【研究領域課題番号】18H03825 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

歩行者 / エージェント / モデリング / 賑わい / 人工社会 / モデリング＆シミュレーション / Covid-19 / ディスタンシング / 視界駆動型 / シミュレーション / 視界駆動型エージェント / EVA / 三次元都市空間 / 隣接確率評価 / 群集事故 / 賑わい分布 / 歩行者エージェントモデル / 機能的階層 / 都市モバイルエージェンモデル / 混成流シミュレーション / 視界駆動 / 「自然な動き」

【研究成果の概要】

(1)Covid-19状況におけるパーソナルスペーシング（ディスタンシング）のエージェントシミュレーション分析の成果論文が学術誌に掲載された。近接作用層モデルの妥当性評価枠組みの研究が国際会議で発表された。エージェント技術研究の成果として強化学習による回避行動の自動生成研究が国内学会で発表された。また、コロナ禍における公園でのアクティビティ調査とともにそのデータを用いてのグループスペシングのエージェントシミュレーション分析が国内学会で発表された。コミュニケーション層の基礎研究にあたる非常時避難における自然言語処理分析の研究が学術誌に掲載された。
(2)三次元都市空間内での視界駆動型歩行者エージェントのモデリング＆シミュレーション研究の成果としてVD19研究が国際会議で発表された。歩行者エージェントの行動データ採取のための仮想空間ならびに仮想現実感のゲーミング実験についても国内学会で発表されている。住環境への応用シミュレーション分析もまた国内学会で発表された。
(3)都市のミドルスケール規模の賑わい計測のための携帯電話位置データを用いた研究として、岡崎市中心地の研究が国際会議で発表された。また名古屋都心域を対象とした計測と立地予測のシミュレーション研究が国際会議で発表されるとともに、学術誌への投稿が予定されている。ポイント型データの分析研究が国内学会で発表されている。データマイニングの分析研究が国際会議で発表された。新しい賑わい計測の萌芽として地域POSの研究が国際会議で発表された。
(4)成果発信としてゲーミングシステムの基礎にあたる英文書籍”Simulation & Gaming for Social Design”が刊行された。内容には概説、認知エージェントの基礎理論としてのハイパーゲーム、アジスアベバにおける都市問題への適用などを含んでいる。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2018-04-01 - 2023-03-31

【配分額】43,680千円 (直接経費: 33,600千円、間接経費: 10,080千円)

【研究分野】社会システム工学・安全システム

【研究領域課題番号】15K01233 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シミュレーション / 避難 / デジタルヒューマン / キネマティクス / モデリング / 災害 / 防災 / 被曝 / ロボティクス / 原子炉 / 原子力発電所 / 人間モデル / 廃炉 / プラットフォーム / ３次元 / 津波 / マルチエージェント / ３D

【研究成果の概要】

減災のための人間及びその集団の動作を精密に考慮できる避難シミュレーション法を開発した．はじめに避難時間に及ぼす集団の避難経路分岐の影響を検証した．この結果，集団平準化の効果，および実験による平準化の検証，そして搬送時の負荷による避難時間の増加などが減災へ与える影響を示した． ついで廃炉作業において特定区画における作業者が施設外へ避難する際の避難時間および被曝量の推定に着目した．具体的には原子力発電所建屋内での事故を想定して作業員の被ばく量をシミュレーションした．この結果，個々の作業員被曝量を見積もることが可能であること，被曝低減のための避難路計画に，開発した技術が有効であることを明らかにした．

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】26610167 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サンゴ / 炭素同位体比 / vital effect / モデリング / 数値シミュレーション / サンゴ骨格 / 炭素安定同位体比 / モデル / 同位体 / シミュレーション

【研究成果の概要】

サンゴ骨格に記録される炭素安定同位体比のvital effectを解明するために、Nakamura et al.（2013）によって開発済みのサンゴポリプモデルに組み込む炭素同位体の拡張モジュールの開発を行った。このモデルを用いた数値実験により、サンゴ骨格の炭素安定同位体比のvital effectは呼吸由来の無機炭素が石灰化に使用されることで引き起こされることが分かった。また、このモデルによってサンゴ年輪に記録される炭素同位体比の年周変動も再現された。この年周変動は、サンゴ組織の炭素同位体比の変動と連動しており、この変化は主に日射量の年周変動に起因する光合成速度の年周変動に起因する。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】医療系薬学

【研究領域課題番号】24590210 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

民族差 / CYP2D6 / CYP２C19 / 個体間変動 / モンテカルロシミュレーション / ポピュレーションファーマコキネティクス / 薬物動態 / モデリング / シミュレーション / 母集団薬物動態解析 / 抗菌薬 / CYP2C19 / CYP2C9 / 遺伝子多型 / 低分子ヘパリン / 腎クリアランス

【研究成果の概要】

本研究では、抗菌薬において欧米人集団にて作成された母集団薬物動態（PPK）モデルに、日本人の値を入力することにより、日本人の血中濃度の予測が可能であることを示した。しかし、セフエム系の一部、アミノグリコシド系およびグリコペプチド系の薬剤では、予測値から外れる事例が散見された。個体間変動の設定値が適切でないことが原因と考えられた。抗血栓剤について、2種の吸収過程を組み入れたPPKモデルを構築し、民族差は体重などの共変量により説明できることを示した。さらに、遺伝子多型の頻度に民族差があるCYP2D6およびCYP2C19基質において、酵素活性の変動を求め、異なる民族のAUCの変動予測に成功した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】経営学

【研究領域課題番号】23243057 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ビジネスプロセス / モデル化 / IT投資 / モデリング / ひとのつながり / 交渉 / シミュレーション / 離散事象 / DEMO / 経営情報

【研究成果の概要】

本研究では、3つの方向からのアプローチした。飯島は、「調整的視座」からのBPM方法論DEMO注目して、基礎理論構築のための準備を行った。これにもとづき、DEMOモデルにもとづくシミュレーションを行うための変換について定式化した。末松は、ビジネスプロセス志向性の強化およびそのための実態把握と明示化を目的とする研究を行い、36組織の約100の会議について調査した結果、会議管理技術と企業のパフォーマンスの相関関係は非常に強いことを示した。妹尾は、組織科学と知識創造の観点からビジネスプロセスを分析するための変数の絞り込み、およびケース教材を開発するための事例選定とデータ収集を実施した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】30,420千円 (直接経費: 23,400千円、間接経費: 7,020千円)

【研究分野】スポーツ科学

【研究領域課題番号】23300229 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

水泳 / スポーツバイオメカニクス / スイマーロボット / 非定常流体力 / モデリング / シミュレーション / 流体力学 / ロボティクス

【研究成果の概要】

本研究ではまず，全身駆動型スイマーロボットを開発した．本ロボットは実際の競泳選手の1/2サイズのヒューマノイドロボットであり，全身に20個のサーボモータを内蔵し，人間の泳動作を忠実に再現することができる．本ロボットを回流水槽に設置し，クロールの泳動作を行わせ，ロボット全体に作用する非定常流体力を測定する実験を行った．その結果，手が水をかく瞬間における推進力発揮が実験的に確認された．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円)

【研究分野】航空宇宙工学

【研究領域課題番号】21246125 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

乱流微粒化 / 噴霧燃焼 / 数値シミュレーション / サブグリッドモデル / 微小重力実験 / 微粒化理論 / モデリング / 自己不安定化機構 / 液体ロケット / 二流体同軸ジェット / 直接数値シミュレーション / サブグリッド / 自己不安定化ループ / 2流体同軸ジェット / シミュレーシ / モデリン

【研究成果の概要】

噴霧燃焼は航空宇宙機エンジンに不可欠な技術である。近年、エンジン開発のために数値シミュレーションの導入が図られてきているが、最も重要な微粒化過程を予測する機能を欠いているために、現行の噴霧燃焼シミュレータの能力は大きく制限されている。本研究では、微小重力実験の観察から生まれた新しい微粒化概念を発展させ、これまで分からなかった高速噴射液の不安定化機構と乱流微粒化過程を支配する物理法則を解明した。それにより、現行の噴霧燃焼シミュレータに組み込み、噴射液の発展に伴って生じる局所的に異なった乱流微粒化による噴霧生成をシミュレートするサブグリッドモデルを構築することに成功した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009-04-01 - 2014-03-31

【配分額】42,640千円 (直接経費: 32,800千円、間接経費: 9,840千円)

【研究分野】反応工学・プロセスシステム

【研究領域課題番号】20246115 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

プロセス強化 / ネットワーク / ダイナミクス / マルチスケール / モデリング / 設計論 / ダイナミックス / シミュレーション / 共進化

【研究成果の概要】

本研究は、プロセスのもつ機能要素のダイナミカルなネットワーク性に着目したプロセス強化の方法論を構築することを目的とした。ダイナミカルネットワークによる設計論とモデリング、個別プロセスのダイナミカルネットワークの解明の二つの部門に分けて、解析と設計の二つの観点から研究を遂行した。その結果、プロセスを機能ネットワークモデルで表現し、ネットワーク上のハブ要素を強化することで、プロセスの飛躍的向上が期待できることを見出した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】51,350千円 (直接経費: 39,500千円、間接経費: 11,850千円)

【研究分野】スポーツ科学

【研究領域課題番号】20300208 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

スポーツバイオメカニクス / 水泳 / 非定常流体力 / スイマーマネキンロボット / モデリング / シミュレーション / 流体力学 / ロボティクス

【研究成果の概要】

本研究ではまず,スイマーマネキンと水中物体3自由度駆動装置からなる,スイマーマネキンロボットを開発した.次に本ロボットに実際のスイマーの泳動作を入力し,非定常流体力の測定実験を行った.そしてスイマーマネキンを表現するシミュレーションモデルを作成し,実験再現シミュレーションを行い,シミュレーションモデル中のパラメータを調整することにより,高精度で実験を再現することができる,流体力モデルを実現した.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)

【研究分野】制御工学

【研究領域課題番号】19560450 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

システム最適化 / モデリング / シミュレーション / メタヒューリスティクス / 応答曲面 / Particle Swarm Optimization / Radial Basis Function / サポートベクターマシン

【研究成果の概要】

モデリング・シミュレーション技術との融合・結合を前提とした新たな最適化アルゴリズムの開発と, 最適化アルゴリズムとの融合・結合を前提とした新たなモデリング技術の開発を同時にかつ双方向・相補的に進め, これらを統合した新たな最適化の枠組みである統合型最適化の構築を行った。主要な研究成果の概要は以下の通りである。
Particle Swarm Optimization(PSO)のアルゴリズムに適応的なパラメータ更新規則を導入した新たなPSOを構築し, 典型的なベンチマーク問題を用いた数値実験により, 有用性を検証した。
PSOにおける探索の多様化・集中化を定量的に評価可能な「群の活性度」を新たに定義し, この活性度をフィードバック制御する新たなPSOを構築し, 典型的なベンチマーク問題を用いた数値実験により, 有用性を検証した。
関数近似手法(モデリング)として, RBF(Radial Basis Function)を用い,最適化手法としてPSO(Particle Swarm Optimization)を用いる統合型最適化手法を構築し,ベンチマーク問題を用いた数値実験を行った。さらに,サンプル点配置および追加方法に関する検討を行った。
統合型最適化手法を多目的最適化問題へ拡張し, RBFとPSOを用いた多目的統合型最適化手法を構築し, ベンチマーク問題を用いた数値実験を行った。
RBFとPSOを用いた統合型最適化手法と, 有限要素法を用いた電磁界解析シミュレータを結合させることで, サーフェスモータの最適設計が実現できることを検証した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】社会システム工学・安全システム

【研究領域課題番号】17510117 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

敵対 / 紛争 / 数理 / シミュレーション / モデリング

【研究成果の概要】

近年、個人・組織・国家などの主体間の相互作用の中で、特に紛争や敵対など非協力関係が極端化する傾向がある。本プロジェクトの目的は、次の2つである。(1)敵対・紛争という極端な非協力関係に焦点を絞った、数理的モデル・シミュレーションモデルによるアプローチという着想を定着させ、概念の定式化を行う。(2)そのような敵対・紛争の構造と発生過程を考察するため、解析的モデルとシミュレーションによる重層的で統合的な方法論を提案する。
以上述べた目標の下、本研究では敵対・紛争の数理モデルとシミュレーションモデルを発展させて革新的な枠組みを構築した。ハイパーゲーム、ドラマティックモデルやランドスケープモデルを含む最新の研究成果を情報収集した。これにより、モデルの骨格を飛躍的に革新し、国際学会で発表した。さらに、このようなパラダイムの重要性について、申請者が会長を務める国際学会で発表した。
同時に、当該地域の研究者も巻き込んで、インドネシアのチタロム河川の流域およびバンダアチェを訪問調査し、それに基づき、これらの地域における厳しい利害関係者の対立と共生の実際の状況を分析し、それらを特徴づける基本構造を明らかにした。さらに、非協カゲーム理論をもとに共生・敵対の記述する数理モデルとしてハイパーゲームモデル、ドラマティックモデルを用いて表現し、重層的で統合的な方法論の構築を進めた。
以上により、「交渉とコミュニケーション・相互理解が敵対・紛争を解消するメカニズム」の解明と、「敵対・紛争解消の具体的提言」に対する理論的および実践上の基盤を整備し、次年度以降に予定している今後の研究への準備を完成させた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】2,810千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 210千円)

【研究分野】化学工学一般

【研究領域課題番号】12355031 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

化学工学設計論 / 非線形ダイナミックス / ニューラルネットワーク / バーチャルリアクター / 混合特性 / 混相流 / 動的反応操作 / 乳化重合 / 複雑系化学プロセス / 動的設計・操作法 / 履歴性・分岐性 / カオス混合 / 混相流反応装置 / モデリング / シミュレーション / 不安定性 / 多重安定性 / 振動現象

【研究成果の概要】

非線形ダイナミックスを内包する複雑系化学プロセスを流体の混合場で実現するシステム(化学装置)をオペレーション、コントロールの設計法と実際について各グループA〜Gで手分けして研究を実施した.
A:複雑系化学プロセスとして酢酸ビニルの乳化重合を取り上げ,システムとして撹拌混合反応装置を採用して回分操作と連続操作による反応速度(重合率)、ラテックス粒子の粒度分布の時間変動ダイナミックスを観察した。機能制御に関係する粒度分布の制御,分子量分布の制御の可能性を例示し、粒子成長過程の析出凝集プロセスのメカニズムを解明した。また、非線形ダイナミックスの特徴である流動形態の遷移特性である分岐性、履歴性に留意して、共軸回転円錐流動装置、衝突噴流装置,往復振動混合装置の反応場の混合特性のデータ蓄積を行った.
B:革新的な化学プロセス強化を目指し,重合反応など多様な化学プロセスを対象に、化学プロセス・ダイナミックスのモデリングの研究を知的ネットワークシステム(各種ニューラル・ネットワーク)を応用して行った.また、遺伝アルゴリズムで最適化したニューラル・ネットワークによる設計法や反応装置の動的挙動のシミュレーション法などを提案した.
C:混相流反応装置の新しい設計・スケールアップ法の観点から、局所の物理量の変動の実際のデータの蓄積によるデータベースの構築をし、逆にこのデータベースからニューラルネットワークにより設計条件に適した諸特性の時系列データを得る方法を考案した。また、マクロな流動構造をCFDシミュレーションにより得て,これにミクロ構造の時系列データベースを重畳させるバーチャルリアクターの設計法を提案した。
D:流体の混合現象を非線形性ダイナミックスの観点からモデル化し、新しい混合装置の開発を目指した研究を展開した.省エネルギー型の混合効果が高い往復振動式混合器の混合モデルの構築と直接数値シミュレーションを行った。通常の撹拌式混合器について流れ全領域に亘る局所速度成分の時系列データをLDVにより計測して、ヴァーチャルリアクター設計に役立つデータベースを作った.
E:化学振動を伴う複雑系化学反応のモデル化、内部熱交換蒸留塔の設計と操作、高分子膜の移動現象等々,実際的なプロセスのダイナミックスの実験とモデル解析を行った。蒸留塔の実用化へのモデルプラントの設計のステップに入った.
F:化学反応の動的操作による反応促進と触媒活性に関する実験とモデル解析を行って、次の実用化のための実験のステップに入った.
G:気液接触反応プロセスの動的設計を目指して、気泡のダイナミックスの可視化観測技術の開発と物質拡散の定量化、気泡計測の信頼性評価に関する実験的研究を行って、ファイバープローブによる可視化解析および信頼性評価法を考案した.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2000 - 2002

【配分額】43,870千円 (直接経費: 37,900千円、間接経費: 5,970千円)

【研究分野】機械工作・生産工学

【研究領域課題番号】05302030 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

仮想生産 / 生産システム / モデリング / 分散シミュレーション / シミュレーション

【研究成果の概要】

本年度の研究成果の概要を以下にまとめる.
1.仮想生産システムのモデリングとシミュレーションのシステム開発のためのフレームワークを提案し,どのような機能がそこで要求されるかを明らかにした.
2.仮想生産システムのモデリング手法を,オブジェクト指向に基づいて明確化し,機器モデルの階層の作り方や,各機器の挙動の効率的な定義方法を提案した.
3.分散シミュレーションを行うために必要なシミュレーションのリソーシスの管理とプロセスの管理手法を検討し,プロトタイプシステムを実装して検証を行った.
4.既存のシミュレーション・ソフトウェアの活用を目的に仮想生産システムとの接続を行い,プロセス間通信による接続を実現した.
5.仮想生産システムの分散シミュレーション環境に実機を取り込む実世界インタフェースの仕組みを提案し,プロトタイプ上においてその有効性を検証した.
今後は,より強力な計算ならびに通信能力を用いることにより,リアルタイム性を高めていくことと,仮想現実感技術を積極的な適用により,リアリティの高い仮想生産システムを実現していくことが挙げられる.

【研究種目】総合研究(A)

【研究期間】1993 - 1994

【配分額】19,000千円 (直接経費: 19,000千円)

【研究分野】機械力学・制御

【研究領域課題番号】05650226 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マルチボディ・ダイナミクス / 動力学 / モデリング / 自動制御 / コンピュータダイナミクス / シミュレーション / ヴィークルダイナミクス

【研究成果の概要】

本研究は、マルチボディ・ダイナミクスを用いた運動方程式の自動生成、解析システムに関する研究である。コンピュータによる数値的・記号処理的に運動方程式を自動的に求め、さらに数値シミュレーション、固有値解析、周波数応答解析なども自動的に行うものである。このように誤りが生じ安いルーチンワークを自動化することは、創造的な開発に重要である。
本年度は、マルチボディ・ダイナミクス・システムの記述方式として、Newton-Euler法、Kane法、ベクトルネットワーク法、さらに感度行列を用いる方法について比較検討した。制御システムへの適用、モデリングの自動化という目標のためには、できるだけ簡単な手法が好ましく、自由度の設定が容易である感度行列を用いる手法に着目した。
モデルの自動生成の手法については、人工知能的アプローチと、機械的手法の2通りが考えられる。システムを容易に構築するには、後者の考えを取り入れ、解析結果を基に必要な自由度のみ抽出する方法が簡便であることが判り、その手法を探った。制御系を導入する点に関しても、検出量、操作量の自由度を指定できる手法が好ましい。
ソフトウエアについては、使い安さの点から、グラフィカル・ユーザー・インターフェイス(GUI)やウインドウズ・システムの採用が好ましく、プリプロセッサ、ポストプロセッサとして、パソコンによるCADシステムを用いる手法を検討した。
上記の検討結果を踏まえ、ヴィークルダイナミクスを対象としたプロトタイプのソフトウエアを構築し、現在汎用性を持たせるような改良を加えている。
開発したシステムの有用性は、高速鉄道におけるセミアクティブ制御の考えを取り入れた、前後非対称方式操舵台車システムに適用し、確認した。

【研究種目】一般研究(C)

【研究期間】1993

【配分額】1,800千円 (直接経費: 1,800千円)

【研究分野】船舶構造・建造

【研究領域課題番号】02302051 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

CIM / プロダクトモデル / 製品モデル / シミュレーション / オブジェクト指向 / 生産管理情報 / 統合システム / モデリング / 製品定義モデル / 関係情報 / システムインテグレーション / プロダクト・スパイラル / 寸法表現 / 幾何情報 / 属性情報 / 構造設計 / 生産設計 / オブジェクト指向言語 / デ-タ・ベ-ス / 3次元幾何情報 / エンジニアリング情報 / 属性 / 生産計画 / カット・アセンブリング機能

【研究成果の概要】

1.製品モデルの重要性:造船CIM構築のためには、設計から生産まで一貫して使用することができる製品モデルを構築することが必要であることが理解できた。製品モデルの情報として重要なものは、船体構造を構成する部材のモデル化と部財間の関係情報が重要であることが確認された。これらの情報が獲得されれば、分割の機能、アセンブリングの機能によって、製品の生産情報まで獲得することが可能であることが確認できた。2.設計モデルの重要性:上記に示した製品モデルの情報を生成するのは、生産活動における設計業務である。したがって、情報の効率的な生成は設計活動のモデル化が重要である。本研究では船体構造の設計手法として空間分割モデルとユニットによる内部構造の設計手法を提案し、設計情報の記述の重要性をも主張することができた。また、部品の詳細な設計はアセンブリング・シミュレーションによる検討による支援が重要であり、生産設計の位置づけを明確にすることができた。3.プロダクトスパイラルの概念の構築:本研究では、設計から生産にわたる広範囲の生産活動をプロダクトスパイラルの概念を提案することによって整理することができた。プロダクトスパイラルは1)構造機能の創出2)構造の部品化3)構造の構築の3本柱から成立ち、製品モデルが1)-3)へ情報を獲得しながら情報量を増やし、情報の完成度を高めるものである。このスパイラルに沿って進むと、確実に製品モデルは進化し、その場その場で必要な情報を提供することができることになる。4.オブジェクト指向によるシステム開発の有効性:オブジェクト指向言語によるシステム開発は、その言語の特徴であるオブジェクトの概念によって、システムのプロトタイピング、インテグレーションに関して有効であることが確認された。また、そのCIMの様な大規模なシステム開発にはオブジェクト指向のような柔軟な言語が有効であることが理解できた。

【研究種目】総合研究(A)

【研究期間】1990 - 1992

【配分額】9,700千円 (直接経費: 9,700千円)