「フィールドで持ち歩く実験室」：MEMSで創り出す最小の生態学実験室

Research Project

Project/Area Number	22K19797
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	岡田昌也九州大学, 共創学部, 准教授 (10418519)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	佐々文洋九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (30722681) 中井亮佑国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (90637802)
Project Period (FY)	2022-06-30 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000) Fiscal Year 2024: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000) Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000) Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	科学者育成教育 / ラーニングアナリティクス / BioMEMS / 知能拡張技術 / 実世界学習 / 微生物生態学
Outline of Research at the Start	本研究は，科学者育成という新しい教育目標を取り込んだ新GIGAスクール実現の礎を創ることを目的とする．このために，本研究は，MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)技術によって「最小の生態学実験室」を創り出し，これを学習者がフィールドで持ち歩き，学習するための知能拡張技術を開発する．
Outline of Annual Research Achievements	本研究は，科学者育成という新しい教育目標を取り込んだ新GIGAスクール実現の礎を創ることを目的とする．このために，本研究は，MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)技術によって「最小の生態学実験室」を創り出し，これを学習者がフィールドで持ち歩き，学習するための知能拡張技術を開発することとしている．この目的を達成するために，本研究はソフトウェア開発およびハードウェア開発の両面から取り組んでおり，今年度，以下の研究を行った． (1) 「フィールドで持ち歩く実験室」をソフトウェア的に実現し，フィールドでの知能拡張技術を駆動させるコンポーネントとして，実世界学習を対象としたラーニングアナリティクス技術を開発した．具体的には，学習者が，実世界での経験を自己調整する過程を，位置情報をもとに自動推定する計算論的ラーニングアナリティクスを開発した．この技術は，フィールドにおける学習者の内的計算過程に適応し，学習者が経験を通した記号操作を自己決定・自己調整することを促すセンサデータ駆動型学習支援技術の礎となる． (2) 「最小の生態学実験室」の基本的原理を，ハードウェア的に構成するBioMEMSを，微細加工技術によって試験実装し，これをアウトドアフィールドに持ち出して，実際にサンプルを採取するなどの機能テストを行った．この機能テストを通してBioMEMSの設計と実装を改良することで，次年度以降のインハウス実験，アウトドア実験に向けた準備を進めた．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 「フィールドで持ち歩く実験室」（MEMSで創り出す最小の生態学実験室）の実現のために，ソフトウェアおよびハードウェアの両面から研究・開発に取り組んだ．ソフトウェア開発の観点からは，世界的に権威のある国際学会（IEEE）において原著論文1本の採録，ハードウェア開発の観点からは基本的設計と機能テストを行えたため，本研究は「おおむね順調に進展している」と考えられる．
Strategy for Future Research Activity	「フィールドで持ち歩く実験室」（MEMSで創り出す最小の生態学実験室）の実現のために，以下の研究を推進する． (1) ソフトウェアの観点から，実世界学習を対象としたラーニングアナリティクス技術の更なる高度化を行う． (2) ハードウェアの観点から，BioMEMSの設計と実装を改良し，インハウス実験，アウトドア実験を進める．