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スクリーンレス空中3Dディスプレイ

バートンは空中に文字や絵を描画できる空中3Dディスプレイをデモンストレーションしました。同社はプラズマ発光という現象をディスプレイに応用することで、日中野外でも映像を空中に表示できるこの技術を開発しました。

"他のディスプレイとの最大の違いはスクリーンレスディスプレイであることです。スクリーンのいらない大気中に文字や絵を描画できる唯一の装置であることです。"

"なぜこのディスプレイを開発しようと思ったかというと、震災があった時、文字を空中に書けたらいいんじゃないかという発想でした。それで、空気中にどうやって文字を書こうかと思った時に、プラズマ発光という現象を使おうと考えたところが他との違いです。"

バートンはこの技術を防災向け用途に使うことで、災害時、どこに避難したらいいかとか、どこに食料があるか、と言った避難/災害情報を音と一緒に文 字で空中に表示することで情報の伝達を早めることを考えています。さらに、スクリーンレスディスプレイを使ったサイネージ(広告)への応用も視野に入れて います。

建物局部風圧の予測とその制御システムの開発

清水建設技術研究所では大型風洞実験で実施された実験結果を「京」コンピュータ」というスーパーコンピュータを使った超大規模数値流体シミュレー ションにより再現することで、建物の壁面に作用する局部的なピーク風圧値を詳細に予測できる新しい手法の研究開発に取り組んでいます。

"今回の研究の特徴は、全長100メートルの巨大な風洞実験を「京」コンピュータを用いて、超大規模数値流体シミュ レーションを行って再現し、今まで予測できなかった建物の風圧値を正確に解析できるようになり、建物周辺の流れの様子と周辺の環境など従来見えなかったと ころが見えるようになったことです。"

建物には、構造的な安全性と、安心して快適に使えることが求められます。建物周辺の流れの様子が詳細に可視化されることにより、より高いレベルでの 建物の最適化設計ができるようになるだけでなく、流れを積極的に活用することで、省エネにつながる都市環境を作り出す事もできるようになります。

スーパーコンピューターを活用した自動車の空気力学シミュレーション

北海道大学大学院と理研計算科学研究機構 では、自動車のまわりの空気の流れをシミュレーションする空力シミュレーションの研究をしています。自動車が走行する際に自動車に作用する空気の力を調べ ることは,燃費や走行安定性・安全性の向上に不可欠で、中でも一番重要な空気抵抗をスーパーコンピュータ「京」を使うことで、風洞実験に匹敵する高い精度 でシミュレーションすることが可能となりました。

"今まではシミュレーションというのは、風洞の代わりという事だったんですが、なかなか風洞の性能はでてこない。とい う事で、最後は必ず風洞で実験するけれども前段階でシミュレーションしていた。それに対して風洞実験をそのままシミュレーションに置き換えるようなそうい うシミュレーションが「京」でできるようになります。これができるようになると設計の非常に最初の方の段階で、まだ設計図しかない段階で、これから作る車 の空気的な性能がわかるようになります。"

防災・減災へ向けての予測研究

金田義行氏が研究開発課題責任者をつとめる、HPCI戦略プログラム分野3「防災・減災に資する地球変動予測」地震・津波の予測精度高度化に関する 研究は、「地震課題」、「津波課題」、そして「地震や津波が都市に与える被害を評価する都市の課題」という3つのテーマに関する研究を「京」コンピュータ を中心とするスーパーコンピュータを使い、高精細・高精度な統合シミュレータの構築を目指し、地域の防災・減災対策に役立つような研究を続けています。

"我々は、2011年の東日本大震災で甚大な津波の被害を目の当たりにしたわけですが、これから我々が迎えるであろ う、南海トラフ巨大地震あるいは首都直下地震、これはいずれにしても大きな被害が想定されているわけです。地震や津波のいわゆる広域複合災害という事を考 えた時に、日本列島あるいは西南日本、あるいは首都直下のいわゆる首都圏を非常に精緻に色々なシミュレーションができる。これは非常に素晴らしい事です。 この「京」のようなコンピュータを使うことで、より複雑なそしてより多くのパラメータを使う事で、いわゆる我々が今まで見えなかった現象もある程度見えて くる。そんな事が研究面としては期待できると考えています。"

人と環境にやさしいネットワーク社会の実現と制御システム

慶應義塾大学理工学部 電子工学科 久保亮吾研究室では、インフラサービスの観点から人と環境にやさしい社会の実現を目指しています。研究室では、対象を自由自在に操作するための制御工学と複数の対象をネットワークで繋ぐ情報通信工学の学問領域で研究が行われています。

"システムが高機能化されていくと、豊かな生活として、今まで実現できなかったようなサービス、例えば電力のサービス であったり、情報通信のサービスが実現できるようになります。それに加えてただ豊かになるだけでなく、持続可能な社会でなければならないので消費エネル ギーを削減し、かつ豊かな様々なサービスができるような社会を実現できると考えています。"

異なる学問を研究して見えてくる将来のネットワーク化社会。 制御工学と情報通信工学を融合する事で研究室では2つの新たな技術の研究開発を行っています。

新薬開発を加速する「京」インシリコ創薬基盤の構築

大阪には昔から数多くの製薬企業があります。2013年に誕生したグランフロント大阪にオフィスを構えるNPO法人バイオグリッドセンター関西は、 現在、スーパーコンピュータを利用して薬品を創るインシリコ創薬と呼ばれる新たな基盤構築のプロジェクトに大学や製薬企業とともに取り組んでいます。これ まで医薬品の開発には長い年月と巨額の費用がかかってきましたが、インシリコ創薬では「京」コンピュータを用いる事で大きく効率化する研究が進められてい ます。

"もともとスーパーコンピュータとバイオ分野の融合という事で始めたんですけど、ちょうど2011年頃にですね、スパ コンの「京」が神戸に出来るという事を受けて、じゃあ製薬産業、創薬産業でスパコンを使った産業利用が出来ないかという事で、ちょうど京が共用開始になる タイミングに合わせて我々もプロジェクトメイキングして産業利用という事で手を挙げさせて頂いた。" バイオグリッドセンター関西は京都大学の奥野教授が「京」を利用して開発されたIT創薬と製薬会社とを繋ぐ架け橋となる活動をしています。「京」インシリ コ創薬基盤の構築のプロジェクトでは11社の製薬企業が参画し、プロジェクトの下で企業の壁を越えた議論が日々成されています。

マルチスケールマルチフィジュックス 心臓シミュレータの開発

東京大学及び富士通の研究グループは、分子モーターの動作原理の数理モデルから心臓の拍動を再現できるシミュレータを開発しました。これによりミク ロレベルの分子とマクロレベルの心臓を結んだ研究が可能となり、基礎医学および臨床医学の分野に実用するための高度な予測が可能となりました。

"私自体が担当しているのは心臓の機械的な動きと言いますか、力学的な動きを筋肉を収縮させる元になっている分子の振 る舞いをもとに、そういう大きなコンピュータのパワーを使って計算しようというそういう試みをしています。 今まではどうしても計算パワーの問題から分子の振る舞いのモデルから出発するときにどうしても重要な部分を省略して計算しないといけなかったので、 なかなか正確な計算ができなかったんですけども、「京」の計算力を利用してそのまま素直に分子一つひとつをシミュレーションして、それを心臓の筋肉の中に 埋め込んで拍動させるということが出来るようになりまして非常に自然な心臓の動きが素直に再現できるようになったと考えています。"

3つの視点から導きだされるITの発展を目指す

慶應義塾大学理工学部情報工学科 遠山研究室では、ITを支えるデータベースの技術をシンンプルで効率よく運用できるように3つの視点からアプローチをしています。 拡張、結合、応用、この3つの視点から新しいシステムを構築、実装を目指して研究しています。

"まず最初にSQLの拡張ということで、まさにその名の通りですけれどもスーパーSQLと言う言語を開発しています。 SQLというのはデータベースから情報を取り出す、そしてそれを合成するというような働きを持っていますけれども、取り出した情報を例えばウェブで使うた めには、更にそこでプログラムを書いてウェブに変換するという事をしなければなりません。スーパーSQLはデータベースからデータを取り出すだけではなく て、それを最終的な利用できる形に加工するまでの事を一つの言語の中で行う、そういう目的の言語です。"

遠山研究室で開発が進められているスーパーSQLは研究室でも歴史が古く、多くの学生が研究に携わってきました。近年では、実用化が進み、このスーパーSQLで構築する事によって既存のHTML+より少ないコード量で様々な端末のwebアプリが生成可能です。

ネジ山での強力な面着力がもたらす、緩み止め機構のナット

出石は、従来のナットにはない新発想の構造、面による締結を実現した「キングロックナット」を開発しました。

"面での締結というと全面締結という形で弊社では言っているんですけど、全面締結ですので均等に力がかかりますので応 力が非常に少ない形を取れることができます。応力がかかることが少ないとボルトにストレスがかかるのが非常に少なくなりますので折れにくくなったりとか繰 り返し使えるというのが大きなメリットのひとつとなります。"

この図のように、キングロックナットはネジ山の両面でナットに接触するため、面着力が増し、高い締結力を保持します。また、17分間の振動テストに対しても全く緩まず、その後の戻しトルクも測定し、結果検証しています。

"普通ナットですとだいたい戻しトルクが42ニュートンで締めたとしても30ニュートンくらいで戻すようになるんです けど、弊社のナットですと42ニュートンで締めましたら40から50の間くらいの戻しトルクで戻すような形になりますので、それくらい締め付けのトルクが しっかりかかっているというのがデータでもわかると思います。"

ねじれ形状で切削抵抗を軽減できるPCDヘリカルエンドミル

中京は部品加工の際に切削抵抗が少ない刃先を持ったねじれ形状のPCDヘリカルエンドミル、エコへリックスを開発しました。

"先端にPCDと申します、超高温で超高圧下で作られました、非常に硬度の高い素材を持っているのですが、そちらに弊社の独自の技術でねじれ形状を施しました。 従来の製品は直刃、刃先が直刃なのに対して、弊社のエコへリックスは刃先がねじれておりまして、切削抵抗を低減しました。 "

エコへリックスは切刃をねじれ形状にする事で切削時に刃先が接触する部分を減らし切削抵抗が軽減されています。そして、加工した刃先にPCDと呼ばれる人工ダイヤモンドを接合させる事によって切削性と寿命を飛躍的に延ばしています。

"実際にご使用さして頂いておりますお客様のお話と致しましてダイヤモンドコーティングエンドミルと比較しまして、工具寿命が約70倍、ランニングコストにして約1/10を達成しております。 "

建築と都市を対象とした持続可能性工学

慶應義塾大学理工学部システムデザイン工学科 伊香賀研究室では、私たちの生活基盤である建築・都市のサステナブルデザインを軸に、­快適で健康を増進させる居住空間の実現方法から地球温暖化の対策ま で幅広い研究を行っ­ています。現在はその中でも健康、知的生産性、低炭素という大きな三つの枠組に力を入­れています。

"例えば健康というテーマで行きますと、私達が日々暮らしている自分の家、その家が例­えば冬に寒いとか、夏に暑いと か、そんな環境で暮らしていますと例えば、寒いと血圧が­上がって色んな病気の原因になるとか、あるいは暑いと良好な睡眠がとれなくて睡眠不足­になっ て、それが原因で色んな病気になるとか、という事が分かってきています。伊香賀­研究室では実は、血圧の測定とか睡眠の測定とか、あるいは心電図をとって 自律神経の状­態を見るとか、そういった研究を医学部の先生と一緒に、ご自宅を訪問して、一般の住民­の方に測定に協力をしてもらったりしています。"

アプリケーションの視点から次世代ネットワーク環境の構築を目指して

現在のネットワーク技術ではネットワークの効率性をいかに上げていくかといったところに注目した研究が広く行われていますが、慶應義塾大学理工学部情報工学科 金子研究室ではアプリケーションの視点から次世代ネットワーク環境を築くための研究を行っています。

"これまでのネットワークの進化を考えていくと、一番最初に電信技術があって、電話の技術があって、インターネット、 そして今次何かという事を研究している訳ですが、電信から電話に来る時に、何がイノベーションになったかというと、新しいネットワークの利用方法、それは 口でしゃべったものが相手に伝わるというところが一番大きいイノベーションだったわけです。電話からインターネットになった時には、何がイノベーションに なったのかと言うと、コンピュータが直接別のコンピュータにデータを送れるようになった。そこがイノベーションなわけです。新しいものが何なのかと言った ところを見ずして、新しいネットワークの形を生み出していく事は難しいというわけで、我々はどこに注目しているかというと、次に必要なアプリケーションは 何なのかといったところを見出していく。そこに注力をあてていく点が他の研究室とは大きく異なるところです。"

有機化合物の化学反応から生み出される新規有用物質の開発

慶應義塾大学理工学部応用化学科高尾研究室では従来、天然物から取り出してきた様々な有機化合物を人間の力で作りだすための研究開発をしています。

"天然物はまさしく名の通り、天然にある化合物のことですが、と言ってもワカメやそこら辺の昆布ではなくて、人類はこ れまでに多くの医薬品を始めとした人類にとって有用な物質を天然から見出しています。私達もそのような人類にとって良い働きをする化合物を生物に頼らず僕 達が化学反応を使って、合成する。もう一つのテーマとしては合成反応の開発を二つの柱の一つに掲げています。"

安価な出発物質から目的とする化合物、生物にとって有用な物質を化学 的に合成する“天然有機化合物の合成研究”そして、有機化合物から様々な条件によって化学反応を起こす“新しい有機合成反応の開発”高尾研究室ではこの2 つのテーマで人の役に立つ新しい有機化合物の生成を目指しています。その研究の中に骨格変換反応、効率的な触媒反応があります。

バッテリレスアブソリュートセンサ搭載ステッピングモーターユニット

オリエンタルモーターは特許を取得した機械式アブソリュートセンサ「ABZOセンサ(アブゾセンサ)」を搭載したクローズドループステッピングモーターユニット 「αSTEP AZ(エーゼット)シリーズ」を開発しました。

"今回のモーターに搭載したABZOセンサというものは、そのセンサ自身に現在地、モーター自身の現在地を記憶することができますので、外部センサ、ホームセンサならびにリミットセンサなどを省略した状態で高精度位置決め、もしくは原点復帰が可能になっています。"

今までの製品の多くは、位置情報を保持するためにバックアップ用のバッテリが必要でした。バッテリには寿命があり、長時間データを保存できないとい う問題がありますが、AZシリーズはバッテリ不要のため、生産設備を休止する期間が長い場合や、海外への装置輸送を気にする必要がありません。

ボール上でフォーメーションダンスするグループ型ロボット「村田製作所チアリーディング部」誕生

村田製作所は、ボールに乗ってバランスをとりながらフォーメーションダンスをする最新ロボット「村田製作所チアリーディング部」を発表しました。

ロボットの機能と構造は、村田製作所が保有するコア技術を用いて実現したもので、1991年に初代、2005年に2代目が開発された自転車型ロボット「ムラタセイサク君」、2008年に開発された一輪車型ロボット「ムラタセイコちゃん」に次ぐ4代目のロボットです。

今回は、これまでの姿勢制御技術に加え、10体のロボットがそれぞれ協調して正確な位置を把握しながら移動するフォーメーションダンスを行うのが特長です。

"技術的な特長は3つあります。まず1つめがスタビリティ、安定性を確保する為の倒立振子制御技術です。これは「ムラタセイサク君」、「ムラタセイコちゃん」で培ってきた技術をさらに高度化したものを搭載しています。"

ロボットの体には前後方向(pitch)、左右方向(role)、回転方向(yaw)の3軸を検出するためのジャイロセンサが3つ搭載されており、 360度全方位での姿勢制御を可能にしています。このジャイロセンサは、カメラの手振れ防止やカーナビ、自動車の横滑り防止装置などに使われているもので す。

超電導、超音波、マイクロバブルと機械力学

慶應義塾大学理工学部機械工学科杉浦研究室では、電磁気学と機械力学の連成現象や非線­形動力学の現象について、解析と実験による解明に取り組んで おり、現在は大きく3つの­テーマに力を入れています。一つ目は、超電導磁気浮上系の非線形振動の研究です。超電­導磁気浮上系は、物体を非接触で浮上さ せることから、摩擦によるエネルギー損失が極め­て少なく、エネルギー効率の高い機構への応用が期待されています。

"超電導は、超電導を利用すると、物体を動かすことができる、しかも安定に動かす事­ができる。非接触で浮上させて、 それが制御とかなしに安定に浮くことができるという事­で、それを利用して物を搬送する応用とか、あるいはエネルギーを貯蔵する応用という事­で、リニア モーターとか電力貯蔵フライホイールシステム等というものへの応用が考えら­れています。"

昨今、インフラを支える構造物が経年劣化によって壊れるというケースが報告されており­、橋やトンネル、発電所、パイプラインなどの安全性を確保す る上で、定期的に構造物の­メンテナンスをする必要に迫られています。そのための非破壊検査手法の一つである、超­音波を用いて傷を調べる超音波探傷が2 つ目の研究テーマです。

メカニズム研究で次世代の価値観を創る

慶應義塾大学理工学部 機械工学科 森田研究室では、機構、制御、技能、そして、それらの統合の観点で独自のロボット研究開発を進めています。

"私の研究室では、機械工学のなかでも特に機構学、メカニズムの研究をしております。メカニズム、機構というのはです ね、機械工学のなかでも最も古い歴史を持っている、そういう学問の分野です。ものとものの関係ですね、物体と物体の相対関係、相対運動をどういう風にした らよいか、そういう仕組を考える学問になります。"

ロボットを動かすための機構。 ある運動を別の運動に変換する場合、ロボット工学の一般的な考えではモータを中心とした様々な高性能部品を使います。そのためコストが上がり、単純な動作をさせるだけでも高額なロボットとなってしまうことがあります。 しかし、森田研究室では自由な発想で機構から考える事によって高機能、低コスト、省エネの実現を目指しています。

安定した収益を得られるメガソーラーの発電事業支援システム

システムインテグレーターのプロスペックホールディングスは、太陽光発電事業のコンサルティングから建設・保守・運営まで、発電事業に必要なすべての要素をワンストップで行っています。

"通常のシステムインテグレーターさんは、いわゆる発電所の建設および設計を行うことに特化をしてみえると思います。我々は用地の取得からいわゆる行政への許認可業務、申請業務を含め一貫して行うということが大きく違う部分だと思います。"

保守・運営に関しては、独自の保証システムを20年間確保しており、予定した性能が発揮できないときの保証や交換・メンテナンスなどによって、スムーズな運営を可能にします。また、各種優遇制度により、発電設備の設置コストの回収も見通しが立ちやすくなります。

"全量買取制度フィットの制度になってからは、日本国内であればいわゆる投資家さん、いままでは例えばマンションの経 営であったりだとか、そういったいわゆる資産や資金の活用をやってこられた方が太陽光事業に参入され、発電所の運営を行い、収益物件として太陽光事業を行 うという方が多くなってきています。"

ビッグデータ利活用のための計算機アーキテクチャ

慶應義塾大学理工学部情報工学科 松谷研究室では、データセンター、クラウド、ビッグデータ向けの大規模ネットワークから、チップ内ネットワークのような微細なネットワークまで、様々なスケールのネットワークを研究しています。

"当研究室では、ビッグデータ利活用のための計算機基盤として、現在主として四つの研究を行っております。一つ目は、 ビッグデータを利活用するためのデータベースの高速化の研究です。具体的には、No SQL、構造化ストレージと呼ばれているスケーラビリティの高いデータベースをハードウェアを用いて高速化するという研究を行っています。"

松谷研究室ではデータベースの高速化のために、10ギガビットイーサネットを4本備えたFPGAボードを用いて、構造型ストレージの専用ハードウェアを開発しています。実際の顔認識システムから送られてくる人物情報を蓄積し、これを高速に検索できます。

ロボットで一般細菌、大腸菌検査を自動化

太平環境科学センターは今まで人が行っていた一般細菌や大腸菌検査をロボットを使い自動化するシステムを開発しました。このシステムはロボットを3 台使い、サンプルの分取、寒天の注入・混釈・凝固・反転、それに培養機への挿入を完全自動化するもので、ヒューマンエラーを防止し、検査の正確さと処理能 力を格段に向上しました。

"まず装置は無菌状態に近いという事が重要なので、ペット樹脂とアルミフレームで囲まれたものに入っていまして、そこ に入ってくる空気は、0.3ミクロンのヘパフィルターを通して来ますので、ほとんど細菌等は入ってきません。そういった非常にクリーンな環境で検査をやり ます。"

このシステムは従来の人による作業に比べ1.5倍早く、サンプル100検体を約2時間で行うことができます。またすべてのサンプルをQRコードで管 理することで、書き間違いや取り間違いといったヒューマンエラーを防ぎます。現在のシステムは飲料水の一般細菌と大腸菌の検査用ですが、ユーザーに合わせ て設計可能であり、従属栄養細菌や様々な細菌検査に応用することが可能です。

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