Research

モバイルデバイスと昆虫の鳴き声を用いた都市の自然環境センシングシステムの研究

本研究では、一般ユーザが持ち歩くモバイルデバイスと昆虫の鳴き声を用いることによって、都市に点在する小さな自然を調査・共有・可視化することを目指す。既存のリモートセンシング・モバイルセンシングでは、建造物が密集する大都市圏における小川・公園・緑地等を共有・可視化することは困難であった。
そこで本システムでは、A) 季節間・昼夜間で変化する昆虫の鳴き声(スズムシ、コオロギ、セミ等)の音声データと位置情報を取得し、B) 周波数解析とISO標準に基づく環境騒音評価を行うことによって、都市における自然環境を共有・可視化する。

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参加型環境センシングのプライバシー保護

本研究では「参加型都市環境センシングのプライバシー保護」の実現を目的とする.
様々なセンサを搭載したモバイルデバイスを都市環境センシングに用いる「参加型都市環境センシング」では,低コスト・広範囲のセンシングを行うことができる一方,一般ユーザのプライバシー情報侵害に関する問題が極めて大きな課題であった.
そこで本研究では,データ摂動化手法であるNegative Surveys (否定解調査法) 及び Randomized Response (ランダム回答法) をモバイルセンシングに適用・拡張することによって,計算量を低く抑えた雑音付加を行い,ユーザのプライバシー情報保護を行う.本研究で提案するプライバシー保護手法を用いることによって,一般ユーザはプライバシー情報侵害の危険に晒されることなく,参加型都市環境センシングに参加することが可能となる.

参加型環境センシングを用いた統計情報構築のためのプライバシー保護手法,電子情報通信学会 論文誌B,vol. J97-B, no. 1, pp. 41-50, 2014年1月.

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野生動物を用いた空間情報センシングに関する研究

近年、コンピューターや無線通信デバイスの小型化、軽量化が進み、ウェアラブルコンピューティングの実用性が高まってきた。次世代インターネット(Internet of Things)では人や物や木の葉っぱ一枚からネットワーク接続されると考えられている。これまではこのような動植物をインターネットに接続する構想は実現不可能な冗談構想だとされていた(例:RFC 1149“鳥類キャリアによるIP データグラムの伝送規格”等)。本研究では野生動物装着型センサノードによる高度な空間情報センシング機構の実現を目的としている。従来の野生動物装着型センサはその厳しい重さ制限から高度化が困難とされていた。そこで、動物の集団行動や帰巣本能を利用した「動物間ネットワークシステム」や「動物用ワイヤレス給電システム」で解決を試みる。この場合重要なことは、単なるセンサの小型化や高度化ではなく、情報技術の短所を動物行動の長所で補うことで、過酷な生息地環境に最適化された空間情報センシング機構を実現することである。

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セミの鳴き声を用いたユーザ位置推定・位置補正

Cicada Fingerprinting System:
本研究は,都市地域に溢れるセミの鳴き声をWifi Fingerprintingのように用いることによって,モバイル端末を持ち歩くユーザの位置情報推定・補正を実現するものである.
生来,我々の生活の周囲には常に自然環境が存在し,我々は物理的・精神的に自然環境に支えられて生きている.しかしながら,高度に発展した都市地域の生活において,自然の存在を肌で感じることは難しく,我々は時に自然に支えられて生きていることすら忘れてしまいがちである.
これらをふまえて,Cicada Fingerprinting Systemではセミの鳴き声というアンビエントな音(ambient sounds)を「位置情報(Location information)」として捉えることによって,新しい形で自然界からの恵みを感じることのできる情報システムの実現を目指す.

Cicada Fingerprinting System: From Artificial to Sustainable, ACM MUM 2013.
doi>10.1145/2541831.2541861

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モバイルアドホックネットワークとセンサネットワークの要素技術の研究

無線端末のみでネットワークを構成する、いわゆるモバイルアドホックネットワーク(Mobile Ad Hoc Networks : MANET)はユーザのノートPCやPDAなどの携帯端末や周辺のセンサなどによって構成される。これらの端末はそれぞれが無線インターフェースを持ち、それらを用いて互いに通信を行う。従来の通信形態では互いに通信半径に存在しない端末同士では通信を行うことは不可能であるが、MANETでは他の端末がルータの役割を担うことによって、離れた端末同士の通信を可能とする。

このようなネットワークでは、従来の有線を用いたネットワークに比べ、非常に多様な制限が発生する。例えば、各端末は自律的に移動を行うため、ネットワークのトポロジーが頻繁に変化が起きる。 また、各端末は移動端末であるために、バッテリーや処理能力が乏しいことなどがあげられる。当研究室では、このような問題を解消するためのルーティングプロトコルやMACプロトコルの研究、ならびにノートPCやセンサネットワークのセンサノード(Mica)への実装を行っている。

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CommuSenseプロジェクト&センサミドルウェア

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位置情報依存型サービスのための要素技術の研究

近年、カーナビゲーションやGPS機能付き携帯電話などの普及、Google Map などのサービスの登場により、位置情報を利用したサービスを誰でも身近に受けられるようになってきた。また、最近は地球環境の変化による災害被害や、子供が加害者もしくは被害者となる事件の多発により、人がどこで何をしているかという情報を正確に得ることの必要性がますます高まりつつある。

このような背景により、位置情報や地図情報を用いた、いわゆる LBS (Location Based Service) が今後さらに広まっていくものと考えられる。当研究室ではこのようなサービスを実現する為の要素技術の研究を行っている。具体的には、主に以下のようなテーマに関して取り組んでいる。

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リアルなVehicle-to-Grid(V2G)環境を作るための研究

今までのVehicle-to-Grid (V2G)の研究は系統にPEVが加わることによる効果や影響度の評価が中心となっていましたが、瀬崎研究室ではV2Gを実現するための実質的な手法を中心に研究を行っています。まず、V2Gを通じ、系統規模の電力を融通するには、個々のプラグイン電気自動車(PEV)を一斉で制御するアグリゲータが必要となります。私たちの研究内容の中の一つはこのアグリゲータが各PEVの相違な容量やSOC、そしてプラグアウト時間などを考慮しながら最適な制御を行うための手法です。 なお、アグリゲータの現実的な市場参加のため、各PEVの挙動観測に基づき、システム全体として確保できるパワーキャパシティ(Achievable Power Capacity, APC)の確率的モデルを求める研究も進めています。そしてこのモデルから、予想される契約パタンを考慮し、最適な契約容量の算出も行っています。直近では、調整能力のない再生可能エネルギーを系統の外乱として取り扱い、導入可能量の定量的評価をする方法についても研究が進んでいます。これにより、風力発電の導入可能量やV2Gの効果を具体的な数字として表し、系統の運用計画に活用できる基盤を設けるのが研究の目標であります。

位置情報を用いたルーティングとジオキャストの研究

MANET(Mobile Ad Hoc Networks、次節参照) において送信先ノードと通信する際に重要となるのは、送信先ノードとその経路の位置情報である。その為、送信先ノードと送信をする際に位置情報を利用することは非常に有益であると考えられる。 ジオキャストとはある特定の地域にいるすべてのノードにメッセージを送信することであり、マルチキャス トの特殊な例として考えることができる。 一般的に複数のノードに送信する手法はマルチキャストと呼ばれるが、 マルチキャストによる送信先の特定はIPアドレスなど、 ノードの持つID によって行われる。 一方ジオキャストは特定地域を対象にメッセージが送信されるので送信先ノードのIDを知らなくてよいという特長がある。 ジオキャストは、渋滞情報や地震や津波などの災害情報の配信などを行う際、特定の地域にメッセージを 配信することができるので非常に有効な手法である。

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