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コンテキストアウェアネス技術を応用した個人適応型自主学習支援基盤の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K20420
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分62030:学習支援システム関連
研究機関福井大学

研究代表者

長谷川 達人  福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (10736862)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード行動認識 / 学習支援 / 深層学習 / アンサンブル学習 / 学習効率 / m-Learning / 転移学習 / 確信度推定 / 学習支援システム / コンテキストアウェアネス / m-learning
研究開始時の研究の概要

本研究では,mobile-learningだからこそ実現できる最新の学習支援システムを実現する.特に常日頃から持ち運ばれるデバイスであると言う強みを活かし,次の3機能の実現を目指す.(1)学習者の学習状況と周囲の状況を同時に観測し記録する.(2)学習効率や学習着手率が向上する復習タイミングの推定を実現する.(3)個人差を考慮し,学習者に個人適応する推定を実現する.

研究成果の概要

本研究では,個人適応型のインテリジェントな自主学習支援基盤の開発を行った.主要な研究成果は以下の2点である.1つは,ユーザの行動を正確に認識する技術開発を行ったこと,もう1つは,ユーザの行動に基づいて最適な学習タイミングを明らかにしたことである.前者では,深層学習モデルを行動認識に特化させた複数のアイデアにより,高精度な行動認識モデルを複数確立している.後者では,静止して学習を行うよりも,トレッドミルのように集中できる状況だが歩行していると言った環境で学習する方が,学習効率が高いことを明らかにしている.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発した,行動認識技術と,学習支援に向けた新たな知見は様々な面で今後の応用が期待できる.まず,行動認識技術は学習支援のみならず,Society5.0の実現に向けたフィジカル空間の認識手法としての利活用が見込める.例えば,行動のログを自動で記録したり,ユーザの行動に応じて様々な情報提供を行うインタラクティブシステムの開発への応用が見込める.また,学習効果に対する知見は,今後革新的な学習支援システムを実現する際のエビデンスとして活用可能である.暗記学習を行う際にトレッドミルやエクササイズバイクを活用することで,容易に学習効果を高める効果が期待できる.

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (19件)

  • [雑誌論文] Easy Ensemble: Simple Deep Ensemble Learning for Sensor-Based Human Activity Recognition2023

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Tatsuhito、Kondo Kazuma
    • 雑誌名

      IEEE Internet of Things Journal

      巻: 10 号: 6 ページ: 5506-5518

    • DOI

      10.1109/jiot.2022.3222221

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sensor-Based Activity Recognition Using Frequency Band Enhancement Filters and Model Ensembles2023

    • 著者名/発表者名
      Tsutsumi Hyuga、Kondo Kei、Takenaka Koki、Hasegawa Tatsuhito
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 23 号: 3 ページ: 1465-1465

    • DOI

      10.3390/s23031465

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Semi-feature sharing deep ensemble model based on sensor data2023

    • 著者名/発表者名
      Zhao Zhongkai, Tatsuhito Hasegawa
    • 雑誌名

      Proceedings of the 11th IIAE International Conference on Industrial Application Engineering (ICIAE 2023)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] m-Learning時の行動や学習方法が学習効果や安全性に与える影響2022

    • 著者名/発表者名
      今別府 万大、長谷川 達人
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 63 号: 12 ページ: 1895-1905

    • DOI

      10.20729/00222745

    • ISSN
      1882-7764
    • 年月日
      2022-12-15
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep Transfer Learning Using Class Augmentation for Sensor-Based Human Activity Recognition2022

    • 著者名/発表者名
      Kondo Kazuma、Hasegawa Tatsuhito
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Letters

      巻: 6 号: 10 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/lsens.2022.3206472

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Domain-Robust Pre-Training Method for the Sensor-Based Human Activity Recognition2022

    • 著者名/発表者名
      Zhao Zhong-Kai、Hasegawa Tatsuhito
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2022 International Conference on Machine Learning and Cybernetics (ICMLC)

      巻: - ページ: 67-71

    • DOI

      10.1109/icmlc56445.2022.9941291

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unsupervised Representation Learning Method In Sensor Based Human Activity Recognition2022

    • 著者名/発表者名
      Takenaka Koki、Hasegawa Tatsuhito
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2022 International Conference on Machine Learning and Cybernetics (ICMLC)

      巻: - ページ: 25-30

    • DOI

      10.1109/icmlc56445.2022.9941334

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Comparative Study: Toward an Effective Convolutional Neural Network Architecture for Sensor-Based Human Activity Recognition2022

    • 著者名/発表者名
      Zhongkai Zhao、Kobayashi Satoshi、Kondo Kazuma、Hasegawa Tatsuhito、Koshino Makoto
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 20547-20558

    • DOI

      10.1109/access.2022.3152530

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sensor-Based Human Activity Recognition Using Adaptive Class Hierarchy2021

    • 著者名/発表者名
      Kondo Kazuma、Hasegawa Tatsuhito
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 号: 22 ページ: 7743-7743

    • DOI

      10.3390/s21227743

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of Different Activities on Learning Efficiency of m-Learning Users2021

    • 著者名/発表者名
      Imabeppu Mahiro、Hasegawa Tatsuhito
    • 雑誌名

      In proceedings of the 2021 IEEE International Conference on Engineering, Technology & Education (TALE)

      巻: - ページ: 01-08

    • DOI

      10.1109/tale52509.2021.9678604

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Smartphone Sensor-Based Human Activity Recognition Robust to Different Sampling Rates2021

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Tatsuhito
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: 21 号: 5 ページ: 6930-6941

    • DOI

      10.1109/jsen.2020.3038281

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Octave Mix: Data Augmentation Using Frequency Decomposition for Activity Recognition2021

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Tatsuhito
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 9 ページ: 53679-53686

    • DOI

      10.1109/access.2021.3070778

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ウェアラブルデバイスを用いた英単語4択課題における確信度合いおよび主観的難易度の推定2020

    • 著者名/発表者名
      森 朝春, 長谷川 達人
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 16(8)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] センサベースの行動認識におけるセンサデータを用いない事前訓練2023

    • 著者名/発表者名
      清水椋右, 長谷川達人
    • 学会等名
      情報処理学会第85回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 周波数帯強調フィルタとモデルアンサンブルを用いたセンサベースの行動認識2022

    • 著者名/発表者名
      堤日向, 武中紘輝, 小林慧, 近藤圭, 長谷川達人
    • 学会等名
      第103回モバイルコンピューティングと新社会システム研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 行動認識におけるSoftmax関数の温度パラメータに関する一考察2022

    • 著者名/発表者名
      長谷川 達人
    • 学会等名
      マルチメディア,分散,協調とモバイル(DICOMO2022)シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 人間行動認識におけるセグメント情報を用いた自己教師あり学習2022

    • 著者名/発表者名
      近藤圭, 武中紘輝, 長谷川達人
    • 学会等名
      マルチメディア,分散,協調とモバイル(DICOMO2022)シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] センサベースの行動認識におけるCNNのカーネルサイズに関する一考察2022

    • 著者名/発表者名
      清水椋右, 近藤和真, 長谷川達人
    • 学会等名
      マルチメディア,分散,協調とモバイル(DICOMO2022)シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 深層アンサンブル学習における入力データの使い方の応用2022

    • 著者名/発表者名
      柘植 俊亮, 堤 日向, 近藤 圭, 長谷川 達人
    • 学会等名
      2022年度電気・情報関係学会北陸支部連合大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習モデル訓練時における動的な温度パラメータの影響2022

    • 著者名/発表者名
      藤野 恭佑, 堤 日向, 近藤 圭, 長谷川 達人
    • 学会等名
      2022年度電気・情報関係学会北陸支部連合大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 歩きスマホ中の学習手法の違いが学習効果とユーザの危険度に与える影響に関する考察2022

    • 著者名/発表者名
      今別府 万大, 長谷川 達人
    • 学会等名
      情報処理学会第84回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Mobile-aware Convolutional Neural Network for Sensor-based Human Activity Recognition2022

    • 著者名/発表者名
      小林 慧, 長谷川 達人
    • 学会等名
      情報処理学会第84回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 深層学習を用いたセンサベース行動認識におけるクラス拡張を用いた転移学習手法2022

    • 著者名/発表者名
      近藤 和真, 長谷川 達人
    • 学会等名
      情報処理学会第84回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] センサベースの人間行動認識における深層学習アンサンブル手法に関する考察2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川 達人, 近藤 和真
    • 学会等名
      第100回モバイルコンピューティングと新社会システム研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] m-Learning学習者の行動の違いによる学習効率への影響2021

    • 著者名/発表者名
      今別府 万大, 長谷川 達人
    • 学会等名
      マルチメディア,分散,協調とモバイル(DICOMO2021)シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 人間行動認識に対するクラス階層性を用いた補助学習2021

    • 著者名/発表者名
      近藤 和真, 長谷川 達人
    • 学会等名
      マルチメディア,分散,協調とモバイル(DICOMO2021)シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 1次元波形分類におけるGrad-CAMを用いた判断根拠の可視化2021

    • 著者名/発表者名
      堤 日向, 近藤 圭, 小林 慧, 武仲 紘輝, 長谷川 達人
    • 学会等名
      2021年度電気・情報関係学会北陸支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] HCF-MixAR: Hand-crafted Featuresを活用したCNNベースの行動認識手法2021

    • 著者名/発表者名
      宮崎 千雅, 近藤 和真, 長谷川 達人
    • 学会等名
      2021年度電気・情報関係学会北陸支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 加速度センサデータを用いた深層学習モデルの教師なし表現学習手法2021

    • 著者名/発表者名
      武仲 紘輝, 長谷川 達人
    • 学会等名
      第101回モバイルコンピューティングと新社会システム研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 学習効率向上に向けた脳波に基づくVR-HMDユーザの嗜好性推定2020

    • 著者名/発表者名
      今別府 万大, 長谷川 達人
    • 学会等名
      マルチメディア,分散,協調とモバイル(DICOMO2020)シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Octave Convolutionを用いたセンサによる行動認識手法2020

    • 著者名/発表者名
      近藤 和真, 長谷川 達人
    • 学会等名
      マルチメディア,分散,協調とモバイル(DICOMO2020)シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Octave Mix: 行動認識における周波数分解を用いたデータ拡張2020

    • 著者名/発表者名
      長谷川 達人
    • 学会等名
      FIT2020 第19回情報科学技術フォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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