KECSフォーラム2002 -- Intelligent Systems -- 2002. 12. 5 (Thu) 知的システムデザイン研究室 知的化グループ 長野 林太郎・上村 祐子 これまではGAやSAなどの最適化の話 この話は「知的化」の話
今日のフォーラムの流れ 知的人工物について 情報家電・ホームネットワークについて 研究紹介 質疑応答（座談会）
知的人工物について考えよう！
便利なシステムとは？ 高性能 多機能 知的 時速300kmで走る車 1秒ですぐホカホカなオーブントースター 最近の携帯電話 ワープロソフト Microsoft Word 2002 多機能 自動的に温度調節するエアコン 自動操縦を行う飛行機 知的 --- 知的システム工学でやっているので簡単に --- 便利なシステムは高性能・多機能・知的の３つがあるが，この中で知的化は重要な話． 知的化は使用者や環境に合わせてパラメータを変化させ，使用者・環境にやさしくすることができる．
知的人工物とは？ 機器の状態を人工物自体が自律的に判断して，状況に応じた動作を行う人工物． 知的でない 知的である 電気釜 機器の状態を人工物自体が自律的に判断して，状況に応じた動作を行う人工物． 知的でない 知的である 電気釜 どんなときでも 同じように加熱 温めるものによって加熱時間・火加減を自動調節 自動車 人間が操作した通り動作 ATS ブレーキアシスト 低排気車
知的化の効用 賢くない人工物 使用者・環境が 変わる 使用者・ 環境に 負荷 賢い人工物 使用者・ 環境に やさしい 人工物が変わる 知能 知能は機能や性能と全く違う属性 機能 性能
知的メカニズムの構造 環境に対して人工物がパラメータを自律的に変化 --- 知的システム工学でやっているので簡単に ---
いつも同じ行動では知的でない!! どう行動するか自分で判断 Judgeが必要 この構造の理由は？ いつも同じ行動では知的でない!! どう行動するか自分で判断 Judgeが必要 行動するには 情報が必要 行動する部分は 当然必要
具体例 自動ドア Sense：赤外線 Judge：人がいる Act：ドアを開ける
知的人工物の具体例２ ねらって加熱システム（電子レンジ：National） ① 食品をリアルタイムにチェックする ② 最も冷たい食品を電波の強いところに誘導 ③ 出力を制御してスピード加熱 温度が違っても，大きさが違っても 同時に適温に温めることができる．
知的人工物の具体例２ ねらって加熱システム（電子レンジ：National） 食品温度（重量） どの食品を温めるか？ （どこの温度が低いか） ① 食品をリアルタイムにチェックする ② 最も冷たい食品を電波の強いところに誘導 ③ 出力を制御してスピード加熱 食品温度（重量） どの食品を温めるか？ （どこの温度が低いか） 冷たい食品を温める
知的人工物の具体例３ ソーラー節電（冷蔵庫：National） （光センサー） Sense Judge Act ムダを防ぎ，省エネを図る →
知的人工物の具体例３ ソーラー節電（冷蔵庫：National） 光センサー 部屋が使われているかどうか？ （部屋が明るいかどうか） （光センサー） 光センサー 部屋が使われているかどうか？ （部屋が明るいかどうか） 部屋が使われていなければ省エネモード
なぜ知的人工物？ 自販機のコイン投入口 < 知的でない場合 > 人に優しい（知的でないと人間は不快）
なぜ知的人工物？ 知的でなく 高性能な車 速すぎて 運転しづらい!!! 知的でなく 多機能な ワープロ 機能が多すぎ! 使いたい機能が どれかわからない!! 高性能・多機能なシステムを実現 （知的でないシステムは高性能・多機能を実現不可）
なぜ知的人工物？ 便利な冷蔵庫を作る 便利＝高性能・多機能・知的 便利な電話機を作る 便利＝高性能・多機能・知的 高性能化・多機能化には限界！！ 人工物の価値を高める方法は「知的化」しかない
知的人工物のネットワーク <言うこと> 知的人工物のネットワーク化 それぞれ電子レンジ・冷蔵庫・エアコン． 従来の研究では，単一の人工物の知的化がなされてきました． 電子レンジ，冷蔵庫，エアコンが知的化され，より人間にやさしいものができました． 電子レンジ「自動あたため」，冷蔵庫「温度管理」，エアコン「温度管理」 我々はこれらの人工物をネットワークで接続し，センサ情報や制御情報などを互いにやりとりすることによって，一つの機器では実現できない機能の実現を目指しています．例えば・・・
情報家電とホームネットワーク
情報家電とは？ ネットワークで接続された家庭用電化製品 ネットワーク ネットワークから操作 ネットワークから情報取得
情報家電の例 東芝「FEMINITYシリーズ」 レシピをもとに 自動運転 東芝 (http://www.toshiba.co.jp)
ホームネットワークとは？ 家庭内のネットワーク化
ホームネットワークの技術 １．コンセントに差し込むだけで利用できる． →機器の自動認識・自動設定【プラグ・アンド・プレイ機能】 →機器の自動認識・自動設定【プラグ・アンド・プレイ機能】 ２．余分な配線が不必要 → 電灯線・無線を用いたネットワーク ３．異なるメーカ同士の機器を接続する → 共通の通信プロトコルの作成 ４．その他
ホームネットワークの技術 ・ AMIDEN アーキテクチャ ・ 電灯線ネットワーク ・ 無線通信(Bluetoothなど)
知的化の観点から情報家電を見ると？ 知的人工物の３要素がネットワーク化 EX) Sense情報 エアコン 照明 S J A Judge：人がいる →照明を付ける →電源を入れる Act：照明が付く Act：電源が入る 知的人工物 の機能発揮 EX) Sense情報 Sense情報を 取り込む 「人がいる」 S J A 人感赤外線センサー エアコン 照明
今後の展望 セキュリティ サービス 電力 医療 メンテナンス
ホームネットワークの課題 デジタルデバイドの拡大 コンテンツの著作権管理 信頼性・安全性の確保 機器インタフェース規格の統一 プライバシーの確保とセキュリティ強化 環境低負荷であること 使用者から見た環境の標準化と特殊化 コスト削減 使用者の心構え
知的化グループ～研究紹介～
知的人工物のネットワーク化
知的ネットワークシステムの例(1) 知的信号機システム １つ１つの信号機が 自律的に判断して 交通渋滞を緩和 一つ一つの信号機が互いに自律制御を行うことによって渋滞の緩和を目指す知的信号機システムや
知的ネットワークシステムの例(2) 知的照明システム １つ１つの照明が 自律的に判断して 目的の明るさにする 負荷が分散し信頼性が向上 照明が故障しても 他の照明が補完 照明の追加・移動 にも容易に対処 多くの照明が明るさを自律的に判断して人がいる地点を目的の明るさにする知的照明システムなどの検討を行っています．
従来との違いは？ 従来のシステム 目的を主制御部に与え，主制御部が全体を制御
知的ネットワークシステム ･ システムの各要素に知的性質を付加 ･ ネットワークに目的を与えるだけで各要素が 自律分散制御 ･ システムの各要素に知的性質を付加 ･ ネットワークに目的を与えるだけで各要素が 自律分散制御 ･ Judge部の工夫が必要
従来型照明システム 特徴 問題点 任意の点灯パターン 障害検知 柔軟な要求に対処 多機器との連携 主制御部に負荷集中 信頼性の低下 障害対処は不可能 照明の追加・移動には 設定変更
知的照明システム 特徴 個々の照明に制御部が存在（自律分散制御） 主制御部は存在しない 信頼性の向上 照明の故障・追加・ 移動に容易に対処
アルゴリズム 強化学習 良い行動に報酬を与え，判断基準を自動的に獲得 資源追加削減法(DORAR法) 自律制御に適した分散最適化アルゴリズム
資源追加削減法
今年の研究 2002年から 5年計画：知的クラスター創生事業 関西学術研究都市地域 コア研究機関 ヒューマン・エル・キューブにおける 「ネオカデン」 知的照明システムの 実用化研究 学術成果として，このようなものがあげられる他， 本年度からは５ヵ年計画の研究プロジェクトである・・・のコア研究機関として，ヒューマンエルキューブによるネオカデンという内容で知的照明システムの研究を行っています．
新聞報道 ネオカデン----------コア研究機関
システム全体のようす --- 知的信号機の説明 --- 道路で交差点で車，信号の説明．車は直進・左折・右折いろいろある． 最初は赤・青の比率が１：１だが，各信号機が学習を行って，赤・青の時間比率を変化させ，最も渋滞が少なくなるようにする． --- 知的照明システム --- 左右非対称になるように照明を配置． 目標照度は100lxにする． 各照明は最初はどのように行動していいのかわからないので，明るくなったり暗くなったりしながら目標照度の100lxを目指す． これで１回の学習が終わり，////cdで達成された． しばらくすると学習を行い，行動回数が少なくなっていく． 光度和が最小になるように目的の状態に達する． 照明を壊しても，他の二つが照度を補って対応する．
パソコンに照度入力 入力ボード 照度計 フォトダイオードの電圧を オペアンプで増幅
パソコンで調光 トライアックを用いた位相制御方式
システムシミュレータ 仮の光度を出力 仮の照度情報を入力
今日のお話のまとめ 知的人工物の話 情報家電・ホームネットワーク 研究紹介～知的照明システム～
おしまい