2021 Fiscal Year Annual Research Report
Advancement of optical applied information technology by data-centric method
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20H02657
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
谷田 純 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (00183070)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小倉 裕介 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (20346191)
堀崎 遼一 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (20598958)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 機械学習 / 散乱イメージング / 光波センシング / データセントリック手法 / ハイブリッドシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
デュアル評価システムによるイメージング・センシングの高性能・高信頼化に関しては、低コヒーレント光源を用いた光波伝播モデルを開発した。本モデルは、低コヒーレント光による光計測および光制御に適用できる。本モデルでは、コンプレッシブセンシングの思想に則り、周波数フィルタリングされたランダム波面のアンサンブル平均により、低コヒーレント光を低計算コストでエミュレートする。提案手法に基づく低コヒーレント光源による計算機合成ホログラフィを、実験によりデモンストレーションした。これらは散乱イメージングにおける高機能化や低コスト化につながる。
データ生成システムでは、模擬光学系による光コンピューティングを用いたデータ生成の基礎技術の一つとして、蛍光分子間のフェルスターエネルギー共鳴移動（FRET）による発光制御可能な蛍光系の特性を評価した。複数種の蛍光分子を混合した系において、それぞれの吸収波長分布と発光波長分布の組み合わせによる蛍光特性を明らかにした。モンテカルロ法を利用し、この蛍光系による散乱体応答のデータを生成するシステムの準備を進めた。
ハイブリッド情報システム構成論では、光／電子ハイブリッド情報システムの評価手法として、多入力多出力系のシステムの効率性を相対的に評価する包絡分析法（DEA）の適用を進めた。入力変数として計算コストとハードウェアサイズ、出力変数として演算能力を設定することで最小限のシステム比較が可能になる。一般的な情報システムの評価に拡張する方策について検討を進めた。
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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
上記のように研究は順調に進んでおり、その成果は学術雑誌と学会で報告している。データ生成システムに関しては、大量のデータを生成するには至っていないものの、物理過程シミュレータや模擬光学系において技術基盤の構築が着実に進められた。
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| Strategy for Future Research Activity |
デュアル評価システムによるイメージング・センシングに関しては、前年度に引き続き、光波計測・制御技術の高機能化を図り、散乱イメージングの高性能化・高信頼化を数値実験と光学実験により進める。
前年度に引き続き、物理過程シミュレータおよび模擬光学系に必要な機能の実装を進め、散乱イメージング高性能化のためのデータ生成につなげる。
ハイブリッド情報システム構成論では、包絡分析法によるシステム評価手法の適用対象を拡張し、一般的光応用情報システム構成論への適用をめざす。
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