愛知工科大学 工学部

機械システム工学科 荒川研究室

Lab.機械システム工学科 荒川研究室

データで、
安全な未来を導き出す 機械システム工学科 荒川研究室

統計学を用いてさまざまなデータから危険を予測。安全な社会を実現するため、未来を予測し、社会に貢献する研究を行っています。

荒川先生

荒川先生からの問題

交通事故(死亡事故)の原因として、最も多いのは以下のどれでしょう?
  • 脇見運転

  • 飲酒運転

  • 漫然運転

正解は3 の「漫然運転」、つまり「特に危険を意識せず、ボーっとした状態。集中力を欠いた状態で運転をしていた。」という意味です。
あきらかに危険な運転をしているより、一見普通に運転している時の方が事故を起こしやすいのです。
それはなぜか?という疑問を、統計学を使ってデータを解析することで解決することができます。 荒川研究室では、分析結果を用い、自動運転システムへの転用や電力需給量などを予測することで、省エネにつなげるなど、社会に貢献する研究を行っています。

予測するチカラが、社会を導く

テーマ1:ドライバー状態の検出・推定・制御の研究

私の研究室では、統計学を使い、データを解析し、社会に役立てる研究を行っています。

死亡事故理由

左の表にあるように、交通事故(死亡事故)の最も多い理由が漫然運転です。「考え事をしていて、前方を見ていても気がそれてしまっている」状態や、「ボーっとして運転していた」という状態。注意が散漫になった状態の運転時に一番事故が起こりやすいのです。漫然運転はドライバーならだれでも経験があるのではないでしょうか。つまり、運良く・・・事故が起きなかっただけなのです。またドライバーが運転中、意識を失ったり、発作・急病で大事故になるケースもあります。自分には関係ないと思うのは大間違いで、バスやタクシーを利用したり、友人・知人の車に乗ったりすることを考えると、他人ごとではありません。

荒川研究室では、このような事故を防ぐ研究として、「ドライバー状態の検出・推定・制御の研究」を行っています。例えば、ドライバーの目の動き(眼球運動)をアイマークレコーダで捉え、目の動きのばらつき方から漫然状態を検出したり、血圧の上昇を見て緊張した状態であるかを判定するなど、運転中の生体情報(眼球運動、心拍、脳波、血圧など)を検出、解析し、運転に適している状態か否かを判定し、最適な状態を導き出します。

ドライバー状態検出・推定・制御の研究

ステアリング装着型連続血圧計

上の写真は、ステアリング装着型連続血圧計です。ハンドルを握る所についているセンサが脈拍を検出し変換することで血圧を推定しています。ステアリングを握り続けている限り、リアルタイムで血圧を測定することができるので、長距離運転手の健康管理や状態推定に役立ちます。

血圧測定についての記事

荒川俊也准教授らが開発した連続血圧計測システムが中日新聞に掲載されました
平成27年3月24日 中日新聞掲載(この掲載は、中日新聞の許可を得ています)

産業応用工学会2014年度論文賞

投稿論文が「産業応用工学会2014年度論文賞」を受賞

テーマ2:動物(マウス、シバヤギ)の行動自動推定の研究

動物がお互いに関心を持っているかどうかを判別するためには、動物の行動を時間をかけて観察し、熟練した科学者による解析が必要でした。しかし、この方法では時間も労力もかかります。例えば、マウスの行動を観察した3分間の動画を解析するのに30分以上もかかってしまうのです。数百・数千といった大量の動画をこの方法で解析していては、途方もなく時間がかかってしまいます。 そこで、観察動画をコンピュータに読み込ませ、動物の行動を自動的に解析するソフト「DuoMouse」を、国立遺伝学研究所、政策研究大学院大学、統計数理研究所等と共同で研究し開発しました。マウスの行動を数多く自動解析することにより、大型動物の行動解析に関する基礎研究の進捗や自閉症などの社会性疾患に影響する遺伝子の発見につながることが期待されます。

Duomouse(デュオマウス)

マウスの動きを自動的にトラッキングして、そのデータを基にマウスがどんな行動をしているか自動的に判定するソフト「DuoMouse(デュオマウス)」。世界ではじめて、フリーソフトとして開発・公開されており、マウスの行動解析を行う世界中の研究者に使われています。

平成26年5月28日付 中日新聞掲載
(この掲載は、中日新聞社の許可を得ています)

行動解析ソフト開発についての記事

このソフトを大型動物にも適用できないかと考え、シバヤギを定点観測し、ヤギが発情期に入ったことを自動で検出する研究も行っています。これは、発情期前に夜通しヤギを監視していた農家の方の負担軽減にもつながります。

テーマ3:電力需給量のモデリングに関する研究

東日本大震災以降、「節電」という言葉を頻繁に耳にします。 しかし、本当に節電が行われたのか?行われたとしたら、どの程度節電されたのか? 今も節電は続いているのか?ということは誰しも気になるでしょう。 そこで、簡単な数学のモデルを構築し、「でんき予報」や過去の気温や湿度、天気などインターネットで誰でも簡単に手に入るデータを用いて、精度の高い検証方法を検討しています。

この研究は、電力需給のコントロールを適切に行うための手がかりとなり得る研究で、最大電力需給量の予測と分布を基にして、電力需給量の策定につなげたり、今後の電力需給のあり方に関して行政サイドの深い議論を構築する体制づくりに寄与すると期待されます。 また、だれでも簡単に予測ができるような「予測システム」なども開発し、みなさんが身近に電力需給を意識できるような環境づくりも検討しています。

この研究の目指す所は?

世界中にある大量の記録やさまざまなデータを活用し、社会に貢献できる研究を目指しています。今、ビッグデータの時代といわれていますが、ただデータを集めるだけでは役に立ちません。そこから、何が重要で、何が重要でないかを見極めて解析を行うことで、役に立つデータを抽出。いかに効率よく、効果的に解析するかが重要です。

そして、その研究結果が、例えば自動車の自動走行システムなど、実際に製品・サービスとなり、社会に大きな利益をもたらすことが、この研究の最大の目的といえます。 研究のための研究で終わらせない。 そのための実践的な研究をモットーとしています。

ドライビングシュミレータ

ドライビングシュミレータ

現在、自動ブレーキや自動走行など自動運転技術の普及がはじまっています。安全性向上や運転負荷軽減も期待できる反面、運転者が自動運転に慣れ、依存してしまうことが懸念されます。この課題に対し、荒川研究室では、学生を中心にドライビングシミュレータを活用した研究を進めています。

研究の展望と学生へのメッセージ

この研究はデータがあればあるほどたくさんの結果が生まれます。 さらに、データは今後も増え続け、研究は永遠に続くと思われます。 効率化や自動化の流れのなか、今後非常に役立つ研究になることは間違いありません。

しかし、若い頃は何をやりたいか、なかなか決まらないと思います。 私の場合は、前職の企業に入社する際に人間工学の研究をやるようにいわれたことがきっかけで、今の研究に行き着きました。 さらに、社会人ドクター時代に得た経験から統計科学も研究領域になりましたし、師と仰ぐ先生にも出会えました。 企業に就職したこと、社会人ドクターの経験の両方がきっかけとなって、AUT の教員・研究者という立場に至っています。 何がきっかけで自分の進む道が決まるか、誰も予想できません。

AUTでチャレンジングスピリッツを存分に発揮し、たくさんの教員や学生との交流を通じてチャンスをつかみ、将来の夢へのきっかけをつくって欲しいと思います。

荒川俊也 教授(博士(学術)) プロフィール

荒川先生

荒川俊也 教授(博士(学術))
機械システム工学科

【専門】

人間工学、ヒューマンインターフェース、統計科学

【経歴】

2003 年4 月 富士重工業株式会社 スバル技術研究所(~ 2013 年2 月)、兼 情報・システム研究機構 統計数理研究所 数理・推論研究系 外来研究員(2012 年10 月~ 2013 年3 月)
2013 年3 月 政策研究大学院大学 契約職員
2013 年4 月 愛知工科大学 工学部 機械システム工学科 准教授、兼 情報・システム研究機構 融合プロジェクト「超大容量ゲノム・多元軸表現型データの統計情報解析による遺伝機能システム学」共同研究員(2013 年4 月~)

【好きなこと】

実は競馬観戦が大好きで、10 年かかって日本に存在する競馬場を全場踏破しました(笑)。
今は海外の競馬場の踏破が密かな楽しみで、ライフワークになっています。これまでに香港、マカオ、オランダ、マレーシアの競馬場に行きました。それ以外には、ドライブがてら温泉巡りや博物館、美術館、寺社仏閣巡り、ご当地グルメの堪能、アニメソングの鑑賞など、手広くやっています。
あと、レトロゲームの大のマニアで、未だに20 年以上前のファミコンのゲームに夢中になっています(笑)。

荒川先生

研究のやりがいとは?

私の研究はどちらかというと裏方的で、華やかさのない研究に見えるかもしれません。ですが、研究成果が実際に製品、サービスに使われたり、他の研究者が研究結果をさらに発展させてくれたり、政策提言につながったりすることで社会が大きく変わる可能性を秘めています。また、学会発表や論文を通じて成果をいち早く公表するようにしていますが、このように地道に研究を続け、成果を公表することによって、少しずつですが、何らかの形で世のなかの技術や研究者の意識を変え、科学技術の発展、ひいては社会の発展に貢献できるものと自負しています。そして、このモチベーションが研究のやりがいにつながっていると考えています。

荒川先生

産官学連携の実績は?

企業との連携では、ドライバー状態の研究において、ステアリング装着型連続血圧計を刈谷市の企業、ケーアンドエス社と共同開発しました。その他の自動車に関する研究については、大手自動車メーカーや自動車関連企業数社と共同研究で進めています。 また、大学との連携では、動物の行動自動推定の研究は、国立遺伝学研究所、政策研究大学院大学、統計数理研究所、東京農工大学などと連携しており、電力需給量のモデリングに関する研究は、政策研究大学院大学と連携して進めています。 さらに、ドライバー状態の研究に関しては、企業技術者向けのセミナーで定期的に講演しており、研究内容を広く知ってもらうと共に、企業内での開発促進につなげるような取り組みも続けています。

荒川先生

荒川研究室ではどんなことが身につきますか?

研究室では「とにかく人に頼らず、自分でひたすら考える」「研究室のメンバーと議論を重ねて研究をブラッシュアップさせる」「PDCA を円滑に回す」などの人材育成をモットーとしています。学生には企業との共同研究にも積極的に参加してもらい、「企業が求める人材」が育つ実践的な環境をつくっています。また、自主性を大切にしていますので、とにかく自由です。 私自身は、学生の目標設定の修正や研究の進め方の軌道修正程度しか口を出しません。その自由な環境のなかで、自分で目標設定をし、しっかり考えて行動するという自己管理能力を高めてもらいます。自由には苦労がつきものですが、苦労の分だけ、困難に対してへこたれずに立ち向かえる能力が身につきます。そして、その力は社会に出た後でも十分に通用するものであると自負しています。

荒川先生

今後の夢は何ですか?

まだ研究成果が実際のプロダクトに活用されていませんが、自分や学生の研究成果が、実際にモノとして具現化して商品に搭載されればうれしいですね。研究を行うこと自体は非常に重要ですが、研究を研究だけで終わらせるのでなく、何らかの形で世のなかに商品として現れ、多くの人に使ってもらって人々の豊かさに少しでも寄与できるようになれば最高だと思います。


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