１．講習会の概要
技 術 開 発 セ ン タ ー 長 榊 原 建 樹
社会人のリフレッシュ教育の必要性が叫ばれており，これに応えて本学は，産・学・官交流の種々 の事業を展開しています。本講習会もその一つで，文部科学省主催の事業として平成元年から本学で 実施し，今年度から事業の主催が独立行政法人国立高等専門学校機構に変わりましたが，引き続き本 学において実施することとなりました。
当初は，工業高等専門学校で情報系の学科を急速に増やしていた時期でしたので，情報処理教育担 当者の育成が急務でした。そのため，情報処理基礎にかなりの時間を割く内容にしておりました。平 成７年度から，専門別の課題研究への加重を増し，全３週間のうち１週間を基礎コース，２週間を課 題別研究としましたが，平成14年度から基礎コース受講経験者の参加を見込み，教育専門コースと課 題研究コースを並行実施することにより，期間を２週間に短縮しましたが，今年度は，実施時期の関 係から１週間としました。
講習会は教育専門コース１テーマ，課題研究コース20テーマから成り，各テーマはすべて１週間と して，聴講生はそれぞれ１テーマを選択するものとします。課題研究コースとしては機械システム，
生産システム，電気・電子，情報，物質，建設，知識情報，エコロジーの８コースに各々１〜４テー マ，合計20テーマを開設しており，聴講生は教育専門コースの１テーマおよび課題研究コースの20 テーマの中から１テーマを選んで受講していただくことになります。本年も，ご自分の専門に近い講 義を効率よく受講できるように企画しております。
また，参加者同士の親睦を図るために，懇親会なども用意しています。本講習会を通して，高専の 先生方と本学教員との連携がさらに密になり，双方にとって実りあるものに発展することを期待しま す。
＜ 以 下 ， 各 コ ー ス 講 師 に よ る 概 要 説 明 に な り ま す ＞
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２．開 講 可 能 コ ー ス
２−１．開講可能コース一覧
講 習 内 容
受入可 能人数
講 師
頁
教 育 専 門 コ ー ス
新しい時代の情報教育のあり方とその教育法につい て
−新学習指導要領の実施と高専における情報教育 について−
１５
河合和久
３
課 題 研 究 コ ｜
ス
１．キャビテーション気泡が存在する超音波場の音響 解析
２．非線形摩擦を有する機械系の制御
３．ANSYSによるCAE解析
４．計装化シャルピー衝撃試験によるHT80高強度鋼 の靱性試験
５．生産加工におけるシミュレーション
６．離散フーリエ変換を用いた制御と信号処理 ７．並列アナログ集積回路の設計・評価
８．超音波を利用した絶縁材料中の内部蓄積電荷の測 定 −測定から解析まで−
９. 音声認識の高精度化に関する検討
10．くし形ノッチフィルタ，共振器による採譜システ ム
11. 化学計測におけるデータの取り込みと処理のため の簡易ソフトの作成
12. 実験室におけるＥＸＡＦＳの測定と解析
13. シェル，スペースフレーム，鉄骨骨組，免・制震 構造の構造解析
14. 浜名湖における潮汐と密度流の数値計算
15. ３次元立体視画像投影システムを用いた建築空間 実験と解析
16. 都市計画の解析手法とGISの応用 17．神経回路のシミュレーション技法
18. 計算機シミュレーションによる生体高分子の特性 解析
19．地理情報システムを用いた廃棄物発生手法の開発 20. 都市大気汚染予測の数理モデル
２ １
２
３
３ ３
１ １
２ １ ２ ２ ２ １ ３ ２ ２ ４ １ ２
中川勝文
高木章二，内山直樹，
佐野滋則
河村庄造，感本広文，
Zahid H.
新家光雄，戸田裕之
堀内 宰，森謙一郎，
福本昌宏，安井利明 三好孝典，堀畑 聡 米津宏雄，乾 義尚 古川雄三
穗積直裕
北岡教英
田所嘉昭，野口健太郎
平田幸夫
水嶋生智
加藤史郎，山田聖志，
中澤祥二 青木伸一，
渡邉昭彦
大貝 彰 村越一支 栗田典之
後藤尚弘
北田敏廣，倉田学児
４
４
４ ５ ５ ５ ６ ６
６ ６ ７
７ ７ ７ ８ ８ ８ ８
９ ９
（注）各コースの受入可能実数は，予算の制約上，上記の受入人数を下回ることがあります。
２−２．コース説明
教育専門
コース
担当教員：河合 和久 0532-44-6896 [email protected]新しい時代の情報教育のあり方とその教育法について
−新学習指導要領の実施と高専における情報教育について−
いままさに，情報教育が大きく変化する時代に入りました。一昨年度から小・中学校では新しい学 習指導要領が完全実施されています。昨年度からは，高等学校における学習指導要領も新しくなり，
すべての高校生が情報科の授業を受けることになります。高等専門学校においても，そうした時代に 即した情報教育が必要です。
情報教育で育成すべきは情報活用能力にあることは，おおかたの認めるところです。しかしながら，
その詳細となると，教員それぞれの考えがあることでしょう。本コース担当講師の考える情報教育の 目標・理念は，コンピュータをはじめとする情報機器を活用し，思考力と表現力を身につけることに あります。そして，その修得のために，学習者の自発的で，問題解決的な学習が必要と考えます。本 コースでは，こうした観点から，高専における情報教育のあるべき姿について講述，議論するととも に，実習をとおして具体的な教育方法について理解を深めたいと思います。
本講習は，講義と実習からなります。講義では，典型的な例題をとりあげ，できるだけ具体的に講 述していきます。実習では，受講者自身が実際に課題に取り組み，問題解決を行います。また，受講 者の行った問題解決をもとに，発表・議論を行い，問題解決をとりいれた学習の指導方法についても 講習します。
実習に使用するコンピュータは，受講者一人につき数台ずつ用意します。実習にあたっては，十分
なＴＡ（Teaching Assistant：演習助手，本学大学院生）を配置しますので，コンピュータに関して
まったくの初心者の方でも大丈夫です。いわゆるコンピュータ使用経験などは問いません。もちろん，
上級者の方々にとっても本講習は有益です。上述のように，中学校では新しい学習指導要領が実施さ れています。しかし，しばらくは高専入学者の情報教育修得の度合い・コンピュータ使用経験には，
「バラツキ」があることは否めないでしょう。そうした意味では，本講習においても，さまざまなレ ベルの受講生の方々が参加されることは，かえって効果的ともいえましょう。
本コースの教科書として，下記の本を使用します。この教科書は，講習会開講式の際，配布します。
◎ Great Ideas in Computer Science with Java.（A.W.Biermann, D.Ramm, MIT Press, 2001）
この本は，大学の「教養課程」向けに書かれたコンピュータ・サイエンスの入門書です。なお，本書 の翻訳は，「やさしいコンピュータ科学（アスキー出版, 1993）」として出版されています。学校図書 館等で入手できるようでしたら，お持ちいただけると参考になるかと存じます。ただし，この翻訳本 は，改訂前の版で，上記教科書とは２〜３割内容が違っています。
本コースに関するＷＷＷ情報：http://www.ita.tutkie.tut.ac.jp/〜kawai/ss-ct/
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課題研究コース
１．キャビテーション気泡が存在する超音波場の音響解析
担当教員：中川 勝文 0532-44-6670 [email protected]
超音波を水中で物体に印加すると，音圧の大きい場合，キャビテーションが発生する。このキャ ビテーション気泡の崩壊時に発生するマイクロジェットは洗浄などに利用されているが，この運 動や圧力波は伝熱を促進させたり，ルミネッセンスを発生させたりする。このようなキャビテー ション気泡が存在する超音波の音場を，境界要素法を用いて解析する手法を習得する。
１．音響場の解析手法とキャビテーション気泡の運動解析法（1日程度）
音速近似と気泡の運動解析手法の習得
２．ラプラスとヘルムホルツの方程式の解析手法（2日程度）
グリーン関数を用いた境界要素法習得
３． キャビテーション気泡が存在する水槽内の音場解析（2日程度）
２次元の水槽の音場解析プログラムの作成
２．非線形摩擦を有する機械系の制御
担当教員：高木 章二，内山 直樹，佐野 滋則
0532-44-6676 [email protected]
機械系には相対運動をする機構部が存在し摩擦の影響を受ける。摩擦は一般に機械の運動性能 の劣化をもたらすため，この影響を考慮して制御系を設計する必要がある。機械系は一般に駆動 部，負荷部そしてそれらを結合する動力伝達部の３要素を有するが，動力伝達部の剛性が低いほ ど，負荷部に作用する摩擦の制御性能に及ぼす影響が顕著となる。
本テーマでは，上述の３要素からなる機械系を２慣性ばね系としてモデル化した実験装置を用 いて，制御系設計に関する実習を行う。まず，制御対象の数式モデルについて検討し，つぎに制 御器の設計を行う。応用する制御則については，受講者の希望を考慮して決定する。ＭＡＴＬＡ ＢあるいはＣ言語によるシミュレーションを行った後，上述の装置に設計した制御器を応用し，
有効性を確認する。本装置は負荷部に加える摩擦力の大きさを調整することが可能な構成となっ ており，これにより設計した制御器の外乱に対するロバスト性等を検証する。制御器の実装はＣ 言語を用いて行う。
３．ANSYSによるCAE解析
担当教員：河村庄造，感本広文，Zahid H. 0532-44-6675 [email protected]
汎用有限要素解析ソフトANSYSを用いた構造解析を行います。
ANSYSがはじめての方には，操作説明といくつかの解析例を通じてANSYSの使い方を習得し ていただきます。研究や講義等で数値シミュレーションソフトの導入等を検討されておられる方 に適します。
研究や講義等で既にANSYSの操作を習得されている方には，非線形解析，動的解析，接触解析
といった進んだ内容の解析に取り組んでいただく予定です。
上記のように講習内容はレベルに応じて柔軟な対応が可能ですが，シミュレーションの実習が メイン（理論の講義は行いません）のため，材料力学，固体力学（弾・塑性力学），機械力学につ いてある程度の素養が必要とされます。
４．計装化シャルピー衝撃試験によるHT80高強度鋼の靱性試験
担当教員：新家光雄，戸田 裕之 0532-44-6697 [email protected]
当研究室では，コンピュータ援用計装化シャルピー試験機を開発してきた。これは，既に実用化 され，市販されている。このコースでは，HT80高強度鋼の破壊靱性試験を取り上げ，コンピュー タ援用計装化シャルピー試験機を用いた破壊靱性試験を行う。また，市販のFEM解析ソフトウェアー
（ANSYS）を用い，試験片や試験機の形状の影響を解析する。本年は，特に試験機のハンマー先端 半径に注目し，これが２R，８Rと異なる試験基準に添って試験をした場合の試験片内部における歪 みなどの違いを調べ，これをもとにHT80高強度鋼の破壊靱性試験を行う場合の各試験規格の長所 短所などを考察する。
５．生産加工におけるシミュレーション
担当教員：堀内 宰 0532-44-6708 [email protected] 森 謙一郎 0532-44-6707 [email protected]
福本昌宏，安井利明 0532-44-6703 [email protected]
[大型工作機械のたわみのシミュレーション] 堀内 宰
・大型工作機械の加工精度を支配する要因
・大型工作機械の加工精度シミュレーション
[塑性加工の有限要素シミュレーション] 森 謙一郎
・塑性力学，有限要素法の基礎，剛塑性有限要素法，各種塑性加工のシミュレーション例
・軸対称鍛造加工の有限要素シミュレーション，鍛造加工における工具形状の最適化
[接合加工の数値シミュレーション] 福本昌宏，安井利明
・摩擦撹拌接合における温度場のシミュレーション
◎是非機械系学科の教員がご参加下さい。
６．離散フーリエ変換を用いた制御と信号処理
担当教員：三好孝典 0532-44-6698 [email protected] 堀畑 聡 0532-44-6712 [email protected]
・フィードフォワードによる制振制御
離散フーリエ変換を用いて共振周波数成分を除去することによって，振動機構において残留
振動を引き起こさないフィードフォワード制御入力を求める。
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・音響・音声信号の計測と処理
音響信号や音声信号を計測し，フーリエ変換及び短時間フーリエにより解析を行なう。
７．並列アナログ集積回路の設計・評価
担当教員：米津 宏雄，乾 義尚，古川 雄三 0532-44-6744 [email protected]
生体の網膜・脳機能に学んだ超並列回路網を実現するための基礎となるアナログ集積回路の設 計と評価を行う。そこでは，電子回路として，アナログ，微小電流動作，低雑音化，並列出力の 取り出し方などが課題になる。
具体的には，以下の二つの課題について研究する。
（１）エッジ検出用のシンプルなアナログ基本回路と並列回路網を設計する。出力を光として取 り出すために，これらをSi/化合物半導体エピ層構造に実現する方法について検討する。
（２）既に設計・試作した動き検出用の並列アナログ集積回路の測定・評価を行う。測定装置の 低雑音化対策などを行い，微小電流での動作を検証する。
８．超音波を利用した絶縁材料中の内部蓄積電荷の測定 −測定から解析まで−
担当教員：穗積直裕 0532-44-6724 [email protected]
絶縁材料に高電界を印加するとその内部に電荷が蓄積する場合がある。その内部蓄積電荷は材 料の絶縁性能を低下させる方向に働くことが多いため，その挙動を観測することは重要である。
バイアス電圧により発生した内部蓄積電荷に高圧パルスを重畳し，発生した圧力波(超音波)をピ エゾデバイスにて検知することにより，内部蓄積電荷は測定される。その測定信号には当然ピエ ゾデバイスやアンプなどに起因する測定システム全体の伝達関数が含まれており，正確な測定に は解析(信号処理)が必要となる。信号取得および解析にはLabVIEWを使用する。通常用いられて いるBASICやCなどは言語型であるが，このLabVIEWはグラフィカルにプログラムを作成するも のであるため，言語に関する予備的な知識は最低限でよい特徴がある。本課題は，上記の一連の 流れを習得することにより高専における情報教育の向上の一環を担おうとするものである。
９．音声認識の高精度化に関する検討
担当教員：北岡 教英 0532-44-5438 [email protected]
音声認識に用いる言語的知識・音響的知識を高度化する方法を，人間の音声知覚能力との比較 実験を通して検討する。
10．くし形ノッチフィルタ，共振器による採譜システム
担当教員：田所 嘉昭 0532-44-6754 [email protected] 野口健太郎 0532-44-6756 [email protected]
採譜とは，音楽信号から楽譜を作成することです。我々の研究室では，これまでくし形フィルタ
（引き算の演算のみ）を基本にした採譜システムを構築してきました。しかし，これまでの音楽信 号には，打楽器音は含まれていませんでした。そこで，今回のテーマとして，音楽信号に打楽器音
（周期信号でない）が含まれる場合について，音階を持つ音の音高を推定するシステムを以下の二 つのフィルタを基に検討する。以下の二つのフィルタを１２個並列に構成したシステムの最小値，
最大値を示す値から音高を推定する。時間があれば，和音についての音高推定の方法を検討する。
H(z)=1-z(*-N)(くし形ノッチフィルタ），
H(z)=1/(1-z(-*N))(共振器)
11. 化学計測におけるデータの取り込みと処理のための簡易ソフトの作成
担当教員：平田 幸夫 0532-44-6804 [email protected]
測定データをパソコンに取り込むソフト，および取り込んだデータの処理ソフトを作成する。
言語としてVisual Basicを使用する。データの取り込みは，（１）RS232Cを備えたADコンバータ，
あるいは（２）市販のPCIボード（ADコンバータ）を使用して行う。測定機器としては主にクロ マトグラフィーを扱うが，受講者の目的に合わせて現在使用中のプログラムを変更することも可 能です。基本的なBasic言語が使用できれば十分です。他の測定機器のデータ処理については，処 理の論理に関する受講者の知識次第では考慮しますので，E-mail等で事前にご相談下さい。
12．実験室におけるＥＸＡＦＳの測定と解析
担当教員：水嶋 生智 0532-44-6795 [email protected]
物質の構造解析手段であるＥＸＡＦＳについて，その概要と実験室装置による測定のノウハウを 説明し，最小二乗法，スプライン関数，フーリエ変換等を用いて簡単な解析ソフトを作成する。Ｃ 言語を使用するので，基本的なＣプログラミングができる方が望ましい。内容の若干の変更は可能 ですので，事前にE-mail等でご相談下さい。
13．シェル，スペースフレーム，鉄骨骨組，免・制震構造の構造解析
担当教員：加藤 史郎 0532-44-6846 [email protected] 山田 聖志 0532-44-6849 [email protected] 中澤 祥二 0532-44-6857 [email protected]
連続体シェル，ＲＣシェル，空間骨組構造（スペースフレーム，免・制震構造，張弦梁等）に ついて，弾塑性，座屈，振動に関する解析法及び結果の図式化ビデオ化について，幅広くテーマ を受け入れる予定です。
14．浜名湖における潮汐と密度流の数値計算
担当教員：青木 伸一 0532-44-6850 [email protected]
浜名湖を対象とした潮汐と密度流の数値計算を通して，内湾の環境シミュレーションについて 学ぶ。特に，水深や湖口部の形状の変化に伴う流動の相違について検討する。用いるソフトは Linux上の汎用ソフトであり，入力データや出力データの処理方法についても修得できる。海域 の環境シミュレーションに興味があり，この方面の研究に挑もうとする若手教員を歓迎する。
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15．３次元立体視画像投影システムを用いた建築空間実験と解析
担当教員：渡邉 昭彦 0532-44-6837 [email protected]
建築計画・設計（都市景観も可能）分野に応用可能な環境行動シミュレーション実験装置（３ 次元立体視画像投影システムで，３ｍ×３ｍ×３ｍの立方体スクーリーンに映された映像空間内を，
被験者が自分の操作で自由に歩行できる装置）を用いて実験を行い，実験装置の操作方法，研究 への応用の可能性等を修得する。
現在，画像としては２箇所の大規模総合病院とその内部を画像上で変更した画像を用意してい る。
16．都市計画の解析手法とGISの応用
担当教員：大貝 彰 0532-44-6834 [email protected]
都市計画分野におけるGISを活用したデータ処理（統計解析等），データ解析，予測，計画のプ レゼンテーション手法についての習得をねらいとする。これらに興味がありそのプレゼンテー ション技法を試みたい方で，情報処理に関する初歩的知識がある方であれば，どなたでも歓迎し ます。
17．神経回路のシミュレーション技法
担当教員：村越 一支 0532-44-6899 [email protected]
人間の持っている情報処理能力には優れている点が多い。それらの情報処理の多くは脳神経系の 働きにより制御されている。しかしながら，その脳神経系の情報処理の仕方は未だ未解明の部分が 多い。脳神経系の基本単位である神経細胞は，時間発展の微分方程式で記述されている神経細胞モ デルとして提案されており数値計算が可能である。さらにその神経細胞モデル同士をつないで神経 回路のシミュレーションを行うこともできる。
本コースではまず，いくつかある神経細胞モデルを紹介しそれぞれの特徴を理解する。そして数 値計算法を学び実際にＣ言語でプログラミングし神経細胞の動作をシミュレーションする。その後，
神経細胞モデル同士をつなぐ神経回路の構成の仕方を学び，神経回路のシミュレーションへと拡張 していく。その時，複数の神経細胞の発火パターンの解析方法についても触れる。また時間があれ ば，神経細胞間の学習についても理解，シミュレーションを行う。
本コース受講希望者は，Ｃ言語の基礎知識は既に持っていることが望ましい。
18．計算機シミュレーションによる生体高分子の特性解析
担当教員：栗田 典之 0532-44-6875 [email protected]
ゲノムプロジェクトにより，人ゲノムの塩基配列情報が明らかになり，その情報を医療や創薬に役立てる ポストゲノム研究が世界中で進められている。生体内でDNA，タンパク質等の生体高分子が果たしている 生命維持のために必須な機能を理解するためには，それらの構造を決定するだけでは不十分であり，量 子化学計算により，生体高分子の電子状態，化学反応性を明らかにする必要がある。しかし，生体高分
子を十分にモデル化した分子に対し，信頼性の高い計算結果を得ることは，最新のスーパーコンピュー タを用いても容易ではない。
当研究室では，生体高分子の電子状態解析に有効な密度汎関数法に基づく分子軌道法を新たに開 発し，DNA分子の安定構造と電子状態を高精度に解析している。現在，その結果を基に，従来の量子化 学計算では明らかにできなかったDNAとタンパク質との特異的認識反応のメカニズムを理論的に解明し ようとしている。さらに，DNA塩基配列とDNA化学特性との関係を分子シミュレーションに基づき解明し，
遺伝子組換えによる生体への影響を予測したいと考えている。
また，現在，科学技術振興事業団から研究助成金を受け，「DNAのナノ領域ダイナミクス」のプロジェク トを進行中であり，世界最高水準の分子シミュレーション手法を開発し，DNAチップの電気伝導特性解析，
DNA遺伝情報の転写メカニズムの解明などに，チャレンジしている。
本コースでは，幾つかのシミュレーション手法の概要について勉強して頂き，それを用いて，DNA，
タンパク質などの生体高分子の特性を解析して頂きたいと考えています。
19．地理情報システムを用いた廃棄物発生手法の開発
担当教員：後藤 尚弘 0532-44-6914 [email protected]
地理情報システム（Geographic Information System 、以下GIS）を用い特定のエリアから発 生する廃棄物量を予測することを目的とします。
使用OSはWindows2000もしくはXP，開発ツールはVisual Studio6.0，GISソフトはMapinfo MapX4.0，使用データは住宅データを予定しています。Mapinfo MapXは汎用プログラミング開 発環境で，アプリケーションに容易に地図機能を追加するための開発者向けOCXコンポーネント です。
手順
１．Visual BasicでMapXを呼び出せるアプリケーションを作成します。そして，地図情報の読み
方，拡大縮小など基本的な操作方法を覚えます。
２．地図情報中の建物の床面積を求めます。ここで直接地図情報から得られるデータはワンフロ アあたりの床面積と階数情報なので，これらを掛け合わせて総床面積とします。
３．総床面積を元に廃棄物発生量を計算します。そのために対象（建築廃棄物，オゾンなど）を 決め，その排出源単位(t/m2)を文献などで調べます。総床面積×排出源単位により，地域の廃 棄物発生量が予測されます。
４．廃棄物発生量の情報を地図情報やCSV形式で出力。
20．都市大気汚染予測の数理モデル
担当教員：北田 敏廣 0532-44-6902 [email protected] 倉田 学児 0532-44-6918 [email protected]
大気汚染の健康に対するリスクアセスメントが沿道，都市，地域の規模で必要となっている。
リスクを減らすための排出源制御を有効に行うためには，各種の排出源分布と濃度場とを結びつ ける大気汚染予測の数理モデルが必要となる。さらに，汚染物質の都市大気内での蓄積効果等を 考慮できるためには従来型のプリュームやパフモデルではなく，時間変動項を含む偏微分方程式 モデルを用いる必要がある。本講習では，これらのダイナミックな大気汚染モデルに関する計算 機シミュレーションの講習を行う。
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