電子情報工学科「今井研究室」 （情報システム・セキュリ...
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可視化：e-Learningからデータマイニングまで
• 「可視化」とは何か？
• 「見えないもの」を見せる！
• 「見せたいもの」を見せる！！
•電子・情報工学科における「可視化」とは・・やはりコンピュータが主役
• コンピュータによる可視化
• コンピュータ（あるいはそれを対象とした関連技術も含めて）を可視化
コンピュータを可視化
•可視化の対象： コンピュータそのもの
• でも「コンピュータ」もアレコレあるし・・
• そこで「コンピュータ」のどこかに対象を絞ると・・
• コンピュータの内部構造（や動き）の可視化
• コンピュータを使用した（情報）システムの可視化
•他にもいろいろ（学習対象もあるけど）可視化対象はさまざま
コンピュータによる可視化
• コンピュータも１つの道具！従って，いろいろな分野で使用可能
• そのコンピュータを使用しての可視化とは・・
•はやりの「データマイニング」にもコンピュータが貢献！？
• 「はやり」と言えば「スマートフォン」にも！
• 「はやり」と言えば「SNS」にも！！
• 「はやり」と言えば「マルチメディア」（少々苦しいけど・・）にも
クラウドサービスの開発・実装・評価
•分散処理とは何か？
•サーバ・クライアント・システム（Web環境はその代表）！
•既にみなさんは個人利用のPersonalComputerやSmartPhoneを所有！！
• Webブラウザがあればほとんど総てのネットワークサービスを利用可能・・・では、サービスを提供する側になることも！！！
• どのようなサービスを開発・実装できるか？
•大学ではどのような評価ができるか？
コンピュータの内部構造や動作を可視化
•東垣内知樹君（平成28(2016)年3月卒業）「 JavaScriptで記述したビジュアルコンピュータシミュレータの開発と評価」
http://stwww.eng.kagawa-u.ac.jp/~imai/H27Labo/Higashikakiuchi/
Android端末での使用例
東垣内知樹君の研究（２）
スマートフォン（立派に計算機）でも可視化
iOS端末での使用例
Proceedings論文＆ジャーナル論文発表
• " Design, Implementation and Trial Evaluation of a Visual Computer Simulator by JavaScript, " Kazuki Higashikakiuchi, Yoshiro Imai, Koji Kagawa, Kazuaki Ando, Yusuke Kawakami, Tetsuo Hattori: Proc. of The Second International Conference on Electronics and Software Science (ICESS2016 @ Takamatsu査読有), p. 158-164, November 14-16, 2016. ISBN: 978-1-941968-40-6 ©2016 SDIWC
• “Development and Evaluation of Web-based Computer Simulator for e-Learning of Computer Literacy,” Yoshiro Imai, Kazuki Higashikakiuchi, Akira Nakayama, Koji Kagawa, Kazuaki Ando, Tetsuo Hattori: IEEJ Transaction on Electronics, Information and Systems Vol. 137, No.12, pp.1633-1640 電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌）Released on J-STAGE 2017/12/01 ジャーナル論文https://doi.org/10.1541/ieejeiss.137.1633
コンピュータのOSの一部機能を可視化•竹一圭以君（平成27(2015)年3月卒業）「オペレーティングシステム教育におけるCPUスケジューラの可視化とその評価」
http://stwww.eng.kagawa-u.ac.jp/~imai/H30OperatingSystem/CPUschedulingApp/index.html
Proceedings論文＆ジャーナル論文発表
• "Development and Evaluation of Adobe Flash based CPU Scheduling Simulator Executable on Major Multiple Web Browsers, " Kei Takeichi, Yoshiro Imai: Proc. of 2015 International Conference on Intelligent Networking and Collaborative Systems(INCoS-2015, Taipei, TAIWAN(RoC)査読有) on September 2-4, pp. 149-155, 2015
• "Quantitative Evaluation of Flash-based Educational Visualizing Simulator," Kei Takeichi, Yoshiro Imai, Kazuaki Ando, Koji Kagawa, Tetsuo Hattori, Yusuke Kawakami, Journal of Robotics, Networking and Artificial Life, Vol. 3, No. 3 (December 2016), pp. 163-167
コンピュータの内部構造や動作を（もっと）可視化•原慎也君（平成29年3月卒業；現在M1）卒論「マイクロ命令を理解するためのWebベースビジュアルCPUシミュレータの開発と評価」
Micro Step 実行プログラムをマイクロ操作（マイクロ命令）レベルで実行
One Step 実行プログラムを一機械語命令レベル（マシンサイクル）で実行
Auto 実行一連のプログラムを連続で実行（スピード調整可能）
Back Step 実行マイクロ命令レベルで1つ前の状態に戻す
http://stwww.eng.kagawa-u.ac.jp/~imai/H30Labo/Hara/simulator3/
信学会研究会＋国際会議にて発表• 「マイクロ操作を可視化するCPUシミュレータの開発と評価」 原慎也今井慈郎，電子情報通信学会教育工学研究会技術報告ET2016-113(2017-03)pp.111-116.
• " Design, Implementation and Trial Evaluation of CPU Simulator to Visualize Register-transfer level Micro-Operation, " Shinya Hara, Yoshiro Imai：Proc. of the Third International Conference on Electronics and Software Science (ICESS2017@ Takamatsu査読有), p. 7-12, July31-August02, 2017. ISBN: 978-1-941968-42-0 ©2017 SDIWC
• " A Study of Big Data Analysis with Electric Power Demand and Some Kinds of Weather Information, " Shinya Hara, Masakazu Kyokane, Yoshiro Imai: Proc. of The Second International Conference on Electronics and Software Science (ICESS2016 @ Takamatsu査読有), pp.170-174, November 14-16, 2016. ISBN: 978-1-941968-40-6 ©2016 SDIWC
ジャーナル論文発表• " Register-Transfer-level CPU Simulator for Computer Architecture
Education and Its Quantitative Evaluation, " Shinya Hara, Y. Imai:IEEJ Transaction on Electronics, Information and Systems Vol. 138, No.9, pp.1123-1130 電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌） ジャーナル論文
https://doi.org/10.1541/ieejeiss.138.1123
• " Application and Evaluation of Visual CPU Simulator to Support Information Security Education, “ Y.Imai, Shinya Hara, Shunsuke Doi, K. Kagawa, K. Ando, T. Hattori：IEEJ Transaction on Electronics, Information and Systems Vol. 138, No.9, pp. 1116-1122 電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌） ジャーナル論文
https://doi.org/10.1541/ieejeiss.138.1116
（コンピュータというより）ネットワークの動きを可視化
•川西千晶さん（平成25(2013)年3月修了）「ネットワーク学習支援アプリケーションの開発と評価」
IPレベルのネットワーク理解のためのGUI方式による学習支援システムの開発と評価
http://stwww.eng.kagawa-u.ac.jp/~imai/H24Labo/Kawanishi/
Proceedings論文＆ジャーナル論文発表
• " Development and Evaluation of Learner-centric Graphical Educational Tool for Network Study, " Yoshiro Imai, Chiaki Kawanishi, Tetsuo Hattori, Yukio Hori: Proc. of 2013 International Conference on Humanized Systems (ICHS2013@Takamatsu, Japan 査読有) pp.108-113, ISBN: 978-4-9905392-1-4 c 2013 IEEJ, Publication Date: September 16, 2013
• "Development and Evaluation of Learner-centric Graphical Educational Tool for IP Routing and Network Behavior, " Yoshiro Imai, Chiaki Kawanishi, Tetsuo Hattori, Yukio Hori: IEEJ Transaction on Electronics, Information and Systems Vol. 134, No.11, pp. 1634-1639電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌）Released on J-STAGE 2014/11/01 ジャーナル論文
国際インターンシップでの共同研究：Lorkan君，Valentin君はフランスESIEE Parisの学生で国際インターンシップで香川大学に滞在．両君は共にソフトウェア開発の経験があり，Webアプリ作成は得意．また両君とも英語での会話が堪能で，特に，Valentin君はフランス語，英語に加えて，ポルトガル語やスペイ
ン語にも造詣が深い．川西千晶さん開発の学習ツールの多言語化とユーザインタフェースの改善
http://stwww.eng.kagawa-u.ac.jp/~imai/H30Labo/Lorkan/
Proceedings論文＆ジャーナル論文発表
• " Multilingual Improvement of an e-Learning System for Packet Routing Visualization, " Lorkan Sauvion, Valentin Messias, Chiaki Kawanishi, Yoshiro Imai 他： Proc. of The Second International Conference on Electronics and Software Science (ICESS2017 @ Takamatsu査読有), p. 13-18, July31-August02, 2017. ISBN: 978-1-941968-42-0 ©2017 SDIWC
• " Improvement of e-Learning System for Network Study toward International Student," Lorkan Sauvion, Valentin Messias, Koji Kagawa, Shunsuke Doi, Shinya Hara, Kazuaki Ando, Tetsuo Hattori: IEEJ Transaction on Electronics, Information and Systems Vol.138, No.11, pp.1444-1450, https://doi.org/10.1541/ieejeiss.138.1444
電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌）Released on J-STAGE
2018/11/01 ジャーナル論文
https://doi.org/10.1541/ieejeiss.137.1633
Proceedings論文＆ジャーナル論文発表☆ " Development of Web Application to Support Program Learning of Python and Ruby with Error Accumulation and Analysis Facility, " Shunsuke Doi, Yoshiro Imai: Proc. of The Fourth International Conference on Electronics and Software Science (ICESS2018, 査読有), p. 41-45, November 5-7, 2018. ISBN: 978-1-941968-52-9 ©2016 SDIWC
★ジャーナル論文の採択：
★"Proposal and Development of Web-based Programming Educational System with Error Analysis and Visualization, " Shunsuke Doi, Yoshiro Imai, Koji Kagawa, Asako Ohno, Primož Podržaj, Tetsuo Hattori: IEEJ Transaction on Electronics, Information and Systems Vol. 139, No.9, pp.1116-1122 電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌）.
https://doi.org/10.1541/ieejeiss.139.1241
データマイニングもある種の「可視化」ｂｙComputer
•京兼正和君（平成28年3(2016)月修了）「Twitter情報の感情分析と公表情報との関連性の可視化に関する研究」Twitter情報の取得，感情分析の手法の適用，抽出したTwitter情報と公開情報との関連性の可視化(統計解析手法の適用)，ビッグデータ解析および関係可視化の試み．
窪田英人君（2015年3月修士課程修了）「スマート情報端末による運転時の特性データ取得と解析に関する研究」
• スマート情報端末用のプログラムを開発し，自動車に取り付け，運転時の特性データを取得し，情報サーバに定期的に転送．
• その取得データを機械学習などの方式を活用して，ビッグデータ解析を行い
•運転特性データを可視化することで運転者の特定条件下での運転特性をパターン化する（運転性癖を客観的に識別する）．
データマイニングもある種の「可視化」（２）
Proceedings論文＆ジャーナル論文発表
• " A Study of Data Acquisition and Analysis for Driver‘s Behavior and Characteristics through Application of Smart Devices and Data Mining, "Hideto Kubota, Masakazu Kyokane, Yoshiro Imai, Kazuaki Ando, Shin’ichiMasuda: Proc. of The Third International Conference on Computer Science, Computer Engineering, and Education Technologies (CSCEET2016査読有, @Lodz University of Technology, Poland) on September 19-21, 2016) pp.64-70, 2016 ISBN: 978-1-941968-38-3 ©2016 SDIWC
• " Data Mining by Smartphone and Big Data Analysis for Driver's Subconscious Behavior – An Attempt to Recognize Driver's Characteristics and Realize Safe Driving Techniques," Hideto Kubota, Yoshiro Imai, Kazuaki Ando, Koji Kagawa, Shin'ichi Masuda, Tetsuo Hattori : The International Journal of E-Learning and Educational Technologies in the Digital Media (IJEETDM), Vol.2, No.1(ISSN: 2410-0439), pp. 148-157 (January 2016)
スマートフォン（立派に計算機）でも可視化ｂｙComputer
位置情報 マップ確認に利用
加速度, 角速度 特徴量算出に利用
方位値 カーブ領域の抽出に利用
特性データの収集（その１）
•運転データの取得, 保存.
•運転データの管理.
• タグ情報の追加.
•サーバにデータを送信.タグ入力画面 データ一覧画面 データ送信画面
アプリの機能
特性データの収集（その２）
サーバ内の処理
1. HTTP通信で受け取ったデータをDBに保存2.受け取ったデータからカーブデータを抽出3.抽出されたカーブデータから特徴量を算出4.タグ情報からフォルダ分けを行い, CSV形式で出力される.
特性データの抽出（その１）
• 方位センサの変化量を用いた右左折検知
時間窓 : T[sec] を設ける.
時間窓 : T を2等分する.
2等分した区間のそれぞれの平均値を算出する.値
をA1, A2とおく.
A2 – A1 > 閾値なら, 右折A1 – A2 < -閾値なら, 左折を検知する.
・窓関数処理の手順
特性データの抽出（その２）
5秒間（50サンプル）
5秒間（50サンプル）
右左折と検知された連続データ
連続データの始端から前5秒間(50サンプル)
連続データの終端から後5秒間(50サンプル)
連続データ
１つのカーブデータとし抽出する
認識実験（その１）
運転 概要
全実験数（実験データ数） 18 回（72件）
データ欠損 4 件
実験領域の失敗 4 件
指定操作運転の失敗 6 件
特徴量算出に利用 58 件
方位値の取得がうまくいかなかった（4件）
交通状況により, 左折検知ができなかった(4件)
加速左折運転（3件）減速左折運転（2件）膨み左折運転（1件）
認識実験（その２） –データ収集結果-
運転挙動 特徴データ数
等速左折運転 79
加速左折運転 74
減速左折運転 78
膨み左折運転 77
合計311の特徴データを用いて挙動認識を行う
挙動認識結果（その１）結果 等速左折運転
(S#1)加速左折運転
(S#2)減速左折運転
(S#3)膨み左折運転
(S#4)
等速左折運転(S#1) 83.5% 1.2% 1.3% 0.0%
加速左折運転(S#2) 0.0% 93.7% 8.0% 7.7%
減速左折運転(S#3) 6.3% 1.3% 81.3% 1.3%
膨み左折運転(S#4) 10.1% 3.8% 9.3% 91.0%
加速左折運転(S#2), 膨み左折運転(S#4) は高い認識率
挙動認識結果（その２）
結果 普段の運転
S#1 (等速左折運転) 23 (25.0%)
S#2 (加速左折運転) 39 (42.4%)
S#3 (減速左折運転) 12 (13.0%)
S#4 (膨み左折運転) 18 (19.6%)
普段の左折時運転の特徴に, S#2(左折中に加速を行っている) 傾向が伺えることが可視化できた！
SNS（例：Twitter）や感情分析でも可視化
京兼正和君
• （平成26年3月卒業）卒論：「安否確認のためのTwitter を活用した情報収集Webシステムの構成」
• （平成28年3月修了）修論：「Twitter情報の感情分析と公表情報との関連性の可視化に関する研究」
土井舜介君
• （平成29年3月卒業）卒論：「感情語を含む文書に対する感情分析および可視化を実現するシステムの開発」
ツイートの履歴のグラフ化 by 京兼正和君
•指定された日付前後のツイート履歴のグラフ化
•対象のフォローのツイート状況を目で見ることで確認可能
• もし指定した日付以降、ツイートが目立って減少
被害にあっている可能性あり
日常文書の感情分析結果を可視化 by土井舜介君
①日記を一文ずつに分解して処理を実行
②一文単位で感情値を付与
③①～②を繰り返し, 日記全文に感情値を付与
日記入力
感情値の算出
日記
日記の感情値
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グラフ表示
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感情辞書の作成
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感情辞書
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事前処理 感情値付与処理
感情の可視化①
感情の可視化②
• 「感情解析に基づく前処理機能を有する情報伝達・蓄積サービスの実装」土井舜介今井慈郎，電子情報通信学会教育工学研究会技術報告ET2016-107(2017-03)pp.79-84.
• “Development of Document Transferring and Archiving Service with Sentiment Analysis-based Preprocessing Facility ,” Shunsuke Doi, Yoshiro Imai, 他:Proceedings of the Third International Conference on Electronics and Software Science (ICESS2017), p. 160-165, July31-August02, 2017. ISBN: 978-1-941968-42-0 ©2017 SDIWC
• “Calculation and Comparison of Sentimental Values for Tweeting Message during Multiple Years,” Shunsuke Doi, Masakazu Kyokane, Yoshiro Imai, 他：Proc. of The Second International Conference on Electronics and Software Science (ICESS2016, Takamatsu, Japan on November 14-16, 2016 査読有) pp. 165-169, ISBN: 978-1-941968-40-6 ©2016 SDIWC
信学会研究会＋国際会議にて発表
W2
W
W > 基準値
W ≦基準値
PixelShift あり
PixelShift なし
Proceedings論文＆ジャーナル論文発表• “ Performance Evaluation of Line-Sensor 3CCD Camera and Comparison of
Specialist‘s Determination and Numerical Approach, ” Yoshiro Imai, Hirokazu Kawasaki, Tetsuo Hattori, Shin’ichi Masuda, Yukio Hori: Proc. of 2013 International Conference on Biometrics and Kansei Engineering (ICBAKE2013@Akihabara, Japan 査読有) (ISBN: 978-0-7695-5019-0/13 $26.00 © 2013 IEEE) pp.223-228, Publication Date: July 5, 2013
• " Performance Evaluation of Line-sensor 3CCD Camera and Comparison of Specialist‘s Determination and Numerical Approach, " Yoshiro Imai, Hirokazu Kawasaki, Tetsuo Hattori, Shin-ichi Masuda: International Journal of Affective Engineering Vol.14, No.2 (Special Issue) pp.127-134 (March 2015)
17G471 土井舜介 (主査)今井慈郎
学位論文題目：エラー解析に基づくプログラミング学習支援Webアプリケーションの開発と評価
Proceedings論文＆ジャーナル論文発表☆ " Development of Web Application to Support Program Learning of Python and Ruby with Error Accumulation and Analysis Facility, " Shunsuke Doi, Yoshiro Imai: Proc. of The Fourth International Conference on Electronics and Software Science (ICESS2018, 査読有), p. 41-45, November 5-7, 2018. ISBN: 978-1-941968-52-9 ©2016 SDIWC
★ジャーナル論文の採択：
★"Proposal and Development of Web-based Programming Educational System with Error Analysis and Visualization, " Shunsuke Doi, Yoshiro Imai, Koji Kagawa, Asako Ohno, Primož Podržaj, Tetsuo Hattori: IEEJ Transaction on Electronics, Information and Systems Vol. 139, No.9, pp.1116-1122 電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌）.
https://doi.org/10.1541/ieejeiss.139.1241
17G477 原慎也 (主査)今井慈郎
学位論文題目：アンケートとテスト機能を有するWebベースデータ解析システムの開発
Web-basedEducational Service
Proceedings論文＆ジャーナル論文発表☆ " Development of Web Application for Education Assistance Environment with Web-based Questionnaire Service, " Shinya Hara,Yoshiro Imai: Proc. of The Fourth International Conference on Electronics and Software Science (ICESS2018, 査読有), p. 36-40, November 5-7, 2018. ISBN: 978-1-941968-52-9 ©2016 SDIWC
★ジャーナル論文の採択(論文掲載決定！)：
★“ Proposal and Development of Web-based Programming Educational System with Error Analysis and Visualization, ” Shinya Hara, Yoshiro Imai , Masatoshi Imai, Tetsuo Hattori : IEEJ Transaction on Electronics, Information and Systems Vol. 140, No.7, pp.883-890電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌）.
https://doi.org/10.1541/ieejeiss.140.883
• 「ソフトウェア脆弱性を理解させる演習とその教育効果」 後藤祥仁 , 今井慈郎, 杉本洋一：電子情報通信学会教育工学研究会技術報告ET2019-83 (2020-03)pp.xxx-yyy.査読なし(コロナウイルス感染現象の為、口頭発表中止)
• 「コンパイラ内部処理の理解を促す可視化ツール」 平西宏彰 , 今井慈郎, 杉本洋一：電子情報通信学会教育工学研究会技術報告ET2019-97 (2020-03)pp.xxx-yyy.査読なし(コロナウイルス感染現象の為、口頭発表中止)
信学会研究会＋（今後）国際会議にて発表(予定)
平西宏彰君：コンパイラ（高水準言語を機械語に翻訳）の可視化
http://stwww.eng.kagawa-u.ac.jp/~s17t260/VisualCompiler/VisualCompiler.html
教育機関で使用実績のあるC言語でのプログラムが，機械語（アセンブリ言語）に翻訳されるプロセスへの理解を促す．HTML5とJavaScriptで開発され，主要ブラウザ上で動作．コード入力部，字句解析部，構文解析部，コード生成部から構成