可視光通信

とは、LED光等の人間が識別可能な光の点滅を利用したディジタル情報通信技術であり、特に、受信機にカメラ等のイメージセンサを用いたシステムを「

イメージセンサ型可視光通信

」と呼びます。この可視光通信技術を

高度道路交通システム(ITS)へ応用

する研究に特に注力してます。具体的には、交差点にあるLED信号機や車両のLEDブレーキランプを送信機に、車載カメラを受信機に用いた路車間及び車々間可視光通信システムの開発（下図参照）を行っています。本システムが実現すれば、

信号機等に交通整理や道路情報を提供する役割を付加

でき、

交通安全や安全運転支援に寄与

すると考えています。

これまで、痙性を呈する疾患の筋緊張評価として、アシューワースの方法が用いられてきたが、筋を他動的に動かしたときの抵抗感によって評価するため、実施者の主観が入ってしまう。そこで、下腿の振り子（ペンドラム）運動を動画像計測することにより、下腿部の動きをモデル化し、これをコンピュータ上でシミュレーションすることで、下腿における痙性の程度を客観的に評価することを目指す。

「下腿に２つの加速度計を装着し、その出力から下腿運動を計測するシステム」このシステムでは下腿運動の角加速度出力が直接得られる。モーションキャプチャー（動画像計測）では角度出力が得られるため、角加速度出力を得るためには、２階微分が必要となってしまう。

動画像の揺れ補正や画像符号化、移動物体検出などにおいては、カメラの移動によって生じるグローバルモーションを撮影した画像から推定することが必要とされています。このグローバルモーションを、画像中に様々な移動物体が存在しているような状況でも、画像処理によって高精度かつ高速に推定する方法について研究を行っています。

イオン伝導体の分光学的研究およびそれを用いた応用研究（イオニクス、フォトイオニクス、水素貯蔵材料等に関する研究）を行っています。
　主な研究内容：
　（１）超イオン伝導ガラス（SICG）の光学的特性（屈折率、光吸収）
　（２）ペロブスカイト型プロトン伝導体の赤外吸収（OH結合）

工学分野をはじめ、様々な分野にあらわれる困難な最適化問題を対象に、汎用的な最適化手法のメタ戦略アルゴリズム、機械学習、計算知能、数理最適化の研究に取り組んでいます。具体的には、最大クリーク問題、グラフ彩色問題、2次割当問題、施設配置問題、配送計画問題、スケジューリング問題などの問題に対して、進化計算手法や関連アルゴリズムの反復局所探索法、局所探索にもとづく高性能アルゴリズムの開発・改良・解析などの研究を行っています。これらのアルゴリズムの現実問題への応用として、製造業における生産スケジューリング最適化、次世代交通網における停留所等の配置決定やモビリティルート最適化、ドローンを併用した配送計画や廃棄物収集計画、自然災害時に備えた避難施設場所選定などの知的な各種システムの開発を進めています。

移動計測システムと呼ばれる高精度GPSを搭載したレーザ測量車の普及により、全国各地の道路をレーザスキャンした膨大な3次元データが蓄積されつつあります。このデータを道路関連業務で有効活用する研究や、インターネット経由で圧縮伝送して高速な3次元CGとして表示する研究などを行っています。

情報を信頼度が高く、効率的に、そして安全に伝達するための研究を行っています。近年、ディジタル通信やディジタル記録装置など、様々なシステムにおいてディジタル化が進んでいます。ディジタル・システムの信頼性を向上させる技術として誤り制御符号化技術と呼ばれるものがあります。これらに関する研究を行っているのが符号理論と呼ばれる分野です。誤り制御符号化技術は、携帯電話、DVD、QRコード、ディジタル放送などで実際に使われています。低密度パリティ検査符号に対するハードウェア実装に向いた復号法の開発や、フラッシュメモリなどのディジタル記憶装置を対象に効率的な符号法を考案し、計算機を用いた数値実験で性能を評価する研究を行っています。

コンピュータの性能は向上を続けているものの、ディープラーニング、ビッグデータ処理、物理シミュレーションのような複雑な計算を解くには非常に長い時間を要します。そこで、GPUやメニーコアCPUなどの多数の演算器を用いた並列処理により、そのような複雑で大規模な問題に対する計算能力を向上させる研究を行っています。さらに、FPGAの技術を用いてハードウェア構成を柔軟に変更可能な計算機システムを開発し、ハードウェアとソフトウェアの協調処理による効率よい計算アルゴリズムを探究しています。

複合クラスタという高性能コンピュータシステムを提案し、応用研究を行っています。コンピュータから家庭用電子機器を制御したり、逆に家庭用電子機器からコンピュータを制御したりといった、コンピュータと家庭用電子機器の協調動作を簡便に行うための共通の枠組みを提供します。また、教育工学分野では、学生の自習時間を増やすための取り組みや、講義内でのソフトウェアのチーム開発といった実践教育に取り組んでいます。

現在，大多数のデジタルシステムはクロックパルスに同期して動作しています．しかし，高速なクロックパルスは，消費電力が増大するだけでなくシステムの動作が不安定となる要因となります．本研究室では，クロックパルスを用いない非同期式回路に基づいて，大規模デジタルシステムや生体信号処理用小型プロセッサの高性能化・低消費電力化に関する研究を行っています．主な設計と実装には再構成型集積回路(FPGA)を用いており，監視カメラシステムや医用画像診断システム等を対象とした画像処理のハードウェア化にも取り組んでいます．

色彩に関する効果や視覚の特性などを画像処理に応用することで、人の感覚に適したディジタル画像処理を行う研究をしています。例えば、人の視覚は、年齢が上がるにつれて視野が暗くなり、特に短波長（青系）の色の識別が困難になっていきます。高齢者にとって見やすい画像を作るため、加齢変化を考慮した画像処理の研究を行っています。また、高齢者視覚研究の他に、ディジタル画像における「明度」と、人が感じる明るさである「知覚明度」の間には差があることを考慮した画像処理についても研究しています。

冬の時代が続いていたAIと総称される技術は、ディープラーニングの登場により再び注目を集め、あらゆる場所で活用されるようになりました。一方で、デジタル技術の導入格差と同様の問題がAIについても懸念されます。私はあまり光の当たらない現場仕事や小規模でニッチな分野に最新の技術を導入するにはどうすればよいのか？その場合、どのような情報通信技術が適しているのか？といったテーマに取り組んでいます。また、AI自体の研究として、教師なし学習である自己組織化といった手法に着目し、新たなアルゴリズムの開発や実応用につなげる研究も行っています。

化学プロセスで重要な粉やコロイドを対象とし、それらの基礎と応用に関する研究を通じて、モノづくりや環境問題の解決に役立つために研究を進めております。例えば、粉を下からの風により流動化させた固気流動層の液体に似た性質を利用して乾式分離技術を開発し、これまでに廃棄物リサイクル分野で連続分離装置の実用化を果たしております。また、最近、産業ニーズが高まっている界面活性剤を含まないコロイドを製造し、その応用利用に関する研究も行っております。

有機合成により、有機ＥＬ用発光体や太陽電池用色素など様々な有用化合物を合成しています。

これまでにない新奇化合物、新材料の開発、新現象の発見を目指して反芳香族化合物の合成も行っています。

また、酵素をお手本に人工酵素ともいえる有機スズ触媒を用いた有機合成も行っています。

無機材料の一つであるセラミックスの研究を行っています。岡山を代表する伝統工芸の一つである備前焼は、顔料や釉薬を施さずに作られますが、焼成後の作品の表面には様々な色模様が現れます。呈色の要因となる結晶相を特定し、その生成メカニズムを検討し、色模様を人工的に再現することを行っています。我々の研究グループでは、備前焼を代表する特徴的な赤色模様の「緋襷(ひだすき)」の形成メカニズムを明らかにしました。また、新規顔料開発や、希土類元素を含まない磁性材料の開発も行っています。

　地球上には、火山性熱水孔の高温環境、塩湖の高浸透圧環境、極地や深海底の低温環境、低酸素濃度環境など、通常の生物が生育できない「極限環境と呼ばれる場所」があります。このような「極限環境」にも生育する生物のことを極限環境微生物といいます。このような生物は、それぞれが生育する環境に適応したユニークな生体分子を持っています。その代表例が生命にかかわる化学反応を司るタンパク質（酵素など）です。一般的な酵素は高温（80℃など）にさらすと分子の形が壊れて機能を失ってしまいますが、100℃で生育できる超好熱菌は、100℃でも機能を維持できる独自の構造をもった酵素を持っているのです。酵素は医薬品、コスメティック、化学製品の製造や、廃棄物の処理など様々な分野で使われている重要な産業用資源です。極限環境微生物がのタンパク質は、今までの酵素では実現できなかった新しい化学反応を可能にできます。極限環境微生物がどのような構造と機能を持っているのかを明らかにし、そしてその機能を産業に利用する研究を行います。

【　研究内容の説明　】
　ビーカーの中で起こる化学反応、部屋の中の空調（室内環境）、黄砂やＰＭ2.5などの微粒子の飛散（自然環境）、コンビナートにある各種の化学工業装置など、流れ・伝熱．拡散が関わる様々な現象について、実験や計算機シミュレーションにより研究しています。
【　取得した特許　】
■ 特許第4931065号 「衝突型マイクロミキサー」
　水相と有機相などの二相が交互に流れる際に、それぞれの相を衝突させることで、反応効率の向上を図るものです。
■ 特許第5504526号 「マイクロリアクターを用いてスラグ流を形成する方法」
　水相と有機相などの二相が交互に流れる際に、それぞれの相が継続して形を変えられるよう工夫し、このとき生じる渦を利用して、反応効率の向上を図るものです。

酵素や抗体など生体関連物質が持つ特異性を利用したバイオセンサーの開発を行っています。例えば、テロリストが使用すると予想される化学剤の人体への影響（酵素の働きをとめること）を利用した化学剤検出センサーやコロナウイルスの遺伝子を短時間で増幅可能な遺伝子増幅チップ、増幅した遺伝子を簡便に検出する方法の研究を行っています。

我々の研究室では、ホスホリル基を末端アルキンの保護基として利用し、新規反応の開発と機能性分子を合成する研究を行っています。例えば、ブロモ(ホスホリル)エチンを出発原料に用いれば、銅触媒を用いてトリアゾール骨格を自在に構築し、市販薬剤分子を合成することに成功しました (Org. Lett. 2020, 22, 5099–5103.)。

また、最近ではホスホリル基を有するイナミン (= アルキニルアミン) を利用して含窒素π共役系化合物を合成し、これを発光・太陽電池・超伝導材料に応用する研究も実施しています。

近年、次世代の磁性材料として注目されているイプシロン酸化鉄(ε-Fe2O3)は準安定相であり、ほかの酸化鉄と比べその物性や合成方法はあまり知られていない。我々の研究グループでは、岡山の伝統工芸である備前焼の呈色機構について検討するなかで、ε-Fe2O3がムライト結晶表面に析出することを発見した。また、スピネル構造化合物の分解過程で生成することも見出しており、このようなε-Fe2O3の生成メカニズムの解明が新規磁性材料および合成法の開発に繋がるものと考え、研究に取り組んでいる。
ほかに、Al-B-C系高温構造材料の開発にも着手している。Al3BC3セラミックスは難焼結性セラミックスの焼結助剤や種々の炭素含有耐火物の酸化防止剤としての活躍が期待される高機能性複合炭化物である。我々は簡便な合成法により六角板状Al3BC3粒子の合成に成功し、この粉末を用いて作製したセラミック焼結体は異方的な機械的特性を示し、粒子配向による強度の増加が確認された。現在は工業材料に応用するために必要な種々の物性評価を進めている。