ものづくり、あなたの夢かなえます。あらゆる産業分野で応用されています。コンピュータや情報通信機器の全てにおいて電気分野の技術が応用されています。よって電気技術者は全ての産業において必要です。融合し、環境・エネルギー問題に対応できる技術者を育成します。メディア系の3つの柱をバランスよく履修できる教育を行っています。全地球測位システム)が登場して25年がたち、衛星による測位は一般的なものになりました。スマートフォンなどにも搭載され、より身近に活用されています。Systems、全地球航法衛星システム)のアプリケーションとしてまず挙げられるのがカーナビゲーションでしょう。そのカーナビゲーションのさらなる応用として、昨今注目されているのが自動運転技術です。自動運転といっても、自動車だけではありません。ドラマ「下町ロケット」でも題材に上がっていた農業機械の自動運転や、雪国などでは除雪機械の自動運転、さらには最近何かと話題のドローンの自立飛行など、応用範囲はどんどん拡大しています。した自動運転にとって、実際に必要な測位精度はその目的や自立移動させる対象のサイズ、それらを動かす区域等によっても変わってきます。中にはセンチメートル級の精度が要求される場合もあるでしょう。m程度の誤差が常に生じます。m程度の誤差があります。そのため、GPSを補助して精度を上げる技術が様々開発されています。Kinetic)という技術があります。簡単に言えば固定局と基地局の2つを準備して、それぞれの受信機でGPS測位を行い、それぞれがGPSとは異なる電波で通信を行うことで位置を補正しセンチメートル級の精度を達成しています。八戸の港には漁師の町らしく様々な漁業船舶が停泊していますが、その上部を見るとびっくりするくらい多くのアンテナが立ち並んでいます。写真1は集魚灯が目立つタイプで、写真2はカレイなど海底にいる魚を捕捉する船です。JRC)、3.は漁船同士の業務用無線、4.は船舶電話(FURUNO)用だそうです。色んな形をしてるなあと思われる方もいるでしょうが、これらは電波を出す(受ける)方向や波長(周波数)に大きく関係します。以前は電気的な調整をしながら最適寸法を決定していましたが、コンピュータや手法が発達した現在では構造や規模にもよりますが電磁波シミュレーションによりかなりの精度で形状を定めることが出来ます。理論的に洗練されたこれらのデザインを美しく感じるのは私だけでしょうか?。マグロ漁船などに搭載する魚探用ソナーは海中に向けて音波を発射し物体からの反射波を可視化する装置ですから、電波を用いるレーダとは扱う波の種類が異なります。お間違いの無いように。2019年10月31日に「首里城(沖縄県)が火災で焼失」との衝撃的なニュースを耳にした。太平洋戦争時に失われた首里城を長年かけて復元して、ようやく復元が完了した矢先の出来事だったらしい。このような文化財に限らず、「形あるもの必ず壊れる」との諺があるように、様々な理由で、失われるものが後を絶たないのは残念なことだ。日本だけに限らず、宗教的な争いから、異教徒の崇拝が許せないとの理由で仏像などがダイナマイトで破壊された海外の例などもある。して破壊された品々には世界遺産に指定された文化財なども含まれ、その土地の政情が不安定なことから、危機遺産リストに載っていることも多々ある。世界遺産の一つであるカンボジアのアンコール・ワットという寺院遺跡に対し、東京大学の池内克史教授のグループが3次元距離計測機を持ち込んで寺院内のありとあらゆる建造物の形状・位置を計測したのは2011年の話である。建造物にレーザー光線を当てて、その跳ね返って来るレーザーの位相差から奥行距離(すなわち三次元形状)を精密に計測する装置を使っている。その計測の解像度をどの程度にするかが問題である。解像度を高く(細かく)計測するならば、物体の至近距離にまで装置を近づける必要がある。アンコールワットのバイヨン寺院には高い塔もあるが、その塔の頂上付近の外側の形状を計測するには、地上に装置を設置したままでは、距離が離れ過ぎてしまう。そこで、池内教授のチームでは、当時の気球に計測装置を乗せて、塔の頂上の至近距離まで浮かせて持って行く作戦で高解像度な3次元データを計測した。形状だけでなく色情報についても、高解像度なカラーカメラで単に計測するだけでなく、太陽光の色を推定して、日照による見かけの色変化をキャンセルし、本来の色(反射率)を計測する記録方法も行われた。このように、現時点で残っている文化財については、形状や色を計測・記録しておけば、仮にあとで破壊された場合でも、それらの記録データを基に復元が可能という道筋をつけることができる。ところで、画像処理の分野では「3次元画像計測」という学問領域がある。これは、画像という2次元の情報を複数使って3次元の情報を構築する方法を考えようというものだ。代表的な手法が、「平行ステレオ視」と呼ばれるもので、2台の同仕様のカメラを精密かつ光学的に「光軸が平行になり、水平軸も一致するように設置した特殊なカメラ台」で撮影する技術である。テレビ放送などで、偏光メガネをかけて3D映像を視れるようにした番組があるが、この3D映像がまさしくこの「平行ステレオ視」で撮影されている。その技術をさらに応用し、2つのカメラの光軸が平行でない場合であっても3次元構造を計算・計測できるようにした複雑な幾何学がエピポーラ幾何である。エピポーラ幾何とは、ある物体点が2つのカメラで撮影された場合に、その写り方を限定する幾何学である。図1にその概要を示す。特徴点とカメラAのレンズ中心点とカメラBのレンズ中心点の3点で張られる平面をエピポーラ平面と呼びこのエピポーラ平面と画像平面との交線(図の赤い実線)をエピポーラ線と呼ぶ。特徴点をカメラAとカメラBで撮影した時の結像点は必ずこのエピポーラ線に乗っているという拘束が生まれる。画像のどこにでも写る可能性があるわけではなく、線上に拘束されることを意味している。この拘束線を算出するのに使われるのが基礎行列と呼ばれる行列である。エピポーラ幾何を使った3次元計測の技術はかなり単純である。(1)2つの画像から「対応点」と呼ばれる点の組み合わせをn組検出する。図2のような左右2つの画像で同じ物体点が写っている場合にその点が、左の画像のどこと右の画像のどの座標に写っているかという情報を持った点の組である。図2では窓枠のコーナー点が対応点となっている。赤い十字マークで示した点である。このnとはどれぐらいかの数字というと、千や万のオーダーである。当然ながら、手動で人間がいちいち対応点を探していては、千や万の対応点は見つけられないので、画像処理で探し出すこととなる。(2)それらの多数の対応点が以下の式を満たすように、真ん中の3×3の行列(基礎行列と呼ばれる)を推定計算する。無料で使えるOpenCVという画像処理専用のライブラリには、findFundamentalMat()という関数があり、その関数を使えば高精度で基礎行列を求めることができる。具体的にはF11~F32という8つの係数が算出される。(3)カメラの内部パラメータ(焦点距離など)を使って、基礎行列から基本行列を計算する。(4)分解計算で、基本行列を歪対称行列と直交行列の積の形にする。この歪対称行列から並進量が求まり、さらに直交行列から回転量が求まる。カメラAの原点からカメラBの原点までを移動させるベクトル(並進量)が求まり、カメラAの3軸を基準にどれだけカメラBを回転させたかという回転量が求まる。(5)対応点と並進量、回転量から3次元点を求める。このように、エピポーラ幾何を使えば対応点の3次元計測は理論上可能なのだが、実際は、計測精度が悪く、しかも写真の持つ解像度以上の精度は推定できない。解像度も計測精度も、前述のレーザーレンジファインダを使った手法に比べて大きく劣る。何よりも、対応点以外の部分は計測できないため、たとえ千や万のオーダーで対応点を見つけることができたとしても、となりあう対応点が離れており、疎でスカスカな3Dモデルとなる。要するに、大きく分けてデジタル・アーカイブをする方法は現時点で2つしかなく、・手法1:現存している物体の至近距離まで近づいて精密かつ高解像度で計測する・手法2:失われる前に撮影された複数の写真から3次元形状を復元する(疎で低解像度)...のうち、手法1の方が圧倒的に優れているのは一目瞭然である。いう技術的な制限からも、文化財が貴重であればあるほどは「現存するうちに手法1で精密かつ高解像度で計測すべき」と考える。失われてからでは、手法2しか使えないのだから。どの文化財がどれほど貴重であるかを決めるのは技術者ではない。文化財の貴重性が識別できる方々には、是非とも貴重な文化財に対し優先的に手法1でのデジタル・アーカイブを進めていただきたいと切に願う。池内教授が気球を飛ばしてアンコールワットを計測した2011年から年月が経ち、近年ではドローンを飛ばす技術も発展して来ているので、ドローンに軽量小型な3次元計測機器を積んで、もっとお手軽に低予算で3次元計測ができるようになれば、現存するうちに高い場所にある巨大な建造物であってもドローンを飛ばして3次元計測してデジタル・アーカイブによって、後世に文化遺産を残そうという動きになるかもしれない。エピポーラ幾何による手法がもっと進歩し、3次元復元の高精度化や高解像度化が可能になるかもしれない。いずれにしろ、後世に残せるうちに手を打たねば手遅れになるだろう。首里城のように失われてから、もっと早くデジタルアーカイブしておくべきだったと悔やんでも遅いのだから。木の枝?それとも雷の稲妻?皆さんは、木の板に描かれた模様が何に見えましたか?この不思議な模様は1777年ドイツの物理学者リヒテンベルクによって発見され、発見者の名前から「リヒテンベルク図形」と呼ばれています。この模様の作り方について説明します。木は電気を通しにくい性質を持つ“絶縁体”です。この木の板の表面に食塩水を塗ります。食塩水には、電気が流れるために必要なイオンが含まれています。表面の上の方に平らな金属を挟み、下の方に針を刺します。平らな金属と針の間に15,000~20,000Vという高い電圧を加え続けます。すると針に電界が集中し、針付近から局所的に放電して木の絶縁性が壊れていきます。放電した部分は熱によって黒く焦げてしまい、樹枝状の模様が現れます。この現象は、学園祭の研究室展示で披露しており、「リヒテンベルク図形」が描かれた木の板を来場者にプレゼントしています。この木の板は手のひらサイズでキーホルダーにもなり、描かれた模様は“世界に一つだけ”なので大変喜ばれています。私たちの身の回りには携帯電話やパソコン、テレビ、エアコン、洗濯機などの電気機器があふれており、すべて電気で動いています。これらの機器を動かすためには電気を流す必要があり、銅やアルミニウムなどの“導体”を使います。その一方で電気を流しにくくする部分も必要であり、高分子(プラスチック)などの“絶縁体”が使われます。この高分子の中に異物やボイド(空洞)があると電気的な弱点となり、局所的な放電が発生することがあります。この放電が繰り返されると高分子の中で樹枝状(トリー状)の劣化が進み、「リヒテンベルク図形」が3次元的に現れます。この現象を“トリーイング劣化”と呼んでいます。電気電子工学に関する専門分野では、電気機器を安全に長期間使用するため、この現象を起こりにくくしたり、発生メカニズムを明らかにするための研究が行われています。時々、高校生や中学生、あるいは小学生に簡単な実習や電子工作などを体験してもらう機会があるのですが、興味を持って積極的に取り組む生徒が多いことに驚きます。動作の仕組みなど工作物の中身について質問されることも少なからずあり、理工系離れの心配は無用ではないかと感じさせられます。与えられたキットを作るだけ、動かすだけなら手順書を読めば何とかなりますが、その中身を理解しようとすると理工系の知識が必要になります。聞いてみると、数学や物理(あるいは算数や理科)は難しくて苦手という生徒が多いようです。実際に、数学や物理と、それを応用した工作物や工業製品を結びつけて教えることができれば良いのですが、これはなかなか難しいことです。大学では両者の距離を少しでも縮めるため、実験・実習科目が豊富に準備されています。今現在、数学や物理で学んでいる内容の重要性もわかってもらえると思います。ものづくりに興味がある生徒さんには、飽きずに理数科目をしっかり学んで、ぜひ理工系分野に進んで頂きたいと思います。近頃試験が話題である。学生の気になる試験は定期試験かもしれない。就職やスキル上達に関連する資格試験に取り組んでいる人もいるだろう。大学に在籍しているからにはなんらかの入学試験をパスしているはずだ。人が受ける試験ではなく,材料や物品を選別したり格付けしたりするための試験もある。他にもあるかもしれないが,それらの試験はいったいどのように評価されているのだろうか。ここでは人に関わる試験について,試験する立場から考えてみよう。定期考査や資格試験は被験者が一定の水準を満たしているかを判別できれば良い。一方で入学試験など定員を選抜する試験では順位づけが必要だ。何かを評価するかによって試験は内容も方法も変化する。科学的計測に掛かる試験なら,試験結果を具体的な計量データ,もしくは計数データとして捉えることができるだろう。ベンチプレスで何kg挙げることができるか,縄跳びを何回まで飛び続けることができるか等の結果は,光電子増倍管による光子検出などと同様に物理的なデータである。体調による変動はあるかもしれないが,体力やスキルの一面を具体的に評価できるだろう。知識やその応用展開力を測る試験の場合はどうだろうか。ペーパー試験は採点され点数化される。この点数の基になる出題内容や配点の重みづけにはある種の任意性が入り込む余地があり,必ずしも一律にスケールされたものとはみなせない。このような点数は評点データといい,計数データとは区別される。試験にはボーダーラインが設定されていることが多いが,評点データは試験者側に由来するある種のゆらぎが含まれているため,相対的にボーダーもゆらぐことになる。レポート試験などでは,事前に設定したチェック項目をリスト化したルーブリックを用いて評価することがある。リストされた重点項目の充足度を評価することになるが,本質的には優劣の一対比較を繰り返す順位データや,良否を二分法的に判定する分類データとしての性格を強く含むものと考えるのが妥当だろう。このようなチェック結果を何らかの換算式にあてはめて評点データ化することもあるが,当然その評価結果にはゆらぎが避けうべくもなく含まれる。試験の多くには試験をする側の人に依存する部分が存在し,官能検査的な側面があることは避けられない。合否のある試験で「1点に泣く」状況に不合理を感じるとすれば,このような含意が無意識のうちにも理解されているからであろう。人に依存する部分の影響を小さく抑えるための方法の一つは作題や採点に関わる人の専門性を高めることである。専門家の数も限られるため,自ずと試験の規模も制限されることになる。良質で理想的な「AI」で採点すれば規模の問題は解決するかもしれないが,それでも出題にゆらぎが含まれることは変わらない。将来には,作題も含めてゆらぎのない試験を設計することができるようになるのかもしれないが,それは現在の我々が思いつくような試験とはまったく異なったものになっているだろう。人に対するものではなく,材料や物品に対する試験・実験の場合も,対象に対する理解・専門性は深いに越したことはない。新しいことに取り組んでいるときは,知見が十分でないこともありうる。有意に思える結果こそ慎重に取り扱わねば思わぬ陥穽に陥ることにもなりかねない。光電子増倍管は光電陰極に光子が入射する事象を検出(フォトンカウンティング)するもので,いわば計数検出器である。ニュートリノ検出用に開発された浜松ホトニクス製の20インチ光電子増倍管は,2014年,電気・電子分野の歴史的に優れた技術成果を顕彰するIEEEマイルストーンに認定された。写真は東京大学理学部1号館サイエンスギャラリーに展示されているもの。下記の通り開催されます。前回は、21世紀にはいっても旧態依然として不当に軽視されている、高等教育機関の中心となる大学の教養教育のあり方について簡単に論及した。今回は、この教養教育と対立的に捉えられることが多い「専門教育」とその現状の特徴的な問題点に論及しよう。講義を担当する一方で、教育実習の指導を含めて、教育科学の講義と演習を専門教育として行なっている。これまで日本の大学の教員は、一般に自身の「専門」の教育と研究に強い自負を持ってきた。これ自体に問題と歪みがあることについては、前回示唆した。個別の学問領域を超えて、果たして現状の専門教育の在り方と成果を自負できる大学人は、いまどれくらいいるであろうか。答えは否定的なものになろう。これは、必ずしも日本の大学に限ったことではない。アメリカは、この点でも「先進国」である。この夏、アメリカ海軍大学校教授のトム・ニコルズが2年前に上梓した成果の邦訳本が出版された。〈無知礼賛と民主主義〉という象徴的な副題をもつ、『専門知は、もういらないのか』(みすず書房)である。本書のテーマは、「専門知」と政治(民主主義)の関係なのであるが、著者は、一方の変数である専門知をめぐって、本書の第3章「高等教育―お客さまは神さまー」で、アメリカの大学教育の現状を批判的・分析的に考察し、描いている。専門知も常に絶対的に正しい真理ではなく、その誤りや一面的な認識は、とくに学界では、自由な相互批判をとおして修正される。ところが、ソーシャルメディアの急激な発達と普及により、例えば不都合な事実をフェイク(fake:虚偽)と呼び、拡散させ、ネット検索に基づく主張と専門家の知見を、同じ土俵にのせる。大学でも、このように欺瞞的でアンフェアな事態が起こっている。「反知性主義」の一端がこれである。歴史修正主義もこの範疇にはいる。大学も、この反知性主義から自由ではない。不断の自主的な学習を通して獲得される専門的な知識を嫌悪する反知性主義が曼延し、批判的に思考する能力を欠落した学生は、ステークホールダー(「うるさい消費者」)として商品レビュウ―まがいの授業(教員)評価を行い、教員は、この学生の評価を過剰に意識して甘すぎる学生評価を行っている。これが著者の把握の大要である。「マージナル大学」といわれる地方の小規模大学の現状を勘案すると、このアメリカの状況は、「対岸の火事」どころではない。反知性主義には留保の余地もある。「学問に王道なし」の含意に無頓着・無定見な「学び」は、反知性主義の培養器となる。今年もノーベル賞が発表され,残るは表彰式となった。毎年,秋になると,新聞や科学雑誌では受賞分野や日本人の受賞など,様々な予想が紙面を賑わす。ノーベル賞の選考過程は50年後に公表されるので,過去の受賞にどのようなドラマがあったかをうかがい知ることもできる。吉野彰さんが受賞された。受賞おめでとうございます。電気電子工学に近い分野のノーベル賞としては物理学賞が挙げられる。「物性分野」が交互に受賞している。あったが,実際に「系外惑星(宇宙分野)」で受賞者が決まった。代表的な「ビッグサイエンス」の分野でもある。現代の素粒子物理学や宇宙物理学は,世界最大級の研究設備を必要としている。研究を実施するための費用も巨額となり,近年は一国の科学予算では賄いきれず,国際協力が盛んに行われている。その結果,研究グループへの参加者は数百人規模になることも珍しくない。したビッグサイエンスの流れに対して,伝統的に「スモールサイエンス」と呼ばれる数人程度の規模の研究も盛んに行われている。数人規模の研究であれば,それ程の研究予算や設備も必要とせず,研究者のアイデアで勝負することになる。スモールサイエンスは物性物理学の分野では健在であり,ノーベル賞を受賞することもある。スモールサイエンスによってノーベル賞級の成果を出すことは可能だろうか?筆者は理論系であれば可能であるが,実験系であればかなり難しいと考える。実験物理学では,実験や観察により検証することが求められる。現在の実験は,超がつくような精密なレベルの測定が要求される。そのため,高精度で高価な大規模装置が必要とされ,小規模な研究グループが巨大グループに優る実験データを出すことは難しい。物理学の世界では,長年解決されなかった問題というものがいくつもある。多くの場合,科学者たちはこうした問題に興味を失い,誰も解決しようとせずに取り残されている。した未解決の問題を新規なアイデアによって解決することで,ノーベル賞級の成果を出すことができるのではないか。スポーツの世界で見られるように,コストパフォーマンスの良いチームが巨額の投資をしたチームを破ることは面白い。ユニークなアイデアとバイタリティでスモールサイエンスの世界を興隆させてくれる若者の出現を期待する。電気電子工学科では3年生になると「学外研修」という地域の特徴的な施設設備を視察する授業があります。今年は、9月20日(金)に六ケ所村にある国際核融合エネルギー研究センターの見学が行われました。電気エネルギーは単一の方法だけに頼るのではなく多様な取り組み(エネルギーミックス)が行われてこそ、異常事態になっても回復できる(レリジエンス)信頼性を得ることができます。核融合は、いわば地上に太陽を実現しようという日本とヨーロッパが協力して行われている挑戦的な研究です。核融合ではプラスとマイナスのそれぞれの電荷が自由に動ける状態(プラズマ)を作り出すことが必要なため、これをシミュレーション(模擬実験・計算)することが役立ちます。写真1はこれを担っているクレイ社製のスーパーコンピュータです。クレイ社はスパコンの開発においては冠たる位置を築いている米国の会社です。核融合炉では、高いエネルギーを持った中性子が周囲の材料にダメージを与える恐れがあります。そこで中性子照射に対して材料が耐えうることを検証しようとする施設が写真2です。した国際的に最先端の大規模施設を目の当たりにできるのは、この地の大きな利点です。日常目にしたことない施設見学は面白く、印象深く、技術の必要性、先進性を肌で感じることができます。日本は諸外国と比較すると高度な電力システムが構築されており停電の頻度や停電時間も少ないと良く言われます。逆に考えれば、停電は珍しく、また東日本大震災を思い出してしまうからか、最近は自然災害に伴う大規模停電のニュースが続いています。令和元年台風第15号の被害はいまだ収拾がついていないものの9月末に停電がほぼ解消されたこともありますので、本稿では大規模停電からの復旧に要する時間について少し調べてみたいと思います。下図に大規模停電の停電割合の推移を示します。地震は地震発生時(熊本地震は余震発生時)を、台風は被害報告等の第1報を横軸の原点(0日0時間目)としています。図に示した事例では、東日本大震災の翌日に停電から復旧していた八戸のように早めに復旧する場所もある一方で、ニュース映像にある電柱が倒壊しているような場所では復旧に要する時間がかかり、数日かけて徐々に復旧していくことがわかります。停電からの復旧という視点では事例の中では早い方であり、台風第15号は停電「割合」としては東日本大震災よりも復旧に要する時間が長かったことも特徴です。停電の長期化に関する昨今のニュースから見えてくるのは、その判断材料は電力システムの末端であり住宅に電気を供給している配電線(電柱)が無事かどうかにかかっているということでしょうか。時間に余裕があるときに、配電線をたどって住宅までどこから電気が届けられているのかを調べつつ、ハザードマップを確認して土砂崩れで配電線が寸断されそうなのかといった停電のリスクも事前に把握しておくと、次の備えや覚悟につながるかもしれません。人工衛星技術が登場して今年で62年になります。最初の人工衛星はロシア(当時はソビエト連邦)が1957年10月4日に打ち上げたスプートニク1号です。直径58cmの球体にアンテナがついた形をしており、衛星自体の温度情報を0.3秒ごとに地上に送信するという単純な物でしたが、地球の外から情報を送るという意味では十分にその役割を果たしました。人工衛星による宇宙からの視点の有用性が飛躍的に高まったのは1960年代から1970年代にかけてで、特に衛星画像の処理技術の登場により、様々な分野への応用が可能になりました。した人工衛星を用いた宇宙からの地上観測を「衛星リモートセンシング」と呼び、現在では温室効果ガスの観測のような、地球規模の環境観測などにも応用されています。その一方で、可視光から赤外光やマイクロ波までの幅広い光を撮影できる人工衛星の活用方法としては、まだまだ未着手の分野が多く、すでに運用されている人工衛星ですらも、後付けで活用方法を見いだせるという、面白い分野でもあります。そのため、大規模自然災害の解析や農業分野への応用など、より身近な分野においても宇宙からの目を活用できる可能性が秘められています。応用研究も進められています。有名なところではエジプトのピラミッドに関する調査に人工衛星搭載の合成開口レーダーが用いられているケースがあります。マイクロ波が砂漠の砂を透過する性質を応用したもので、砂に埋もれた遺跡の発見に大いに威力を発揮しています。国内の遺跡においてもその活用が期待されており、大阪府にある大仙陵古墳(仁徳天皇陵)の植生指数による解析なども行われています。北東北三県領域に多く残る古代の城館跡について、城館特徴の解析手法の開発を進めています。ほとんどの城館が山林の中に埋もれており、上空から見てもなかなか把握しづらいのですが、人工衛星の特徴である目に見えない光を用いた解析を組み合わせることで、木々に覆われた堀の形状を明らかにすることに成功しています。このように宇宙からの視点は、私たちの生活や文化を支える新たな技術として様々な分野で活用されています。今年度から本学がある青森県でも試験会場が設けられ(青森大学さんでした)、貼りだされた教室案内を見ると300名弱が受験したようです。交付してもらうことができますが、それを待たずに在学中に実力で資格試験に挑戦し免状を得たいという学生も多々います。開講したり、チャーターバスを運行して試験会場までの移動手段の確保するなどの支援を行ってきています。合格した実績があります。目指して挑戦してみましょう。八戸市内から車で30kmほど走った十和田市の中心部に貴重な資料が収蔵されている新渡戸記念館があります。新渡戸稲造先生は当時まだ原野だった三本木原を稲生川の灌漑工事により拓いた新渡戸傳翁を祖父に持ち、それを発展させた新渡戸十次郎のもとで1862年に盛岡市で生まれました。博士は札幌農学校に入学し「太平洋の橋になりたい」と東京大学に進学したのち、アメリカに留学します。帰国後は札幌農学校の教授に就任し多忙な日々を送りましたが、カリフォルニアでの療養中に「武士道」を執筆します。1900年、38歳にて英文「BUSHIDO」が出版されました。「一.人の子を預かる以上は親心を以ってこれに対すること」と説いています。晩年は国際間の使徒として平和のために捧げます。私たちは日々の慌しい暮らしの中つい忘れがちになってしまいますが、氏の世界観を思い出し、おごることなく尊敬、慈愛、感謝の念をもって1日1日を大切に過ごしたいものです。ロボットを知能化するための基本技術として、画像処理がある。これは、ロボットに搭載したカメラで撮影した2次元画像を処理して、ロボットの周囲の環境の3次元的な様子をコンピュータが認識しようとする技術である。)などで研究されて来た技術である。TVカメラからの画像を処理してロボットアームを制御した世界最初の実験例として図1のETLロボットMk1(未来技術遺産:1970年)が挙げられる。現在では、コンピュータの性能が向上し、驚くべきほどに画像処理の機能が進歩している。そもそも、画像処理の歴史は約50年と浅く、かつてはCPUの速度が遅いから出来なかったことや、メモリが足りないから出来なかったことなどが現時点で多数実装可能となっている。この画像処理の技術を誰でも使えるようにと1999年からオープンソースの形でまとめたライブラリがOpenCV(図2)である。現在は、インテルが所有・管理しているものの様々なプラットホームで動作する便利なライブラリであり、その機能は年々進歩している。OSではWindows/MacOSX/Linux/Android/iOSで使えるし、開発言語ではC++/Java/Pythonが使えるという具合である。要するに、スマホでもArduinoのような組み込みマイコンでも使えるのである。このOpenCVには当初は画像処理の機能を持たせた関数ばかりが集まっていたが、使う研究者たちが増えるにしたがって、人工知能(AI)の機能を実装した関数なども次々に増えて来た。機械学習の機能まで持ち合わせている。確かに、OpenCVの機能が増え、誰でも使えて便利になったのは喜ばしいことだが、一方で、ブラックボックス的な使い方しか出来ず、中でどんな処理をしているかを考えようともしない人も増えて来た。結果が出てくれば、途中経過はどうでもいいという考えである。技術者の立場としては、アルゴリズム(計算手順)を理解せずに結果をありがたがるというのはどうも不気味な感じがするので、とりあえず自分が動かしてみるOpenCVの関数に関しては、必ず関数の説明文や数式を読んでアルゴリズムの理解を心がけている。意外に思われるかもしれないが、画像処理の計算では、統計や確率、微分、積分に非線形の最適解法などが多用されており、数学的にもかなり難易度が高く、アルゴリズムを理解するということは、それらの数学を理解することでもある。図3左の例では、cvFindChessboardCorners()という関数でチェス盤パターンの70個のコーナー点を自動検出し、それを基にcvFindExtrinsicCameraParams2()という関数でチェス盤パターン平面の並進量と回転量を推定計算している。図3右のCGは、その並進量と回転量だけCGで動かしてみた結果である。並進量と回転量がただ数値で出て来ただけでは正しいかどうかわからないので、CGを使い仮想空間上で動かしてみた結果である。この図3右で推定結果が正しいことがわかる。この推定計算でレーベンバーグ・マーカート法という最適解の算出法が使われていることは、あまり知られていない。筆者が出身大学の研究室で画像処理の研究を始めたのは1990年のことだが、当時はOpenCVなど無く画像処理のソフトウェアはすべて自分たち学生が作っていた。その時代から考えると現在は恵まれている。使うだけでアルゴリズムの理解が出来てない人は、いざ変な結果が出て来たら、なぜそんな結果になったのかがまるで思考出来ない。途中経過をすっ飛ばすとはそういう事だ。大学は考える場なので、変な結果が出て来たら、アルゴリズムから原因を思考する訓練を学生たちにやってもらい、頭を鍛えさせている。それは、必ず社会に出た時の糧となるのだから。私たちの生活のあらゆる場面で幅広く利用されています。プラスチックは使い捨てされることが多く、環境中に流出してしまうことが少なくありません。世界では少なくとも年間800万トン以上のプラスチックごみが海へ流出しているとされ、このまま対策を取らなければ、2050年には海洋プラスチックごみの量が魚の量を上回るとの試算もあります。海へ流出したプラスチックごみは、紫外線や波などの影響によって5mm以下に砕かれた粒子、いわゆる「マイクロプラスチック」となって漂流します。このマイクロプラスチックには、有害物質が含まれたり吸着したりするため、海の生態系への悪影響が指摘されています。そのような中、環境省は2020年東京五輪までにプラスチック製レジ袋の無料配布を禁止する法令を新たに制定すると発表しました。2030年までにプラスチックの使用量を25%削減し、環境への影響が小さい「植物由来プラスチック」を現在の約50倍導入する目標を打ち出しています。プラスチックは熱に強く電気を通しにくいため、絶縁電線などの絶縁体として幅広く使用されています。絶縁体として利用されているプラスチックは、架橋ポリエチレンやエポキシ樹脂などといった「石油由来プラスチック」であり、「植物由来プラスチック」への代替は進んでいません。したがって、電気電子工学に関する専門分野を学び、『絶縁体に適用できる植物由来プラスチック』を開発できれば、世界的な環境問題の解決に貢献することができます。7月25日に電気電子工学科1年生による研究室探検が実施されました。1年生の皆さんに専門分野への興味関心を深めてもらうため、上記3つの分野に関する実習を体験してもらっています。最終日には学科におけるこれらの分野の学びの集大成である卒業研究の一端に触れてもらうため、学科の研究展示スペースで研究室探検が実施されます(下写真)。4年生は研究等で忙しい中、専門を学び始めたばかりの1年生が理解しやすいように身振り手振りも交えながら説明してくれていました。中にはこれからポスター発表を経験することになる学生も出てくるでしょうから、今回の経験を活かしてもらえると良いと思います。1年生は本講義を通じて専門の導入とまとめについて少しだけ体験できましたので、これから本格的に始まる専門の勉強をうまく軌道に乗せてくれると良いと思います。皆さんは「ものづくり」というと、どのような作業風景を思い浮かべるでしょうか。材料を切ったり貼ったり、必要な部品を取り付けたり、などの作業を経て完成品へ向かっていくイメージを持つ方が多いと思います。一般的な工作用具などでは加工できない小さなものはどうやって作るのでしょうか。現在、目覚しい進展を遂げているナノテクノロジーの分野では、原子や分子を上手にコントロールしてナノメートルサイズ(1ナノメートルは10億分の1メートル)の「もの」あるいは「材料」を作る方法が研究されています。図1は、電気化学的な手法で作った「ナノホールアレイ」と呼ばれるもので、直径数十ナノメートルの穴が並んでいます。これだけでも興味深いですが、この穴の中に別の電子材料を入れて、図1の部分を取り去れば、図2のようなナノサイズの棒状のもの、「ナノワイヤ」を作ることも可能になります。このような新しい電子材料を作ることも、電気電子工学における重要な一つの分野です。スタディインターンシップ」2019-07-08記事三高スタディインターンシップが下記の通り開催されました。本テーマはカラーセンサを利用した電子回路を作製し、その回路を使用し身近な光や反射光などを観測し、その光の性質を確認してみることを目的としています。参加した生徒等は小さな基板に悪戦苦闘しながらも見事測定回路を完成させ、その後担当の石山俊彦教授より出される光に関する課題を考察し、実際に観測して自分の予想と一致しているかを確認していました。2019年(平成31年)4月10日,M87銀河の中心にあるブラックホールの視覚的証拠が公開された。これは,世界6ヶ国の電波望遠鏡を組み合わせ,仮想的に地球の直径と同程度の大きさの望遠鏡を構築することでなされた成果である。この観測に関わる膨大なデータの解析には岩手県奥州市にある国立天文台水沢VLBI観測所にあるアテルイと名付けられたスーパーコンピュータも用いられた。ノーベル賞級ともいわれる成果が,東北を代表する科学者である田中館愛橘,木村榮らに連なる1899年(明治33年)設立の施設も加わってなされたことに,東北地域の科学の系譜へ思いを馳せるのも楽しい。現在なら,東北地方の国際的な科学研究施設といえば,六ケ所核融合研究所や,北上山地への誘致が期待されている国際リニアコライダー(ILC)を挙げることができるだろう。これらは核物理や素粒子物理学の研究施設で,上の天文研究とくらべると研究対象の大きさが両極端にあるともいえる。これらの間の領域を対象にした大型研究施設の計画も,具体的に動き出している。Japan)がそれだ。軟X線領域に輝度のピークを持ち,物性や材料の研究の他,化成品,薬品など,人の生活に関連するモノを研究するのに適した施設で,学術研究のみならず産業技術開発の面からも期待が大きい。2023年(令和5年)ファーストビームを目指し,隣接するサイエンスパークには大学等研究機関のみならず産業界から多くの研究室を誘致,放射光ユーザーを軸としたリサーチコンプレックスを構築する計画となっている。この施設に関わるのは放射線や物性の研究者にとどまらない。TBのデータが取得できるというが,この膨大な情報から,例えば固体内の原子の配列構造を3D表示するまで,今はまだ数ヵ月程度かかるという。データを適切に取り扱う技術は,ブラックホールの解析にも,日常生活を潤す研究にも,それこそ生活そのものにもつながっている。水沢VLBI観測所のVERA20m電波望遠鏡(中央)。この望遠鏡の運用で蓄積したノウハウがブラックホール観測にも活かされた。手前の小屋は,木村榮が地球の極運動に関するZ項を見いだすに至った観測をおこなった眼視天頂儀室。(FAX:25-1430)info@elec.hi-tech.ac.jp。