東京大学産学連携プロポーザル

近年、交通系ICカードや各種ポイントカード、GPS搭載端末などの普及により、人間の移動や購買に関する極めて詳細な空間ビッグデータの蓄積が進行している。この種のデータには、行為の行われた場所や時間に関する位置情報が含まれており、そこから有用な情報を抽出することで、様々な公共政策やビジネスに役立つものと期待されている。 しかし従来の統計学等には、位置情報という新たなカテゴリのデータを明示的に考慮する手法が十分に整備されておらず、新たな解析手法の開発が求められている。当研究室では、空間ビッグデータの解析と利活用を通じて、様々な時空間現象からの法則性の発見と原因の追求、社会的課題の解決支援やビジネス分野への応用を目指している。例えば、 ・移動中のSNS利用がその後の行動に与える影響 ・列車の遅延・事故発生時の乗客行動 ・移動・購買履歴に基づく詳細な商圏変動の推定 ・帰宅途上と休日の買い物行動の差異 ・気候条件が屋内・屋外施設利用に与える影響 などの課題が有り得る。

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。

ミツバチは社会性昆虫であり、女王蜂と働き蜂というカースト分化や働き蜂の齢差分業といった高度な個体間分業が存在する。また働き蜂は8字ダンスにより記憶した花の位置を仲間に教えるという高度なコミュニケーション機能を有している。この研究室では、こうしたミツバチの行動の分子的基盤を解明する目的で、ミツバチ脳の「分子的解剖」を進め、脳の高次中枢で発現する遺伝子や、行動に伴って脳で発現が変動する遺伝子の網羅的検索と同定、機能解析を進めてきた。また、このような遺伝子やその機能が動物種を越えて保全されているかについての研究も進めている。

自然災害や設備災害などの被害を最小にとどめるためには、政府、自治体、警察、消防、住民など多くの関係主体との円滑なコミュニケーションと連携を可能にする平時における防災体制の整備と防災訓練が不可欠である。この研究室では防災体制を効率よく構築するための防災組織、体制のシミュレーションの研究を行っている。災害事象の物理現象ばかりでなく緊急時における人間・組織の行動を予測・評価し、緊急時防災の社会制度を設計するため分散マルチエージェント・シミュレーション技術を用いた緊急時人間行動シミュレータを開発している。 　 キーワード：危機管理／災害対策／防災体制／組織活動／マルチエージェント・シミュレーション

本研究室では、様々なデータの統計的分析手法（データサイエンス手法）に関する研究を行っており、特にベイズ統計や状態空間モデルを用いたデータ解析手法の効果的な活用・理論開発およびその実装に取り組んでいる。 態空間モデルとは、観測されているデータに背景に「見えない構造」が隠されていることを想定した分析モデルであり、購買行動における顧客の様々な嗜好、患者ごとに異なる治療効果、物件価格のエリア別の相場感、市場全体の流れや潜在的需要、などの「データからは直接見えないが分析において重要な情報」を自然に扱うことが可能となる。また、上記のような、分析者が直感的に理解しやすい概念をデータ分析に取り入れることで、分析結果を容易に解釈することが可能となる。これは、AIや機械学習の単純な運用では必ずしも達成することができない性質であり、分析結果をもとに政策的・経営的な意思決定を実施していく上での大きな利点となる。 このような分析技術を活用することで、「産」「官」が抱える様々なデータ分析的課題を解決することが可能であると考えている。

実験生物学のモデルとしての学術的基盤の整備が進んでいるメダカを用いて環境ストレス応答の研究を行っている。メダカの心拍と瞳孔サイズの変動、活動の概日リズムを指標とする自律神経活動に着目した解析、メダカの全身を連続組織切片とする細胞レベルの全身病理学的解析、メダカの遊泳運動とヒレの動きの数値解析、群れ行動の数値化分析による行動心理学的解析によって、放射線、水温、化学物質、食物などの環境因子がメダカの心身の健康状態に及ぼす影響を評価・解明することを進めている。

近年色覚や様々な化学物質感覚センサーの遺伝子が同定されている。色覚と化学物質感覚センサーが相互にどのような適応的意義をもつのかを理解することはヒトを含めた霊長類の進化を理解する上で極めて重要である。そのためには野生の集団中でこれらの遺伝子がどのような多様性を持つかを調査することで自然選択を検出する方法が極めて有効である。本研究では色覚の様相の異なる様々な種の霊長類の野生集団を対象に、色覚、嗅覚、フェロモン知覚、味覚の受容体遺伝子及びゲノム中の中立対照領域の塩基配列多型性を調査し、自然選択の予測された遺伝子に対し機能解析を行ない、野生行動との関連を検討することで、霊長類感覚系の適応進化に対する理解を特段に深める。得られた成果は霊長類全体の感覚進化の理解を大きく進めるだけでなくヒトの色覚変異をはじめとする感覚多様性についても新たな視点を与えると予想される。 種内変異は環境適応への源泉であり現在進行形の進化の反映である。モデル生物は決して生物全体を代表せず、1個体のゲノム情報は決して種を代表しないことが一般に認知され始め、時代は多様性の探索とその意味付けという生物学本来の重要な側面に立ち戻りつつある。中でもヒトに近縁な野生霊長類の遺伝的多様性の理解は進化学の重要なテーマでありヒトの進化を理解する上でも極めて重要である。また野生状態の多様性の実態を明らかにすることは環境と絶滅危惧動物種の保全といった極めて今日的で切迫した問題への指針を与えることができる。

近年では産業界だけでなく人間社会にもロボットが導入されつつある。人間とロボットとが共存・共生・協働するためには、人間とロボットが相互に作用しあう人間機械協調システムが必要である。これまでの人間機械協調システムは、ロボット自体の動きや画像処理認識が低速のため、ロボットが人間に協調するのではなく、人間がロボットや機械に協調する形となっていた。このような問題を解決するには、高速ビジョン、高速画像処理、高速ロボットを導入することがシンプルかつ効果的である。 この研究室では人間とシステムが相互作用する場面において「システムが人間の視覚認識速度よりも高速に認識・行動し、人間が認識できない遅延レベルと高速サンプリングレートで人間とシステムとの相互作用を実現する」ことを目指している。その一環として、高速ビジョンと高速ロボットハンドを用いて，人間の動作に完全対応可能な人間機械協調システムを開発している。具体的な例として、勝率100 % じゃんけんロボットを開発し、この研究成果は動画投稿サイトにおいて、500万回以上の再生回数に達し、世界中で注目されている技術である。本技術は、人間の動作に合わせたロボットハンドのミリ秒オーダでの協調制御の可能性を示した一例であり、遅延なしの人間の動作支援や人間との協調作業などに応用展開されると期待できる。実際に、人間との協調動作・人間の作業支援・人間の運動機能拡張等の様々な具体的タスクを実現している。

この研究室では、農地転用の性格の変化、これまでの計画的な農地転用への取り組みや政策の限界を指摘し、今後の農地転用のあり方にとどまらず、まちづくり・むらづくりを射程に入れた土地利用をめぐる問題提起を行う研究を行っている。 近年、都市農家・都市農業に対する評価は大きく変化し、残地としての都市農地という考え方を見直す必要が出てきている。これまで都市農地が存続してきたのは私的経済主体としての都市農家の行動原理に基づくものであったが、その存在は安定したものではなく、都市に残された貴重な農地の公有地化も難しくなっている。現在の矛盾の根本的な解決は困難であることを前提に、市民のニーズに応えられるような実現可能な制度改革を提起しつつ、農的な土地利用を拡大して都市の修復を行いながら、最終的にそれをゾーニングに反映させていく取組が必要であると考えている。

　香りは、人の心理・生理・情動・行動に作用し、食事を始めとして私たちの暮らしのさまざまな場面で生活の質を左右しています。また、快適さや安心感、わくわく感など、幼少者から高齢者まで多くの方々の心の豊かさを高める可能性を秘めています。 　しかしながら、香りが脳や身体に及ぼす影響についてはまだわからないことが多く、香りの持つ機能を十分に活用できていないのが現状です。具体的には、人が光を感知する受容体が4種類であるのに対し、香りを感じる嗅覚受容体は396種類と非常に多く複雑で、加えて、数十万種とも言われる香り物質による嗅覚受容体の反応も、遺伝子多型の影響により大きな個人差があります。また、香りは経験や文化、体調などの影響を受けて感じ方や嗜好も変わります。このような嗅覚の複雑さのため、言葉に表せない香りの概念を客観評価できないことが香りの産業利用のボトルネックとなっているのです。 　そこで、当研究室で進める、JST未来社会創造事業『香りの機能拡張によるヒューメインな社会の実現』課題では、①嗅覚受容体の情報を基に、香りを制御・設計する技術開発、②脳・生理計測に基づく香りの客観評価技術の開発、③体臭や生活空間の香り成分解析および活用検証を行い、それらと大規模調査による遺伝子多型情報や心理データを収集・統合することで、香りの知られざる新たな機能・効能を引き出すサービスの創出を目指しています（図１）。食や生活空間を含めさまざまな分野への応用を目的として、人の香りの感じ方を予測し自在に香りをデザインする研究開発を進めています。 　本プロジェクトでは、「香り」を活用したサービスが社会に浸透することを目指して、成果の共有、活用方法の模索のため、『香り4.0研究会』を立ち上げ、活動を行っています。研究会は、業種・分野を越えて、香りの活用に関心を持つ方々が集う場ですので、ご興味ある方はぜひお問い合わせください。