1 対人プラスチック地雷可視化システム
廣瀬 明・増山 惣一・中尾一貴
本年度は特に、集積アンテナ用エレメントの詳細設計と、ハンドセットのモジュールの一体化を進めた。昨年度、Walled-LTSAと名づけた新アンテナ・エレメントを発表し、それを集積化した集積アンテナを構築した。その構造の最適化を目指して、特にWall部分の形状がアンテナ特性に与える影響を定量的に評価した。そして、Wall形状を最適化した。また、ハンドセットのマイクロ波回路部分、複素振幅画像の画像区分処理部分、地雷クラス同定部分を一体化し、ハンドセットとして構築した。MWE2005等のマイクロ波関連展示会でも大きな注目を集めた。
2 干渉型開口合成レーダ
廣瀬 明・山城遼
位相アンラッピングの手段として広く用いられようとしているネットワークフローコスト最小化(NCFM)法では、位相に含まれている特異点を解消するために、逆向きの位相回転成分を離散的に位相マップに挿入している。われわれは、この手法では位相特異点発生の原因である波動の干渉雑音を根本的には解決できないと考え、新たに特異性拡散法を提案した。この方法は、位相の不整合量を特異点の周辺も含めて連続的に補正する方法である。実際に富士山周辺の位相観測データにこれを適用し、NCFM法よりも高いSN比を短い計算時間で達成することが可能であることを示した。
3 適応的で高機能な超音波イメージング
廣瀬 明・西野智弘
位相情報を複素ニューラルネットワークで有効に柔軟に扱う超音波イメージングシステムの開発を進めた。従来の超音波計測は、その画像再構成や形状認識などの性能が未だ貧弱である。われわれは、複素ニューラルネットワークを利用することにより、より高機能な計測の実現を目指す。
4 光通信における適応的信号・情報処理
廣瀬 明・谷澤
光交換によるメトロネットワークでは、伝送路の分散特性が時々刻々変化する。これに適応的に追随し、また分散特性計測が不要な安定かつ高速に分散補償する方法を提案した。本方法は受信光波形の誤差を直接利用して勾配法によって周波数領域のパラメータを自動調整するものである。本年は特にVIPAを用いて伝送実験を行い、その有効性を実証した。
5 複素ニューロCGHによる3次元動画の高速作製
廣瀬 明・谷澤 健・肥後智昭
複素ニューラルネットワークの汎化性に基づく、コンピュータ合成ホログラム(CGH)の動画を高速に生成する方法を提案した。ホログラムは3次元画像の生成や光ピンセットなどへの利用が期待されている。本提案により、複素ニューラルネットワークで画像フレームを内挿して生成速度を大きく向上させることに成功した。
6 遅延が学習にもたらす影響の解析
廣瀬 明・東 佑輔
らす影響とその利用に関する研究を進めている。人間の知覚や運動には100ms程度の遅延の存在がある。そのため、通常のフィードバック制御では理想的な運動制御結果は得られない。その欠点が、人間に知能をもたらした、とする考え方がある。われわれは、人工ニューラルネットワークの学習においても、この遅延の影響が有効に用いられる場合があると考え、その機序を実験的に解析している。
7 画像中の文字抽出と処理
廣瀬 明・小山純平
自然画像から文字を抽出する方法について、検討を進めた。特に、フーリエ領域での振る舞いを中心に解析を行った。詳細は後日公表する。
8 神経細胞活動の定量的解析
廣瀬 明・渡辺 将也・森永真人
軸策を伝搬する活動電位の伝搬メカニズムについて、ケーブル理論に代わりわれわれが提案した新しい理論、すなわちポテンシャル理論を用いた解析を進めた。この理論によって、任意パラメータのフィッティングをせずに細胞膜電位等の解析が可能となり、ミクロな活動をマクロなパルスに直接結びつけることができる。本年度は特に、(1)軸策を伝搬するパルスの速度の評価と(2)スパインの成長速度の部位依存性について解析を行った。
1 Antipersonnel Plastic Landmine Visualization System by Use of Complex-Valued Neural Networks
A.Hirose, S.Masuyama and K.Nakao
We focused on the detailed design of element antenna and the integration of functional modules. Last year, we proposed a new antenna element, named Walled-LTSA, and integrated the elements to construct an integrated antenna, with which we demonstrated a quick reflection measurement and a good performance to visualize plastic landmines. This year, we analyzed the effect of the wall shape on the radiation characteristics quantitatively. Based on the result, we optimized the wall morphology. Another work was the integration of the three functional modules, i.e., microwave, CSOM-classification, and landmine-class identification modules. We constructed an integrated handset. It attracted many researchers in conferences and exhibitions such as MWE 2005.
2 Interferometric Synthetic Aperture Radars
A.Hirose and R.Yamaki

We proposed a novel phase unwrapping method in which we spread the singularity in phase map with fractional phase compensators, unlike we do in the conventional network-flow cost minimization (NFCM) method compensating with discrete 2np. We demonstrated that obtained digital elevation map has higher quality than those obtained in the NFCM method. In addition, the calculation cost was found very small.

3 Highly-functional Adaptive Ultrasonic Imaging
A.Hirose and T.Nishino
Based on the theory of the complex-valued neural networks, we investigate highly-functional adaptive ultrasonic imaging. Conventional ultrasonic systems have wide room for improvement in imaging and shape-reconstructing performance. Phase-sensitive adaptive processing is making a big breakthrough.
4 Adaptive Dispersion Compensation in Optical Communications
A.Hirose and K.Tanizawa
In the near-future all-optical networks, adaptive dispersion compensation is indispensable for high-speed flexible communications. Last year, we proposed a low-cost dispersion-measurement-free compensation method that deals with time-domain signal-waveform directly and controls compensation device in frequency domain. We formulated the dynamics. This year, we demonstrated a fast compensation. with a VIPA dispersion compensator.
5 Fast 3D-Movie Generation by CGH Using Complex-Valued Neural Networks
A.Hirose, K.Tanizawa and T.Higo
Computer-generated hologram (CGH) requires a long calculation time. In particular, the generation of a CGH stream for three-dimensional movies takes a huge amount of calculation cost. We proposed a small-calculation-cost method to generate a CGH stream based on coherent neural networks that deal with complex-amplitude information with generalization ability in the frequency domain. We demonstrated successfully that, after carrier- frequency- dependent learning, we can generate a CGH stream by sweeping the carrier frequency with neural interpolation thanks to frequency-domain generalization.
6 Influence and Utilization of Delay in Neural Sensorimotor Systems
A.Hirose and Y.Azuma
We investigate the influence of delay in sensorimotor systems on motion control and its utilization. Humans have inevitable delay of approximately 100ms in sensing and motion. Therefore, we cannot perform a good motion control with a simple feedback mechanism. Some researchers say that, because of this delay, we have been able to develop our intelligence. We believe that the delay should also be effective in artificial neural networks. We investigate the mechanism with which neural networks utilize the delay in sensorimotor systems in learning and self-organization.
7 Extraction and Processing of Letters/Characters in Natural Images
A.Hirose and J.Koyama
We conducted experimental study on extraction and processing of letters/characters in natural images. In particular, we have developed a new method realized in Fourier domain. The detail is to be presented.
8 Quantitative Analysis of Neuron Behavior
A.Hirose, M.Watanabe and M.Morinaga
Instead of the conventional cable theory, we previously formulated a potential-based pulse propagation theory on the neuron membrane. Our new theory is free from parameter arbitrariness so that we can connect microscopic physics directly to mesoscopic neuron activity. This year, we applied it to (1)evaluation of pulse speed along axon with/without myelin and (2)analysis of spine shaping mechanism.
 
論文・著書一覧(2005年度)
Publications List
研究論文
[1] S.Kawata A.Hirose : “Frequency multiplexed logic circuit based on coherent optical neural network,” Applied Optics, 44, 19 (2005) 4053-4059.
[2] A.B.Suksmono A.Hirose: “Beamforming of ultra-wideband pulses by a complex-valued spatio-temporal multilayer neural network,” International Journal of Neural Systems, 15, 1-2 (2005) 85-91.
[3] T.Hara A.Hirose: “Adaptive plastic-landmine visualizing radar system: Effects of aperture synthesis and feature-vector dimension reduction,” IEICE Trans. on Electron., E88-C, 12 (2005) 2282-2288.
[4] A.B.Suksmono A.Hirose: “Progressive transform-based phase unwrapping utilizing a recursive structure,” IEICE Trans. on Commun. , E89-B, 3 (2006) 929-936.

国際会議論文
[5] L.Amornrat S.Kawata A.Hirose: “Phase signal embedment in densely frequency-multiplexed coherent neural networks,” OSA Topical Meeting on Information Photonics (OSA_IP) 2005 Charlotte, Proc. (June 6-9, 2005, Charlotte) ITuA2.
[6] T.Oishi A.B.Suksmono A.Hirose: “Proposal of bilinear surface compensation of distortion in least-squrares phase unwrapping,” Int'l Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS) 2005 Seoul, Proc. (July 25-19, 2005, Seoul) 168.1.
[7] K.Tanizawa A.Hirose: “Gradient-Method Based Adaptive Control of Tunable Dispersion Compensator that Minimizes Time-Domain Waveform Error,” Optical Fiber Commun. Conf. (OFC), 2006 Los Angeles, Proc. (March 5-10, 2006, Los Angeles) CA, OWI-45.

シンポジウム・研究会・大会等発表
[8] 谷澤 健, 廣瀬 明: “時間波形誤差を最小化する勾配法を用いた適応的分散補償,” 信学会光通信システム研究会, OCS2005-40 (2005).
[9] 増山 惣一, 廣瀬 明: “高速・高空間分解能の地中イメージング用集積アンテナ・ハンドセット,” 信学会/電気学会電磁界理論研究会, EMT05-82 (2005).
[10] 渡辺将也, 廣瀬明: “Nernst-Planck 方程式に基づく軸索活動電位伝搬速度の3次元解析,” 信学会ニューロコンピューティング研究会, NC2005-111 (2006-3).
[11] 廣瀬 明, 浅野 泰史, 濱野 敏彦: “コヒーレント型ニューラルネットワークにおける動作モードの修飾と発展学習,” 第15回インテリジェント・システム・シンポジウム, 2A2-4 (2005) 297-302.
[12] L.Amornrat, S.Kawata, A.Hirose: “Phase signal embedment in densely frequency-multiplexed coherent neural networks,” Frontiers in Optics 2006 Rochester, Proc. (October 8-12, 2005, Rochester) FTuY5 .
[13] A.Hirose: “Complex-valued self-organizing map for imaging antipersonnel plastic landmines: A brain brought up with phase-sensitive eyes,” Int'l Symposium on Electronics for Future Generations, COE21 --"Secure-life electronics" for quality life and society--, Proc. (October 11-12, 2005, Tokyo) 445-451.
[14] 増山惣一, 廣瀬 明: “高速・高空間分解能の地中イメージング用集積アンテナ・ハンドセット,” 第6回21世紀COEワークショップ, Proc. (March 13, 2006, Tokyo) 55-60.

特許
[15] 廣瀬 明, 谷澤 健: “波形劣化補償方法及び装置,” 特許出願, 特願2005-163358.

受賞
[16] 廣瀬明, 電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ功労賞, (社)電子情報通信学会, 25-Mar-06