東京大学産学連携プロポーザル

近年、スマートフォンを始めとするモバイル型端末の爆発的普及に伴い、これまで主流であった固定センサを軸とした都市センシング手法に対して、モバイル型端末をセンサとして利用するユーザ参加型センシングについての研究が進められている。 本研究室では、スマートフォンをセンサとして利用し、人流や騒音など、様々な環境情報をセンシングし、クラウドで可視化することによって都市センシングの研究実績を積み重ねてきた。 固定センサを利用する都市センシングでは、固定センサの購入・設置費用、給電などのメインテナンスコスト、設置にあたっての調整労力など、莫大なリソースを必要とする一方、モバイル端末を用いた都市センシングでは、これらのコストを抑えられる他、センシング範囲内を参加者が密に探索することにより、高精度な結果をアウトプットできる。

ナノメカニカル振動子は、振動を介し様々な微小物理量（変位，機械的・電磁気的力，温度，電荷，スピン等）を検出できることから、NEMS(Nanoelectromechanical systems)センサのキーコンポーネントとして期待されている素子である。当研究室では、ナノメカニカル構造のセンサへの応用を進めるとともに、その研究開発の鍵となるナノ構造作製技術，振動計測技術，ナノメカニカル構造体の特性解明，機能化に関する研究を行っている。 ナノメカニカル振動子の高性能化，センサ応用を行った例を紹介する。図１は、歪印可によりグラフェン振動子を高Q値化した例である。振動子に引張応力を印可することで、共振周波数の高周波数化に加え、センサ感度に関係するQ値を大幅に改善(現時点で24倍の高Q値化を達成)することができる。その他、形状や表面状態，材質を工夫することで、振動子の高性能化，高感度化に取り組んでいる。また、センサ応用の一例として、図２に波長計測素子を示す。光通信技術，分光技術などの材料評価技術への応用を狙った素子である。このように、ナノメカニカル構造を活用したセンサ素子，或いはその高性能化に関する研究を進めている。

土壌由来の温室効果ガスの発生量、動態は、連続測定データが少ない一方で、放出の時間的変動が非常に大きいということが近年わかってきた。ガス透過性樹脂を土中に埋設し、ターゲットとなるガスをセンシングできるセンサーを挿入することで、土壌中のガス濃度の連続測定が可能になる。

衛星からの画像は、資源探査や環境モニタリングなど利用分野がますます拡大し、その画像の高精度化への要求も高まってきている。この研究室では、地球観測衛星や惑星探査の各種センサ（ASTER、Hyperion、HISUI、Kaguya等）からの画像処理高度化の研究を行っている。振動補償や、光学センサの視線ベクトルの高精度化、新しいリサンプリング法などの処理により、有益な衛星リモートセンシング画像を生成している。また、処理結果を三次元地殻変動の検出や超多波長放射計の利用に用いている。

この研究室では海底の地形、地磁気、重力やソナー画像の解析をもとに、海底がどのような歴史をたどって現在の姿になったのか、更にその背後にある物理過程は何なのかを研究している。現在の主な対象は新しい海底を生み出している中央海嶺や背弧の拡大プロセスである。 深海域の海底観測においては、船上からのリモートセンシング（音波、重磁力場）の分解能に限界があり、高精度探査のために無人・有人の潜水船や曳航型測器の充実が必須である。

多様な業務を同時並行的に行う人の行動を、何らかのセンサ系で認識し、その行動遂行を円滑にするべく支援する研究を行っている。例えば、製造工程、看護師、介護職、管理業務に従事している人等々が、各瞬間においてどの業務を遂行していて、全体としての業務進捗状況がどうなっているか、今後どのような手順で業務遂行するべきかについて、センシング技術やスケジューリング技術を用いて支援する方法論の提案ならびにシステム構築を行う予定である。

海表面の流れや海上の風情報は、大気と海洋の相互作用を理解する上で欠かせない要素である。近年ではリモートセンシング技術の発達により、気象衛星を用いて全地球規模の海表面流や海上風を推定できる。しかし、気象衛星による観測は1日最大2回という時間解像度のため、環境の細かい時間変化を捉えられない可能性がある。さらに、沿岸域では陸地の影響で衛星による推定が困難である。 滑空するミズナギドリやアホウドリの飛行をバイオロギングによって測定したところ、海鳥の位置情報から、海表面流や海上風を推定することができた。このデータによって、従来の気象衛星による観測の空白を補間できるようになる。これまでの研究で、動物を用いた海洋観測で得られたデータを大気・海洋モデルに入力するとモデルの予測精度が向上することが知られている。