Academy User vol.5

爱知县立大学

信息科学部 小栗研究室

累积生体信号处理的独自技术，开发新评价驾驶员状态推进技术
自创模拟器与UC-win/Road结合、进行学术研究

Academy Information

爱知学 信息科学部 小栗研究室
URL ● http://www.ist.aichi-pu.ac.jp/
所在地●爱知县久手市
研究内容●生体信号解析，驾驶员的状态推测

从名古屋市的都心部到市营地下铁，乘坐爱知高速交通东部丘陵线(磁悬浮列车)40分钟。在磁悬浮列车起点的爱・地球博纪念公园车站的北侧广大的森林当中，爱知县立大学长久手校区坐落 于此地。反复改良驾驶模拟器，并以此获取驾驶员的生物系数据。推测监视员的状态来实现高度先进的技术，创造安心，安全，快捷的下一代快捷社会。在校区内的 学舍群的最深部的研究室和演习室当中爱知县立大学信息科学部的小栗宏次教授介绍了自己的研究课题。为了实现更逼真的驾驶模拟的开发，采用FORUM8的 三维实时VR软件 「UC-win/Road」。并于近期升级到最新版。

贡献社会，在ICT的领域支持制造业发展

▲爱知县立大学 信息科学部　小栗 宏次 教授

爱知县立大学的前身是创立于1947年的爱知县立女子专门学校。在那之后，经过改组和扩充，1966年变为男女同校 的爱知县立大学。1998年时，考虑到主校区的名古屋市内校区面积偏小，因此搬迁到该市的北东部邻接的爱知县长久手町(现长久手市)的东部丘陵一角。

另一方面，为配合爱知县举行的日本国际博览会「爱・地球博」的举行，包括主会场之一的爱知青少年公园(后命名为 「爱・地球博纪念公园」)的名古屋东部丘陵地段设为「爱知学术研究开发领域」。建立此地域的目的是活用此地的研究，研修机关的特性，形成头脑据点。爱知县 立大学的搬迁也为响应此构想，在设置该地区的重要一环的高度附加价值产品研发的支援，进行「知识的据点爱知」进行设置。

小栗教授说，在此前提下，该大学以新校区搬迁为契机，建立了首个理科学部信息科学部。集聚世界性的产品研发产业的爱知县的大学与此相关的专业很多，把各种 技术和信息科学相互联系提高。

该大学现在拥有长久手和守山两个校区，前者为外国语学部，日本文化学部，教育福祉学部和信息科学部。后者则设置有看护学部。国际文化，人类发展学，看护学 和信息科学还设置有大学院。

该大学的信息科学部当中，入学2年后可取得信息基础技术。3年级时以信息系统，媒体机器人技术，虚拟科学三部门，设 置专业方向高的课程。特别是RoboCup(积极人工学和人工智能结合，发展的自律移动机器人足球世界大会)中每年都取得好成绩。以ITS(智能交通系 统) 为重点的研究也是该学部的特色之一。

小栗教授还兼任大学附属的信息科学共同研究所所长。在培养教育学生的同时，活用信息通信技术(ICT)进行相关研究 以提高研 发为中心的地域社会的竞争力。

从生体信号分析到以此为背景的驾驶员状态推定 

小栗教授原先是从事生物信号处理研究。因此，在之前的工作单位名古屋大学时，与该地域的其他大学医学部提携。从医院 当中获得心电图和脑电波以及血液检查等其他生物信号，通过数据解析和抽出信息(Data Mining)、例如前期发现病情和根据各个患者的病情不同推断药物的种类。运用先进的计算机技术对心电图的顺时针，逆时针方向问题的模拟等进行 研究。

调动到爱知县立大学(1998年)之后、为了响应「希望可以结局地域产业问题的研究」的号召，小栗教授进行了与新研 究课题的探索。之后，接受汽车业界人士推荐「也许可将患者的生物信号的推定疾患状态的技术应用与在驾驶员的生物信号解析当中并可分析驾驶员在驾驶 过程中的打盹原因」的建议，从此开始进行相关研究。并且，因为当时名古屋正临召开「ITS世界大会爱知・名古屋」(2004年)和「爱・地球博」 (2005年)两大盛会，以此为契机开始进行ITS重点研究。

自此之后，驾驶模拟器不单用来收集车辆信息，还进行从受检者身上获取生物体信号，在医学上对驾驶员状态进行判断。从人身上直接获得信息与在驾驶车 辆时的举动相结合。例如通过驾驶中的脑血流和脸部表情的测定可获得「驾驶员在何种状态下驾驶」 「在打盹时会变成怎样」「在什么样的状况下会引起事故」等相关信息，研究驾驶员的状态与驾驶的关系。在现在的研究中，生物体医工学系的研究占3,4成，而 ITS(预 防安全技术)相关研究占一半以上。

而在这当中，该研究室今年十分感兴趣的研究课题之一是使用"指​差​呼​称" 进行安全确认的方法。小栗教授十分关注在电车中使用的"指​差​呼​称"，对使用"指​差​呼​称" 时驾驶员的脑内发生的变化进行研究。使用近红外光脑计测系统(NIRS:Near Infra-Red Spectoroscopy)研究驾驶员在驾驶过程中的脑运动情况，发现"指差呼称可以很好得刺激脑神经，可以更有效果得减少疏漏现象。

「爱知县近几年的交通事故伤亡数都在日本排名最高。因此，我希望通过(自身的)研究开发出新的安全技术，对减少交通 事故做出 贡献。」

汽车驾驶和身体管理

小栗教授说，在现代社会当中，汽车驾驶是人生活的一部分。

另一方面，因为可以通过各种方式发行生体记录，例如不是「生病了前往医院治疗」、「留意日常生活当中的身体状态的变 化让病人不再生病」这个方法。因此，「就可以变为驾驶汽车时测量身体状态好坏的气温表」这个观点。

小栗教授在描绘自己的构想蓝图时说，汽车可以不单只用于驾驶，在驾驶过程中获得的驾驶员的状态数据，可使汽车具有 「车动诊疗室」的功能。并且其分析结果还可以预防事故的发生。在这基础上，还可以做到彻底消除交通堵塞等问题。

自创驾驶模拟器并与UC-win/Road结合

「不存在的东西除了自创别无他法」

在上述背景下小栗先生开始进行车辆的相关研究。但是，研究初始设备简陋，因此小栗教授尝试自创驾驶模拟器。在计算机重进行模拟器的编程制 作。硬件则是购买外部车辆零件自己进行组合，并与游戏用的控制器接续制作驾驶模拟器(DS)、从生物信号当中获得信息并进行解析。

在2,3年当中小栗教授改良自己制作的模拟器边进行研究。但是在一次站会当中接触到了FORUM8的UC- win/Road产品，为优秀的产品功能所折服，当即决定购买产品。「产 品具有路径的编辑功能，路径的制作也相对容易，很具美观、具有优秀的操作性。比我在三年中制作的数据相比更加优秀」最初只是期待「能够做出更好的东西」、 但是在进行各种研究时可以不再为驾驶模拟器的制作耗费大量施加，使用UC-win/Road即可完成简单建模，并进行更逼真的DS开发。

该研究室现在同时使用4种类的驾驶模拟器。在这当中系统版本不断升级，第4代搭载UC-win/Road的驾驶模拟 器已成为主要驾驶模拟器。

今后的状态推定技术和对DS的期待

小栗教授说，基本上所有的交通事故都是人为引起的，我们正在进行减少交通事故的技术开发。另一方面，在汽车驾驶过程 中驾驶员会产 生兴奋感并刺激脑活动。此活动的相关研究科提高高龄者的活动延长寿命。近期老年痴呆症的高龄者导致的事故问题频发，相关部门可能考虑阻止 高龄者驾驶。因此，可检测汽车驾驶过程中带来的危险和效果的状态推定技术开发也在进行。并且，在今后自动驾驶的研究中，自动驾驶和驾驶员驾驶 的互相切换以及行人的举动的研究被广泛关注。

为对应此技术，小栗教授对今后的驾驶模拟器有下述需求。①与实物相近的动作Motion Reality ②高解析度的沉浸感Vision Reality ③与实物接近的状况Emotion Reality ― 3点。在这当中为了提高Motion和Vision的Reality各自的精度，对Emotion的状态是「顺其自然」。

例如，在现今的驾驶模拟中，有很多考虑在道路内无视交通规则闯红灯导致车辆措手不及的场面。这是由场景决定的位置和时间。在此场合下，驾驶员可能意识清醒 和也可能表现漠然从而引起事故。这两种相关状态我们计划使用DS进行模拟研究。小栗研究室目前的研究当中碰到了虽可把握驾驶员不安定状态的生物体信号，但 是却无 法将之正确反映到驾驶模拟的难题。为解决此课题今后将进行更加详尽的分析及安全装置的开发。

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