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実世界センシングデータからの行動‐学習モデルの構築と学習支援環境の設計

研究課題

研究課題/領域番号 19H04222
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分62030:学習支援システム関連
研究機関北海道大学

研究代表者

杉本 雅則  北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (90280560)

研究分担者 稲垣 成哲  立教大学, 文学部, 特任教授 (70176387)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワード実世界センシング / 学習支援環境
研究開始時の研究の概要

実世界センシングにより学習者の行動を常時取得し、構築される大規模時空間データを利活用する。これは、離散的なスポットでのインタラクションを主な対象とするモバイルユビキタス学習(MUL)や、教室あるいはオンライン学習環境で得た大規模データを用いるラーニングアナリティクス(LA)などの従来研究では実現されていない。申請者がこれまでに開発した屋内位置認識、ジェスチャ認識、3次元再構築技術を統合、発展させることで、既存設備を利用した低負荷、低コストの行動取得システムを実装する。実証実験とその評価を通して実世界学習支援環境設計のガイドラインの提案を目指す。

研究成果の概要

本研究では、実世界での行動を常時取得することにより得られる大規模時空間データを用いた学習支援環境を構築した。主な実績は以下の通りである。(1)博物館での来館者トラッキングシステム:本研究が目指す学習支援環境構築のためには、来館者のトラッキング機能が必要となる。そこで、音響信号を用いた測位システムの開発及びその現地での実験を実施した。評価実験を通して、測位性能の改善だけでなく(a)NLOS環境下での性能低下とその解決手法 (b)音響信号以外の測位手法として可視光測位や歩行者慣性航法機能を実装した。(2)当該技術に関する成果発表:本研究の成果を学会論文誌等を通して公開した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、博物館等に代表される学校教育以外での学習活動データを通して、適切な学習文脈において適切な支援を行う学習環境の構築を目標とした点で従来研究と大きく異なる。本研究の特徴の1つは、測位システム技術を核とした情報学と実践を中心とする教育学の知見との融合であり、学術的意義が高いと言える。さらに、人工知能技術(計算機)の急速な進展による学習(人間)の危機が叫ばれている昨今の状況から、体験に基づく真の学習に 接近するための手法の提案として、その社会的意義は非常に高いと考える。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 15件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 12件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] KMITL(タイ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 変調光照明の振幅および位相情報を用いた違法写真撮影判定手法2022

    • 著者名/発表者名
      中道,渡邉,橋爪,杉本
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 63(11) ページ: 1644-1652

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] RefRec+: Six Degree-of-freedom Estimation for Smartphone using Floor Reflecting Light2022

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto, M.,Shimada, S., Hashizume, H.
    • 雑誌名

      Frontiers in Computer Science

      巻: 4

    • DOI

      10.3389/fcomp.2022.856942

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] NLOS環境における音響センシングを用いたスマートフォン間測距手法2022

    • 著者名/発表者名
      神鳥,村上,須崎,中村,渡邉,橋爪,杉本
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 63

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 単一のスピーカを用いたモノラルマイクロフォンの屋内測位手法2022

    • 著者名/発表者名
      中村,藤本,村上,橋爪,杉本
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 63

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 汎用スピーカを用いた短時間かつ適応的なスポット通信手法2022

    • 著者名/発表者名
      中村, 山崎, 橋爪, 杉本
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 63

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スマートフォン環境光センサを用いた可視光測位の提案2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤, 嶋田, 村上, 渡邊, 橋爪, 杉本
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 62 号: 5 ページ: 1275-1287

    • DOI

      10.20729/00211099

    • NAID

      170000184878

    • 年月日
      2021-05-15
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] LED照明の床面反射光を利用したスマートフォン可視光測位システム2021

    • 著者名/発表者名
      嶋田,橋爪,杉本
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J104-D 号: 4 ページ: 308-317

    • DOI

      10.14923/transinfj.2020PDP0029

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2021-04-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous Localization and Communication Method using Short-time and Narrow-band Dual-carrier Acoustic Signals2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, M., Hashizume, H., Sugimoto, M.
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: 22 号: 6 ページ: 5163-5172

    • DOI

      10.1109/jsen.2021.3107849

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ALiSA: a Visible-Light Positioning System using the Ambient Light Sensor Assembly in a Smartphone2021

    • 著者名/発表者名
      Sato, T., Shimada, S., Murakami, H., Watanabe, H., Hashizume, H., Sugimoto, M.
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: 22 号: 6 ページ: 4989-5000

    • DOI

      10.1109/jsen.2021.3074580

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Short-time Spot Communication using COTS Stereo Speaker2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, M., Hashizume, H., Sugimoto, M.
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: 22 号: 6 ページ: 5001-5010

    • DOI

      10.1109/jsen.2021.3074979

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 変調光照明を用いた違法写真撮影判定手法の提案とその評価2020

    • 著者名/発表者名
      宇野, 平野,嶋田,渡邊,橋爪,杉本
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 61 ページ: 628-637

    • NAID

      170000181790

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CMOSイメージセンサを用いたOFDM高速可視光通信2019

    • 著者名/発表者名
      嶋田,橋爪,杉本
    • 巻
      J102-B
    • 号
      8
    • ページ
      605-613
    • DOI

      10.14923/transcomj.2018WFP0003

    • ISSN
      1344-4697
    • 年月日
      2019-08-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Square Wave Quadrature Amplitude Modulation for Visible Light Communication using Image Sensor2019

    • 著者名/発表者名
      Alfarozi, S, Hashizume, H, Pasupa, K, Woraratpanya, K, Sugimoto, M
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: Vol.7 ページ: 94806-94821

    • DOI

      10.1109/access.2019.2928417

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 鏡像スピーカを用いたスマートフォン高精度3次元測位手法2019

    • 著者名/発表者名
      村上, 中村,橋爪,杉本
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 60 ページ: 2314-2324

    • NAID

      170000181220

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust and Unified VLC Decoding System for Square Wave Quadrature Amplitude Modulation Using Deep Learning Approach2019

    • 著者名/発表者名
      Alfarozi, S., Pasupa, K., Hashizume, H., Woraratpanya, K., Sugimoto, M.
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 7 ページ: 163262-163276

    • DOI

      10.1109/access.2019.2952465

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 床面反射光を用いることによる高精度屋内ドローントラッキング2022

    • 著者名/発表者名
      大西,渡邉,橋爪,杉本
    • 学会等名
      情報処理北海道シンポジウム2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Expanding the Positioning Area for Acoustic Localization Using COTS Mobile Devices2021

    • 著者名/発表者名
      Suzaki, T., Nakamura, M., Murakami, Watanabe, H., Hashizume, H., Sugimoto, M.
    • 学会等名
      Proceedings of MobiQuitous 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Localization Method Using Reflected Luminance Distribution2021

    • 著者名/発表者名
      Yamashita, Y., Shimada, S., Watanabe, H., Hashizume, H., Sugimoto, M.
    • 学会等名
      Proceedings of MobiQuitous 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Smartphone Positioning Using an Ambient Light Sensor and Reflected Visible Light2021

    • 著者名/発表者名
      Abe, K., Sato, T., Watanabe, H., Hashizume, H., Sugimoto, M.
    • 学会等名
      Proceedings of IPIN 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NL-Beep: A Ranging System between Multiple Smartphones Using Acoustic Sensing in NLOS Environments2021

    • 著者名/発表者名
      Murakami, H., Kandori, Y., Suzaki, T., Nakamura, M., Watanabe, H., Hashizume, H., Sugimoto, M.
    • 学会等名
      Proceedings of IPIN 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Short-time and Adaptive Controllable Spot Communication using COTS Speaker2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, M., Hashizume, H., Sugimoto, M.
    • 学会等名
      Proceedings of IPIN 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Indoor Localization Method For a Microphone Using a Single Speaker2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, M., Hashizume, H., Sugimoto, M.
    • 学会等名
      Proceedings of IPIN 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Indoor Positioning for Smartphones2021

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto, M.
    • 学会等名
      Proceedings of IEEE ICITEE 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 単一のスピーカを用いたスマートフォン内蔵マイクロフォンの屋内測位手法2021

    • 著者名/発表者名
      舟田,中村,須崎,渡邉,橋爪,杉本
    • 学会等名
      情報処理北海道シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] スマートフォンの測距・測位を目的とした音響センシングに基づく時刻同期手法2021

    • 著者名/発表者名
      須崎,村上,中村,渡邉,橋爪,杉本
    • 学会等名
      情報処理北海道シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Design and Implementation of Selective Visible Light Communication for Multiple Video Cameras using a Single LED Illumination2019

    • 著者名/発表者名
      Hirano, A., Shimada, S., Watanabe, H., Hashizume, H., Sugimoto, M.
    • 学会等名
      Proceedings of Workshop on OWC2
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Footsteps and Inertial Data-based Road Surface Condition Recognition Method2019

    • 著者名/発表者名
      Mitake, H., Watanabe, H., Sugimoto, M.
    • 学会等名
      Proceedings of MUM 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3-D Localization for Smartphones using a Single Speaker2019

    • 著者名/発表者名
      Murakami, H., Nakamura, M., Hashizume, H., Sugimoto, M.
    • 学会等名
      Proceedings of IPIN2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3D Tracking Using Smartphones for a Marker-Based Optical Motion Capture System2019

    • 著者名/発表者名
      Teramoto, K., Mukainakano, R., Watanabe, H., Hashizume, H., Sugimoto, M.
    • 学会等名
      Proceedings of IPIN2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Facial Expression Recognition Using Ear Canal Transfer Function2019

    • 著者名/発表者名
      Amesaka, T., Watanabe, H., Sugimoto, M.
    • 学会等名
      Proceedings of ISWC 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スマートフォン環境光センサを用いることによる可視光測位に関する基礎検討2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤, 渡邊, 橋爪, 杉本
    • 学会等名
      情報処理北海道シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 鏡像スピーカを用いた方向推定手法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      須崎, 村上, 石橋, 橋爪, 杉本
    • 学会等名
      情報処理北海道シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 汎用スピーカによる通信スポット制御の検討2019

    • 著者名/発表者名
      山崎, 中村, 渡邉, 橋爪, 杉本
    • 学会等名
      情報処理北海道シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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