Research on "Touchable" Remote Learning System of Digital Circuit
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21K12164
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 62030:Learning support system-related
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤枝 直輝 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (30708425)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | FPGA / 遠隔学習 / 計算機システム |
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| Outline of Research at the Start |
本課題では，ディジタル回路を遠隔で学習・演習する際の効果を高めるための，「さわれる」遠隔学習システムを提案する．安価なコントローラボードを制作し，これを用いて遠隔環境の演習ボードを操作することで，実地で直接ボードを操作する時と同じ感覚で，回路の動作を確認できるようにする．そのプロトタイプを実験・実習科目に利用することで，実地での演習・実験と同等の学習効果が提案システムで得られることを明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題で提案するのは，ディジタル回路を遠隔で学習・演習する際の効果を高めるための，「さわれる」遠隔学習システムである．安価なコントローラボードを制作し，これを用いて遠隔環境の演習ボードを操作する環境を提供する．これにより，実地で直接ボードを操作するときと同じ感覚で，回路の動作を確認できるようにする．
令和4年度は，主に (1) 遠隔環境，すなわちユーザPCにはコントローラボードを，サーバにはFPGAを搭載した実習ボードを，それぞれ接続した環境で動作するプロトタイプの構築と，(2) ディジタル回路学習のためのソフトウェアの開発と拡張のそれぞれについて，研究を実施した．また付随する課題として，FPGAを用いたシステムの設計開発のノウハウを得るため，(3) 乱数検定回路の軽量実装についても，豊橋技術科学大学 市川周一教授（課題番号20K11733）との共同研究として行った．
(1) では，令和3年度に開発した構成要素に加え，第2次試作版のコントローラボード，TCP/IPを用いたクライアント・サーバそれぞれの通信中継ツール，簡易的なサーバ予約システムを構築した．これらの知見をまとめた論文は，現在国際会議に投稿中である．(2) では，ハードウェア記述言語（HDL）学習のためにこれまで開発・拡張を続けてきたツールである，GGFrontに関する成果をまとめた論文が，和文論文誌に掲載された．また，これまでGGFrontが扱えなかった列挙型信号を扱うための方法を提案し，その成果は最新版のGGFrontに実装済である．(3) では，実装した回路に関する成果をまとめた論文が，国際会議の優秀論文賞を受賞した．また，この回路を組み入れた真性乱数生成器の品質制御システムに関する成果をまとめた論文は，英文論文誌への掲載が決定した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画通り，遠隔環境で動作する第2段階のプロトタイプの開発は，令和4年度末の時点で完了した．また，7台の仮想サーバと5台の実習ボードからなる遠隔学習システムの構築が完了し，本学キャンパス内のLAN環境で安定的に動作している．これにより，令和5年度にシステムの実証が遅滞なく行える準備が整った．
また，本研究にかかる，またはそれに付随する成果として，令和4年度末の時点で学術論文2本，国際会議1本が発表済または掲載決定している．そのため，研究成果の点でも本研究は順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度は，まず構築した遠隔学習システムを本学の実験科目に利用することで，提案するシステムが実地での演習・実験と同等の学習効果をもちうるものであるかを検証する．また，この結果やこれまでの研究を通じて得られた知見は，積極的に対外発表を行う．
さらに，本研究の出口戦略として，提案システムを既存のFPGA遠隔開発・検証環境であるACRiルームへと適用することを計画している．そのために必要な課題の洗い出しと，解決のための方法の検討も，併せて行う予定である．
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
