異種指向性マルチエージェントシステムの協調出力調整問題研究：完全分散型モデルフリー強化学習フレームワークに基づくアプローチ 背景紹介 近年、分散制御と最適化の研究は、スマート交通、スマートグリッド、分散型エネルギーシステムなどの分野で広く応用可能性が示されています。このようなシステムでは、複数のエージェントが協力して特定のタスクを達成する必要があり、その中で基本的な研究課題の一つが協調出力調節（Cooperative Output Regulation、以下COR）問題です。この問題は、適切な制御プロトコルを設計することで、マルチエージェントシステムのすべてのエージェントが参照信号を追従し、最終的に追従誤差をゼロにすることを目指します。 しかし、この課題を解決するためには、エージェントの動的...

分散型ランダムネスビーコン（Distributed Randomness Beacon）研究の最前線 —— 大規模における通信複雑性を最適化した実用的なソリューション 今日の多くの技術分野において、信頼できるランダム数生成器（Randomness Beacon）は、暗号技術、ブロックチェーン、電子投票など多数の応用においてセキュリティを支える重要な要素となっています。ランダム数生成器は、公正性、予測不能性、そして公開的な検証可能性を満たさなければなりません。しかしながら、従来の分散型ランダムネスビーコン（Distributed Randomness Beacon、以下DRB）ソリューションは、複雑な通信工程に依存するか、公共掲示板（Public Bulletin Board、以下PBB）の利...

確率的非線形時変システムの有限時間安定性と不安定性定理に関する新しい成果 1. 研究背景と意義 安定性理論は、システム理論と工学応用における核心的な内容であり、システムの解析と設計における最も基本的な考慮事項の一つです。安定性理論には、最も一般的に使用される2つの概念があります。それは漸近安定性（asymptotic stability）と有限時間安定性（finite-time stability）です。漸近安定性は時間が無限大に近づいたときのシステム状態の挙動を記述する一方、有限時間安定性は有限な時間内でのシステム状態の過渡性能に焦点を当てています。 多くの工学的問題においては、漸近安定性よりも有限時間安定性がより重要視されます。たとえば、ロボットの操縦における軌道制御や水中飛行体の姿勢制...

マルチビュー画像に基づくエンドツーエンド視覚セマンティックローカライズ研究 背景と研究の意義 スマートドライビング技術が急速に発展する中で、自動運転車の精密な位置推定能力は研究と産業界でのホットな話題となっています。正確な車両位置推定は、自動運転のコアモジュールであるだけでなく、高度運転支援システム（ADAS）の重要な構成要素でもあります。従来の視覚ローカライズ手法は、しばしば幾何学モデルと複雑なパラメータ調整に依存していましたが、複雑なシーンではそのロバスト性と大規模展開能力が限られていました。また、環境の変化（天候や照明条件など）の影響を受けやすく、従来の特徴抽出手法（例えばSIFT、SURF、ORBなど）は動的環境下での性能に限界があります。近年では、豊富なセマンティック情報を含む高精...

衛星支援の6G広域エッジインテリジェンス：遠隔IoTサービス向け動的認識タスクオフロードおよびリソース配分 背景紹介 6G移動通信ネットワークの到来に伴い、従来のモノのインターネット（IoT, Internet of Things）アーキテクチャは、グローバルな接続と幅広い人工知能（AI）の能力を統合したスマート万物インターネット（IoE, Internet of Everything）の新しいパラダイムへと徐々に変化しています。しかし、地上ネットワークには複雑な地形や遠隔地を完全にカバーすることができないという制限があります。低軌道（LEO, Low Earth Orbit）衛星技術の急速な発展により、この課題を解決するための新たな希望が生まれています。非地上ネットワーク（NTN, Non...

粒子飲み込み印刷に基づくソフトエレクトロニクス研究 学術的背景 ウェアラブルデバイス、ヘルスモニタリング、医療機器、人間と機械のインタラクションなどの分野が急速に発展する中、ソフトエレクトロニクス（soft electronics）は生体システムとシームレスに統合できることから注目されています。従来の剛性電子機器は生体組織との機械的性能が一致しない問題があり、これが生物医学分野での応用を制限しています。この問題を解決するために、研究者たちは多様な戦略を提案しています。たとえば、マイクロ構造設計（蛇行パターンや切り紙構造）を用いて剛性デバイスにマクロスケールの伸縮性を付与する方法です。しかし、これらの方法は、伸縮性を得るために電子性能を犠牲にする場合が多いです。 近年、ポリマー電子材料を基盤と...

光電マイクロ波シンセサイザー - 周波数調整可能性と低位相雑音の融合 学術背景 現代の通信、航法、レーダーシステムでは、周波数調整可能で低雑音のマイクロ波源が不可欠です。従来の電子式マイクロ波シンセサイザーは周波数調整可能であるものの、位相雑音が高いため、精密な応用には制限があります。一方で、フォトニクスに基づくマイクロ波シンセサイザーは高いスペクトル純度のレーザーや光周波数コームを活用し、極めて低雑音のマイクロ波信号を生成できます。しかし、フォトニクスアプローチは一般的に周波数調整能力を欠き、サイズ、重量、消費電力の点で大きな課題があり、広範な適用が制限されています。 これらの問題を解決するため、本研究では、簡略化した光周波数分割（Optical Frequency Division, O...

光電偏光固有ベクトルを用いたオンチップ全ストークス偏光計研究 学術背景 光の偏光状態は、光通信、生物医学診断、リモートセンシング、宇宙論など、さまざまな分野で重要な役割を果たしています。ストークスベクトル（Stokes vector）は、光の偏光状態を記述する4つのパラメータであり、光の強度と偏光状態の完全な情報を提供します。従来の偏光計は、プリズム、レンズ、フィルター、波長板といった分離された光学部品に依存しており、それらの大きなサイズが偏光計の小型化と広い応用性を制限していました。 近年、ナノフォトニクスやメタサーフェス（metasurface）の技術が進展し、それらを活用したコンパクトな偏光計が探索されています。しかし、既存のメタサーフェス偏光計は、特に赤外領域においてピクセル配置の調...

高音圧圧電マイクロマシニング超音波トランスデューサの研究進展 学術的背景 超音波トランスデューサは、物体検出、非破壊検査、生体医学的イメージング、治療などの分野で広く使用されています。従来のバルク超音波トランスデューサと比較して、圧電マイクロマシニング超音波トランスデューサ（PMUT）は、小型化、低消費電力、広帯域幅などの利点があり、消費電子機器やIoT（モノのインターネット）における測距、ジェスチャー認識、指紋センシング、3Dイメージングなどのアプリケーションに適しています。しかし、これらの小型センサーは出力圧力が比較的低く、さまざまなアプリケーションでの信号伝送が制限されています。例えば、最先端の窒化アルミニウム（AlN）ベースのPMUTアレイは、4メートルの伝送距離しか達成していません...

動的3Dメタサーフェスホログラフィー：カスケード型ポリマー分散液晶を用いた革新的研究 学術的背景 メタサーフェス（Metasurface）は、2次元のサブ波長構造を持つ光場の位相と振幅を局所的に変調する技術であり、小型化光学デバイスの設計に新たな解決策を提供しています。しかし、既存のメタサーフェスホログラフィー技術は静的特性に限定されており、リアルタイムでの動的変調ができないため、インテリジェントディスプレイシステムへの応用が制限されています。動的3Dホログラフィックディスプレイの要求を満たすために、研究者たちは多重化メタサーフェス、構造変更メタサーフェス、および統合メタサーフェスを含む複数のアクティブメタサーフェス技術を探求してきました。その中で、液晶（Liquid Crystal, LC...