical flip-flop multimode interference bistable the Ninth Optoelectronics and Communications laser diodes with reverse biased saturable absorbers", Conference (OECC 2004), 14F1-5, pp. 550-551, Conference Digest, 19th IEEE International Yokohama, July 12-16, 2004. Semiconductor Laser Conference, WC4, pp. 26-27, [27] Eric Gouardes and Yoshiaki Nakano, "Mux/demux filter Matsue, Shimane, September 22-25, 2004. concatenation in an all-optical burst switching (OBS) [35] Hiromasa Shimizu and Yoshiaki Nakano, "First node", Technical Digest, the Ninth Optoelectronics and demonstration of TE mode nonreciprocal propagation in Communications Conference (OECC 2004), 15A2-3, pp. a semiconductor active waveguide for an integratable 590-591, Yokohama, July 12-16, 2004. optical isolator", Conference Digest (Post Deadline [28] Hiromasa Shimizu and Yoshiaki Nakano, "Fabrication Papers), 19th IEEE International Semiconductor Laser of a semiconductor-waveguide-type optical isolator Conference, SaB1, pp. 1-2, Matsue, Shimane, based on the nonreciprocal loss shift", Abstract Book of September 22-25, 2004. the Third International Conference on Physics and [36] Ning Li, Ichitaro Waki, Masakazu Sugiyama, Yukihiro Applications of Spin-Related Phenomena in Shimogaki, and Yoshiaki Nakano, "Fabrication of group Semiconductors (PASPS III), Paper 128, pp. 137-138, III-nitride waveguides by inductively coupled plasma Santa Barbara, California, July 21-23, 2004. etching", Meeting Abstracts, 206th Meeting of the [29] Mitsuru Takenaka, Maura Raburn, and Yoshiaki Nakano, Electro-Chemical Society, M1, Paper 1237, Oahu, "(Invited Paper) Simulation of semiconductor all-optical Hawaii, October 3-8, 2004. flip-flops using the finite-difference beam-propagation [37] C. Kumtornkittikul, I. Waki, L. Ning, H. Otani, M. method", Proceedings of the 4th International Sugiyama, Y. Nakano, “Waveguide structure for Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic ultrafast photonic devices utilizing intersubband Devices (NUSOD 2004), TuC1, pp. 15-18, Santa absorption in GaN-based MOVPE-grown multiple Barbara, California, August 24-26, 2004. quantum wells,” IEEE LEOS Annual Meeting [30] Abdullah Al Amin, Takeshi Doi, Kenji Sakurai, Zhenrui Conference Proceedings (IEEE Cat. No.04CH37581), pt. Zhang, Xueliang Song, Masakazu Sugiyama, and 1, pp. 140-1 Vol.1 (2004). Yoshiaki Nakano, "Simulation of bandgap in MOVPE [38] Yoshiki Awa, Tomoyoshi Ide, Taro Arakawa, Nobuo selective area growth of InGaAsP-based photonic Haneji, Kunio Tada, Masakazu Sugiyama, Hiromasa integrated circuits", Proceedings of the 4th International Shimizu, Yukihiro Shimogaki, and Yoshiaki Nakano, Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic "Electron cyclotron resonance reactive ion etching of Devices (NUSOD 2004), TuC5, pp. 25-26, Santa GaN by cyclic injection of CH4/H2/Ar and O2 with Barbara, California, August 24-26, 2004. constant Ar flow for high etch rate and improvement of [31] Maura Raburn, Mitsuru Takenaka, and Yoshiaki Nakano, etched surface morphology", Digest of Papers, "Simulation of distributed Bragg reflector multi-mode International Microprocesses and Nanotechnology interference bistable laser diodes for cascadable Conference (MNC 2004), 28P-7-22, Osaka, Japan, all-optical flip-flops", Proceedings of the 4th October 26-29, 2004. International Conference on Numerical Simulation of [39] Tomonari Shioda, Takeshi Doi, Abdullah Al Amin, Optoelectronic Devices (NUSOD 2004), TuC3, pp. Xue-Liang Song, Masakazu Sugiyama, Yukihiro 21-22, Santa Barbara, California, August 24-26, 2004. Shimogaki, and Yoshiaki Nakano, "Simulation and [32] Xueliang Song, Zhenrui Zhang, and Yoshiaki Nakano, design of the emission wavelength of multiple quantum "Monolithically integrated SOA-MZI all-optical switch well structures fabricated by selective area with high-yield regrowth-free selective area MOVPE", metal-organic vapor phase epitaxy", Abstract of the 3rd Technical Digest, 30th European Conference on Optical Asian Conference on Chemical Vapor Deposition, Communication (ECOC 2004), Mo3.4.5, pp. 34-35, Taipei, Oct. 12-14, 2004, p. 63 (2004). Stockholm, Sweden, September 5-9, 2004. [40] Noriaki Waki, Takayuki Nakano, Masakazu Sugiyama,

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147 nano-technology: digital photonics)", 電子情報通信学 昭, "電流狭窄層をもったリッジ型半導体レーザの 会「次世代ナノ技術に関する研究専門委員会」第 2 最適設計シミュレーション (Numerical optimization 回研究会講演資料集, p. 35, 2004 年 11 月 25-26 日. of ridge waveguide semiconductor lasers with current confinement structure)", 第 51 回応用物理学関係連合 シンポジウム・研究会・大会等発表 講演会(東京工科大学), 31p-ZZ-2, 2004 年 3 月 31 日. [57] 和氣範明, 中野貴之, 呉豪振, 杉山正和, 中野義昭, [66] 竹中充, モーラ・レイバン, 中野義昭, "方向性結合 霜垣幸浩, "化合物半導体の MOVPE 選択成長におけ 器型半導体レーザの小型化による全光フリップ・フ る異常成長制御", 化学工学会第 69 年会 講演要旨 ロップの特性改善 (Improvement of characteristics of 集(XX 大学), C306?, 2004 年 3 月 23-25?日. all-optical flip-flop using a compact [58] 中野貴之, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "時間変 directionally-coupled bistable laser diode)", 第 51 回応 調成長による MOVPE 表面反応メカニズムの解明", 用物理学関係連合講演会(東京工科大学), 31a-ZK-9, 化学工学会第 69 年会 講演要旨集(XX 大学), C306?, 2004 年 3 月 31 日. 2004 年 3 月 23-25?日. [67] 大塚節文, 中野義昭, "マストランスポート InAsP 量 [59] 竹中充, モーラ・レイバン, 中野義昭, "多モード干 子細線のバンド構造に対するひずみの効果 (Strain 渉カプラ型双安定半導体レーザを用いた全光フリ effect on the band structure of mass-transported InAsP ップ・フロップ動作 (All optical flip-flop operation quantum wires)", 第 51 回応用物理学関係連合講演会 using a multimode interference bistable laser diode)", (東京工科大学), 31a-ZZ-2, 2004 年 3 月 31 日. 電子情報通信学会総合大会(東京工業大学)講演論文 [68] 中野義昭, "(招待講演) 日本におけるフォトニック 集, C-4-30, p. 358, 2004 年 3 月 22-25 日. ネットワークデバイス開発", 電子情報通信学会フ [60] 新見隆男, 小林郁太郎, 中野義昭, 片桐祥雅, 光岡 ォトニックネットワーク・ワークショップ, 東京工 靖幸, "金属光導波路における SPP-mode 伝搬損失の 業大学, 2004 年 4 月 12 日. 評価 (Evaluation of SPP-mode loss guided by metal [69] Eric Gouardes and Yoshiaki Nakano, "Dependence of an optical waveguide)", 電子情報通信学会総合大会(東 optical burst switching node transparency on 京工業大学)講演論文集, SC-5-5, p. S-71, 2004 年 3 月 mux/demux arrayed waveguide grating (AWG 波長多 22-25 日. 重・分離による光バーストスイッチングノードの透 [61] 和氣範明, 中野貴之, 呉豪振, 杉山正和, 中野義昭, 明性の変化)", 電子情報通信学会技術研究報告(フ 霜垣幸浩, "化合物半導体の MOVPE 選択成長におけ ォトニックネットワーク研究会), PN2004-48, pp. る異常成長制御 (Abnormal growth control in 81-85, 2004 年 8 月 20 日. MOVPE selective area growth of compound [70] 和氣範明, 中野貴之, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸 semiconductor)", 第 51 回応用物理学関係連合講演会 浩, "化合物半導体の MOVPE 選択成長における表面 (東京工科大学), 28a-YG-7, 2004 年 3 月 28 日. 拡散の役割 (Role of surface diffusion during selective [62] 中野貴之, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "MOVPE area MOVPE growth of compound semiconductor)", 第 法における結晶成長中での表面反応メカニズムの 65 回応用物理学会学術講演会(東北学院大学), 解明(2) (Investigation of surface reaction mechanism 1a-P1-28, 2004 年 9 月 1 日. during crystal growth in MOVPE 2)", 第 51 回応用物 [71] 中野貴之, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "MOVPE 理学関係連合講演会(東京工科大学), 28p-YG-1, 法における結晶成長中での表面反応メカニズムの 2004 年 3 月 28 日. 解明(3) (Investigation of surface reaction mechanism [63] 金子慎, 清水大雅, 中野義昭, "InGaAs/InAlAs during crystal growth in MOVPE 3)", 第 65 回応用物 MQW-EA 変調器における光誘起屈折率変化の測定 理学会学術講演会(東北学院大学), 1a-P1-20, 2004 年 (Photo-induced refractive index change in 9 月 1 日. InGaAs/InAlAs MQW-EA modulators)", 第 51 回応用 [72] 阿波良基, 荒川太郎, 井手智祥, 杉山正和, 清水大 物理学関係連合講演会(東京工科大学), 30p-ZV-1, 雅, 霜垣幸浩, 中野義昭, 羽路伸夫, 多田邦雄, 2004 年 3 月 30 日. "GaN のガス交互供給 ECR-RIE におけるエッチング [64] 李寧, C. カムトーンキッティクル, 脇一太郎, 杉山 速度・エッチング面平坦性の改善 (High etch rate and 正和, 霜垣幸浩, 中野義昭, "塩素系 ICP エッチング improved etched surface morphology in ECR -RIE of による GaN 導波路の作製 (Fabrication of GaN GaN by cyclic injection of etching gases)", 第 65 回応 waveguides using Cl2-based inductively coupled plasma 用物理学会学術講演会(東北学院大学), 1p-ZK-8, etching)", 第 51 回応用物理学関係連合講演会(東京 2004 年 9 月 1 日. 工科大学), 30a-ZV-7, 2004 年 3 月 30 日. [73] 宋学良, 張臻瑞, 二口尚樹, 中野義昭, "MOVPE 選 [65] 奈良田新一, ダルジャ・ジェッシー, 陳農, 中野義 択成長による全光スイッチの動特性 (Dynamic switching performance of all-optical switches fabricated

148 with selective-area MOVPE)", 第 65 回応用物理学会 [82] 宋 海政，宋 学良，杉山正和，中野義昭，霜垣幸浩，” 学術講演会(東北学院大学), 2a-ZM-8, 2004 年 9 月 2 選択成長を用いた表面反応速度の解析:GaAs 日. MOCVD における温度・基板面方位の効果”，化学 [74] 清水大雅, 中野義昭, "非相反損失に基づく TE モー 工学会第 70 年会 講演要旨集(名古屋大学), M302, ド半導体導波路型光アイソレータの改良試作 2005 年 3 月 24 日. (Improved fabrication of a TE mode [83] 中野貴之，杉山正和，中野義昭，霜垣幸浩，”時間 semiconductor-waveguide-type optical isolator based on 変調成長による化合物半導体 MOVPE 法の表面反 the non-reciprocal loss shift)", 第 65 回応用物理学会 応メカニズム解析”， 化学工学会第 70 年会 講演要 学術講演会(東北学院大学), 2p-ZM-7, 2004 年 9 月 2 旨集(名古屋大学), M303, 2005 年 3 月 24 日. 日. [84] 帆足英二，平田洋介，清水泉介，藤江 誠，杉山正 [75] Abdullah Al Amin, Kenji Sakurai, Takashi Sakurai, 和，幸田清一郎，”超臨界水中の固体粒子群の酸化 Masakazu Sugiyama, and Yoshiaki Nakano, 反応解析”，化学工学会第 70 年会 講演要旨集(名古 "Fabrication of double-etched waveguides for compact 屋大学), C115, 2005 年 3 月 24 日. and low-loss InP photonic circuits (コンパクトで低損 [85] 百瀬 健，大久保智弘，杉山正和，霜垣幸浩“超臨 失な 光回路のための 回エッチ導波路の試作 InP 2 )", 界 CO2 を用いた Cu 薄膜堆積:製膜過程の可視化(2)”， 第 65 回応用物理学会学術講演会(東北学院大学), 化学工学会第 70 年会 講演要旨集(名古屋大学), 2a-ZM-7, 2004 年 9 月 2 日. A315, 2005 年 3 月 24 日. [76] Chaiyasit Kumtornkittikul, Ning Li, Ichictaro Waki, [86] 石井達也，百瀬 健，杉山正和，霜垣幸浩，“超臨界

Hiroshi Otani, Masakazu Sugiyama, and Yoshiaki CO2 を用いた Ta 化合物薄膜形成”， 化学工学会第 Nakano, "GaN-based waveguide structure for ultrafast 70 年会 講演要旨集(名古屋大学), A316, 2005 年 3 月 photonic devices utilizing intersubband absorption (GaN 24 日. 系サブバンド間吸収超高速光デバイスに向けた導 [87] 櫻井謙司, アルアミン アブドゥッラー, 塩田倫也, 波路の設計 電子情報通信学会エレクトロニクス )", 杉山正和, 中野義昭, "選択成長による光合分波器と ソサイエティ大会 徳島大学 講演論文集 ( ) , C-4-17, p. 半導体光増幅器の集積化 (Selective area grown 年 月 日 271, 2004 9 21 . semiconductor optical amplifier integrated [77] 清水大雅, 中野義昭, "非相反損失変化に基づく TE demultiplexer)", 電子情報通信学会総合大会(大阪大 モード半導体導波路型光アイソレータ", 第 28 回日 学)講演論文集, C-3-19, p. 189, 2005 年 3 月 21 日. 本応用磁気学会学術講演概要集 沖 , 24aF-2, p. 516, [88] 広井典良, 薗部忠, 竹中充, 藤田博之, 中野義昭, " 縄コンベンションセンター 年 月 日～ , 2004 9 21 24 光 IC 用高密度ピッチ変換光ファイバアレイ 日 . "OPLEAF" の開発 (Development of "OPLEAF", [78] 櫻井謙司, Al Amin Abdullah, 櫻井貴志, 杉山正和, pitch-conversion dense fiber array for photonic 中野義昭, "InP 系アレイ導波路合分波器の試作と integrated circuits)", 電子情報通信学会総合大会(大 MOVPE 選択成長による能動素子集積化の検討 阪大学)講演論文集, C-3-30, p. 200, 2005 年 3 月 22 日. (Fabrication of InP-based arrayed waveguide gratings [89] 広井典良, 薗部忠, 藤田博之, 竹中充, 中野義昭, " and integration trial with active devices by MOVPE 光 IC 用高密度ピッチ変換光ファイバアレイの開発 電子情報通信学会技術研究 selective-area growth)", (Development of pitch conversion optical fiber array for 報告 フォトニックネットワーク研究会 ( ), connecting optical IC and fibers)", 第 52 回応用物理学 年 月 日 PN2004-99, pp. 7-10, 2005 1 28 . 関係連合講演会(埼玉大学), 29a-ZR-8, 2005 年 3 月 29 [79] 宋海政, 宋学良, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, " 日. 選択成長を用いた表面反応速度の解析 :GaAs [90] 清水大雅, 中野義昭, "半導体／強磁性金属ハイブリ MOCVD における温度・基板面方位の効果", 化学工 ッドによる光通信波長帯導波路型光アイソレータ 学会第 年会 講演要旨集 名古屋大学 70 ( ), M302, 489, (Waveguide optical isolator using 年 月 日 2005 3 24 . semiconductor/ferromagnet hybrid structure for optical [80] 中野貴之, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "時間変 telecommunication)", 第 52 回応用物理学関係連合講 調成長による化合物半導体 MOVPE 法の表面反応 演会(埼玉大学), 30p-YD-8, 2005 年 3 月 30 日. メカニズム解析 化学工学会第 年会 講演要旨 ", 70 [91] 竹中充, モーラ・レイバン, 中野義昭, "多モード干 集(名古屋大学), M303, 494, 2005 年 3 月 24 日. 渉カプラ型双安定レーザおよび半導体光増幅器を [81] 塩田倫也, 杉山正和, 霜垣幸浩, 中野義昭, 用いた信号再生波長変換器の検討 (Regenerative "InGaAsP 選択成長における量子井戸発光波長の予 wavelength conversion using multimode interference 測", 化学工学会第 70 年会 講演要旨集(名古屋大学), bistable laser diodes with semiconductor optical M301, 2005 年 3 月 24 日.

149 amplifiers)", 第 52 回応用物理学関係連合講演会(埼 月 1 日. 玉大学), 31p-ZQ-7, 2005 年 3 月 31 日. [100] 張臻瑞, 宋学良, イットフーチョン, 竹中充, 杉山 [92] 清水大雅, 中野義昭, "InGaAsP/InP 半導体光増幅器 正和, 中野 義昭, "GRIN-SCH 構造による MOVPE 導波路における TE モード非相反損失現象の初の実 選択成長光導波路の内部損失低減 (Internal loss 証 (First demonstration of TE mode nonreciprocal reduction by GRIN-SCH structure in optical waveguides propagation in an InGaAsP/InP active waveguide)", 第 prepared using MOVPE selective area growth)", 第 52 52 回応用物理学関係連合講演会( 埼玉大学), 回応用物理学関係連合講演会(埼玉大学), 1p-ZQ-4, 31a-ZQ-10, 2005 年 3 月 31 日. 2005 年 4 月 1 日. [93] イットフーチョン, 宋学良, 張臻瑞, 宋海政, 杉山 正和, 中野 義昭, "マッハ・ツェンダ型 SOA 全光ス その他 イッチにおける 4 バンドギャップモノリシック集 [101] Yoshiaki Nakano, Masakazu Sugiyama, Hiromasa 積 (Four-Bandgap Energy Monolithic Integration in an Shimizu, Eric Gouardes, Mitsuru Takenaka, Maura SOA-MZI All-Optical Switch)", 第 52 回応用物理学関 Raburn, Jesse Darja, Foocheong Yit, and Xiaoping Zhou, 係連合講演会(埼玉大学), 31p-ZQ-10, 2005 年 3 月 31 "Semiconductor photonic networking devices ﾐ 日. research toward digital photonics", Proceedings of [94] 宋学良, イットフーチョン, 張臻瑞, 宋海政, 杉山 International Symposium on Electronics for Future 正和, 中野 義昭, "MOVPE 選択成長による全光ス Generations, pp. 437-442, Tokyo, March 10-11, 2004. イッチの OTDM DEMUX 動作 (OTDM [102] Masakazu Sugiyama, Yoshiaki Nakano, Yukihiro demultiplexing with all-optical switches fabricated by Shimogaki, Ichitaro Waki, Ho-Jin Oh, Xueliang Song, selective-area MOVPE)", 第 52 回応用物理学関係連 Abdullah Al Amin, Takafumi Ohtsuka, Takayuki 合講演会(埼玉大学), 31p-ZQ-9, 2005 年 3 月 31 日. Nakano, and Chaiyasit Kumtornkittikul, "Advanced [95] 塩田倫也, アルアミン アブドゥラー, 杉山正和, metalorganic vapor phase epitaxy technology for 霜垣幸浩, 中野義昭, "MOVPE 選択成長のモデリン monolithic integration of photonic devices", グを用いた InGaAsP/InP 系選択成長の特性予測 Proceedings of International Symposium on Electronics (Predictive modeling of the properties of InGaAsP/InP for Future Generations, pp. 151-155, Tokyo, March grown by selective area metal-organic vapor phase 10-11, 2004. epitaxy)", 第 52 回応用物理学関係連合講演会(埼玉 [103] 中野義昭, "2004 年光ファイバー通信会議(OFC2004) 大学), 31a-ZM-4, 2005 年 3 月 31 日. の概要", オプトロニクス, vol. 23, no. 5, pp. 110-112, [96] 雨宮智宏, 清水大雅, 中野義昭, "TM モード非相反 2004 年 5 月 10 日. 伝搬損失導波路の作製と実証 (Fabrication and [104] 中野義昭, 竹中充, "リポート国際会議 OFC2004 (デ demonstration of a TM mode nonreciprocal propagation バイス)", 光産業技術振興協会 Opto News (オプト loss waveguide)", 第 52 回応用物理学関係連合講演 ニューズ), no.4 (通巻 142 号), pp. 38-39, 2004 年 7 月 会(埼玉大学), 31a-ZQ-11, 2005 年 3 月 31 日. 1 日. [97] 大谷洋, チャイヤスィットカムトゥーンキティッ [105] Xueliang Song, Foo Cheong Yit, Zhenrui Zhang, クル, 杉山正和, 中野義昭, "MOVPE 成長 GaN/AlN Masakazu Sugiyama, and Yoshiaki Nakano, 多重量子井戸中のサブバンド間遷移に寄与する電 "SOA-integrated MZI all-optical switches fabricated by 子密度の評価 (Estimation of carrier density selective area MOVPE", Abstracts of the 2004 JST contributing to intersuband transition in AlN/GaN CREST Symposium on Functional Evolution of MQWs grown by MOVPE)", 第 52 回応用物理学関係 Materials and Devices Based on Electron/Photon 連合講演会(埼玉大学), 31p-L-2, 2005 年 3 月 31 日. Related Phenomena (FEMD), p. 65, Tokyo, September [98] 宋海政, 宋学良, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, 29-30, 2004. "MOVPE GaAs 選択成長の表面反応における基板 [106] Hiromasa Shimizu, Tomohiro Amemiya, Yoshiaki off 角の影響 (The influence of substrate misorientation Nakano, and Masaaki Tanaka, "Fabrication of a TE on surface reaction kinetics of GaAs selective area mode semiconductor waveguide-type optical isolator MOVPE)", 第 52 回応用物理学関係連合講演会(埼玉 based on nonreciprocal loss", Abstracts of the 2004 JST 大学), 31a-ZM-3, 2005 年 3 月 31 日. CREST Symposium on Functional Evolution of [99] 中野貴之, 杉山正和, 中野義昭, 霜垣幸浩, "MOVPE Materials and Devices Based on Electron/Photon 法における結晶成長中での表面反応メカニズムの Related Phenomena (FEMD), p. 64, Tokyo, September 解明(4) (Investigation of surface reaction mechanism 29-30, 2004. during crystal growth in MOVPE 4)", 第 52 回応用物 [107] Chaiyasit Kumturnkittikul, Hiroshi Otani, Yukihiro 理学関係連合講演会(埼玉大学), 1a-ZM-1, 2005 年 4 Shimogaki, Masakazu Sugiyama, and Yoshiaki Nakano,

150 "MOVPE growth of GaN/AlN multiple quantum wells and waveguide fabrication for ultrafast photonic devices", Abstracts of the 2004 JST CREST Symposium on Functional Evolution of Materials and Devices Based on Electron/Photon Related Phenomena (FEMD), p. 63, Tokyo, September 29-30, 2004. [108] Yoshiaki Nakano, "Innovative photon-controlling devices based on artificial optical properties of semiconductors -exploration towards digital photonics", Abstracts of the 2004 JST CREST Symposium on Functional Evolution of Materials and Devices Based on Electron/Photon Related Phenomena (FEMD), pp. 56-59, Tokyo, September 29-30, 2004. [109] 中野義昭, "最先端プロセス技術で創る半導体光デ バイス集積回路", 先端知機能材料デバイスラボラ トリーズ設立記念フォーラム. 2004 年 11 月 5 日. [110] 中野義昭, "デジタルフォトニクスに向けた半導体 光デバイス・光集積回路", 産学官連携ビジネス交流 会, 学術総合センター, 2004 年 12 月 6 日. [111] Abdullah Al Amin, "WDM サブシステムの半導体モ ノリシック集積化に関する研究 (Research on monolithic integration of WDM subsystem on InP)", 東 京大学 固体エレクトロニクス・オプトエレクトロ ニクス研究発表会講演資料集, pp. 89-96, 2005年2月 28 日. [112] 大塚節文, "分布帰還型レーザーダイオードの活性 回折格子に向けたマストランスポート InAsP 量子 細線に関する研究 (Study on mass-transported InAsP quantum wire for the active grating of the distributed feedback laser diodes)", 東京大学 固体エレクトロニ クス・オプトエレクトロニクス研究発表会講演資料 集, pp. 81-88, 2005 年 2 月 28 日.

151 高木研究室 ない場合があることが分かった。室温以下の低温での CV Takagi Laboratory 測定を行うことにより、十分高周波極限となる CV 特性 研究現況 が得られ、界面準位を Terman 法により解析するが可能と Current Research Projects なることが分かった。この方法で得られた SiN/Ge MIS 界面の界面準位はエネルギー分布が非対称であり、その 1. ひずみ SiMOSFETに関する研究 結果、基板タイプにより CV 特性が大きく異なることが 高木信一・武田浩司・熊谷寛 示された。 Strained-Si MOSFETs One of the most important issues on realizing high S. TAKAGI, K. TAKEDA and H. KUMAGAI performance Ge MISFETs is the formation of MIS interfaces ひずみ Si 中のキャリア輸送特性、とくに反転層正孔の with high quality interface properties and, particularly, MIS キャリア輸送特性には不明点が多い。更なる性能向上の interface control technologies, leading to the reduction in ためには、散乱機構の理解が不可欠であるため、ひずみ interface states. For this purpose, it is necessary to establish Si 中の移動度の定量的評価・解析を行っている。Si 反転 metrologies to evaluate Ge MIS interface properties. We have 層移動度を理解する上での一つの重要な切り口は、実効 performed the evaluation of interface properties for Ge MIS 電界に対するユニバーサリティである。ひずみ量を系統 capacitors using PCVD SiN films. It has turned out that CV 的に変えたひずみ Si pMOSFET に対して、基板濃度ある characteristics of SiN/Ge MIS capacitors have large frequency いは基板バイアスを変化させた場合の、実効電界に対す and temperature dispersions and those at 1 MHz are not able るユニバーサリティについて検討した。結果として、ひ to be regarded at room temperature as high frequency limit. It ずみ Si pMOSFET の移動度は、Ge 濃度 20%まで、基板濃 has been found that the CV curves in the high frequency limit 度と基板バイアスに対して、Si と同様のユニバーサリテ can be obtained at lower than room temperature, ィを有しているが見出された。一方、30%では、ユニバ allowing us to evaluate interface state density by applying the ーサリティからのずれが観測された。 Terman method to these CV data. It has also been found that Carrier transport properties in strained-Si films and, the interface states density, obtained by the present method, particularly, inversion-layer hole transport properties are still has exhibited an asymmetric energy distribution, leading to unclear. Since the comprehensive understanding of scattering the difference in apparent CV curves on p- and n-type Ge mechanisms in strained-Si MOSFETs is indispensable in substrates. further enhancement of the performance, we are conducting quantitative evaluations and analyses on mobility in 3. MOSFET 中のキャリア輸送現象に関する研究 strained-Si MOSFETs. An important issue on understanding 高木信一 the mobility is the universal relationship against the effective Carrier Transport Properties in Inversion-Layers of normal field. We have investigated this universality of Advanced MOSFETs strained-Si p-channel MOSFETs with changing substrate Shin-ichi Takagi impurity concentration and substrate bias. As a result, it has MOSFET の極短チャネル化は、無散乱でチャネルを走 been found that the mobility in strained-Si p-MOSFETs on 行するバリスティック輸送を発現させ、結果的に、素子 SiGe substrates with Ge content of up to 20 % still does hold 駆動力の向上を引き起こすことが期待されている。この the universality against the effective field with a parameter e ような Ballistic 輸送下での MOSFET に適当なチャネル材 of 1/3, while that with Ge content of 30 % has exhibited 料として、有効質量と状態密度の小さい Ge チャネル、 deviation from the universal relationship. 更に極薄膜 Ge-On-Insulator (GOI) MOSFET が有望である ことを提案し、理論計算により素子構造の最適設計を進 2. Ge Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) FET めている。電流駆動力に与える Ge の面方位の効果につ に関する研究 いて調べたところ、GOI 薄膜化による駆動力向上の起源 高木信一・熊谷寛・西川昌志 は、面方位によって異なり、(111)面では電子注入速度の Ge Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) FETs 向上が、(100)面では反転層厚みの減少による誘起キャリ S. TAKAGI, H. KUMAGAI and M. Nishikawa ア濃度の増大が、主要因であることが分かった。結果と 高性能 Ge MISFET を実現するための最大の課題は良 して、駆動電流最大となる面方位は、ゲート絶縁膜厚に 好な MIS 界面特性の形成、特に Ge に固有の界面不活性 依存し、薄膜化極限では、(100), (110)面が、EOT が 1nm 化技術（界面準位低減技術）の確立である。この課題の 程度まで厚くなると (111), (110)面が最適となる。 実現には、Ge MIS 界面の評価技術の確立が重要であるた Ultra-short channels in MOSFETs are expected to introduce め、PCVD SiN を用いた Ge MIS キャパシタを用いて MIS ballistic carrier transport, where no scattering events occur in 界面特性の評価を行った。SiN/Ge MIS キャパシタの CV the channel, and, as a result, to maximize the current drive of 特性は大きな周波数分散・温度依存性を有することが分 MOSFETs. As for MOS channel materials and structures かり、室温では 1 MHz においても十分高周波極限となら suitable for such ballistic MOSFETs, we have proposed Ge

152 channels having low effective mass and low density-of-states [7] T. Numata and S. Takagi, “Device Design for and Ge-On-Insulator (GOI) MOSFETs. We are working on Subthreshold Slope and Threshold Voltage Control in the optimal device structure design by using theoretical Sub-100 nm Fully-Depleted SOI MOSFETs”, IEEE calculations. The effects of surface orientations of Ge on Trans. Electron Devices, Vol. 51, Issue. 12, pp. 2161 – current drive of n-channel GOI MOSFETs have been studied. 2167, Dec. 2004. It has been found that the physical origins of the drive current [8] T. Maeda, K. Ikeda, S. Nakaharai, T. Tezuka, N. enhancement associated with reducing GOI thickness are Sugiyama, Y. Moriyama and S. Takagi, “High Mobility different among the surface orientation; the increase in Ge-on-insulator p-Channel MOSFETs Using Pt injection electron velocity for (111) surfaces and the increase Germanide Schottky Source/Drain”, IEEE Electron in surface carrier concentration due to the decrease in Device Letters, vol. 26, Issue. 2, , pp. 102-104, Feb. inversion-layer thickness for (100) surfaces. As a result, the 2005. optimal surface orientation is dependent on the gate oxide [9] N. Sugiyama, N. Hirashita, T. Mizuno, Y. Moriyama and thickness. It has been revealed that (111) and (110) surfaces S. Takagi, “Analysis of Growth Rate during Si Epitaxy are optimal in gate oxides of 1 nm or thicker, while (111) and by Hydrogen Coverage Model”, Materials Science in (110) surfaces are optimal in much thinner oxides. Semiconductor Processing, Vol. 8, Issues 1-3, pp. 11-14, Feb. 2005. 論文・著書一覧（2004 年度） [10] K. Usuda, T. Numata and S. Takagi, “Strain evaluation Publications List of strained-Si layers on SiGe by the nano-beam electron

diffraction (NBD) method”, Materials Science in 研究論文 Semiconductor Processing, Vol. 8, Issues 1-3, pp. [1] N. Sugiyama, T. Tezuka, T. Mizuno, M. Suzuki, Y. 155-159, Feb. 2005. Ishikawa, N. Shibata and S. Takagi, “Temperature [11] T. Mizuno, N. Sugiyama, T. Tezuka, Y. Moriyama, S. Effects on Ge Condensation in SiGe-On-Insulator Nakaharai, T. Maeda, and S. Takagi, “High Performance Structure by Thermal Oxidation”, J. Appl. Phys., Vol. 95, (110)-Surface Strained-SOI MOSFETs“, Materials No. 8, pp. 4007–4011, April 2004. Science in Semiconductor Processing, Vol. 8, Issues 1-3, [2] J. Koga, T. Ishihara and S. Takagi, “Quantitative pp. 327-336, Feb. 2005. Examination of Mobility Lowering Associated with [12] T. Sekitani, Y. Kato, S. Iba, H. Shinaoka, T. Someya, T. Ultrathin Gate Oxides in Silicon Sakurai and S. Takagi, “Bending experiment of Metal-Oxide-Semiconductor Inversion Layer”, Jpn. J. pentacene field-effect transistors on plastic films”, Appl. Appl. Phys., Vol. 43, No. 4B, pp.1699-1703, Apr. Phys. Lett. Volume 86, Issue 7, pp.073511, Feb. 2005. 2004. [13] T. Mizuno, N. Sugiyama, T. Tezuka, Y. Moriyama, S. [3] T. Numata, M. Noguchi and S. Takagi, “Reduction in Nakaharai and S. Takagi, “(110)-Surface Strained-SOI Threshold Voltage Fluctuation in Fully-Depleted SOI CMOS Technology”, IEEE Trans. Electron Devices, Vol. MOSFETs with Back Gate Control”, Solid-State 52, Issue. 3, pp. 367- 374, March 2005. Electronics, Volume 48, Issue 6, pp. 979-984, June

2004. 国際会議論文 [4] T. Tezuka, N. Sugiyama, T. Mizuno, S. Nakaharai and S. [14] T. Tezuka, T. Mizuno, N. Sugiyama, S. Nakaharai, Y. Takagi, “Fabrication of SiGe-On-Insulator Substrates Moriyama, K. Usuda, T. Numata, N. Hirashita, T. for High-Performance Strained SOI-MOSFETs by Ge- Maeda, S. Takagi, Y. Miyamura and E. Toyoda, Condensation Technique”, Proceeding of ECS, PV “SiGe-on-Insulator and Ge-on-Insulator Substrates 2003-14, “Advanced Short-Time Thermal Processing Fabricated by Ge-Condensation Technique for for Si-Based CMOS Devices”, pp. 305-314, 2004. High-Mobility Channel CMOS Devices”, MRS Spring [5] T. Mizuno, N. Sugiyama, T. Tezuka, T. Numata and S. Meeting, symposium B: High-Mobility Group-IV Takagi, “Thin film strained-SOI CMOS devices: Materials and Devices, Apr. 2004, . physical mechanisms for reduction of carrier mobility“, [15] N. Sugiyama, N. Hirashita, T. Mizuno, Y. Moriyama and IEEE Trans. Electron Devices, vol. 51, No. 7, pp. S. Takagi, “Analysis of Growth Rate during Si Epitaxy 1114-1121, July 2004. by Hydrogen Coverage Model”, Abs. 2nd International [6] T. Maeda, T. Yasuda, M. Nishizawa, N. Miyata, Y. SiGe Technology and Device Meeting, pp. 202-203, Morita, and S. Takagi, "Ge-MIS structures with Ge3N4 June 2004. dielectrics by direct nitridation of Ge substrates", Appl. [16] K. Usuda, T. Numata and S. Takagi, “Strain evaluation Phys. Lett., Vol. 85, Issue 15, pp. 3181-3183, 2004.

153 of strained-Si layers by nano-beam electron diffraction “Strained-Si/SiGe-On-Insulator CMOS technology as a (NBD) method”, Abs. 2nd International SiGe platform of device performance boosters“, ECS Technology and Device Meeting, pp. 79-80, May. 2004. Symposium on SiGe: Materials, Processing, and [17] T. Mizuno, N. Sugiyama, T. Tezuka, Y. Moriyama, S. Devices, Proceeding Volume 2004-7, pp. 849-856, Sep. Nakaharai, T. Maeda, and S. Takagi, “(110)-Surface 2004, . Strained-SOI CMOS Technology”, Abs. 2nd [27] Y. Moriyama, N. Sugiyama, N. Hirashita, S. Nakaharai International SiGe Technology and Device Meeting, pp. and S. Takagi, “Effect of temperature on relaxation of 89-90, May. 2004, . CVD SiGe films grown on Si substrates“, ECS [18] K. Uchida, J. Koga and S. Takagi, “Carrier Transport in Symposium on SiGe: Materials, Processing, and Ultrathin Si Layers (invited)”, 2004 IEEE Si Devices, Proceeding Volume 2004-7, pp. 849-856, Sep. Nanoelectronics Workshop, June 13-14, Hawaii, USA, 2004. pp. 17-18, July 2004, . [28] T. Maeda, T. Yasuda, M. Nishizawa, N. Miyata, Y. [19] T. Tezuka, S. Nakaharai, Y. Moriyama, N. Sugiyama and Morita, and S. Takagi, “Ge-MIS structures fabricated by S. Takagi, “Selectively-formed high mobility direct nitridation of Ge”, ECS Symposium on SiGe: SiGe-on-Insulator pMOSFETs with high Ge content Materials, Processing, and Devices, Proceeding Volume strained surface channels using local condensation 2004-7, pp. 167-174, Sep. 2004. technique”, IEEE Symposium on VLSI Technology [29] S. Nakaharai, T. Tezuka, N. Sugiyama and S. Takagi, (VLSI Symp.), pp. 198-199, July 2004. “Formation Mechanism of Ge-on-Insulator Layers by [20] T. Mizuno, N. Sugiyama, T. Tezuka, Y. Moriyama, S. Ge-condensation Technique”, ECS Symposium on Nakaharai, T. Maeda and S. Takagi, “High Velocity SiGe: Materials, Processing, and Devices, Proceeding Electron Injection MOSFETs for Ballistic Transistors Volume 2004-7, pp. 741-748, Sep. 2004. using SiGe/ Strained-Si Heterojunction Source [30] A. Tanabe, T. Numata, T. Mizuno, T. Maeda, and S. Structures”, IEEE Symposium on VLSI Technology Takagi, “Ge Diffusion Effect on Low Frequency Noise (VLSI Symp.), pp. 202-203, July 2004. in Ultra-thin Strained-SOI CMOS”, ECS Symposium on [21] S. Takagi, “Material and Structure Design for Advanced SiGe: Materials, Processing, and Devices, Proceeding CMOS Channels”, The 2004 International Meeting for Volume 2004-7, pp. 483-492, Sep. 2004. Future of Electron Devices, Kansai, 2004/7/26-28, [31] N. Hirashita, T. Numata, T. Tezuka, N. Sugiyama, K. Kyoto, p. 117-118, June 2004, . Usuda, T. Irisawa, A. Tanabe, Y. Moriyama, S. [22] S. Takagi, “Advanced SOI CMOS Technology Using Nakaharai, S. Takagi, E. Toyoda and Y. Miyamura, Strained Si/SiGe Channels (invited talk)”, 2004 “Strained-Si/SiGe-on-Insulator Wafers Fabricated by International Workshop on Active-Matrix Ge-Condensation Process”, Proc. IEEE International Liquid-Crystal Displays (AM-LCD 04), Tokyo, SOI conference, pp. 141-142, Sep. 2004. 2004/08/25-27, Dig. Tech. Paper, pp. 69-72, Aug. 2004 [32] N. Sugiyama, N. Hirashita, T. Mizuno, Y. Moriyama, S. . Nakaharai, T. Tezuka, K. Usuda and S. Takagi, [23] T. Ishihara, J. Koga and S. Takagi, “Unified “Alignment of dislocations during the Ge condensation Understanding of Carrier Mobility in MOS Inversion of SiGe-on-insulator with a (110) Surface”, 3rd Layers (invited)”, International Conference on International WorkShop on New Group IV (Si-Ge-C) Simulation of Semiconductor Processes and Devices 04 Semiconductors Control of Properties and Applications (SISPAD04), Sep. 2004, . to Ultrahigh Speed and Opto-Electronic Devices, 10.12 [24] S. Takagi, “Physical Origin of Drive Current - 13, SENDAI, JAPAN, pp. 87-88, Oct. 2004. Enhancement in Ultra-thin Ge-On-Insulator (GOI) [33] T. Tezuka, S. Nakaharai, Y. Moriyama, N. Sugiyama and MOSFETs under Full Ballistic Transport”, Ext. Abs. S. Takagi, “Fabrication of strained SiGe-on-Insulator SSDM2004, pp 10-11, Sep. 2004. and Ge-on-Insulator layers by Ge-condensation [25] T. Ishihara, J. Koga, and S. Takagi, “Comprehensive technique for high performance pMOSFETs (invited)”, Understanding of Carrier Mobility in MOSFETs with 3rd International WorkShop on New Group IV Oxynitrides and Ultrathin gate oxides”, Ext. Abs. (Si-Ge-C) Semiconductors Control of Properties and SSDM2004, pp. 730-731, Sep. 2004. Applications to Ultrahigh Speed and Opto-Electronic Devices, 10.12 - 13, SENDAI, JAPAN, pp. 7-8, Oct. [26] S. Takagi, T. Mizuno, T. Tezuka, N. Sugiyama, T. 2004, . Numata, K. Usuda, Y. Moriyama, S. Nakaharai, J. Koga, A. Tanabe, N. Hirashita, T. Irisawa and T. Maeda, [34] N. Taoka, A. Sakai, S. Mochizuki, O. Nakatsuka, S. Zaima, M. Ogawa, Y. Yasuda, T. Tezuka, N. Sugiyama

154 and S. Takagi, “Analysis of dislocation structures and [43] 臼田宏治、水野 智久、沼田 典則、手塚 勉、杉 the mosaicity of strain-relaxed SiGe buffer layers on 山 直治、守山 佳彦、中払 周、高木信一、 “シ SOI substrates with pure-edge dislocation networks”, リコン・オン・インシュレーター（SOI）基板構造 3rd International WorkShop on New Group IV の局所ひずみ評価”、真空、48 巻 01 号, pp.18-22, Jan (Si-Ge-C) Semiconductors Control of Properties and 2005. Applications to Ultrahigh Speed and Opto-Electronic Devices, 10.12 - 13, SENDAI, JAPAN, pp. 39-40, Oct. シンポジウム・研究会・大会等発表 2004. [44] 手塚 勉、 中払周、杉山直治、臼田宏治、平下紀夫、 [35] K. Usuda, T. Numata, T. Maeda, T. Irisawa, N. Hirashita, 田邊顕人、守山佳彦、高木信一、宮村佳児、豊田英 and S. Takagi, “Strain evaluation in very thin SOI layers 二、酸化濃縮法による SGOI 基板作製技術－高移動 for MOSFET channel using nano-beam electron 度チャネル CMOS への適用－、日本結晶成長学会 diffraction (NBD)”, the 4th International Symposium on バルク成長分科会 第 61 回研究会、May 2004. Advanced Science and Technology of Silicon Materials, [45] 高木信一, 水野智久 , 手塚勉 , 杉山直治 , 沼田 Hawaii, pp. 332-336, Nov. 2004. 敏典, 臼田宏治 , 中払周 , 守山佳彦 , 古賀淳二 , [36] S. Takagi, “Strained Si/SiGe-On-Insulator CMOS 田邊顕人, 平下紀夫 , 入沢寿史 , 前田辰郎、ひず technology”, The 4th International Symposium on み SOI CMOS 技術、電気学会シンポジウム「超高速 Advanced Science and Technology of Silicon Materials, SiGe デバイス材料技術の最新動向」、東京農工大学 Kona, Hawaii, pp. 257-262, Nov. 2004, . 工学部、pp. 64-68, June 2004. [37] N. Taoka, A. Sakai, S. Mochizuki, O. Nakatsuka, S. [46] K. H. Park, D. Funao, K. Hirakawa and S. Takagi, Zaima, Y. Yasuda, M. Ogawa, T. Tezuka, N. Sugiyama “Effective mass enhancement in n-Si MOSFETs with and S. Takagi, “Dislocation and strain distribution thin gate oxides”, 第 23 回「電子材料シンポジウム」、 analysis for SiGe buffer layers formed on silicon on 23rd Electronic Materials Symposium, July 2004. insulator substrates”, MRS2004 Fall Meeting, [47] 高木信一，水野智久，手塚 勉，杉山直治，臼田宏 Symposium F: Group IV Semiconductor Nanostructures, 治，中払 周，守山佳彦，平下紀夫，田邊顕人，入 Boston, USA, F7-8, Nov. 2004. 沢寿史，前田辰郎，沼田敏典，古賀淳二，内田 建、 [38] T. Numata, T. Irisawa, T. Tezuka, J. Koga, N. Hirashita, サブバンド構造変調によるチャネルを用いた K. Usuda, E. Toyoda, Y. Miyamura, A. Tanabe, N. CMOS 素子技術、電気学会電子材料研究会「低消費 Sugiyama and S. Takagi, “Performance Enhancement of 電力化に向けたゲート電極／ゲート絶縁膜／新構 Partially- and Fully-Depleted Strained-SOI MOSFETs 造トランジスタ」(EFM-04-42), pp. 7-11, July 2004. and Characterization of Strained-Si Device Parameters”, [48] 手塚勉、中払周、守山佳彦、杉山直治、高木信一、 Technical Digest of International Electron Device 局所酸化濃縮により作製された SiGe-on-Insulator Meeting (IEDM), pp. 177-180, Dec. 2004. pMOSFET における高移動度の実証, 応用物理学会 [39] S. Takagi, “Strained-Si/SiGe/Ge-On-Insulator CMOS シリコンテクノロジー分科会第 64 回研究集会, technology”, 2004 International Electron Devices and ULSI デバイス研究委員会「最先端 CMOS 技術（VLSI Materials Symposia (IEDMS), National Chiao Tung シンポジウム特集）」、No. 64, pp. 47-50, July 2004. Univ., Taiwan, pp. 59-62, Dec. 2004, . [49] 水野 智久、杉山 直治、手塚 勉、守山 佳彦、中払 [40] T. Maeda, T. Yasuda, M. Nishizawa, N. Miyata, Y. 周、前田 辰郎、高木 信一、ヘテロソース構造 Morita and S. Takagi, “Direct nitridation of Ge MOSFET におけるチャネルへの高速電子注入、電子 substrates by nitrogen radical source for application to 情報通信学会集積回路研究専門委員会（ICD）・シリ Ge MIS structures”, Material Research Society (MRS), コン材料デバイス研究専門委員会（SDM）合同研究 Spring Meeting, Symposium G: Advanced Gate 会、Aug. 2004. Dielectric Stacks on High-Mobility Semiconductors, [50] N. Sugiyama, T. Tezuka, Y. Moriyama, S. Nakaharai, T. San Francisco, March 2005. Mizuno, K. Usuda, and S. Takagi, “Fabrication Technology of Strained SOI and Silicon Germanium on 総説・解説論文 Insulator”, 7th China-Japan Symposium on Thin Films [41] 杉山直治、手塚勉、水野智久、高木信一、“SiGe on (CJSTF VII), September 2004. Insulator 構造作成技術の現状”、日本結晶成長学会 [51] 臼田宏治, 沼田敏典, 平下紀夫, 高木信一, NBD 法 誌、Vol. 31, No. 1, pp. 12-22, Spr. 2004. によるひずみ Si 中の欠陥の周りのひずみ緩和評価, [42] 高木信一、“チャネル技術 見えてきた移動度向上 第 65 回応用物理学会学術講演会、東北学院大学、 シナリオ”、日経マイクロデバイス、No. 22、第 2 Sep. 2004. 号、pp. 56-61, Feb. 2005.

155 [52] 手塚勉、中払周、守山佳彦、杉山直治、高木信一, 局 一, NBD による微細ひずみ Si-MOSFET チャネルの 所酸化濃縮により作製された SiGe-on-Insulator 直接ひずみ評価, 31a-P5-20、第 52 回応用物理学会関 pMOSFET における高移動度の実証, 第 65 回応用物 係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005. 理学会学術講演会、東北学院大学、Sep. 2004. [64] 平下紀夫, 豊田英二, 宮村佳児, 杉山直治, 高木信 [53] 池田 圭司, 前田 辰郎, 高木 信一, Pt / Ge (100) シ 一, SGOI 基板上のひずみ Si のひずみ緩和、第 52 回 ョットキー障壁高さの評価, 第 65 回応用物理学会 応用物理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 学術講演会、東北学院大学、Sep. 2004. 2005. [54] 杉山直治、平下紀夫、水野智久、守山佳彦、高木信 [65] 水野智久，杉山直治, 手塚勉，守山佳彦，中払周， 一, (110)面上Si エピタキシーの成長律速過程の解析, 前田辰郎，高木信一、バックゲート電圧による歪 第 65 回応用物理学会学術講演会、東北学院大学、 SOI 素子特性の変調効果, 31a-P5-22、第 52 回応用物 Sep. 2004. 理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005. [55] 平下紀夫, 豊田英二 , 宮村佳児 , 手塚 勉, 杉山直 [66] 田邊 顕人，沼田 敏典，水野 智久，前田 辰郎， 治, 臼田宏治, 入沢寿史, 沼田敏則, 田邊彰人, 守 高木 信一 , ひずみ SOI MOSFET の低周波ノイズ 山佳彦, 中払 周, 高木信一, 酸化濃縮法によるひ に与える Ge 拡散の影響, 31a-P5-21、第 52 回応用物 ずみ SOI ウェハーの作製, 第 65 回応用物理学会学 理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005. 術講演会、東北学院大学、Sep. 2004. [67] 沼田 敏典、入沢 寿史、手塚 勉、古賀 淳二、平下 [56] 田岡紀之, 望月省吾, 中塚理, 酒井朗, 小川正毅, 紀夫、臼田 宏治、豊田 英二、宮村 佳児、田邊 顕 財満鎭明, 安田幸夫, 手塚勉, 杉山直治, 高木信一, 人、杉山 直治、高木 信一、酸化濃縮法 SGOI 基板 90°転位導入による SOI 基板上歪緩和 SiGe バッ を用いた微細ひずみ SOI-MOSFET, 31a-P5-19、第 52 ファ層の形成と転位構造解析, 第 65 回応用物理学 回応用物理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、 会学術講演会、東北学院大学、Sep. 2004. Mar. 2005. [57] 水野智久，杉山直治, 手塚勉，守山佳彦，中払周， [68] 中林 幸雄, 古賀 淳二, 石原 貴光, 高柳 万里子, 前田辰郎，高木信一, ソース・ヘテロ構造を用いた 高木 信一, Si MOS 反転層におけるクーロン散乱移 超高速 MOSFET, 第 65 回応用物理学会学術講演会、 動度への高チャネル濃度化の影響, 31a-P5-24、第 52 東北学院大学、Sep. 2004. 回応用物理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、 [58] 中林幸雄, 古賀淳二, 石原貴光, 高木信一, Si MOS Mar. 2005. 反転層におけるクーロン散乱移動度の散乱源によ [69] 土屋 英昭, 高木 信一, 三好 旦六, “擬似バリステ る分離と温度依存性, 第 65 回応用物理学会学術講 ィック輸送下における MOSFET の電流駆動力 ― 演会、東北学院大学、Sep. 2004. 電子電子散乱の影響 ―”, 31a-P5-28、第 52 回応用 [59] 船尾大輔, 朴 敬花 , 平川一彦, 高木信一, p 型ひず 物理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005. み Si-MOSFET 中のキャリア伝導, 第 65 回応用物理 [70] 武田 浩司, 熊谷 寛, 西川 昌志, 菅原 聡, 高木 信 学会学術講演会、東北学院大学、Sep. 2004. 一, “ひずみ Si p-MOSFET における反転層正孔移動 [60] 高木信一、ひずみの利用による高性能 CMOS の実 度のユニバーサリティ”, 31a-P5-26、第 52 回応用物 現、半導体界面制御技術第 154 委員会第 47 回研究 理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005. 会「歪により新機能を創る」p. 1-8, Oct. 2004. [71] 高木 信一, 熊谷 寛, 西川 昌志, 武田 浩司, [61] 沼田敏典, 入沢寿史, 手塚勉, 古賀淳二, 平下紀夫, 菅原 聡, “Ge 系 MOS トランジスタへの期待”, 臼田宏治,豊田英二,宮村佳児, 田邊顕人, 杉山直治, 30p-S-2、第 52 回応用物理学会関係連合学術講演会、 高木信一、[招待論文]高性能・部分空乏型および完 埼玉大学、Mar. 2005. 全空乏型ひずみ SOI-MOSFET、応用物理学会シリコ [72] 朴 敬花、船尾 大輔、平川 一彦、高木 信一, “低 ンテクノロジー分科会第 67 回研究集会, ULSI デバ 温領域における Si-MOSFET 中の電子移動度の強い イス研究委員会「IEDM 特集（先端 CMOS デバイ 温度依存性” , 31a-P5-25、第 52 回応用物理学会関 ス・プロセス技術）」/電子情報通信学会 シリコン 係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005. 材料・デバイス研究会 1 月研究会、No. 67, 信学技 [73] 舩尾 大輔， 朴 敬花，平川 一彦， 高木信一, “p 報 SDM2004-210 (2005-1) pp. 5-8, Jan. 2004, . 型ひずみ Si-MOSFET 中の正孔分布と移動度 － [62] 沼田敏典, 入沢寿史, 手塚勉, 古賀淳二, 平下紀夫, 移動度向上機構の考察”, 31a-P5-18、第 52 回応用物 臼田宏治, 豊田英二, 宮村佳児, 田邊顕人, 杉山直 理学会関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005. 治, 高木信一, 高性能・微細ひずみ SOI-MOSFET, 電 [74] 熊谷 寛, 西川 昌志, 武田 浩司, 菅原 聡, 高木 信 気学会 電子デバイス研究会, EDD-05-42, pp. 29-33, 一, “SiN/Ge MIS キャパシタの CV 特性に与える基 March 2005. 板タイプの影響”, 1a-P6-28、第 52 回応用物理学会 [63] 臼田宏治, 沼田敏典, 入沢寿史, 平下紀夫, 高木信 関係連合学術講演会、埼玉大学、Mar. 2005.

156 相澤研究室 ためのセグメンテーションに関する検討を進めている． Aizawa Laboratory We are investigating new technologies for archiving three (http://www.hal.k.u-tokyo.ac.jp) dimensional video. Three dimensional video is moving object with geometry data: moving three dimensional object is 研究現況 captured and modeled for real ones such a person. Differing Current Research Projects from the conventional video, the three dimensional video is manipulated in three dimension: view can be easily changed 1. ライフログ 体験のマルチメディア情報処 arbitrarily. We are intensively investigating techniques 理：コンテンツとコンテキストベースの情報 required for archiving a number of three dimensional video: 処理 compression and indexing. 相澤清晴,山崎俊彦,河崎晋也,タンチャロエン,デシ ルバ,石川尊之,間野 3. 視覚情報処理に基づく Web 解析 Life Log: Multimedia Processing for Experiences, 相澤清晴, 中平浩二，上野智史, 渡井康行 K.Aizawa, T.Yamazaki, S.Kawasaki, D.Tancharoen, Image Processing for Web G.C.Chaminda, T.Ishikawa, H.Mano K.Aizawa, K.Nakahira, S.Ueno, Y.Watai センシングデバイスと情報処理機器の小型化が進み， テキストと画像が Web の情報である．ところが，テキ 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 ストに比べ，画像は全くといっていいほど Web データの することが可能になる．人の一生分の映像記録もそれほ 情報処理に活用されていない．Web の画像の種類もロゴ ど遠くない時期に可能になろう．その場合，映像を中心 から自然画像までいくつもの用途，種類の画像が用いら とした大容量情報の効率的な検索，要約が大きな課題に れている．画像を中心に Web の多彩な情報処理ができる なる．膨大な体験を処理していくためには，コンテンツ ことを検討している． 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， Web の情報は，通常，レンダリングされた結果を眼に そのデータ取得と処理を検討している．様々な局面での している．このため，Web ページの内容の解析もそのレ センシングを検討しており，ウエアラブル機器，ユビキ 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 タスホーム内機器，さらには車載機器によるセンシング い．これら従来とは全く違った観点からの Web の解析に データを扱っている． ついての研究を進めている． We are pioneering a new area, that is life log. We are developing a new approach to Web information PCs and medias being improved in their size and capacity, processing. WWW information contains mainly text and in future the entire life of a person will be recorded by images. Text are analyzed and utilized for various search wearable video. Structuring and summarization of huge data engines, however, images have been rarely used. Images in of the person's experience captured by wearable video and WWW widely ranges from logos, titles and natural images. additional sensors such as GPS, acceleration sensors etc. has We are developing a new approach to Web data processing by been investigated. In order to index huge amount of video, focusing on Images, which enables to summarize and navigate data captured by various sensors are used as the context Web contents in different way. information. Several different cases are being investigated Web content is always visually rendered by a browser. such as those captured by the wearable devices, sensors in Then, analysis of Web content will be better by taking into ubiquitous home and sensors on a car. account the result of the rendering.

2. 3 次元ビデオのための圧縮，検索技術 4. 多数カメラによるセンシング 相澤清晴, 山崎俊彦, 早瀬和也, 徐健鋒，韓昇龍， 相澤清晴, 山崎俊彦, 味八木崇, 岩松洋介，林辰也 唯野隆一 Computational Image Sensors and Systems 3D Video Compression and Indexing Techniques K.Aizawa, T.Miyaki, Y.Iwamatsu, T.Hayashi K.Aizawa, T.Yamazaki, K.Hayase, F.Xu, S.R.Han, 多数のセンサーのネットワーク化による広域のサーベ R.Tadano イランス技術を検討している．ワイヤレス LAN によるネ 実世界を 3 次元グラフィックオブジェクトとして取込 ットワークを屋外に広域に展開し，人物の検出，追跡に む技術が進展している．動く対象であれば，3 次元構造 ついての検証を進めている．セキュリティ応用あるいは まで含んだ 3 次元ビデオが生成できる．3 次元ビデオで アミューズメント応用のシステムを目指している．ある は，自由に視点を変えることができる．しかし，その情 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 報量は膨大で将来 次元ビデオのアーカイブを構築する 3 ついても検討している． ためには技術的な課題も多く，その利活用のための技術 特殊なシステムとしてセンサアレイシステムによる機 開発を推進している．人の舞踊などの 3 次元ビデオを対 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 象とし，動的な 次元ビデオの圧縮，インデクシングの 3 構築した．

157 Sensing various activities in wide area by using a large pp.15-20, April 20, 2004 Vienna, Austria number of cameras is being investigated. A wireless LAN [10] A.Kubota, K.Takahashi, K.Aizawa, T.Chen: network in wide area around the new campus is being All-Focused Light Field Rendering, Eurographics developed and cameras are placed in the area to track persons Symposium on Rendering (EGSR2004), pp. 235-242, and capture activities. June 21-23, 2004 A prototype of a sensor array was developed a [11] T.Hori, K.Aizawa : Capturing Life-Log and surveillance system which can smoothly change views Retrieval based on Contexts, IEEE ICME, PD-1, without any mechanical control. Jun.27-30, 2004, Taipei

[12] A.Kubota, K.Aizawa, T.Chen: Reconstructing Dense 論文・著書一覧（2004 年度） Light Field from a Multi-Focus Images Array, IEEE Publications List ICME TP9-2, Jun.27-30, 2004, Taipei

研究論文 [13] K.Aizawa, S.Kawasaki, D.Tancharoen, T.Yamasaki: Efficient retirieval of life log based on context and [1] 清水, 大野, 相澤: 航空高度データとレンジデータ content, ACM Multimedia Workshop on Continuous の統合による 3 次元街モデルの構築 映像情報メデ Archival of Personal Experience 2004, pp.22-31, Oct.15, ィア学会誌, Vol.58, No.6, pp.827-834, June 2004 2004, NY [2] Nagul Cooharojananone, K.Aizawa: Home video [14] A.Kubota, K.Aizawa, T.Chen: Virtual View Synthesis summarization by shot characteristics, 映像情報メデ through Linear Processing without Geometry, IEEE Int. ィア学会誌, Vol.58, No.6, pp.846-849, June 2004 Conf. Image Processing (ICIP04), pp.3009-3012, 久保田 相澤 イメージフュージョンによる任意視 [3] , : Oct.24-17, 2004, Singapore 点画像の鮮鋭化手法, 情報科学技術レターズ, Vol.3, [15] I.Tsubaki, K.Aizawa: Restoration and demosacing for pp.201-204, Sep. 2004 pixel mixture images in DSC video clips, IEEE Int. 大井 味八木 岩松 相澤 多眼ランダ [4] , M.Magnor, , , : Conf. Image Processing (ICIP04), pp.3292-3294, ムアクセスカメラを用いた広域視と詳細視を同時 Oct.24-17, 2004, Singapore に実現する監視カメラシステムの提案, 映像情報 [16] K.Aizawa: Introduction of the University of Tokyo, new メディア学会誌, Vol.58, No.10 pp.1453-1456, Oct. development of new campus and programs (keynote 2004 talk), Microsoft Research Asia Faculty Summit, Nov.8 大井 相澤 容量選択型可変感度イメージセンサに [5] , : 2004 Beijin よる広ダイナミックレンジ撮像の基礎検討, 映像 [17] D.Tancharoen, K.Aizawa: Conversation detection in 情報メディア学会誌, Vol.59, No.1 pp.130-135, Jan. personal recording video, Int. Conf. Information and 2005 Communication Technologies (ICT2004), pp.59-64, [6] A.Kubota, K.Aizawa: Reconstructing arbitrarily focused 18-19, 2004, Bangkok, Thailand images from two differently focused images using linear [18] K.Nakahira, S.Ueno, K.Aizawa: Automatic filters, IEEE Trans. Image Processing, 採録決定 Categorization WWW Images with Applications for

Retrieval Navigation, Pacific Rim Conference on 総説・解説論文 Multimedia (PCM2004), pp. I-174-I-181 , Nov.30-Dec.3, 味八木 相澤 新機能・新原理の撮像デバイスとそ [7] , : 2004, Tokyo の応用, 映像情報メディア学会誌, Vol.59, No.3, [19] D.Tancharoen, K.Aizawa: Novel Concept for Video pp.368-370, March 2005 Retrieval in Life Log Application, Pacific Rim

Conference on Multimedia (PCM2004), pp. 国際会議論文 II-915-II-924 , Nov.30-Dec.3, 2004, Tokyo [8] Nagul Cooharojananone, Kiyoharu Aizawa: [20] K.Aizawa, S.Kawasaki, T.Ishikawa, T.Yamasaki: Shot-adaptive sampling for video summarization, Capture and retrieval of life log (invited), International International Workshop on Image Analysis for Conference on Artificial Reality and Telexistence Multimedia Interactive Services (WIAMIS), FriPmPO2 (ICAT2004), pp.49-55, Nov.30-Dec.2, 2004, Coex, 1068 April 21-23, 2004, Instituto Superior Técnico, Korea Lisboa, Portugal [21] K.Aizawa: Digitizing Personal Experiences: Capture [9] K.Aizawa, T.Hori, S.Kawasaki, T.Ishikawa:: Capture and Retrieval of Life Log (Keynote Talk), 11th and efficient retrieval of life log, Pervasive 2004 Conference on Multi-Media Modeling (MMM2005), Workshop on Memory and Sharing Experiences, pp.10-15, 12-14 Jan. 2005, Melboroune

158 [22] A.Kubota, K.Aizawa: Iterative Reconstruction of Virtual ョンのための多眼イメージセンサアレイシステム, View From Multiple Images Captured with An 画像符号化・映像メディア処理シンポジウム Unstructured Camera Array, IWAIT International (PCSJ・IMPS2004), P-2.7 pp.27-28, Nov.10-12, 2004 Workshop on Advanced Image Technology 2005, S4-3, [35] 椿, 松嵜, 繁桝 ,原澤, 川島, 森田, 伊藤, 齊藤, 佐 Jan. 2005, Jeju Island, Korea 藤, 相澤: 映像酔いを軽減するための手持ちカメラ 映像の補正手法の検討, 画像符号化・映像メディア 著書 処理シンポジウム(PCSJ・IMPS2004), I-4.3 pp.67-68, [23] K.Aizawa, K.Sakaue, Y.Suehiro (Editors): Image Nov.10-12, 2004 Processing; Algorithms, Sensors and Applications, [36] 高, 椿, 相澤, 斉藤, 森田: 光感受性発作を軽減す Marcel Dekker, 2004 るための輝度変換手法の提案, 画像符号化・映像メ [24] K.Aizawa: Computational Sensors (Chap 6) Image ディア処理シンポジウム(PCSJ・IMPS2004), I-4.15 Processing; Algorithms, Sensors and Applications, pp.91-92, Nov.10-12, 2004 Marcel Dekker, 2004 [37] 中平, 上野, 渡井, 相澤: Web 画像の自動分類とペ [25] K.Aizawa, Y.Nakamura, S.Satoh (Eds): Advances in ージ要約への応用, 画像符号化・映像メディア処理 Multimedia Information Processing - PCM2004, LNCS シンポジウム(PCSJ・IMPS2004), I-4.16 pp.93-94, 3331, 3332, 3333, Springer 2004 Nov.10-12, 2004 [26] K.Aizawa and T.Hori: Context-based Video Retrieval [38] 江浦, 山崎, 相澤: 可変閾値時間処理による広ダイ for Life-Log Applications (Multimedia Content and ナミックレンジイメージセンサ:ノイズ軽減のため Semantic Web: Standard, Methods, Tools, Editted by の閾値曲線, 画像符号化・映像メディア処理シンポ G.Stamou and S.Kollias), Jon Wiley & Sons, Ltd, 2005 ジウム(PCSJ・IMPS2004), I-4.17 pp.95-96, Nov.10-12, 2004 シンポジウム・研究会・大会等発表 [39] D. Tancharoen, K. Aizawa: Talking Scene Detection [27] 味八木, 山崎, 相澤: 汎用 CMOS カメラを用いた実 Based on Audio/Visual Data in Personal Imaging, 画像 時間 IBR システムの構築, 電子情報通信学会 集積 符号化・映像メディア処理シンポジウム(PCSJ・ 回路研究会, ICD2004-48, pp.65-68, July 2004 IMPS2004), I-4.18 pp.97-98, Nov.10-12, 2004 [28] 堀, 河崎, 石川, 山崎, 相澤: ライフログ応用に向 [40] 相澤: ライフログの取得と処理：体験の情報処理 けたコンテキストに基づく映像・データ検索, 画像 (招待講演）, 電子情報通信学会 第 2 回 QoS ワー の認識・理解シンポジウム 2004, pp.II359-II364, July クショップ, pp.3-12, Dec.6, 2004, Tokyo Big Site 23－25, 2004 [41] 相澤: ライフログ：体験の取得と処理 (特別講演）, [29] 中平, 上野, 相澤: Web における画像要素の分類と 認知科学会 2004 年冬のシンポジウム 情報技 その検索システムへの応用, 画像の認識・理解シン 術：測定技術の進歩が認知研究に与えるインパクト, ポジウム 2004, pp.II359-II364, July 23－25, 2004 pp. 23-32, Dec.10, 2004, Tokyo [30] 江浦, 山崎, 相澤: 可変閾値時間処理による広ダイ [42] 早瀬, 山崎, 相澤: グラフィックオブジェクトのた ナミックレンジイメージセンサ, 映像情報メディ めのバンプマップの圧縮とその評価尺度の提案, ア学会 情報センシング研究会 , 映情学技報， 電子情報通信学会 画像工学研究会 , IE2004-174, Vol.28, No.58, IST2004-76, pp.13-16, Oct.2004 Feb. 2005, Sapporo [31] 早瀬, 韓, 山崎, 相澤: 3 次元モデルにおける質感情 [43] 味八木, 山崎, 相澤: 視線一致対話に向けた汎用 報の圧縮, 画像符号化・映像メディア処理シンポジ CMOS カメラアレイシステムの構築, 電子情報通信 ウム(PCSJ・IMPS2004), P-2.10 pp.27-28, Nov.10-12, 学会 マルチメディアと仮想環境基礎研究会 , MVE, 2004 Mar.2005 [32] 久保田, 相澤: 任意視点画像の反復再構成－不規則 [44] 河崎, 石川, 山崎, 相澤: センサデータのサンプリ 配置の多眼カメラ画像への適用－, 画像符号化・映 ングによるライフログ映像の効率的要約, 電子情 像メディア処理シンポジウム(PCSJ・IMPS2004), 報通信学会 マルチメディアと仮想環境基礎研究 I-1.02 pp.9-10, Nov.10-12, 2004 会, MVE, Mar.2005, [33] 河崎, タンチャローエン, 石川, 山崎, 相澤: 時空 [45] Datchakorn Tnacharoen, K.Aizawa: Conversation scene 間サンプリングに基づくライフログのナビゲーシ detection for life log applications, 映像情報メディア ョンと購買活動情報の利用, 画像符号化・映像メデ 学会年次大会, 12-6 Aug. 25-27 2004 Tokyo ィア処理シンポジウム(PCSJ ・ IMPS2004), I-2.6 [46] 中平, 上野, 相澤: Web における画像要素の分類と pp.25-26, Nov.10-12, 2004 その応用, 映像情報メディア学会年次大会, 12-7 [34] 味八木, 山崎, 相澤: 遠隔視線一致コミュニケーシ Aug. 25-27 2004 Tokyo

159 [47] 早瀬, 韓, 山崎, 相澤: 高精細質感モデルのデータ 藤, 相澤: 縦揺れ映像の観察による映像酔い -背景 圧縮についての考察, 映像情報メディア学会年次 の揺れと注視対象の揺れ-, 映像情報メディア学会 大会, 17-2 Aug. 25-27 2004 Tokyo 冬季大会, 11-2, Dec.21-22,2004,Tokyo [48] 河崎, 石川, 山崎, 相澤: コンテキストに基づくラ [62] 松嵜, 椿, 原澤, 繁枡, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐 イフログ映像からのキーフレーム抽出, 映像情報 藤, 相澤: 映像の動きの視覚的手がかりが映像酔い メディア学会年次大会, 12-5 Aug. 25-27 2004 Tokyo に及ぼす効果, 映像情報メディア学会冬季大会, [49] 江浦, 山崎, 相澤: 可変閾値処理による広ダイナミ 11-3, Dec.21-22,2004,Tokyo ックレンジイメージセンサの検討, 映像情報メデ [63] 椿, 繁枡, 松嵜, 原澤, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐 ィア学会年次大会, 20-10 Aug. 25-27 2004 Tokyo 藤, 相澤: 手ぶれ補正による映像酔いの軽減に関す [50] 味八木, 山崎, 相澤: 視線一致コミュニケーション る検討, 映像情報メディア学会冬季大会, 11-4, のためのイメージセンサアレイシステムの構築, Dec.21-22,2004,Tokyo 映像情報メディア学会年次大会, 3-3 Aug. 25-27 [64] 高, 椿, 相澤, 齊藤, 森田: 輝度変換による光感受 2004 Tokyo 性発作を軽減するため手法の検討, 映像情報メデ [51] 原澤, 椿, 繁枡, 松嵜, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐 ィア学会冬季大会, 11-5, Dec.21-22,2004,Tokyo 藤, 相澤: 映像の縦揺れ時間周波数が映像酔いに及 [65] 中村, 早瀬, 山崎, 相澤: バンプマップ圧縮のため ぼす効果, 映像情報メディア学会年次大会, 8-1 Aug. の JPEG の最適化, 電子情報通信学会 総合大会, 25-27 2004 Tokyo D-11-17 Mar. 21-24 2005 Osaka [52] 松嵜, 椿, 原澤, 繁枡, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐 [66] 早瀬, 山崎, 相澤: 法線マップ圧縮のための評価モ 藤, 相澤: 映像酔いに及ぼす動き予測の影響, 映像 デルの提案, 電子情報通信学会 総合大会, D-11-19 情報メディア学会年次大会, 8-2 Aug. 25-27 2004 Mar. 21-24 2005 Osaka Tokyo [67] 山崎, 早瀬, 相澤: 正規化条件に基づくバンプマッ [53] 椿, 繁枡, 松嵜, 原澤, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐 プ圧縮の誤差モデル, 電子情報通信学会 総合大会, 藤, 相澤: 映像酔いを引き起こしやすい映像のグロ D-11-20 Mar. 21-24 2005 Osaka ーバルモーションの分析, 映像情報メディア学会 [68] 角谷, 山崎, 相澤: GPS と画像特徴を用いた車載ロ 年次大会, 8-3 Aug. 25-27 2004 Tokyo グ映像の類似検索, 電子情報通信学会 総合大会, [54] 繁枡, 原澤, 松嵜, 椿, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐 D-11-133 Mar. 21-24 2005 Osaka 藤, 相澤: 同一な画角条件下においてディスプレイ [69] 味八木, 山崎, 相澤: 汎用 CMOS カメラアレイによ サイズが映像酔いに及ぼす影響, 映像情報メディ る実時間任意視点映像合成, 電子情報通信学会 総 ア学会年次大会, 8-4 Aug. 25-27 2004 Tokyo 合大会, D-12-16 Mar. 21-24 2005 Osaka [55] 中平, 上野, 渡井, 相澤: Web 画像の自動分類とその [70] 呉, 山崎, 相澤: 多視点固定カメラ映像による日常 評価, 情報科学技術フォーラム FIT2004, D-48, 生活データにおけるイベント検出, 電子情報通信 Sep.7-9, 2004 Kyoto 学会 総合大会, -12-17 Mar. 21-24 2005 Osaka [56] 味八木, 山崎, 相澤: 遠隔視線一致コミュニケーシ [71] 渡井, 上野, 中平, 山崎, 相澤: レンダリング情報 ョンのための実時間 IBR 処理, 情報科学技術フォー に基づく Web ページの視覚的構造抽出, 電子情報 ラム FIT2004, J-9, Sep.7-9, 2004 Kyoto 通信学会 総合大会, -12-69 Mar. 21-24 2005 Osaka [57] 早瀬, 山崎, 相澤: 3 次元グラフィックモデルのデー [72] 河崎, 石川, 山崎, 相澤: 空間サンプリングによる タ圧縮, 情報科学技術フォーラム FIT2004, J-51, ライフログデータの要約, 子情報通信学会 総合大 Sep.7-9, 2004 Kyoto 会, -12-105 Mar. 21-24 2005 Osaka [58] 河崎, 石川, 山崎, 相澤: ユーザ体験の時空間サン [73] 中平, 山崎, 相澤: 役割に基づく Web 画像の自動分 プリングによるライフログ映像のキーフレームの 類の精度改善に関する検討, 電子情報通信学会 総 抽出, 情報科学技術フォーラム FIT2004, K-59, 合大会, D-13-7 Mar. 21-24 2005 Osaka Sep.7-9, 2004 Kyoto [74] 松嵜, 椿, 原澤, 繁桝, 川島, 森田, 伊藤, 齋藤, 佐 [59] 久保田, 相澤: イメージフュージョンによる任意視 藤, 相澤: 動きの予測しやすさによる映像酔いに関 点画像の鮮鋭化手法, 情報科学技術フォーラム する映像の評価, 電子情報通信学会 総合大会, FIT2004, LJ-001, Sep.7-9, 2004 Kyoto DS-1-2 Mar. 21-24 2005 Osaka [60] 繁枡, 原澤, 嵜, 、川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐藤, 相 [75] 相澤: ウエアラブルとユビキタスによるライフロ 澤: 映像酔いを低減する付加的背景刺激の効果の グデータの取得と処理 (invited), 電子情報通信学 検討, 映像情報メディア学会冬季大会, 11-1, 会 総合大会, DT-3-3 Mar. 21-24 2005 Osaka Dec.21-22,2004,Tokyo [76] J. Xu, T. Yamasaki, K. Aizawa: 3D Video Segmentation [61] 原澤, 椿, 繁枡, 松嵜, 川島, 森田, 伊藤, 斎藤, 佐 Using Point Distance Histogram, 電子情報通信学会

160 総合大会, D-12-14 Mar. 21-24 2005 Osaka [77] G. De Silva T. Yamasaki, K. Aizawa: Video Retrieval in a Ubiquitous Environment with Floor Sensors, 電子情 報通信学会 総合大会, D-12-15 Mar. 21-24 2005 Osaka [78] D. Tancharoen, S. Kawasaki, T. Yamasaki, K. Aizawa: Conversation Detection for Personal Video, 電子情報 通信学会 総合大会, D-12-21 Mar. 21-24 2005 Osaka [79] 相澤，岩館，内海，山﨑，折原，片山，富山，伝統 舞踊の 3 次元アーカイブに向けた取得・圧縮・表示 技術，文科省・知的資産のための技術基盤シンポジ ウム, Mar.23, Osaka, 2005

161 田中研究室 devices. We are investigating device processes for realizing Tanaka Laboratory Si-based spin devices. (http://www.cryst.t.u-tokyo.ac.jp) 2. III-V 族ベースの強磁性半導体,Mnデルタド 研究現況 ープ GaAs とその超薄膜・量子ヘテロ構造 Current Research Projects 田中雅明・アーサンナズムル・大矢忍・周藤悠介 III-V Based Ferromagnetic Semiconductors 1. 強磁性金属/半導体ヘテロ構造とスピントラ (GaMn)As, (InGaMn)As, Mn-delta-doped GaAs, ンジスタの研究 and their Ultrathin Quantum Heterostructures 田中雅明・菅原聡・中根了昌・杉浦邦晃・李国梁・ M. TANAKA, A.M. NAZMUL, S. OHYA, and Y. 袁米旺・近藤潤 SHUTO Ferromagnetic Metal / Semiconductor 比較的低温（200 ｰ 300℃）で強い非平衡成長条件下で Heterostructures and Spin Transistors ＭＢＥ成長を行うことにより、GaAs 中に固溶限界を越え M. TANAKA, S. SUGAHARA, R. NAKANE, K. た Mn 原子をドーピングさせ、新しい希薄磁性半導体 Sugiura, K-L. LEE, Y-M. WANG, and J. KONDO (Ga1-xMnx)As を作製した。GaMnAs は Mn 組成 x が 8％ や 半導体基板上に高品質単結晶の強磁性薄膜 Si GaAs 未満で均一な混晶となり、p 型の伝導を示した。低温に を成長させることができれば、半導体エレクトロニクス おいて磁化および磁気輸送測定により、強磁性秩序を持 と磁性材料の機能（不揮発性メモリや光学的非相反性な つことを見いだした。III-V 化合物半導体と強磁性体の性 ど）を融合させた新しい物質科学や応用技術、またはス 質を併せ持つ新しい物質であり、スピンとキャリアの相 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 互作用を調べる上で極めて興味深い対象である。また、 性がある。我々はこの分野で 年代初めから先駆的研究 90 強磁性(GaMnAs)/非磁性(AlAs)半導体超格子の作製に成 を進めているが、本研究では、六方晶の結晶構造を持つ 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 強磁性金属 MnAs 薄膜を、分子線エピタキシー(MBE)法 た。さらに最近では、新しい４元混晶磁性半導体 を用いて半導体 基板上にエピタキシャル成長 (Si, GaAs) (InGaMn)As を作製し、低温（強磁性転移温度 TC は約 させることに成功した。また、 MnAs/III-V 80K）強磁性が発現すること、格子定数やバンドギャッ (GaAs,AlAs)/MnAs から成る３層の強磁性／半導体多層 プが変えられること、光通信用デバイスと整合性の良い ヘテロ構造の形成に成功し、良好な品質を保ったエピタ InP 基板上に格子整合できることなどを明らかにした。 キシャルヘテロ構造を得た。磁気センサや固体磁気ラン さらに Mn-デルタドーピングと選択ドーピング構造によ ダムアクセスメモリ の基本原理となるスピンバ (MRAM) り、III=V 族化合物半導体で最高記録の強磁性転移温度 ルブ効果による磁気抵抗効果、および最近では大きなト TC=172 K- 250 K を観測した（2005 年 6 月 Physical ンネル磁気抵抗効果の観測に成功した。さらに、スピン Review Letters 掲載）。 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 We have successfully grown a new III-V based magnetic ントランジスタ（ ）を提案し、そのデバイ Spin MOSFET semiconductor (GaMn)As by low-temperature molecular ス物理の解析と再構成可能な論理回路の設計を行った。 beam epitaxy (LT-MBE), in which strong non-equilibrium 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 growth conditions allow a large amount of Mn atoms to be スプロセスの研究を行っている。 incorporated into the host lattice of GaAs. Ternary alloys of It is expected that the feasibility of growing (Ga1-xMnx)As were obtained when the Mn content x was monocrystalline high-quality ferromagnetic thin films on less than 0.08, and all of them showed p-type conduction. semiconductors leads to a new class of materials which By magnetization and magneto-transport studies on the combines the properties both of semiconductors and of GaMnAs, ferromagnetic order was found at low temperature ferromagnets, giving rise to new applications. We have and the Curie temperature TC was 10 - 100 K. This is a new successfully grown ferromagnetic MnAs films with hexagonal class of materials having properties both of III-V NiAs-type crystal structure on Si and GaAs substrates by semiconductors and of ferromagnetic materials, providing MBE. Furthermore, we have successfully grown new opportunities to study the interaction between carriers MnAs/III-V(GaAs,AlAs)/MnAs trilayer structures having and local spins. Furthermore, we have grown good crystalline quality on Si(111) and GaAs (111) substrates, magnetic(GaMnAs) / nonmagnetic(AlAs) semiconductor and have observed the spin-valve effect and tunneling superlattices (SLs), and the SLs are shown to have quantum magnetoresistance (TMR), which can lead to the application well states. More recently, we have successfully grown a to magnetic-field sensors and magnetic random access new quaternary alloy magnetic semiconductor (InGaMn)As, memory (MRAM). Furthermore, we proposed and analyzed and have found that it is ferromagnetic with TC ～ 80K. In a new class of silicon-MOS based spin transistors (Spin (InGaMn)As, the lattice constant and the bandgap can be MOSFET) and their application to reconfigurable logic changed, and it can be grown on lattice-matched InP

162 substrates, thus having good compatibility with optical tunneling in semiconductor heterostructures, that is spin communication devices. More recently, we have realized injection from one semiconductor layer to another high TC of 172－250 K in Mn-delta-doped GaAs / p-AlGaAs semiconductor layer via tunneling, is an very significant step heterostructures, which are the highest values ever reported in towards future spintronics, in which one tries to use the spin III-V based materials (to be published in Physical Review degree of freedom in semiconductor devices. Letters, 2005 June). Such new magnetic quantum heterostructures are very attractive in view of fundamental 4. 半導体ベース磁性フォトニック結晶：グラニ research as well as potential applications to "spintronics". ュラー強磁性金属(MnAs)／半導体(III-V)ハ イブリッド多層膜構造の形成と磁気光学物性 3. 強磁性半導体ヘテロ構造を用いたトンネル接 および磁気抵抗効果 合デバイスと大きなトンネル磁気抵抗効果 田中雅明・小川智之・横山正史・ファムナムハイ 田中雅明・大矢忍・ﾌｧﾑ ﾅﾑ ﾊｲ Semiconductor-Based Magneto-Photonic Crystals: Magnetic Tunnel Junctions using Ferromagnetic Ferromagnet(MnAs)/III-V Semiconductor Hybrid Semiconductor Heterostructures and Large Multilayer Structures: Fabrication, Magneto-optical Tunneling Magneto-Resistance and Magnet-resistive Properties M. TANAKA, S. OHYA, and P-N. HI M. TANAKA, T. OGAWA, M. YOKOYAMA, and 低温 MBE 成長により GaMnAs/AlAs/GaMnAs から成る P-N. HI 強磁性半導体トンネル接合を作製し、半導体ヘテロ構造 低温 MBE 成長した混晶半導体(GaMn)As を 500-800℃ では初めてトンネル磁気抵抗効果を観測していた(1998 で熱処理すると、強磁性金属 MnAs のクラスタが析出し、 年)が、最近、構造と磁場の印加方向を最適化することで グラニュラー強磁性金属(MnAs)が半導体(GaAs)中に埋 70%を越える大きなトンネル磁気抵抗効果(TMR)を明瞭 め込まれた GaAs:MnAs 複合構造が形成される。MnAs ク に観測した。Ga1-xMnxAs (x=4.0%, 50nm) / AlAs ラスタの大きさは、数 nm でありアニール温度によって (1.3-2.8nm) / Ga1-xMnxAs (x=3.3%, 50nm)から成る単一障 変えられ、全体としては超常磁性を示す。このような強 壁強磁性半導体トンネル接合に、磁場を面内で[100]方向 磁性体/半導体複合構造の形成技術を確立し、その磁気光 に印加してトンネル抵抗を測定したところ、TMR 比は最 学効果を明らかにしつつある。特に最近では、GaAs/AlAs 大 75%にも達した。また、TMR の AlAs 障壁厚さ依存性 半導体多層膜から成る分布ブラッグ反射鏡（Distributed の実験結果を、界面に平行方向のキャリア波数ベクトル Bragg Reflector, DBR）と組み合わせ、DBR/GaAs:MnAs k//が保存するとして強結合近似で求めた理論計算によ /DBR 構造をエピタキシャル成長によって形成し、光を り説明した。また、GaMnAs/AlAs/InGaAs/AlAs/GaMnAs 磁性層に局在させることによって、室温で磁気光学効果 二重障壁強磁性トンネル接合において、磁性半導体系で が数倍増大することを見出し、III-V 族化合物半導体をベ は初めて負の TMR と AlAs 膜厚に対する TMR 比の振動 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 現象を観察した。これは共鳴トンネル効果が TMR と同 進めている。また、GaAs:MnAs 複合構造において、室温 時に起こったためと考えられる。このようなスピンに依 で 600%にも達する大きな正の磁気抵抗効果を見出し、 存するトンネル現象は、不揮発性メモリや磁気センサの さらなる評価と解明を進めている。 基本原理であり、半導体ヘテロ接合を用いてこれが明瞭 We have fabricated ferromagnet(MnAs)/III-V に観測されたことの意義は大きいと考えている。 semiconductor(GaAs) granular structures, hereafter We have observed very large tunneling magnetoresistance GaAs:MnAs, by annealing (GaMn)As at 500 - 800oC. (TMR) in epitaxially grown GaMnAs/AlAs/GaMnAs During the annealing process, MnAs ferromagnetic clusters ferromagnetic semiconductor tunnel junctions. Large TMR with diameters of a few nm were formed in a matrix of GaAs ratios more than 70% were obtained in junctions with a very (or GaMnAs), exhibiting a superparamagnetic behavior. We thin (<1.6 nm) AlAs tunnel barrier when the magnetic field have established the fabrication process and have measured was applied along the [100] axis in the film plane. The TMR magneto-optic properties. Furthermore, we have fabricated was found to rapidly decrease with increasing the barrier GaAs:MnAs sandwiched by GaAs/AlAs distributed Bragg thickness, which is explained by calculations assuming that Reflectors (DBRs), and have showed significant enhancement the parallel wave vector k// of carriers is conserved in of magneto-optical effect by using multiple interference and tunneling. Recently, we observed negative TMR and localization of light in the GaAs:MnAs magnetic layer. This oscillations of the TMR ratio (with varying the AlAs structure offers new opportunity for the application to thickness) in GaMnAs/AlAs/InGaAs/AlAs/GaMnAs spin-controlled photonic devices based on III-V compound double-barrier ferromagnetic tunnel junctions, for the first semiconductors. Recently, we have found extremely large time in magnetic semiconductor systems. This is caused by positive magnetoresistance of 600 % at room temperature in the appearance of resonant tunneling and TMR effects at the the GaAs:MnAs granular structures, and further investigations same time. Realization of such large spin-dependent are underway.

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166 "Magnetic properties of Mn-doped Ge thin films on 性"、日本物理学会 2004 年秋季大会、12aYC-13、青 Si(001) grown by low-temperature MBE", 65th Fall 森大学、2004 年 9 月 12 日-15 日；Y. Takeda, J. Okamoto, Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 3a-X3, T. Okane, S. Fujimori, Y. Saitoh, Y. Muramatu, A. Tohoku Gakuin University, September 1-4, 2004. Fujimori, J. Okabayashi, M. Oshima, S. Oya, and M. [58] 中根了昌、近藤潤、菅原聡、田中雅明、"磁気力顕 Tanaka, "Magnetic field dependence of XMCD of 微鏡を用いた微小 MnAs 薄膜ドットの磁区観察"、 GaMnAs", 2004 Fall Meeting of the Physical Society of 2004 年秋季第 65 回応用物理学会学術講演会、3p-X8, Japan, 12aYC-13, Aomori University, Sept.12-15, 2004. 東北学院大学泉キャンパス、2004 年 9 月 1 日～4 [64] 田中雅明、"半導体スピントロニクス－材料物性か 日；R. Nakane, J. Kondo, S. Sugahara, and M. Tanaka, らデバイス・回路設計へ"、日本学術振興会第 8 回 "MFM observation of magnetic domain structures in 「物質科学とシステムデザイン－次世代エレクト ultrasmall epitaxial MnAs dots", 65th Fall Meeting of ロニクスの構築に向けて－」に関する研究開発専門 the Japan Society of Applied Physics, 3p-X8, Tohoku 委員会全体会議、国際高等研究所、2004 年 9 月 24 Gakuin University, September 1-4, 2004. 日-25 日. [59] 横山正史、山口浩之、小川智之、田中雅明、"閃亜 [65] 田中雅明、大矢忍、山口浩之、横山正史、"人工光 鉛鉱型 MnAs クラスターを有する GaAs:MnAs グラ 磁性材料／スピン機能光デバイス"、第５回戦略的 ニュラー薄膜"、2004 年秋季第 65 回応用物理学会学 創造研究推進事業「電子・光子等の機能制御」シン 術講演会、3p-X9, 東北学院大学泉キャンパス、2004 ポジウム、東京、2004 年 9 月 29 日-30 日；Masaaki 年 9 月 1 日～4 日；M. Yokoyama, H. Yamaguchi, T. Tanaka, Shinobu Ohya, Hiroyuki Yamaguchi, and Ogawa, and M. Tanaka, "GaAs:MnAs granular thin Masafumi Yokoyama, "Artificial Magneto-Optic films with zinc-blende type MnAs clusters", 65th Fall Materials and Spin-Functional Photonic Devices", The Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 3p-X9, 5th CREST Symposium on Function Evolution of Tohoku Gakuin University, September 1-4, 2004. Materials and Devices based on Electron/Photon [60] 周藤 悠介、アーサン ナズムル、田中 雅明、"Mn Related Phenomena, Tokyo, September 29-30, 2004. デルタドープ GaAs の多層化とその磁性"、2004 年 [66] 菅原聡、田中雅明、"IV 族系強磁性半導体の成長と 秋季第 65 回応用物理学会学術講演会、3p-X10, 東 物性"、平成 16 年度第 2 回 IT プログラムメモリプ 北学院大学泉キャンパス、2004 年 9 月 1 日～4 日； ロジェクト研究会、東北大学電気通信研究所、2004 Y. Shuto，A. M. Nazmul, and M. Tanaka, "Multilayers 年 9 月 30 日． of Mn-delta-doped sheets in GaAs and their magnetic [67] 菅原聡、"スピントランジスタとその集積エレクト properties", 65th Fall Meeting of the Japan Society of ロニクスへの応用"、応用物理学会スピンエレクト Applied Physics, 3p-X10, Tohoku Gakuin University, ロニクス研究会、東京大学本郷キャンパス、2004 September 1-4, 2004. 年 10 月 26 日. [61] 菅原聡、田中雅明、"強磁性金属ショットキー・ソ [68] 田中雅明、"スピンエレクトロニクスの現状と展望"、 ース/ドレインを用いたスピン MOSFET の特性解析 第２回東京大学レーザアライアンス・シンポジウム、 "、2004 年秋季第 65 回応用物理学会学術講演会、 東京大学本郷キャンパス、2004 年 11 月 9 日. 東北学院大学泉キャンパス、 年 月 4a-X2, 2004 9 1 [69] 小川智之、周藤悠介、横山正史、田中雅明、 日～ 日； 4 S. Sugahara and M. Tanaka, "Theoretical "GaAs-MnAs グラニュラー薄膜の磁気特性と光照射 Analysis of a Spin MOSFET Using Ferromagnetic の影響"、電気学会マグネティックス研究会・通研 Schottky Contacts for the Source and Drain", 65th Fall 共同プロジェクト研究会合同研究会、MAG04-237、 Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 4a-X2, 東北大学電気通信研究所、2004 年 12 月 20 日-21 日. Tohoku Gakuin University, September 1-4, 2004. [70] 田中雅明、"人工光磁性材料とスピン機能光デバイ 菅原聡、田中雅明、 強磁性半導体を用いたスピン [62] " ス"、戦略的基礎研究(CREST)事後評価会議、科学技 、 年秋季第 回応用物理学会学術講 MOSFET" 2004 65 術振興機構東京展示館、2004 年 12 月 21 日． 演会、4a-X3, 東北学院大学泉キャンパス、2004 年 [71] 田中雅明、大矢忍、ファムナムハイ、"２重障壁エ 9 月 1 日-4 日；S. Sugahara and M. Tanaka, "A Spin ピタキシャル強磁性半導体トンネル接合における MOSFET Using a Ferromagnetic Semiconductor", 65th トンネル磁気抵抗効果"、平成 16 年度第 3 回 IT プ Fall Meeting of the Japan Society of Applied Physics, ログラムメモリプロジェクト研究会、東北大学電気 4a-X3, Tohoku Gakuin University, September 1-4, 通信研究所、2004 年 12 月 24 日． 2004. [72] 田中雅明、"半導体をベースとした磁気光学結晶の [63] 竹田幸治, 岡本淳, 岡根哲夫, 藤森伸一, 斎藤祐児, 開発とデバイス応用"、さきがけライブ 2004 ナノテ 村松康司, 藤森淳, 岡林潤, 尾嶋正治, 大矢忍, 田 クノロジー分野「光と制御」領域、品川プリンスホ 中雅明, "GaMnAs の軟 X 線磁気円二色性の磁場依存

167 テル、2005 年 1 月 13 日． Using Ferromagnetic Fe1-xSix for the Schottky [73] アーサン M. ナズムル、田中雅明、"半導体ヘテロ Source/Drain Contacts", 52nd Spring Meeting of the 構造による磁性制御 －高い強磁性転移温度の実現 Japan Society of Applied Physics, 29a-YD-9, Saitama と電界・光による磁性制御－"、さきがけライブ 2004 University, Saitama, March 29-April 1, 2005. ナノテクノロジー分野「光と制御」領域、品川プリ [82] ファム ナム ハイ、菅原聡、田中雅明、"単電子ス ンスホテル、2005 年 1 月 13 日． ピントランジスタを用いた再構成可能な論理回路"、 [74] 菅原聡、"IV 族強磁性半導体の創製とそのスピンデ 2005 年春季第 52 回応用物理学関連連合講演会、 バイスへの応用"、さきがけライブ 2004 ナノテクノ 29p-YD-12、埼玉大学、2005 年 3 月 29 日-4 月 1 日； ロジー分野「ナノと物性」領域、品川プリンスホテ P. N. Hai, S. Sugahara, and M. Tanaka, "Reconfigurable ル、2005 年 1 月 13 日． Logic Gates Based on Single Electron Spin Transistors", [75] 大矢忍、田中雅明、"III-V based ferromagnetic 52nd Spring Meeting of the Japan Society of Applied 、 semiconductors and their heterostructures: A new Physics, 29p-YD-12 Saitama University, Saitama, quaternary alloy ferromagnetic semiconductor March 29-April 1, 2005. (InGaMn)As and tunneling transport in ferromagnetic [83] ファム ナム ハイ、横山正史、田中雅明、 semiconductor tunnel junctions"（III-V 族強磁性半導 "GaAs:MnAs ナノクラスター/AlAs/GaAs/MnAs ヘテ 体とそのヘテロ構造：新しい四元混晶強磁性半導体 ロ構造におけるトンネル磁気抵抗効果"、2005 年春 (InGaMn)As および強磁性半導体トンネル接合にお 季第 52 回応用物理学関連連合講演会、29p-YD-13、 けるトンネル伝導現象）、固体エレクトロニクス研 埼玉大学、2005 年 3 月 29 日-4 月 1 日；P. N. Hai, M. 究会、東京大学柏キャンパス、2005 年 2 月 28 日． Yokoyama, and M. Tanaka, "Tunnel magnetoresistance [76] 中根了昌、田中雅明、"Epitaxial ferromagnetic MnAs of GaAs:MnAs / AlAs / GaAs/ MnAs heterostructures", thin films and heterostructures: Growth, structure, 52nd Spring Meeting of the Japan Society of Applied magnetic and spin transport properties"（エピタキシャ Physics, 29p-YD-13, Saitama University, Saitama, ル強磁性 MnAs 薄膜とそのヘテロ構造：成長、構造、 March 29-April 1, 2005. 磁気特性およびスピン伝導現象）、固体エレクトロ [84] 杉浦邦晃、中根了昌、菅原聡、田中雅明、"強磁性 ニクス研究会、東京大学柏キャンパス、2005 年 2 金属-Si 接合におけるショットキー障壁高さの評価"、 月 28 日． 2005 年春季第 52 回応用物理学関連連合講演会、 、埼玉大学、 年 月 日 月 日； [77] 田中雅明、大矢忍、"III-V 族ベースの二重障壁強磁 30a-YD-1 2005 3 29 -4 1 性トンネル接合におけるトンネル磁気抵抗効果"、 K. Sugiura, R. Nakane, S. Sugahara, M. Tanaka, 平成 16 年度第 4 回 IT プログラムメモリプロジェク "Schottky barrier height evaluation of ferromagnetic ト研究成果報告会、東北大学電気通信研究所、2005 metal-Si junctions", 52nd Spring Meeting of the Japan 、 年 3 月 10 日-11 日． Society of Applied Physics, 30a-YD-1 Saitama University, Saitama, March 29-April 1, 2005. [78] 菅原聡、李国梁、田中雅明、"IV 族系磁性半導体の 周藤悠介、田中雅明、菅原聡、 ドープ 薄膜の 成長と物性"、平成 16 年度第 4 回 IT プログラムメ [85] "Cr Si モリプロジェクト研究成果報告会、東北大学電気通 エピタキシャル成長と磁性評価"、2005 年春季第 52 回応用物理学関連連合講演会、 、埼玉大 信研究所、2005 年 3 月 10 日-11 日． 30a-YD-10 学、2005 年 3 月 29 日-4 月 1 日；Y. Shuto, M. Tanaka, [79] 大矢忍、Pham Nam Hai、田中雅明、"強磁性半導体 and S. Sugahara, "Epitaxial growth and magnetic GaMnAs を用いた properties of Cr-doped Si thin films", 52nd Spring GaMnAs/AlAs/InGaAs/AlAs/GaMnAs 二重障壁構造 Meeting of the Japan Society of Applied Physics, におけるトンネル磁気抵抗効果"、電気学会マグネ 30a-YD-10, Saitama University, Saitama, March ティクス研究会、島根大学、2005 年 3 月 11 日． 29-April 1, 2005. [80] 中根了昌、近藤潤、菅原聡、田中雅明、"エピタキ [86] 李国梁、矢田慎介、田中雅明、菅原聡、"Ge(100)基 シャル MnAs/NiAs/MnAs ヘテロ構造におけるスピ 板上にエピタキシャル成長した Mn ドープ Ge 薄膜 ン注入磁化反転効果"、電気学会マグネティクス研 における強磁性の起源"、2005 年春季第 52 回応用物 究会、島根大学、2005 年 3 月 11 日． 理学関連連合講演会、30a-YD-11、埼玉大学、2005 [81] 菅原聡、中根了昌、杉浦邦晃、田中雅明、"強磁性 年 3 月 29 日-4 月 1 日；K.L. Lee, S. Yada, M. Tanaka, Fe1-xSix をショットキー・ソース/ドレインに用いた and S. Sugahara, "The possible origin of the magnetic スピン MOSFET の作製"、2005 年春季第 52 回応用 properties of epitaxial Mn-doped Ge thin films grown 物理学関連連合講演会、29a-YD-9、埼玉大学、2005 on Ge(100) substrates", 52nd Spring Meeting of the 年 3 月 29 日-4 月 1 日；S. Sugahara, R. Nakane, K. Japan Society of Applied Physics, 30a-YD-11, Saitama Sugiura, and M. Tanaka, "Fabrication of Spin MOSFETs University, Saitama, March 29-April 1, 2005.

168 [87] 袁米旺、中根了昌、近藤潤、菅原聡、田中雅明、" エピタキシャル MnAs/NiAs/MnAs ヘテロ構造の構 造評価"、2005 年春季第 52 回応用物理学関連連合講 演会、1a-YD-5、埼玉大学、2005 年 3 月 29 日-4 月 1 日；M. W. Yuan, R. Nakane, J. Kondo, S. Sugahara, and M. Tanaka, "Structural characterizations of epitaxial MnAs/NiAs/MnAs heterostructures", 52nd Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 1a-YD-5、Saitama University, Saitama, March 29-April 1, 2005. [88] 横山正史、田中雅明、"InP(001)基板上における MnAs 薄膜の成長及び磁気特性"、2005 年春季第 52 回応用 物理学関連連合講演会、1a-YD-6、埼玉大学、2005 年 3 月 29 日-4 月 1 日；M. Yokoyama and M. Tanaka, "Growth and magnetic properties of MnAs thin films grown on InP(001)", 52nd Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 1a-YD-6 、 Saitama University, Saitama, March 29-April 1, 2005.

その他 [89] Simulation of Spin-MOSFET Predicts Strong Dependence of Spin Transport on Magnetic Configuration, MRS Bulletin Volume 29, No. 5 (May 2004) p.302; MRS Bulletin Web-site: http://www.mrs.org/publications/bulletin/2004/may/ http://www.mrs.org/publications/bulletin/2004/may/may 04_researchers.pdf page 3 [90] 東京大学新聞 2004 年 4 月 13 日、東大学問ことは じめ 金曜２限に開講 数理・情報一般で学問する エレクトロニクスの仕組みを知る [91] Japan Nanonet Bulletin 第 71 号 2004 年 9 月 1 日 研 究者通信 菅原 聡 氏 東京大学大学院工学系研究 科 電子工学専攻 助手 科学技術振興機構 戦略的 創造研究推進事業さきがけタイプ「ナノと物性」研 究者「シリコン強磁性半導体の創製とそのスピンデ バイスへの応用」 http://www.nanonet.go.jp/japanese/mailmag/2004/071b. html [92] ファムナムハイ，菅原聡, 田中雅明 "単電子スピン トランジスタを用いた再構成可能な論理回路"、出 願番号：特願 2005-85260 号（出願日 2005 年 3 月 24 日）.

169 廣瀬（明）研究室 解であるディジタル・エレベーション・マップ（DEM) Hirose Laboratory に大域的なひずみをもたらすことを指摘した。そしてこ (http://www.eis.t.u-tokyo.ac.jp/) れを補正する方法として、双一次曲面補正法を提案した。 これを正解がわかっている合成地形と実測による地形位 研究現況 相データに対して適用し、補正が有効に行われて SN 比 Current Research Projects が向上することを実証した。 We have pointed out that the least squares phase 1. 対人プラスチック地雷探知システム unwrapping (LSPU) method abandons first-order derivatives 廣瀬 明・原 貴弘・ as well as zero-th one. The loss results in a global distortion in トー ジア ユン エリス・増山 惣一 the generated digital elevation map (DEM). We have also Antipersonnel Plastic Landmine Detecting System proposed the bilinear curved-surface compensation. We by Use of Complex-Valued Neural Networks demonstrated the effectiveness by showing DEMs and SN A.Hirose, T.Hara, J.Y.A.Toh and S.Masuyama ratios for synthesized and real interferometric synthetic 本年度は特に複素振幅画像の画像区分処理の高速化と aperture radar (In SAR) images. 地雷クラス同定、およびアンテナアレイ化に焦点を当て て研究を進めた。地雷や土、石のクラスを区分するため 3. 光通信における適応的分散補償 のテクスチャ画像区分には、これまでやや時間がかかっ 廣瀬 明・谷澤 健 ていた。しかし今回、周波数領域データについては位相 Adaptive Dispersion Compensation in Optical データの揺らぎのみを周波数領域特徴ベクトルとするこ Communications とにより、計算時間を 8.5 分の 1 にしこれまでと同等の A.Hirose and K.Tanizawa 性能を維持することに成功した。また、地雷クラスを同 近い将来実現が期待されている光交換によるメトロネ 定する多段フィードフォワード・ニューラルネットワー ットワークなどでは、伝送路の分散特性が時々刻々変化 クを提案・構成し、高い確率で地雷クラスを同定できる する。これに適応的に追随し、また分散特性計測が不要 ことを示した。またプラスチック地雷と同程度の反射強 な安定かつ高速に分散補償する方法を提案した。本方法 度を有する金属ねじなどに対しては、これを確実に弁別 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 できることが示された。さらに、計測時間の大半を占め 数領域のパラメータを自動調整するものである。本方式 ていたアンテナの機械的掃引を回避するため、アレイア が、さまざまな補償デバイスを適切に制御できることを ンテナの設計を行った。 ～ の広掃引帯域を有す 8 18GHz 確認した。 るアレイアンテナのエレメントを設計し、低いクロスト In the near-future all-optical networks, adaptive dispersion ークと高い放射性能を実現することに成功した。 compensation is indispensable for high-speed flexible This year we focused on calculation-cost reduction in communications. We have proposed a low-cost texture segmentation, landmine-class identification, and dispersion-measurement-free compensation method that deals array-antenna design. Our recent C-SOM (complex-valued with time-domain signal-waveform directly and controls self-organizing map) to classifying textures required a large compensation device in frequency domain. We have calculation cost. The newly developed C-SOM evaluates formulated the dynamics and demonstrated a fast frequency-domain data simply by its fluctuation in one compensation. dimension. The improvement has reduced the calculation time to 1/8.5. We have also developed a double stage 4. コヒーレント光波ニューラルネットワーク landmine-class identifier that realizes a high identification rate 廣瀬 明・川田 宗太郎・ as well as a strict distinction of other disturbing objects such リイマニー アモーンラット as metal bolts. In addition, we have designed an 8-18GHz Coherent Optical Neural Networks bandwidth array-antenna element and demonstrated a low A.Hirose, S.Kawata and A.Limmanee crosstalk and a high radiation gain. コヒーレント光波ニューラルネットワークの理論、特 にキャリア周波数依存の複素ヘブ則によって、周波数多 2. 干渉型開口合成レーダの画像補正 重の学習論理回路が実現されることを基礎実験によって 廣瀬 明・大石 豪 示した。特に、その周波数領域での論理関数密度につい Compensation of Interferometric Synthetic て実験的解析を行い、ニューロンあたりの並列シナプス Aperture Radar Images 結合数と論理関数密度が比例することを見出した。また、 A.Hirose and T.Oishi 体積ホログラムで全光学的コヒーレント型光ニューラル 広く用いられている最少二乗法に基づく位相アンラッ ネットワークを実現するための基礎実験にも成功すると ピング法 法）は、ポアソン方程式を数値的に解く (LSPU ともに、消光比や解像度に関する実験データを得た。 際に 次微分情報を取捨しており、そのことが の 1 LSPU We have proposed a frequency-domain-multiplexed

170 learning logic optical circuit based on complex-valued A.Hirose and M.Watanabe Hebbian rule. We found that the connection number per 軸策を伝搬する活動電位の伝搬メカニズムについて、 neuron is in proportional to logic density in frequency domain. 基本的に樹状突起を扱うケーブル理論に変わる新しい理 We have also demonstrated a volume-hologram-based all 論、ポテンシャル理論を提案した。ケーブル理論は電気 optical complex-valued neural network. 回路的理論であって、内部抵抗率などがその動作に大き な影響を与える。また活動解析に当たってはこれが任意 5. 適応的な人の異常行動抽出システム パラメータになってしまうことが多い。われわれは、伝 廣瀬 明・小安 雄一 搬は電流ではなくむしろ膜電荷が作るポテンシャル自体 A Human Emergency Extraction System が担うと考えて、新しい理論を作ることに成功した A.Hirose and Y.Koyasu Instead of the conventional cable theory, we have 独居住者の異常検出を目的とする適応的な人の行動抽 successfully formulated a potential-based pulse propagation 出システムの構築を行った。従来に無い特徴が、人の移 theory on neuron membrane. Our new theory is free from 動位置と動作の時系列データを得てこれらを判断する点 parameter arbitrariness so that we can connect microscopic である。自己組織化マップ(SOM)と隠れマルコフモデル physics to mesoscopic neuron activity. (HMM)判定を用いている。学習結果と異なる状況を示す レベルは、学習済みデータでは同期し、磨く週状況では 論文・著書一覧（2004 年度） これらにずれが出ることが確認された。これらの差に注 Publications List 目することにより、より正確に異常検出を実現できるこ とを示した。 研究論文 We have proposed an adaptive human abnormal-behavior [1] S.Sakatani, A.Hirose: “Analysis of the influence of extraction system by paying attention to both human position differences in somatic symmetry and sharpness on the and action. We found that a difference of probabilities of the firing rate,” Neurocomputing, 58-60 (2004) 503-509. position and action likelihood is a robust indicator showing a [2] T.Hara A.Hirose: “Plastic mine detecting radar system human emergency. using complex-valued self-organizing map that deals with multiple-frequency interferometric images,” Neural 6. 発展学習 Networks, 17, 8-9 (2004) 1201-1210. 廣瀬 明・東 佑輔 [3] A.B.Suksmono A.Hirose: “Intelligent beamforming by Developmental Learning using a complex-valued neural network,” Jounal of A.Hirose and Y.Azuma Intelligent and Fuzzy Systems, 15, 3-4 (2004) 139-147. ジャグリング学習ロボットにおける発展学習の機序解 析を実験的に行った。ジャグリングはその動作と成否の [4] A.B.Suksmono A.Hirose: “A Fractal estimation method 離散性が大きいため、そのような課題に関する発展学習 to reduce the distortion in phase unwrapping process,” IEICE Trans. on Electron. , E88-B, 1 (2005) 364-371. のありかたを探求した。 We analyze developmental learning mechanisms in a [5] A.B.Suksmono A.Hirose, “Beamforming of juggling robot. Because the task relation in juggling is rather ultra-wideband pulses by a complex-valued discrete, we are interested in possible mechanisms of spatio-temporal multilayer neural network,” developmental learning emergence. International Journal of Neural Systems, 15, 1-2 (2005) 1-7. 7. 神経系インターフェイス 廣瀬 明・ボドロフ マクシム 国際会議論文 Biological Neural Interfaces [6] S.Kawata A.Hirose: “Frequency-controlled learning A.Hirose and M.Bodrov logic circuit using spatially differential phase-value 生体神経インターフェイスを実現するため、実神経信 coding,” Int'l Conf. On Optics in Computing (OiC)' 号から情報ブロックを抽出する方法について、実験的な 2004 Engelberg, Proc. (April 21-23, 2004, Engelberg) 研究を進めた。 67-68. A pulse-series information extractor is investigated to [7] A. Hirose: “The super brain electronics: applications to realize a functional interface between human nerve system soft-processing radar systems,” Int'l Conf. On Fuzzy and electronics. Systems & Innovational Computing (FIC) 2004 Hibikino, Proc. (June 2-3, 2004, Kitakyushu) 213-218 8. 神経細胞活動の定量的解析 . 廣瀬 明・渡辺 将也 [8] T.Inaba, T.Hara, A.Hirose: “Wideband and compact Quantitative Analysis of Neural Cell Behavior microwave front-end circuit for adaptive plastic

171 landmine imaging arrays,” Int'l Symp. on Antennas and ト型ニューラルネットワークに基くモード活用発 Propagation (ISAP) 2004 Sendai, Proc. (Aug. 17-21, 展学習,” 信学会ニューロコンピューティング研究 2004, Sendai) 2D2-6, 517-520. 会, NC2004-3 (2004). [9] Y.Baba, A.Hirose: “Proposal of the spectral gradient [19] 稲葉 崇 , 原 貴弘 , 廣瀬 明 : “プラスチック地 method to extract text / character regions from general 雷探査用適応的イメージング・アレイのための広帯 scene images,” Int'l Conf. on Image Processing (ICIP) 域小型マイクロ波フロントエンド回路,” 信学会/ 2004 , Proc. (Oct 24-27, 2004, Singapore) 211-214. 電気学会電磁界理論研究会, EMT04-42 (2004). [10] S.Sakatani A.Hirose: “The spatiotemporal dynamics of [20] 大石 豪 , A.B.Suksmon, 廣瀬 明 : “四基準点法の intracellular ion concentration and potential,” Int'l Conf. 提案：グローバル・トランスフォーム・位相アンラ on Neural Inform. Processing (ICONIP) 2004 Calcutta, ッピングにより得られるディジタル・エレベーショ Proc. (Nov. 22-25, 2004, Calcutta) 50-56. ン・マップの補正法,” 信学会/電気学会電磁界理論 [11] S.Kato S.Sakatani A.Hirose: “Influence of dendritic 研究会, EMT04-75 (2004). spine morphology on spatiotemporal change of [21] 原 貴弘 , 廣瀬 明 : “複素自己組織化マップによ calcium/calmoduline-dependent protein kinase density,” るプラスチック地雷の適応的イメージング性能,” Int'l Conf. on Neural Inform. Processing (ICONIP) 2004 信学会/ 電気学会電磁界理論研究会, EMT04-76 Calcutta, Proc. (Nov. 22-25, 2004, Calcutta) 131-136. (2004). [12] A. Hirose Y.Asano T.Hamano, “Mode-utilizing [22] 小安 雄一 , 廣瀬 明 : “人物の各部位の動き情報 developmental learning based on coherent neural に基づく異常動作検出システム,” 信学会ニューロ networks,” Int'l Conf. on Neural Inform. Processing コンピューティング研究会,NC2004-131 (2004). (ICONIP) 2004 Calcutta, Proc. (Nov. 22-25, 2004, [23] 川田宗太郎, 廣瀬 明 : “学習する光論理回路の周 Calcutta) 116-121. 波数多重密度,” 信学会ニューロコンピューティン [13] A.B.Suksmono A.Hirose, “Ultra-wideband グ研究会, NC2004-154 (2005). beamforming by using a complex-valued [24] リイマニー アモーンラット , 川田 宗太郎 , 廣瀬 spatio-temporal neural network,” Int'l Conf. on Neural 明: “体積ホログラムを用いた位相学習が可能な周 Inform. Processing (ICONIP) 2004 Calcutta, Proc. (Nov. 波数多重の関数近似コヒーレント光波ニューラル 22-25, 2004, Calcutta) 104-109. ネットワーク,” 信学会ニューロコンピューティン グ研究会, NC2004-155 (2005). 著書 [25] 廣瀬 明 , トー ジアユン エリス , 原 貴弘 : [14] 廣瀬明, “複素ニューラルネットワーク,” サイエ “多段連想によるプラスチック地雷同定,” 信学会 ンス社, SGC ライブラリ 38, 2005 年 3 月. ニューロコンピューティング研究会, NC2004-156 [15] A. Hirose, T.Hara: “Complex-Valued Self-Organizing (2005). Map: A Framework of Adaptive Processing for [26] 原 貴弘 , 廣瀬 明 : “実空間および周波数空間で Multiple-Frequency Millimeter-Wave Interferometric のピクセル値相関値のばらつきに着目したテクス Imaging Systems,” Systems and Human Science - For チャ適応区分レーダシステム,” 信学会ニューロコ Safety, Security, and Dependability, T.Arai, et al. (ed.), ンピューティング研究会, NC2004-157 (2005). Elsevier (February 2005) [27] 川田宗太郎, 廣瀬 明 : “コヒーレント光波ニュー ラルネットワーク,” 日本光学会情報フォトニクス 総説・解説論文 研究会 Proc., 7-12 (2004). 廣瀬明 “エレクトロニクスを豊かにする複素ニュ [16] : [28] 川田宗太郎, 廣瀬 明 : “光周波数多重論理回路の ーラルネットワーク ” 電子情報通信学会誌 小特 , , 多重化密度が動作に与える影響,” OJ2004 日本光 集「複素ニューラルネットワーク」 , 87, 6 (2004) 学会年次学術講演会,Proc., 4pF7 (2004) 114-115. 447-449. [29] リイマニー アモーンラット 川田宗太郎 , 廣瀬 廣瀬 川田 宗太郎 “位相と振幅 [17] , A.B.Suksmon, : 明: “複素 Hebb 学習則で加重を体積ホログラムに を見るスーパー右脳 ---干渉型レーダ・イメージン 書き込むことによる周波数多重コヒーレント・ニュ グ・システムおよび適応的な光波位相等化器への応 ーラルネットワーク,” OJ2004 日本光学会年次学 用 ” 電子情報通信学会誌 小特集「複素ニュー ---, , 術講演会,Proc., 5pE6 (2004) 534-535. ラルネットワーク」, 87, 6 (2004) 482-487. [30] 原 貴弘 , 廣瀬 明 : “複素自己組織化マップによ

るプラスチック地雷探査レーダシステムへの合成 シンポジウム・研究会・大会等発表 開口処理の適用,” 200４信学総大, CS-1-9 (2005) 廣瀬 明 浅野 泰史 濱野 敏彦 “コヒーレン [18] , , : S-16-17.

172 [31] 谷澤 健 , 廣瀬 明 : “最急降下法を用いた適応的 分散補償方式の提案,” 200４信学総大, B-10-36 (2005) 326. [32] 廣瀬 明 , 川田 宗太郎 : “複素／コヒーレント光 波ニューラルネットワーク,” 応用物理学会学術講 演会, 29p-YS-3 (2005). [33] 廣瀬 明 : “スーパー・ブレイン・エレクトロニク ス,” 東北大学・電気通信研究所・工学研究会, 27p-ZH-1 (2002).

その他 [34] 廣瀬明: “「スーパー右脳」と複素ニューラルネッ トワーク,” 数理科学, 492 (2004 年 6 月)78-83.

173 藤島研究室 は、基板による損失の影響が大きくなることから、その Fujishima Laboratory 特性を正確に見積もることは簡単ではない。私たちは基 (http://www.axcel.k.u-tokyo.ac.jp/) 板損失や近接効果・表皮効果などの各種物理現象を考慮 に入れて解析を行うことで、ミリ波帯においても使用可 研究現況 能な CPW 回路モデルの確立を目指している。 Current Research Projects Demand for high speed communication is increasing. RF analog circuit design differs from that of digital design. RF 1. 60GHzCMOS トランシーバの設計 circuit designer must consider many trade-offs. In order to 藤島実・山本憲・王寧一・渡辺宏樹・小林直樹 effectively design high performance circuit, a design Design of 60GHz CMOS Transceivers optimization tool which functions at a physical level is needed. M. Fujishima, K. Yamamoto, N.Y. Wang, In design optimizers, circuit behaviors are expressed into H. Watanabe, N. Kobayashi functions of physical parameters, and the function can be プロセスの微細化は、化合物半導体に迫る高周 CMOS optimized. We attempt to exploit the potential CMOS devices 波特性を実現した。 ではローコストとなる一方、 CMOS by the establishment of optimization methods for RF analog これまでの モデルでは高い周波数では正確な MOSFET circuits. CMOS is optimized for various applications using シミュレーションが行えない、増大する製造ばらつきに existing process technologies. Existing processes will reduce 対処するための設計マージンにより、速度低下・消費電 the fabrication cost. In addition, new challenges in the design 力の増大・面積増加などの問題を招くなどの新たな問題 at high frequency involve using new components such as も生じている。本研究ではこれらの問題点を解決し、 coplanar lines (CPW) instead of spirals to provide inductances. で動作する トランシーバの実現を目指し 60GHz CMOS Proper characterization of each component including the ている。 transistor, interconnecting lines, capacitors etc. are also Miniaturizing a CMOS achieved the high-frequency necessary. Research on the LNA is therefore conducted as a performance comparable to a compound semiconductor. series of build-upsub-topics: CPW characterization, Although CMOS reduces cost, the high-frequency application Layout-optimization and LNA design topology. in CMOS is under development due to the following issues. The influence of parasitic elements growing in high-frequency 3. 双命令・複数データ(DIMD)型プロセッサによ region results in inaccurate simulation using a DC MOSFET る逆問題の高速処理 model. The design margin for increasing manufacturing 藤島実・志村正弘・鬼塚隆祐 variation due to miniaturization causes issues of speed An On-Chip High-Speed Solver of Inverse Problems degradation, and the increase of area and power. The local Based on Quantum-Computing Principle oscillator with low power and low noise is not easy to M. Fujishima, M. Shimura, R. Onitsuka fabricate. We are focusing on solving these issues to realize a 一方向性関数に対する逆問題は、社会状況の変化に応 CMOS transceiver operating at 60GHz. じてますます複雑化し高速解法が重要となるため、限ら れた消費電力で高速に解くための１チッププロセッサは 2. 高周波回路の自動合成とモデリング 有用である。しかし、一方向性関数に対する逆問題に特 藤島実・ライチーホン・谷本英之・金子暁彦 化したチップマルチプロセッサは存在しない。そこで、 Automatic Synthesis and Modeding for 量子計算と同等の手順で処理するチップマルチプロセッ High-Frequency Circuit サの条件を提案する。この条件を満たすチップマルチプ M. Fujishima, C.H. Lai, H. Tanimoto, A. Kaneko ロセッサを FPGA に実装した結果、演算時間が短縮でき 高速無線通信に用いられるアナログ回路は高い周波数 ることを示した。 へと急激にシフトしている。高い周波数において高性能 A high-speed solver of an inverse problem to a one-way を実現するには、設計においてデバイスパラメータを最 function becomes important although the problems become 適化する必要がある。本研究では、デバイスパラメータ complicated according to the change in a social situation. を自動的に最適化するための自動合成システムの実現を However, a chip multiprocessor dedicated to the inverse 目指している。高周波アナログ回路では、デジタル回路 problem is nonexistent although a single-chip processor 以上に様々なトレードオフを考慮しなければならないが、 consuming limited power is useful to realize the high-speed 最適な回路の自動合成手法が確立されれば、 デバ CMOS solver. In this paper, we propose a new chip multiprocessor イスの能力を最大限に引き出すことができ、アプリケー operating a similar procedure to quantum computing. The ションが広がるだけでなく、コストダウンにもなる。一 chip multiprocessor is implemented on a field programmable 方、ミリ波用 においてコプレナ導波路（ ）は LSI CPW gate array (FPGA), and the factorization of a 64bit integer is プロセスに適した伝送線路であり、良好な高周波 CMOS demonstrated. As a result, the proposed processor reduces the 特性を持つ。しかし、 に用いられる モデリング LSI CPW calculation time by 35% compared with a general-purpose

174 processor with 3.4GHz clock frequency. As a result, it is 論文・著書一覧（2004 年度） shown that the proposed processor solves the inverse problem Publications List such as factorization and the discrete logarithm problem at higher-speed than a general-purpose processor with 研究論文 consuming limited power. [1] M.Fujishima, K.Inai, T.Kitasho and K.Hoh, “Large-scale emulation of quantum computing based on 4. キーロンダリングに基づく小型ストリーミン nonzero state transitions,” Japanese Journal of Applied グ暗号回路 Physics, vol. 43, no. 4B, pp. 1690-1694, 2004. 藤島実・金子秀彦 [2] K.Yamamoto and M.Fujishima, "A 44-µW 4.3-GHz A Tiny Streaming Cipher Circuit Based on Key injection-locked frequency divider with 2.3-GHz Laundering locking range," IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. M. Fujishima, H. Kaneko 40, no. 3, pp. 671- 677, 2005. ユビキタスネットワークでは、相互に通信しながら演 算処理をする無数の超小型集積回路がセンサネットワー 国際会議論文 クを構成する。センサネットワークにおける重要な課題 [3] K. Yamamoto, T. Norimatsu, and M. Fujishima, に、ノード間通信の安全性がある。そこで用いられる LSI “High-speed and wide-tuning-range LC frequency で求められるのは、超小型であることと、低消費電力で dividers,” Proceedings of the 2004 International あることの 2 点である。しかし、 RSA に代表される大 Symposium on Circuits and Systems, 2004. ISCAS '04. 量の電力を消費する非対称暗号や、AES に代表される大 vol. 4, pp. :IV-361-364, 2004 規模な回路面積が必要である共通鍵暗号などの、これま で暗号方式をセンサネットワークに適用することは出来 [4] M. Fujishima and J.Kino, “Accurate subcircuit model of ない。そこで、小型で低消費電力な暗号回路を実現すべ an on-chip inductor with a new substrate network,” 2004 IEEE Symposium on VLSI Circuits, pp. 376-379, く、暗号化を一時鍵交換とメッセージ送信の 2 つの操作 に分離する暗号方式を提案する。提案した暗号方式は従 2004. 来用いられている暗号方式と同程度の強度を持ち、超小 [5] K.Yamamoto and M. Fujishima, “55GHz CMOS 型で低消費電力を実現できる暗号方式であることを示し frequency divider with 3.2GHz locking range,” 2004 た。 European Solid-State Circuit Conference, pp. 135-138, The era of ubiquitous network society is just around the 2004 corner. In the ubiquitous network society, sensor networks are [6] M. Fujishima and K.Yamamoto, “High-performance expected to consist of thousands of inexpensive wireless frequency dividers utilizing differential locking,” The nodes, each having communication and computational power. 7th International Conference on Solid-State and The security issues posed by sensor networks are one of the Integrated-Circuit Technology, pp. 1476-1481, 2004 most important problems. Since sensor nodes are very small, a (invited) cryptographic algorithm implemented to the sensor nodes should be very small and also secure enough. However, 国内学会・研究会等 asymmetric cryptographic algorithms such as RSA and secret [7] 山本 憲・藤島 実：“差動注入同期型を利用した極 key encryption algorithms such as AES are not suitable for 低消費電力周波数分周器”,電子情報通信学会集積 sensor networks due to the limited computation, power, and 回路研究専門委員会（金沢）（2004 年 5 月 20 日） storage resources available on wireless sensor nodes. [8] 藤島 実・木野 順：“基板渦電流を考慮したオンチ Therefore, to realize a very small and low power encryption ップインダクタモデル”,電子情報通信学会集積回 integrated circuit, which can be placed even underneath a pad, 路研究専門委員会（北見）（2004 年 8 月 19 日） we proposed a new cryptographic algorithm which realizes an [9] 志村 正弘・藤島 実：“双命令・複数データ型プロ encryption of communication by two operations, key セッサによる逆問題の高速処理”,システム LSI ワ laundering operation and sending message operation. We ークショップ (小倉) pp.331-334（2004 年 11 月 30 compared its security with the conventional cryptographic 日） algorithms. As a consequence, we proved that the proposed [10] 金子 秀彦・藤島 実：“小型集積回路用簡易暗号回 cryptographic algorithm was as secure as conventional 路の提案”,システム LSI ワークショップ (小倉) algorithms, and was able to realize a very small and low pp.335-338（2004 年 11 月 30 日） power consumption integrated circuit which is suitable for 山本 憲・藤島 実：“ の動作周波数限界を sensor networks. [11] MOSFET 超える CMOS 周波数分周器”,電子情報通信学会集 積回路研究専門委員会（広島）（2004 年 12 月 17 日）

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著書 [12] Ron Schmitt 黒田忠弘監訳, LSI 技術者のための親切 な電磁気学, 丸善株式会社, 全 361 頁, 第 5 章分担, 2005

176 何研究室 光波コヒーレンス関数の合成法を活用し、エルビウム He Laboratory 添加ファイバ（EDF）の中においてダイナミックグレー (http://www.sagnac.t.u-tokyo.ac.jp) ティングを合成する手法により、分布型光ファイバ歪セ ンサや可変光フィルタなどの機能性光デバイスを提案し 研究現況 た。シミュレーションによって、ダイナミックグレーテ Current Research Projects ィングを EDF 中の一つの区域に局在させ EDF に沿って スキャンできること、また、ファイバに歪が印加された 1. 高速・高反射率分解能光リフレクトメトリと 場合、ダイナミックグレーティングの反射スペクトルの 光ファイバモジュールの診断 中心周波数が歪に比例してシフトされることを確認した。 何 祖源・保立和夫・冨澤敏彦 基礎実験として、任意の中心周波数、反射率、帯域など High-speed High-reflectance-resolution Optical の反射特性を有するダイナミックグレーティングの合成 Reflectometry and Troubleshooting for Optical に成功した。 Fiber Modules With the technique of synthesis of optical coherence Z. HE, K. HOTATE, and T. TOMIZAWA function, functional optical devices such as a distributed 光ファイバシステムの組立製造工程で、光ファイバモ fiber-optic strain sensor and a adjustable optical filter are ジュールの診断は、未解決な課題である。本研究では、 proposed by localizing a dynamic grating in the erbium-doped 新型高速・高反射率分解能光リフレクトメトリを、この fiber (EDF). Simulations show that the dynamic grating can 課題を解決する手法として、提案している。光波コヒー be localized within a small region at an arbitrary position レンス関数の合成法を用いた光リフレクトメトリのレー along the fiber, and the Bragg frequency of the dynamic ザ光源に、分布計測に要する光周波数変調に加えて連続 grating will shift according to the strain and the magnitude of 的な光周波数掃引を施すことで、光波コヒーレンス関数 shift is linear with the magnitude of the strain. Dynamic の合成法と波長掃引平均法を光学的に融合させ、光分布 gratings of arbitrary reflective spectral properties are 計測を高速・高反射率分解能で実現させることを可能に synthesized experimentally. した。光ファイバモジュールの反射率分布測定の基礎実 験で、0.1dB 以内の反射率分解能と 1 分以内の測定時間 3. 光波コヒーレンス関数の合成法による多点型 を実証した。 光ファイバグレーティングセンサ Troubleshooting for fiber optic assembly modules in optical 何 祖源・保立和夫・林 哲也 fiber system manufacturing is an unsolved task. In this project, Multiplexed Fiber Bragg Grating Sensors by a novel high-speed optical reflectometry with high- Synthesis of Optical Coherence Function reflectance-resolution is proposed and demonstrated by Z. HE, K. HOTATE, and T. HAYASHI synthesis of optical coherence function for the application. 光波コヒーレンス関数の合成法による多点型光ファイ In this new scheme, the optical frequency of a laser light バグレーティング(FBG)歪センサの研究を進めた。本技 source is modulated doubly: one in sinusoidal wave to 術は、同一波長 FBG を使用し、光波コヒーレンス関数の synthesize the coherence function into a peak at an arbitrary 合成法により距離分解を行う。反射波長の異なる複数 position within the region of fiber under test for distributed FBG を必要とする従来型の波長多重 FBG センサにおけ reflection/scattering measurement, the other in linear sweep to るコストの問題と多重化数の制限を解消する。本年度は、 make the wavelength domain averaging optically for high 測定速度の向上に伴ったコヒーレンス関数形状の変化を reflectance resolution. This approach is free of numerical 考察し、シフトされたビート周波数成分を観測する新た averaging required in conventional methods, and provides the な手法を提案した。1kHz のサンプリングレートを達成し、 capability of high-speed measurement for reflection コヒーレンス長を超える領域での測定も実現した。 distribution. Experimental results show that a reflection- Research on multiplexed fiber Bragg grating (FBG) strain distribution profile with reflectance-resolution better than 0.1 sensor by synthesis of optical coherence function (SOCF) dB can be obtained within 1 minute. progressed. This technique solved the problem in conventional wavelength-multiplexed FBG sensors requiring 2. エルビウム添加ファイバにおけるダイナミッ FBGs of different Bragg wavelength, which is cost inefficient クグレーティングを用いた分布型光ファイバ and limits the number of FBGs multiplexable. In this year, 歪センシングと機能性光デバイス the deformation of the synthesized coherence function due to 何 祖源・保立和夫・樊 昕昱・水野洋輔 the enhancement of the measurement speed is analyzed. By Distributed Fiber-optic Strain Sensing and employing a newly developed method of observing the shifted Functional Optical Device by Localizing Dynamic beat frequency component, 1-kHz sampling rate is realized, Grating in Erbium-doped Fiber and measurement beyond the coherence region is Z. HE, K. HOTATE, X. FAN and Y. MIZUNO demonstrated.

177 Oct. 2004 論文・著書一覧（2004 年度） [9] Zuyuan He, Soshi Yoshiyama, Momoyo Enyama, and Publications List Kazuo Hotate, “Reflectivity precision improvement in optical reflectometry by synthesis of optical coherence 研究論文 function,” Proc. 9th Opto-Electronics and [1] Chia-Chen Chang, Zuyuan He, Gregory Senft, Nasir Communications Conference / 3rd International Ahmad, Erin Sahinci, and Waqar Mahmood, Conference on Optical Internet (OECC/COIN2004), pp. “Evaluation on fiber boot of optical component by bend 684-685, Yokohama, July 2004 radius measurement in side pull test,” IEICE Electron. [10] Momoyo Enyama, Zuyuan He, and Kazuo Hotate, Express, Vol. 2, No. 6, pp. 205-210, 2005 “Expansion of spatial measurement range by use of [2] Momoyo Enyama, Zuyuan He, and Kazuo Hotate, vernier effect in fiber Bragg grating strain sensing “Expansion of spatial measurement range by use of system with synthesis of optical coherence function,” vernier effect in multiplexed fibre Bragg grating strain Proc. 9th Opto-Electronics and Communications sensor with synthesis of optical coherence function,” Conference / 3rd International Conference on Optical IoP Meas. Sci. Technol., Vol. 16, No. 4, pp. 977-983, Internet (OECC/COIN2004), pp. 678-679, Yokohama, 2005 July 2004 [3] Xinyu Fan, Zuyuan He, and Kazuo Hotate, “Novel [11] Zuyuan He, Chia-Chen Chang, Jun Bao, Wenxin Zheng, distributed fiber-optic strain sensor by localizing Erin Sahinci, and Waqar Mahmood, “Measurement and dynamic grating in polarization-maintaining modeling of Raman gain profile in erbium-doped fiber: proposal and theoretical analysis,” wavelength-division-multiplexed systems,” Proc. 9th Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44, No. 2, Opto-Electronics and Communications Conference / 3rd pp.1101-1106, 2005 International Conference on Optical Internet [4] Zuyuan He, Soshi Yoshiyama, Momoyo Enyama, and (OECC/COIN2004), pp. 668-669, Yokohama, July 2004 Kazuo Hotate, “High-reflectance-resolution optical reflectometry with synthesis of optical coherence シンポジウム・研究会・大会等発表 function,” Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44, [12] 樊 昕昱, 水野洋輔，何 祖源, 保立和夫, “エルビ No. 3, pp. L117-L119, 2005 ウム添加ファイバにおけるダイナミックグレーテ [5] Zuyuan He, Waqar Mahmood, Erin Sahinci, Nasir ィングを用いた光波コヒーレンス関数の合成法に Ahmad, and Yves Pradieu, “Analysis on the effects of よる帯域可変光フィルタ,” 電子情報通信学会光エ fiber end face scratches on return loss performance of レクトロニクス研究会，東京，2005 年 2 月 optical fiber connectors,” IEEE/OSA Journal of [13] 樊 昕昱, 何 祖源, 保立和夫,“偏波維持エルビウム Lightwave Technology, Vol. 22, No. 12, pp. 2749-2754, 添加ファイバにおけるダイナミックグレーティン 2004 グを用いた分布型光ファイバ歪センシング,” 応用 [6] Zuyuan He, Chia-Chen Chang, Jun Bao, Wenxin Zheng, 物理学会第 34 回光波センシング技術研究会講演論 Erin Sahinci, and Waqar Mahmood, “Measurement and 文集，pp. 25-30, 東京，2004 年 12 月 modeling of spectral transmission tilt in WDM systems [14] 何 祖源, 吉山総志，圓山百代，保立和夫,“コヒー due to stimulated Raman scattering,” IEICE Electron. レンス関数合成型光リフレクトメトリにおける反 Express, Vol. 1, No. 11, pp. 311-316, 2004 射率分解能の改善,” 応用物理学会第 34 回光波セ ンシング技術研究会講演論文集，pp. 59-62, 東京， 国際会議論文 2004 年 12 月 [7] Zuyuan He and Kazuo Hotate, “Application of [15] 何 祖源, 堀江 信吾, 圓山 百代, 保立 和夫, “光波 synthesized coherence function to distributed optical コヒーレンス関数の合成による偏波維持光ファイ sensing,” Proc. SPIE International Conference on バ側圧センサの片端入力・測定,” SICE 第 21 回セ Asia-Pacific Optical Communications (APOC’2004), ンシングフォーラム予稿集，pp. 249-253, 東京，2004 Vol. 5623, Paper 5623-84, Beijing, Nov. 2004 (tutorial 年 9 月 /invited) [16] 何 祖源, コン ユーティン，柏木正浩，保立和夫 , [8] Xinyu Fan, Zuyuan He, and Kazuo Hotate, “Distributed 吉国裕三, “光波コヒーレンス関数合成法による光 fiber optic strain sensing by synthesizing dynamic コヒーレンストモグラフィと光ドップラートモグ grating in polarization maintaining erbium-doped fiber,” ラフィ,” 応用物理学会第 33 回光波センシング技 Proc. SPIE Fiber Optic Sensor Technology and 術研究会講演論文集，pp. 17-22, 東京，2004 年 6 月 Applications III, Vol. 5589, pp. 154-163, Philadelphia,

178 [17] 圓山百代，何 祖源, 保立和夫, “光波コヒーレンス 関数の合成法によるファイバブラッググレーティ ング歪センシングシステムにおける Vernier 効果を 用いた空間的測定レンジの拡大,” 応用物理学会第 33 回光波センシング技術研究会講演論文集，pp. 23-28, 東京，2004 年 6 月 [18] 何 祖源，水野洋輔，樊 昕昱，保立和夫, “エルビ ウム添加ファイバにおけるダイナミックグレーテ ィングの反射特性の帯域制御,”第 52 回応用物理学 関係連合講演会, さいたま, 2005 年 3 月 [19] 樊 昕昱, 何 祖源, 保立和夫, “エルビウム添加フ ァイバにおけるダイナミックグレーティングの実 験研究,” 電子情報通信学会ソサイエティ大会, 徳 島, C-3-35, p. 167，2004 年 9 月 [20] Momoyo Enyama, Zuyuan He, and Kazuo Hotate, “Expansion of spatial measurement range by use of vernier effect in fiber Bragg grating strain sensing system with synthesis of optical coherence function,” Proc. SICE Annual Conference 2004, pp. 536-539, Sapporo, Aug. 2004

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