情報・システム研究機構の
産学連携への取り組み

■高分子材料系の計算機実験の全自動化に成功、スーパーコンピュータで機械学習のためのデータ基盤を構築

データ駆動型研究における最も重要な学術資源は言うまでもなくデータです。しかしながら、高分子材料研究のデータ資源は極めて乏しいという現状です。その背景には、合成、試料作製、成形加工、分析、特性評価に要するコストが高いことに加えて、材料空間があまりにも広大であるため、共通基盤データの共創が難しいということもあります。また、研究者は情報秘匿の意識が高いため、他者にデータを共有するというインセンティブが働かないという文化的な障壁もあります。
データ駆動型材料研究では、実験データの不足を補うために計算機実験の大量データを統合的に活用することが有効です。統計数理研究所は、分子動力学や第一原理計算に基づく高分子物性の評価実験を全自動化するソフトウェアRadonPyを開発しています。現在、統数研が中心となり2国研・8大学・37企業に属する約250名の参画者からなる産学連携コンソーシアムを形成し、RadonPyとスーパーコンピュータを用いて世界最大の高分子物性計算データベースを共同開発しています。

■三井住友海上火災保険株式会社との共同研究

統計数理研究所と損害保険会社である三井住友海上火災保険株式会社は、方向の情報を活用したリスク評価の高度化を目指す研究の一環として、方向の空間データのための統計モデルを共同開発しました。空間データは位置情報をもつデータを指し、特に風向のような「方向」の空間データの統計解析は難しい問題とされています。本研究では、空間データの統計モデルであるガウス過程を変換し、幾何学的異方性をもつ共分散関数を用いることにより、方向の空間データのための柔軟な統計モデルを新たに開発しました。この幾何学的異方性をもつ共分散関数を用いた2次元方向の統計モデルが、既存のモデルよりも優れた予測性能を持つことを、数値実験および風向データへの応用を通じて検証しました。この研究成果は、方向の空間データを活用する多様な分野での新たな可能性を拓く統計モデルとして期待されます。


※関連記事はこちらをご覧ください
https://www.ism.ac.jp/ism_info_j/labo/project/
163.html

■株式会社ZOZO NEXTとの共同研究

統計数理研究所は、株式会社ZOZO NEXTとの共同研究にて、ランダム部分集合のための新しい確率モデル「離散カーネル点過程（DKPP）」を共同開発しました。DKPPの特徴はランダム部分集合における同質性（引力）と多様性（斥力）を柔軟に制御することができることで、たとえば推薦システムにおいてユーザーの購買履歴に基づいて同質性と多様性を調整しながら商品集合を生成できます。これによりファッションEC「ZOZOTOWN」においてユーザーの興味のみならずコーディネートの調和を考慮した商品推薦が可能となり、ユーザー体験の向上が期待されます。
この共同研究は提案した確率モデルの新規性や推薦・機械学習分野への応用可能性が評価され、2024年11月に開催された「第27回情報論的学習理論ワークショップ（IBIS2024）」で優秀プレゼンテーション賞を受賞しました。

■株式会社KDDI総合研究所との共同研究

株式会社KDDI総合研究所と極地研は、令和元年度に開始した「南極地域観測隊の記録と情報発信のための新しい映像伝送技術の開発研究と画期的な広報映像の社会発信のための実証実験」の一環として、南極から日本への8K映像のリアルタイム伝送に成功しました。平成16年から行われていたインテルサット衛星通信での映像伝送はHDTVの品質にとどまり、南極の昭和基地と日本の病院を繋ぐ遠隔医療支援や教育目的等の映像配信の効果を高めるため、高精細な映像が望まれていました。今回の実証実験において、スマートフォンで撮影・圧縮した映像を、日本に設置した受信システムで受信・伸長することで、南極域からの8K映像のリアルタイム伝送が世界で初めて成功したことは、医療や教育等に用いるリアルタイム映像の品質向上に貢献します。また、昭和基地と日本を結ぶ比較的低速な通信回線（最大7Mbps）で8K映像のリアルタイム伝送を達成した知見に基づき、KDDI総合研究所は、今後、世界中での高品質映像のリアルタイム利用を可能とすることで、現場作業のDX化の加速や高度化など、社会インフラの保全や強靭性確保に貢献していきます。

■株式会社ミサワホーム総合研究所との共同研究

ミサワホームグループのシンクタンクである株式会社ミサワホーム総合研究所と極地研は、令和3年1月に配信を開始したiPad専用学習アプリ「南極eスクール」のWeb版を開発し、公開しました。 両者は、より多くの子どもたちに極域科学をはじめとした自然科学に関する興味を持っていただくため、産学共同プロジェクトとして、子どもたちが南極の大自然を楽しく学べるiPad専用アプリ「南極eスクール」を開発し、配信してきたところです。この度、汎用性を高めるために、アプリの機能はそのままにWeb化して公開しました。これにより、iPadだけでなく、iPhoneやAndroidなどのスマートフォン、PCなどでも「南極eスクール」をお楽しみいただけます。
「南極eスクール」URL：https://nankyoku-e-school.com/
ミサワホーム総合研究所と極地研は、「南極eスクール」を通して子どもたちに遥か遠くの南極の世界を身近に感じてもらうことにより、地球環境への興味喚起や意識向上に貢献していきます。 　

■NECネッツエスアイ株式会社との共同研究

国立極地研究所とNECネッツエスアイ株式会社は、南極・昭和基地のスマート化を目指して、南極域では世界初となるローカル5Gを活用した移動無線通信システムの実証実験を開始しました。昭和基地では、2004年にインテルサット衛星通信設備が設置されて以降、観測データの常時送信やインターネット利用が可能となり、現在では基地主要部の屋内でWi-Fiも使えるようになっていますが、屋外はトランシーバーがほぼ唯一の通信手段です。今回の実証実験期間中は、半径2.5kmの範囲でのローカル5G通信が可能となります。これにより、映像中継や基地設備の遠隔監視を実施し、隊員の安全性向上の実現を目指します。本実証実験の成果は、観測機器の制御や新たな観測方法など様々な面で、世界に先駆けた南極観測の高度化につながることが期待されます。 　

※NECネッツエスアイ株式会社のプレスリリース：
https://www.nesic.co.jp/news/2022/20220225.html

■株式会社竹中工務店との共同研究

国立極地研究所と株式会社竹中工務店は、年平均気温がマイナス50℃を下回る南極内陸の極寒域に新設する観測施設の屋根架構に、従来の鉄骨に代えて炭素繊維強化プラスチック（以下「CFRP」という）を活用する共同研究を進めてきました。CFRPは、①軽量、②高強度、③伸び・縮み・変形しにくい、④錆びないなどの特徴を持ち、航空、宇宙、自動車産業での利用も進んでいます。令和4年度に観測施設を南極内陸に設置する計画では、CFRPを架構の一部に利用することで、南極内陸までの建材の輸送エネルギーを大幅に削減することや人員の限られた南極での組立の負担の軽減が期待されます。設置された観測施設は令和10年まで現地で経過観察が行われることが予定されています。今後、竹中工務店は、CFRPの建設利用に関した更なる検討を進めるとともに、一般建築に向けた適用も推進していきます。

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■株式会社東芝との共同研究

統計数理研究所は株式会社東芝との間で品質管理ビッグデータの解析手法に関して共同研究を行いました。大量の欠損を含むデータからでも不具合の要因を特定するデータ解析手法HMLasso™や、工場の現場技術者の知見を反映・学習して不良原因解析を可能にするデータ解析手法Transfer Lassoを開発しました。これらはスパース・モデリングという統計的機械学習の技法を利用しています。

HMLasso™
https://www.ism.ac.jp/ura/press/ISM2019-08.html
Transfer Lasso
https://www.ism.ac.jp/ura/press/ISM2020-10.html

■JAXA、ミサワホーム株式会社、株式会社ミサワホーム総合研究所との共同研究

国立極地研究所は、JAXA、ミサワホーム株式会社、株式会社ミサワホーム総合研究所の4者共同で、「第61次南極地域観測隊公開利用研究」として南極・昭和基地で、極限環境下での持続可能な住宅システムの構築を目的とした実証実験を実施しました。 この「南極移動基地ユニット」が、公益財団法人日本デザイン振興会が運営している「2020年度グッドデザイン賞」と「グッドデザイン・ベスト100」を受賞しました。

【評価コメント】
（グッドデザイン賞ホームページ、「受賞対象一覧」にて公開）
南極では、十分な人数の建築専門家を送り込めないために現地の研究スタッフで建築の施工を行わなくてはならないこと、限られたエネルギー源を生かす必要があることといった課題を解決するために、プレハブ技術を生かした省施工・省エネの基地ユニットが活用されてきた。実はこの条件は月面基地など宇宙環境でも同様であるという気づきから、ミサワホームが国立極地研究所、JAXAと組んだ研究への活用が進められている。極地環境におけるプレハブ・住宅技術の活用と磨き上げが宇宙基地の建築に資するという発想と、着実な研究の積み重ねが評価された。  

■株式会社ブリヂストンとの共同研究

統計数理研究所は株式会社ブリヂストンと共同で、タイヤに取り付けられたセンサーから得られたデータを使用して路面状態を推定するシステムについて研究を進めています。このシステムから得られる路面状態の情報をドライバーや車両制御に伝達することで、安全な走行を支援することを目指しています。このシステムは車載搭載の実用上、(1) タイヤデータから頑健、かつ高速・軽量な演算による特徴量抽出、(2) データの取捨選択、(3) タイヤの経時変化に対応するために、路面状態の分類器の継続的な更新が課題となります。この共同研究では、速度や路面凹凸の変化に頑健な特徴量抽出法、kernel herdingによるデータ選択法、半教師あり学習法について検討しました。路面状態としてドライとウェットの2種類のタイヤデータを用いた実験と、実際に実装することを想定した検討を行い、継続的な学習と更新により性能を維持でき、サスティナブルなシステム（図1）を構築できることを確認しました[1]。
[1] 川真田智, 松井知子, 西田三博, 真砂剛, "タイヤ振動データを用いた道路状態推定システムの運用,” 電子情報通信学会技術研究報告, Volume 120, 195, pp. 14 - 19.

■JAXA、極地研、ミサワホーム株式会社及び株式会社ミサワホーム総合研究所の連携 による「南極移動基地ユニット」の実証実験

JAXA、国立極地研究所、ミサワホーム株式会社、株式会社ミサワホーム総合研究所の4者は、極限環境下での持続可能な住宅システムの構築を目的とした実証実験を、南極・昭和基地で令和2年2月より実施しています。

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■「いつ起こるかもしれない金融危機」に備えるDBと損失率モデル

複数の地方銀行の高度信用リスク統合データベースコンソーシアムを設立し、それによって10年以上かけて蓄積したデータを基に世界で初めてのデータ統合LGDモデルを作成しました。リーマンショックのような金融危機が発生した場合に備えて金融システムの安定化や競争の公平性の維持にとって信用リスクの適正な評価手法基盤として本プロジェクトの成果は重要です。

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