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創造性の論理的・ 技術的探求に基づくデザイン共創環境の構築と教育プログラムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H04467
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90010:デザイン学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

渡辺 俊  筑波大学, システム情報系, 教授 (60212320)

研究分担者 長坂 一郎  神戸大学, 人文学研究科, 教授 (10314501)
大崎 純  京都大学, 工学研究科, 教授 (40176855)
藤井 晴行  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (50313341)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
キーワードデザイン科学 / 生成AI / 最適化 / 機械学習 / Generative Design / Parametric Design / 建築情報学 / 列挙 / 強化学習 / 形式表現 / デザイン思考 / 建築情報教育 / 創造性 / ラウンドテーブル / 探索 / 評価 / 表現 / 記述
研究開始時の研究の概要

本研究は、“創造性”について論理的側面と技術的側面から下記の4つの課題を設定するとともに、論理的・技術的探求を通じたデザイン共創環境を構築し、創造的イノベーションを産むための新たな教育プログラムを開発する。
課題1:デザインにおける創造的な論理的飛躍の形式表現
課題2:デザイン思考の3つの空間(着想、発案、実現)の論理的記述
課題3:特徴量の選択によるデザインパターンの列挙
課題4:強化学習による創造的デザイン知能の創出

研究成果の概要

本研究では、まずデザインにおける創造性の論理的・技術的探求に関するラウンドテーブルでの議論を通じて、イノベーションを生み出すデザイン思考のための枠組みの再検討を行った。”建築情報教育の実態調査アンケート”を通じて建築デザイン教育の現状や問題点を確認する一方で、建築家と構造エンジニアの共創や建築設計教育についての先進的活動事例について調査した。これらの結果を踏まえて、最新の ”ジェネレーティブ・デザイン”や”機械学習”に基づく教育プログラムを開発し、大学院生を対象に開催したワークショップを通じてその有効性を検証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

「人間の拡張がメディアの本質である」との知見から見た時、情報技術は記憶力・思考力を拡張するメディアとして進化してきたが、創造力を拡張するメディアには至っていない。ChatGPTの一般公開に伴い、生成AIやコンピュータとの共創への関心が急速に高まっているものの、創造性を育むためのデザイン思考はプロセス論に留まっており、いかにして社会が求めるイノベーションを生み出すかが問われている。ワークショップで用いたプログラミングを主体とした教育コンテンツは、文部科学省が進める数理・データサイエンス・AI教育プログラムにも役立つ内容である。

報告書

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

    (51件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 8件、 オープンアクセス 18件、 査読あり 15件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Deep deterministic policy gradient and graph convolutional networks for topology optimization of braced steel frames2023

    • 著者名/発表者名
      C. Kupwiwat, Y. Iwagoe, K. hayashi and M. Ohsaki
    • 雑誌名

      J. Struct. Eng., AIJ

      巻: 69B ページ: 129-139

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep deterministic policy gradient and graph attention network for geometry optimization of latticed shells2023

    • 著者名/発表者名
      C. Kupwiwat, K. Hayashi and M. Ohsaki
    • 雑誌名

      Applied Intelligence

      巻: - 号: 17 ページ: 19809-19826

    • DOI

      10.1007/s10489-023-04565-w

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] 情報デザイン共創環境を用いた集合住宅設計補助ツールの 提案2022

    • 著者名/発表者名
      上野諒介・渡辺俊
    • 雑誌名

      建築学会 第45回 情報・システム・利用・技術シンポジウム論文集

      巻: - ページ: 120-123

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 機械学習を用いた設計変数の更新に基づく 3 次元連続体のトポロジー最適化2022

    • 著者名/発表者名
      土田理央・大崎 純
    • 雑誌名

      建築学会 第45回 情報・システム・利用・技術シンポジウム論文集

      巻: - ページ: 128-131

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Graph-based reinforcement learning for discrete cross-section optimization of planar steel frames2022

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Kazuki、Ohsaki Makoto
    • 雑誌名

      Advanced Engineering Informatics

      巻: 51 ページ: 101512-101512

    • DOI

      10.1016/j.aei.2021.101512

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Assembly sequence optimization of spatial trusses using graph embedding and reinforcement learning2022

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, M. Ohsaki and M. Kotera
    • 雑誌名

      J. Int. Assoc. Shell Spatial. Struct.

      巻: 63-4 号: 4 ページ: 232-240

    • DOI

      10.20898/j.iass.2022.016

    • 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] Visualization and inquiry into mental content in design activity: a case study of design interpretation2022

    • 著者名/発表者名
      Yuval Kahlon, Haruyuki Fujii.
    • 雑誌名

      Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis and Manufacturing

      巻: 26 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1017/s0890060421000172

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Revisiting Darke: Tracing the Emergence of Design Generators in Architectural Design2022

    • 著者名/発表者名
      Yu Cao, Yuval Kahlon, Haruyuki Fujii
    • 雑誌名

      Design Computing and Cognition ’22

      巻: - ページ: 489-408

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Knowledge Transfer in Designing as a Situated Activity: a Case Study of Spatial Design using Lego Blocks2022

    • 著者名/発表者名
      Yuval Kahlon, Haruyuki Fujii
    • 雑誌名

      Design Computing and Cognition '22

      巻: - ページ: 581-600

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Formal Representation of Decision-Making Process in Retrofitting Houses in terms of Belief, Desire, and Intention - Towards Inclusion of Cognitive Process in Design Computing2022

    • 著者名/発表者名
      Haruyuki Fujii, Ken-Ichi Shinozaki, Yuval Kahlon
    • 雑誌名

      Design Computing and Cognition '22, Poster Booklet

      巻: - ページ: 7-7

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] REAL-TIME GAZE-SHARING FOR ENHANCING STUDENT- INSTRUCTOR COMMUNICATION2022

    • 著者名/発表者名
      WEIHENG HU, YUVAL KAHLON, MOMOKO NAKATANI and HARUYUKI FUJII
    • 雑誌名

      Proceedings of the 28th International Conference of the Association for Computer-Aided Architectural Design Research in Asia (CAADRIA) 2022,

      巻: 2 ページ: 411-420

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] EXPLORING RELATIONSHIPS BETWEEN LOCATIONS OF DAILY ACTIVITIES AND PERMEABILITY OF SPACES USING VISIBILITY GRAPH ANALYSIS2022

    • 著者名/発表者名
      KENICHI SHINOZAKI and HARUYUKI FUJII
    • 雑誌名

      Proceedings of the 28th International Conference of the Association for Computer-Aided Architectural Design Research in Asia (CAADRIA) 2022

      巻: 2 ページ: 481-490

    • 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] パターン・ランゲージと「遊び」 : ルール・システムが生成するもの : 幾何学的構造とプレイ2022

    • 著者名/発表者名
      長坂 一郎
    • 雑誌名

      都市計画

      巻: 71-6 ページ: 48-51

    • 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] Machine-specified ground structures for topology optimization of binary trusses using graph embedding policy network2021

    • 著者名/発表者名
      S. Zhu, M. Ohsaki, K. Hayashi and X. Guo
    • 雑誌名

      Adv. in Eng. Software

      巻: 159 ページ: 103032-103032

    • DOI

      10.1016/j.advengsoft.2021.103032

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CAPTURING INTERPRETATION SOURCES IN ARCHITECTURAL DESIGN BY OBSERVING SEQUENCES OF DESIGN ACTS2021

    • 著者名/発表者名
      YU CAO; YUVAL KAHLON; HARUYUKI FUJII
    • 雑誌名

      Proceedings of the 26th CAADRIA Conference

      巻: Volume 2 ページ: 141-150

    • DOI

      10.52842/conf.caadria.2021.2.141

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Prediction of non-linear buckling load of imperfect reticulated shell using modified consistent imperfection and machine learning2021

    • 著者名/発表者名
      S. Zhu, M. Ohsaki and X. Guo
    • 雑誌名

      Engineering Structures

      巻: 226 ページ: 111374-111374

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Machine learning for extracting features of approximate optimal brace locations of steel frames2021

    • 著者名/発表者名
      K. Sakaguchi, M. Ohsaki and T. Kimura
    • 雑誌名

      Frontiers in Built Environment, Specialty Section: Computational Methods in Structural Engineering

      巻: 7 ページ: 616455-616455

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 相対的な人口集中地区の抽出を通じた全国市町村の都市縮小傾向の分析2020

    • 著者名/発表者名
      KAWABE Akihiro、WATANABE Shun
    • 雑誌名

      日本建築学会計画系論文集

      巻: 85 号: 770 ページ: 997-1005

    • DOI

      10.3130/aija.85.997

    • NAID

      130007837875

    • ISSN
      1340-4210, 1881-8161
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 建築と情報 - 新たな創造に向けて2022

    • 著者名/発表者名
      渡辺俊
    • 学会等名
      2022年度日本建築学会大会(北海道)情報システム技術部門 研究協議会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] デザインと記号操作の関係性から観た建築学の方向性2022

    • 著者名/発表者名
      藤井晴行
    • 学会等名
      2022年度日本建築学会大会(北海道)情報システム技術部門 研究協議会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 構面特徴量を用いた強化学習による鋼構造骨組のブレース配置と断面の設計2022

    • 著者名/発表者名
      岩越雄一,大崎 純,林 和希,C. Kupwiwat
    • 学会等名
      日本建築学会大会(北海道)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] グラフ埋め込みと機械学習を用いたトラスの外力仕事予測モデル2022

    • 著者名/発表者名
      中里桂也,林 和希,大崎 純
    • 学会等名
      日本建築学会大会(北海道)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いた設計変数の更新に基づく連続体の応力最小化2022

    • 著者名/発表者名
      土田理央,大崎 純
    • 学会等名
      日本建築学会大会学(北海道)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Geometry optimization of lattice shells using GAT-DDPG with Bezier surface2022

    • 著者名/発表者名
      C. Kupwiwat, K. hayashi and M. Ohsaki
    • 学会等名
      Summary of Technical Papers of Annual Meeting, Architectural Institute of Japan, Structures-I
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 建築骨組最適化のための機械学習2022

    • 著者名/発表者名
      大崎 純
    • 学会等名
      第66回理論応用力学講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Deep deterministic policy gradient and graph convolutional network for geometry and topology optimization of braced latticed shells2022

    • 著者名/発表者名
      C. Kupwiwat, K. Hayashi and M. Ohsaki
    • 学会等名
      Proc. AIJ Kinki Chapter Research Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 伝統的琉球民家を改築する行為の合理的理由の疑似論理表現2022

    • 著者名/発表者名
      藤井晴行、篠崎健一
    • 学会等名
      日本建築学会大会、建築計画
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 3D都市モデルを活用したGIS教育の試行2021

    • 著者名/発表者名
      渡辺 俊
    • 学会等名
      日本建築学会 第44回 情報・システム・利用・技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 発達障害における方向感覚と空間認知の調査2021

    • 著者名/発表者名
      蘇 佳路, 渡辺 俊
    • 学会等名
      日本建築学会 第44回 情報・システム・利用・技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] PPGISを用いた発達障害者向けの都市地図設計に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      蘇 佳路, 渡辺 俊
    • 学会等名
      2021年度日本建築学会大会(東海)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] FROM COYAMACHI 静岡紺屋町名店街再開発計画2021

    • 著者名/発表者名
      上野 諒介, 渡辺 俊
    • 学会等名
      2021年度日本建築学会大会(東海)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 京都市内にあるコンビニエンスストアの景観配慮の実態と景観に対する人々の認識2021

    • 著者名/発表者名
      藤﨑 茜, 渡辺 俊
    • 学会等名
      2021年度日本建築学会大会(東海)学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] グラフ埋め込みとブロック行列化を用いた強化学習による3次元トラスの位相最適化2021

    • 著者名/発表者名
      林 和希, 大崎 純
    • 学会等名
      2021年度日本建築学会近畿支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ラフ埋め込みと教師あり学習による平面トラス構造の最適位相予測2021

    • 著者名/発表者名
      林 和希, 大崎 純
    • 学会等名
      2021年度日本建築学会大会(東海)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習を用いた設計変数の更新に基づく連続体のトポロジー最適化2021

    • 著者名/発表者名
      土田理央, 大崎 純
    • 学会等名
      2021年度日本建築学会大会(東海)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] グラフ埋め込みと機械学習を用いた平面トラスの位相最適化2021

    • 著者名/発表者名
      阪口一真, 大崎 純, 林 和希
    • 学会等名
      2021年度日本建築学会大会(東海)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 強化学習とグラフ埋め込みによるトラスの安定な施工経路生成2021

    • 著者名/発表者名
      小寺正也, 大崎 純, 林 和希
    • 学会等名
      2021年度日本建築学会大会(東海)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Reinforcement learning for optimal topology design of 3D trusses2021

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi and M. Ohsaki
    • 学会等名
      Proc. IASS Symposium 2021, Surrey, UK,Int. Assoc. Shell and Spatial Struct.
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 部材の逐次的な付加・除去過程を訓練した強化学習エージェントによる平面トラスの位相最適化2021

    • 著者名/発表者名
      林 和希, 大崎 純
    • 学会等名
      日本建築学会 第44回 情報・システム・利用・技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 安定性の評価とグラフ埋め込みによるトラスの施工経路の強化学習2021

    • 著者名/発表者名
      林 和希, 小寺正也,大崎 純
    • 学会等名
      日本建築学会 第44回 情報・システム・利用・技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] デザインの形式表現へのBDIフレームワークの適用 ―デザインにおける思考過程の計算モデルに向けて―2021

    • 著者名/発表者名
      藤井晴行; カーロン ユバル; 篠崎健一
    • 学会等名
      日本建築学会 第44回 情報・システム・利用・技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Modeling Cognitive Processes in Design from the Designer’s Perspective: Towards a computational model for implementing intentional capacities in digital system2021

    • 著者名/発表者名
      Yuval Kahlon; Haruyuki Fujii
    • 学会等名
      日本建築学会 第44回 情報・システム・利用・技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] グラフ埋め込みと強化学習による鋼構造平面骨組の離散断面設計エージェントの開発2020

    • 著者名/発表者名
      林 和希, 大崎 純
    • 学会等名
      第43回情報・システム・利用・技術シンポジウム, 日本建築学会・情報システム技術委員会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Minimum-volume design of steel frames using reinforcement learning2020

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi and M. Ohsaki
    • 学会等名
      roc. 14th World Congress in Computational Mechanics (WCCM-ECCOMAS 2020), Paris
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cross-section optimization of steel frames using graph-based reinforcement learning2020

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi and M. Ohsaki
    • 学会等名
      Proc. 7th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization (WCSMO7), Boulder, USA
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Machine learning and graph embedding for truss topology optimization2020

    • 著者名/発表者名
      M. Ohsaki, K. Hayashi and K. Sakaguchi
    • 学会等名
      Proc. 7th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization (WCSMO7), Boulder, USA
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards Modelling Interpretation of Structure as a Situated Activity: A Case Study of Japanese Rock Garden Designs2020

    • 著者名/発表者名
      Yuval Kahlon and Haruyuki Fujii
    • 学会等名
      Design Computing and Cognition 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] デザインの認知過程における実体的側面と概念的側面2020

    • 著者名/発表者名
      藤井晴行
    • 学会等名
      第43回情報・システム・利用・技術シンポジウム, 日本建築学会・情報システム技術委員会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] デザイン行為における使用と変化と価値2020

    • 著者名/発表者名
      長坂一郎
    • 学会等名
      第43回情報・システム・利用・技術シンポジウム, 日本建築学会・情報システム技術委員会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] デザインパターンの列挙に関する一考察2020

    • 著者名/発表者名
      渡辺俊
    • 学会等名
      第43回情報・システム・利用・技術シンポジウム, 日本建築学会・情報システム技術委員会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Generative Design の演習

    • URL

      https://shako.sk.tsukuba.ac.jp/~shun/Workshop2022/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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