東京大学産学連携プロポーザル

海洋や空中といった三次元空間を自由に動き回る野生動物は、直接観察が難しいために、その行動や生活史、あるいは周辺環境について多くの謎が残されている。小型の記録装置を動物に搭載し、動物自身にデータをとってこさせるバイオロギング手法によって、想定していない意外な発見も含め、数多くの発見がもたらされた。 　1.深度・速度・加速度・地磁気・緯度経度・温度・高度といったパラメータの時系列記録により、動物の水中や空中の3次元行動を秒単位で把握できるようになり、個々の生態解明のみならず、種間比較研究が可能となった。 　2.静止画や動画を記録できる動物搭載型小型カメラの開発により、動物目線で周辺環境や他個体との相互作用を研究できるようになった。 　3.塩分記録計や採血装置の開発により、動物の生理行動情報を生息環境下で測定できるようになった。

深層学習などの人工知能は、画像認識や音声認識、自然言語処理、確率過程に関する予測などを含む多様なタスクで高い精度を出すことがわかってきたため、注目を集めている。しかし一方で、入力データに微小な改変を加えることによって出力を大きく誤らせることが可能な敵対的入力の存在が報告され、さらに発展的な攻撃や、虚偽情報の悪影響も知られている。例えば、自動運転が騙されれば、甚大な事故につながりかねない。投資支援システムが微妙に騙され続ければ、その不正に誰も気づかないかもしれない。これらに関する脅威分析を十分に行い、対策を講じることは、人工知能を利用したシステムを提供する側の社会的責任である。松浦研は、人工知能に関する事前情報が不十分な状況での高度なブラックボックス攻撃技術、攻撃の検知技術、あるいは攻撃耐性を強化する技術に関する先駆的な研究成果を挙げている。

ブロックチェーンは、追記更新と随時検証が可能な形で、取引記録や処理記録などを分散共有管理する自律分散システムである。2009年に登場した仮想通貨ビットコインで使われて以来、フィンテックだけでなく、小口電力売買管理、食料サプライチェーン管理、医療情報システム管理などの応用に期待が集まり、活用事例も増えている。松浦研は、ビットコインの登場以前から、ブロックチェーンを支える主要技術や経済工学的理論の多くに関する先駆的な研究成果を挙げている（仮想通貨の採掘に使う作業証明技術は1998年、デジタルタイムスタンプ技術は1999年、仮想通貨のトークンモデルとその金融派生商品は2001年、記録の証拠性を支える電子公表技術は2003年）。また、本格的な科学的評価を経ずに実用化が過熱している問題を克服するため、国際的な研究ネットワークの初期ノードの一つを2016年から運用し、産学連携活動であるBASEアライアンスを2017年に立ち上げるなど、ブロックチェーンを基盤技術として育てる環境を整えている。

この研究室では、哲学の観点から、心に関連する諸問題を中心に、常識的な世界観と科学的な世界観の関係、社会と科学技術の関係について研究している。 その一環として、科学リテラシー向上にむけた社会連携活動も展開し、近著『100年の世界：SF映画から考えるテクノロジーと社会の未来』（化学同人、2018年）では、テクノロジーの進展がもたらす変化とそこで生じる諸問題についてわかりやすく論じている。本書の趣旨を以下に要約する。 テクノロジーの発展によって、我々の生活は日々変化している。100年前にはフィクションでしかなかったものが、いまでは日常の一部となっている。これから100年の間にテクノロジーはどのように進歩し、それによって我々の社会にはどのような変化が生じるだろうか。 テクノロジーの未来を予測することは困難だが、そこにはつぎのような意義がある。第１に、新しいテクノロジーは、我々の社会にこれまでない大きな変化をもたらすかも知れない。第２に、社会に生じる変化のなかには、実際に変化が生じてから対応するのでは手遅れなものがある。第３に、未来のテクノロジーについて考えることを通じて、現在のテクノロジーや現在の社会のあり方について、様々なことが明らかになる。 たとえばインターネットやスマートフォンなどの情報テクノロジーを例に考えてみよう。一方で、これらのテクノロジーは、手紙や電話といったこれまでの通信テクノロジーの延長にすぎないようにも見える。しかし他方で、新しい情報テクノロジーには、大規模なデータ分析を可能にすること、権力による監視を可能にすること、人間同士のコミュニケーションのあり方を変質させることなど、これまでの通信テクノロジーとは大きく異なる側面もある。これらの点を考慮すれば、新たな情報テクノロジーがわれわれの生活を単純によりよいものにしてくれるかどうかは、けっして明らかなことではない。人工知能やロボット、生命に関するテクノロジー、人間の能力を高めるテクノロジーなど、新たなテクノロジーの多くに関しても、事情は同じだろう。 テクノロジーの進歩は幸福をもたらすかという問いは、これからの社会のあり方を考えるうえできわめて重要な問いである。幸福とは何か、われわれにとって大切なものは何かという、より根本的で哲学的な問いに取り組むことは、この問いに答えるための重要な手がかりとなるだろう。

セシウム原子時計の発明により、GPSによる測位や超高速大容量通信ネットワークのタイミング制御など、現代生活を支える基幹技術が生み出されてきた。しかし、セシウム原子時計でも精度の限界があり、セシウム原子の熱運動や、他の原子との相互作用が原因で3000万年に1秒の誤差（15桁の精度）が生じる。 この研究室では、セシウム原子時計を越える精度の原子時計「光格子時計」について研究している。「光格子時計」はレーザー冷却した約100万個の原子を、ある特定の波長（魔法波長）で光トラップし、原子の遷移周波数を測定することで正確な1秒を決めるという原理であり、理論的には1秒で18桁の遷移周波数計測が可能になる。この精度では、時計を1cm高く置くだけで、重力によって時計の進みが早くなることがリアルタイムで計測できる。  

この研究室では、温暖化ガスとしての二酸化炭素 (CO2) 排出抑制策として注目されている地中隔離の研究を進めている。CO2貯留に際しては、その地中分布、圧力状況、周辺環境への影響などをモニタリングする必要がある。そのために4次元地震探査法や坑井内物理検層などが用いられるが、より簡便かつ低コストな手法の開発が望まれている。地中圧力計を用いて地球潮汐現象に伴う圧力変化を経時的に測定し、新しく考案したアルゴリズムに基づいて外乱要因を排除すると、CO2高含有流体の分布をモニタリングすることが可能となり、物理検層結果と良く一致する結果が得られた。

折紙の折り畳みを応用した，ポータブルでアダプティブに変形する建築デザインの提案を行っている。折紙の建築スケールでの実現において重要な問題点の一つに，紙で作ると一見動くように見えても，厚みのあるパネルと回転ヒンジで実現すると，機構が成立せず，パネルに歪みが発生し致命的になる，という問題がある。この問題を厳密に考え，拘束された機構を解く「剛体折紙」の研究を行っている。折りによる拘束が特異となるようなパターンを探索することで連続的な変形メカニズムを保証したり，全体変形を脚部位置のみでコントロールするための，計算機を用いたインタラクティブなデザインおよびシミュレーション技術を開発している。(Rigid Origami Simulator，Freeform Origami，http://www.tsg.ne.jp/TT/software/で公開)

折紙は紙を折ることで様々な形を作る伝統的な遊び・創作活動であるが，近年では学際的な研究分野としても国際的な広まりを見せている。本研究室では，折紙をファブリケーションや物理ベースデザインへ応用するために，コンピュテーショナルなアプローチで折紙の数理と図学に関する研究を行っている。 建築空間や人が日常的に体験するものを作るためには，使う人によってそれぞれ異なる要求また空間的に異なる条件を加味した一つ一つ異なるデザインをする事が望ましい。このようなものづくりでは，効率的に一つ一つ異なる形を作る技術が求められる。ここで折紙を，金属や複合材シートにレーザー加工など二次元CNC加工で折り目を施し，折りによって成形するという成形技術として応用できる。本研究室では，任意三次元形状を折りパターンへと展開し，それを折ることで元の形状を得られるソフトウェアシステム「オリガマイザー」を開発している(http://www.tsg.ne.jp/TT/softwareにて無償公開)。また，折り線を曲線とすることで，複雑な形状を作る「曲線折り」の研究も行っている。

ビデオなどの動画像を対象として、与えられた動画像の不要部分を除去したり、欠損部分を修正したりする技術を開発している。従来方法では、背景に打ち寄せる波や風で揺れる枝やカーテンなどがあると、うまく処理できなかった。このような複雑なシーンにおいても、適切な画像補完を実現することが可能である。

コンピュータグラフィクス技術の発展によって、3次元形状データから現実的な陰影画像を高速に生成できるようになった。一方で、機械製品のマニュアルや彫刻などの美術品の修復にあたっては、陰影画ではなく線画が利用されることが多いが、適切な線画を自動的に生成することは非常に困難である。この研究室では，ポリゴンデータから線画を描く手法を開発した。