持続可能な土壌資源管理を通して世界を開拓する
かつてレオナルド・ダ・ビンチは、『我々は天体の動きを足元の土よりもよく知っている』といいました。あれから500年以上の年月がたった今、我々人類は土のことをどれだけ深く理解できたのでしょうか？
生態系において土が果たす役割は、土地の形成を助けるだけでなく、植物が育ち、酸素や水、養分を供給・保持する役割があります。人類が始めて行った生産活動は、この土壌圏でおきている物質循環の“おこぼれ”を利用するものでしたが、現在、この生産活動は、近代農業という形で発展し、地球全体の物質循環の在り方を変えるまでに発達しました。このような技術発展の結果、“土壌”という一見すると無限にみえる資源は、現在大きな劣化の危機にさらされています（FAO，2015）。これは、“土壌という資源をうまく利用・管理できていない”からに他ならず、残念ながら我々は、まだ土のことをよく知らない、といえるでしょう。
当研究室では、土を知り、その特性を利用・保全・管理することを目的に、国内外の様々な農耕地において、①物質循環の可視化と効率化技術の構築、②土壌や農環境の保全・改善技術の構築、に関する現場実証型の研究を行っています。例えば熱帯アフリカの畑作地（タンザニア・インド・カメルーン）で、土地利用毎に、土壌中で起きている炭素・窒素・リンの循環を解明し、土壌の化学的性質が異なる場合には、適切な土地利用方策が大きく異なることを定量的に証明し、それらの知見に基づく地域ごとの土地管理方策を提案しました。
これからも積極的にフィールドへ足を運び、土を知り、生かし、そして何よりも守るために、学生の皆さんと一緒に研究を発展させたいと考えています。
神経細胞（緑）周囲の細胞外マトリックス（赤）
細胞外マトリックスによる生体機能の制御
動物細胞の機能は、細胞周囲の微小環境によって制御されています。プロテオグリカン、コラーゲン、多糖から構成される細胞外マトリックスが、この微小環境の分子実体です。我々は、動物組織の形成や恒常性維持における細胞外マトリックスの構造と機能の関連を解明し、生体材料としての新機能の創出を目指します。
研究に用いる二つの手法
RNAを介した自己-非自己間相互作用をデータサイエンスで解く
我々の設計図であるゲノムは、約半分がトランスポゾンと呼ばれるウイルス様の配列に占められています。私たちはトランスポゾンを抑制するpiRNAを研究しています。piRNAがどのようにゲノム中のトランスポゾンを"非自己"と認識して抑制しているか、その他のpiRNAの役割は何か、について生物情報学や分子生物学を組み合わせて研究しています。
本研究室は、環境公法の研究室です。法学の博士号を有する教員が担当しています。
本研究室は、環境公法の研究室です。そのため、教員は法学を専門とする法学の博士号を有する教員です。環境法とは、一般に、環境への負荷を防止・低減することを目的とする法（法令、条約等）の総体をいいますが、これには、さらに、環境公法と環境私法の別があります。そして、環境公法とは、大まかにいえば、先の目的のために、「国」と「国民」との間の関係を規律する法のことをさします。一方環境私法とは、先の目的のために、「国民」と「国民」との間の関係を規律する法のことをいいます。
Balancing Water, Agriculture and Ecosystems!
持続可能な水資源管理および生態系と調和した生産環境づくりへの貢献
『持続可能な水資源管理および生態系と調和した生産環境づくりへの貢献』が当研究室の研究目標です。食料生産の基盤を支える学問である「農業農村工学」の視点から、「水」や「魚」を中核テーマに位置づけ、フィールド調査と数理モデリングを駆使して、農業と生態系の調和に関する研究にチャレンジしています。
日中人口ピラミッドの推移:1950，2015，2050，2100年
中国における人口と環境
世界の人口は2015年に73億人に達し、2050年までに97億人に達すると予想されます。私は持続可能な開発を効果的に実現する人口動態に注目しつつ、途上諸国・地域、特に中国の人口および環境問題に関する調査研究を行っています。
歴史的に地域の文化や社会、環境を見つめなおす
研究室のコンセプトは、歴史的な観点から地域の文化・社会を見つめ直すこと。教員は、海や川・山など自然資源の利用や管理の地域史・社会史などに興味をもっていますが、あくまでも教員個人の関心。学生の皆さんには、自ら研究テーマを発見・開拓していただくことを大切にしていただきたいと思っています。
日光戦場ヶ原湿原での植生調査
植物群落の生態学的、植生学的な基礎にもとづいた保全と管理
私たちが研究対象とするのは、森林、草原、湿原など様々な緑を構成する植物群落です。主に植物群落の種組成、機能的特徴、地理的な分布、立地環境などを手がかりとして、その生態学的・植生学的な特性を明らかにするとともに、緑の保全や持続的な利用に寄与する研究を行っています。
研究対象のタナゴ類
淡水魚、野生動物を対象とした生態学の研究
淡水魚や野生動物（特に哺乳類や鳥類）を対象として、生態学の研究を行っています。特に、野外調査のデータをベースに統計モデリングを用いて法則性を明らかにするアプローチを重視しています。また、研究成果を社会実装につなげることも意識して研究を行っています。
農業副産物を活用した環境親和型材料の開発
地域資源を有効活用した環境親和型材料および評価法の開発
農業基盤施設においては生物の生息場所の提供やカーボンニュートラルといった環境親和性の視点が重要になってきています。そこで農業副産物であるもみ殻や稲わらを活用し，環境親和性に優れた材料の開発を行うとともに，Acoustic Emission（AE）法による構造材料の破壊挙動の評価法に関する研究を進めています。
外的因子（医薬品、化学物質、感染体、ストレス等）の生体影響に関する実験病理学的研究
ヒトも動物も様々な外的因子（医薬品、化学物質、感染体、ストレス等）の影響を受け、生体内の様々な機能により適応して生活している。しかし、過剰な、また、持続的な外的因子の曝露により、種々の臓器や生体内のネットワーク（神経系、内分泌系、免疫系）に障害が発生する。私の研究室では、大腸炎・大腸がん、脂肪肝・肝がん等のモデルを活用し、持続的な外的因子の影響に対する、組織再生機構やがん化抑制機構の解明を行っています。また、実験病理に加え、伴侶動物、産業動物、動物園動物、野生動物等の病理診断を行っています。
2016年の研究室メンバーです。研究室のホームページもご参考にしてください（http://www.tuat.ac.jp/~ykuroda）
計算・実験を融合的に用いた酵素・抗体・蛋白質の設計と改変
本研究室は、生物学と情報科学・物理学の境界領域として、生命現象を原子･分子レベルで解明することを目指しています。そのため、バイオインフォマティクス、生物物理学、進化工学・蛋白質工学を用いて、蛋白質（抗体・酵素）の物性や構造を解析・設計し、酵素の改変実験を行っています。
血中を流れるがん細胞
がん診断・治療に向けたリキッドバイオプシー技術
がんの転移に関わる細胞として、がん組織から血管内に侵入し全身を巡るがん細胞、血中循環腫瘍細胞(CTC)が知られており、血液を用いたがん診断「リキッドバイオプシー」に有効なバイオマーカーとして期待されています。我々の研究室では、約50億の血球細胞から10個程度しか存在しないCTCを捕らえ、遺伝子解析する技術を開発することにより、がんの新たな診断方法や治療薬の開発に役立てたいと考えています。
システムバイオロジーによる代謝研究
生命を理解する上で重要な要素として「代謝」というものがあります。全ての生物は代謝を通じて、外部から摂取した栄養分子を分解し、生命活動を維持する上で必要な分子を構成します。そして、その代謝システムは、ゲノム、トランスクリプトーム（RNA）、プロテオーム(タンパク質)、そしてメタボローム（代謝物）といった様々な生体分子の協奏的な連動により構成される複雑系システムです。我々の研究室では、この代謝を構成する生体分子を網羅的に捉える新たな手法を開発し、生命現象の背後に潜む分子メカニズムを解明することを目指しています。
サステイナブルなキャラクター「カシューくん」
サステイナブルマテリアルの追究と循環型社会の実現
2050年のカーボンニュートラル社会の実現に向け、地球規模で深刻化する気候変動、プラスチック諸問題、資源・エネルギー問題は、解決しなければならない喫緊の課題です。兼橋研究室では、高分子科学と機能材料および環境科学に立脚した新規なサステイナブルマテリアルのデザインと機能の発現を追求する「環境調和型機能性素材の創製」を目指して、グローバルに展開しています。
Sustainable system of swine manure removal by means of rice straw for enhancement of dry thermophilic anaerobic digestion
微生物を利用した低コスト・環境にやさしい水処理・エネルギー回収システムの開発
目に見えない小さな微生物のほとんどはその機能がわかっていません。地球環境中の微生物の機能は眠ったままである可能性が高いのです。私たちは、このような未知の微生物の機能を解明し、利用することで、省エネ・低コスト型の排水処理システムや、農業廃棄物からのエネルギー回収といった課題に挑戦しています。
micro reactor using structured catalyst
マイクロ化学プロセスをエネルギー有効利用に応用する研究
断面の幅や高さのサイズが約1 mm 以下の微小な空間で化学反応を進行させる反応器であるマイクロリアクターには単位体積あたりの表面積が大きくなるという特長があり、化学反応の制御に優れています。当研究室では、金属を材料に用いた様々な形状の触媒マイクロリアクターをエネルギー有効利用やエネルギー変換プロセス等に応用するべく、実用化に向けた研究に取り組んでいます。
石炭のエクセルギー再生ガス化プロセス概念図
高効率エネルギー変換と流動化技術
現代文明は大量の化石燃料の消費によって成り立っています。日本では1人1年当たりで、約700 kgの液化天然ガス、約1660 Lの石油、約1.45 tの石炭を消費しており、その結果約9.57 t/人/年もの二酸化炭素を排出しています(2012年度統計)。持続可能な社会実現のために、化石燃料利用の徹底した高効率化と再生可能エネルギーの大幅な利用拡大を図ることが必要不可欠です。そのために当研究室では、
1. ガス化による石炭高効率利用
2. 藻類からの栄養素循環型燃料生産技術の開発 の研究課題に取り組んでいます。
(top) Control of shapes and sizes of silicon materials via reaction rate.(bottom) Optical anisotropy of colloidal films due to drying
｢反応｣や｢乾燥｣でのモノの出来方を理解して、 機能材料を効率的に作る。
製造プロセスでは、単純に生産速度を上げると、製品に悪影響を与えることがほとんどです。当研究室では、現実の生産プロセスでも多く使われる、｢反応｣や｢乾燥｣での速度過程(モノの出来方)を研究しています。具体的には、シリコン材料の生成反応と、塗布乾燥での膜形成を題材として、研究を進めています。効率的な生産方法を提案し、省エネや産業力向上に貢献します。
分子移動現象を利用した機能材料開発
分子の移動現象を用いたポリマー・タンパク質・リチウムイオン電池の機能性材料開発
私たちの世界では、いろいろな形で分子が動いています。本研究室ではこの分子の移動現象を上手く用いて、機能性高分子を材料表面から生やす手法（グラフト）、タンパク質を連続的に機能化する方法（リフォールディング）、リチウムイオン電池の性能を向上する手法など、社会の役に立つ技術について研究を行います。
ある時刻の日射量の面的分布（青⇒赤：0⇒1000 W/m2）
再生可能エネルギーの普及を促す最適なエネルギーシステムを考える
再生可能エネルギー100%の世界を実現するには、エネルギーの需要と供給における、時間、空間、エネルギー密度の3つのミスマッチを解消することが重要です。地理情報システムや数理計画モデルを活用した時空間を考慮したエネルギー需給の解析を行い、将来の最適なエネルギーシステムを探索しています。
再建されたシェイクスピア時代の劇場
初期近代イギリス演劇研究
シェイクスピアに代表される初期近代イギリス演劇の受容を、主に①16世紀末から17世紀初頭のイギリスの、劇場構造や演劇情報、政治・文化・歴史的背景②20世紀から21世紀の映画アダプテーション作品③エコクリティシズム、の観点から研究。作品としては、特にシェイクスピアの歴史劇に深い関心を寄せている。
FCシステムのマルチスケールモデリング
Process Systems Engineering for People, Society, and Environment
モデリング、シミュレーション、最適化技術などを用いて合理的な意思決定を行うための方法論の開発と応用に関する研究をしています。時空的にスケールの全く異なる現象を統一的な枠組みで取り扱い、複雑で大規模な問題の解決を目指します。具体的には、モデル予測制御、燃料電池システム、固形製剤製造プロセスなどの研究を行なっています。
Simulation Based Control (IDCS)によるセンサレスクレーンシステムの開発
先進運動制御手法の提案と社会に役立つシステムの開発
私たちの研究室では、制御工学を駆使した機械システムの高度な運動制御に関する研究を行っています。とくに、(a)制御シミュレーションをリアルタイムで現実に反映させるSimulation Based Control、(b)伝達関数をベースとした新たな実践的制御手法、などを提案するとともに、これらの手法を応用し、社会に役立つ先端的制御システムの研究・開発を行っています。
ガス源探知ロボット
嗅覚ロボットと嗅覚ディスプレイ
本研究室では、「嗅覚」をテーマに研究を行っています。ガスセンサを搭載したロボットは、ガスの発生源を自動的に探索します。ガス漏れ箇所の探索や有害ガスのモニタリングに応用が期待されています。また、匂いを提示する装置の開発も行っています。映像や音声に加えて匂いを発生させることで、臨場感を高めます。
グラフェン素子を用いて生体分子を検出
ナノカーボン（炭素)を使った素子の開発
当研究分野ではカーボンナノチューブおよびグラフェンの超微細構造と特殊な伝導特性を活用した新しいナノデバイスの実現を目的として、その製作技術、材料の基礎的な研究および高感度センサー、量子デバイス等の開発を行っています。
鉄系高温超伝導バルク磁石
超伝導新素材、強力磁石で次世代エネルギー・医療に貢献
リニアモーターカーや医療用MRI診断などには、電気抵抗がゼロになる超伝導を応用した強力な磁石が使われています。私たちは、日本で発見された新しい高温超伝導体に着目して、結晶サイズをナノ領域まで微細化したバルク（塊）状の新タイプ超伝導永久磁石の研究と応用に取り組んでいます。
導波路と結合した量子ドット単一THz光子検出器
半導体量子物理と先端計測
半導体ナノ構造や原子層薄膜（グラフェンなど）において、電子の波動性、スピン自由度、フォノン（格子振動）、およびフォトン（光）を制御し、新しい光源・検出器の創出や量子情報デバイスに関する基礎研究を行っています。また、医療・インフラ・鋼工業・食品に関わる企業との産学連携により、テラヘルツ波や超音波を利用した計測技術の開発も推進しています。
実験風景
光で生体情報を測り，生命活動を制御する
光の散乱を利用して、ヒト皮膚や生体組織の断層画像を撮影するシステム、細胞のようなマイクロ物体を自由に移動させたり配列させる光ピンセットシステム、牛乳のように濃い溶液中の1万分の1ミリの粒子のサイズを計測するシステム、静脈血管の変化を実時間で映像化する拡散光トポグラフィ法、ならびに花粉やPM2.5粒子の環境微粒子カウンターを開発しています。
ホログラム立体映像
ホログラフィー３Ｄディスプレイ
夢の立体表示技術であるホログラフィーの実現に向けて研究に取り組んでいます。ホログラフィーを電子的に実現するためには、多くのブレークスルーが必要で、世界中で研究が行われています。本研究室ではMEMS技術を利用した実現方法について研究しています。実際に、最先端のホログラム映像をご覧頂けます。
光ファイバ給電による環境計測システム
レーザーで測る身の回りからナノの世界まで
私たちの研究室では、光や電気の知識をフル活用して色々な測定装置を研究しています。今回は、身の回りの環境や、ビルや橋など大きな構造物に異常がないか光ファイバーを使って監視する新しいセンシング装置や、10億分の1メートルという、とても小さな変化をレーザーで精確に調べる装置を中心に紹介します。
浅井研究室
フィジーにおける首長の即位儀礼
文化とコミュニケーションの人類学
自然から文化に跨がる人間にとっての意味／記号の世界が、言語とコミュニケーションを介して生起し変容するメカニズムについて、文化人類学や言語人類学および記号論という視座から研究をしています。また、南太平洋のフィジー諸島における首長の即位儀礼や詩作詠唱に関するフィールド調査も行っています。
細胞モデルアレイ
細胞モデルとマイクロデバイスで生体機能に迫る
マイクロ工学をベースに，非平衡物理学や合成生物学の知見を活用して生命現象の深奥に隠された物理現象を調べるとともに、非生物から「生き物らしさ」が生み出される物理的に可能なシナリオを探求しています。また、マイクロ工学の技術を活用し、生命科学の先端研究が求める技術プラットフォームの開発も行っています。
光応答性の薬剤搭載バルーンカテーテル
選択性、応答性に優れた機能性バイオマテリアルの創製
高分子科学を基盤として、アンメットメディカルニーズに応えるスマートマテリアルの開発を行っています。材料の設計・創製に加えて、体に対して害の低い光や超音波といった物理エネルギーと組み合わせることで、効率性・選択性・応答性に優れた疾患の診断や治療の実現を目指しています。
研究室で作製しているチップ
量子の力と人工知能を組み合わせ、量子状態を制御する
我々の研究室では、原子や電子を1個ずつ操作する究極的な研究を行っています。それには、量子力学の知識や実験の技能・経験など、膨大な知見や技量を身に付ける必要があります。一方、近年、人工知能の性能も大きく向上してきました。そこで我々は、量子の世界の難しい研究を人間が行うのではなく、適切に設計された人工知能(マシン)に実行させることを考えています。
電波暗室
生活をよりよくするための，電磁波新技術の開拓
地上デジタル放送、スマートフォン、SUICA、無線LAN、WiMAX、GPS、お財布ケータイ、これらすべては電波を利用しています。我々の生活は電波のおかげで飛躍的に便利になりました。今後、コンセントなど今でも有線が主の分野に対し、電波の利用範囲を広げることでより便利になると予想されています。我々の研究グループでは、電波の利用で便利になった社会を、さらに便利にするような技術の開発に関する研究を、実験およびシミュレーションを通して広く行っています。研究の一例をあげると、電波を送受信するために必須なアンテナの高機能化、電波に対する新しい媒質の開発などで、研究内容は多岐にわたっています。我々の研究グループでは、実験においては最先端の実験装置、電波のシミュレーションにおいては世界最速クラスのスーパーコンピュータを用いて研究を行っています。
Schematic Diagram of Smart Grid
スマートエネルギー・環境・電力システム工学の研究開発
Let’s Clean the Earth by Clean Energy
21世紀最大の課題の一つである環境エネルギー問題に取り組み、複合的な視点かつ柔軟な発想で以下の課題を探究し、次世代技術を担う人材を育成している。
■ 環境親和性を念頭においた大規模エネルギーシステムの計画・運用・制御
■ 革新的再生可能エネルギー技術の組合せであるマイクログリッド
■ スマートグリッドの最適構成など
紫外線での露光限界を越えた微細加工のための側壁ダブルパターニングに特化した配線結果
高性能な集積回路の設計手法を目指して
大規模集積回路の設計などのための基礎的なアルゴリズムの研究を行っています。簡単に言うと、複雑なパズルの効率的な解法を求めるような研究です。近年では、今まで使われてきた微細加工技術が限界に達し、新たな技術を次々と取り入れているため、パズルの複雑さと困難さは一層増しています。
ウィルスに感染したら素早くリカバリーする
コンピュータシステム障害の撲滅を目指して?リカバリを指向するシステムソフトウェア?
コンピュータサービスは我々の生活基盤の一部となっていますが、コンピュータの不具合やウィルスなどの攻撃によるサービス停止や情報漏洩といった障害が後を絶ちません。本研究グループでは、オペレーティングシステム(OS)といったシステムソフトウェアにプログラムを自律回復する機能を加えることにより、未知の故障や攻撃に対しても頑健なコンピュータサービスを実現する仕組みを研究開発しています。
画像から対象の形状を推定
画像から対象の情報を取り出そう
カメラから得られる画像や画像をベースとした距離センサにより得られるデータ(kinectで得られる距離データなど)の解析に関する研究を行っています。画像にうつっている実世界に関する３次元構造などの様々な情報を導き出すための基本的な技術や、実システムへの応用について研究しています。
ハードウェア開発とCPU内部回路
情報工学科におけるハードウェアの研究
コンピュータはソフトウェアが重要ではありますが、そのソフトウェアはハードウェアがあってこそ動作するものです。当研究室では、コンピュータのアーキテクチャを中心に研究を進めており、ハードウェア設計のためのツールや開発システム、これまで実現してきたさまざまな研究成果をご覧いただきます。
作業状況の遠隔共有
スマートなヒューマンインタフェースとVR
実際のオフィスのようにコミュニケーションを取りながら作業にも集中できるテレワーク環境、タイミングを見計らって便利な情報提供してくれるエージェント、自分の手のように器用な操作ができるVRハンドなどの研究を行っています。
身の回りのモノで絵を描く
日常生活に溶け込むコンピュータ
日常生活をより便利に安全に、かつ有意義なものとすべく、コンピュータを生活になじませる研究に要素技術と応用面から取り組んでいます。常に見やすい場所に情報を提示するプロジェクタや腕時計型デバイス、誰もが自由に点灯方法を設定できるイルミネーション、身の回りのモノで絵が描けるカンバスなどを展示します。
コンピュータによる探索の可視化
最適な「やり方」を目指して
現実の世界で解きたい問題の中には，スーパーコンピュータを何十時間使っても計算が終わらないようなものがたくさんあります．コンピュータの中での計算の「やり方」をうまく工夫することで，これらの問題を解けるようにし，日常の生活をより便利にすることにつなげます．
複数のプロバイダによるインターネット接続
安全・安心・安定的なインターネットの利用に関する研究
今日の私たちの生活はインターネットによって支えられています。しかし、インターネットでは日々様々な問題や課題が発生しています。当研究室ではインターネットの性能や利便性を高め、さらに安心して利用できるようにすべく、(1)インターネット構築運用技術、(2)情報セキュリティに関する研究を行っています。
人工知能と研究テーマの関連
人工知能による意思決定支援 マルチエージェントシステムとテキストマイニング
テキストを中心としたビッグデータ解析やマルチエージェントシステムなどの人工知能技術を駆使して、人間の意思決定を支援するための研究を行っています。自動交渉、協調問題解決、大規模合意形成支援システムなどの理論およびモデルの考案、実システムの構築を行っています。
情報と熱がネットワークで循環する未来の地球 Visions for 2050
テラヘルツ電磁波制御技術と革新的材料制御技術
Society 5.0を支える次世代ICT通信規格6Gは、AIとIoTを駆使した大容量通信システムが基盤です。この未来社会を創る要素技術が「テラヘルツ電磁波制御技術」と「革新的材料制御技術」です。実現に向けて、電磁波大規模計算シミュレータ、先端作製技術、材料情報科学などを駆使して研究を進めています。
モバイル／IoTデバイス
モバイル/IoTを上手に活用するメカニズム
当研究室では，多種多様なモノや人を上手く繋げるIoT／モバイルシステムを研究しています．学術的な成果に加え，企業や外部機関との連携により，安心安全で持続可能な社会を目指しています。
