情報処理学会 第82回全国大会 会期:2019年3月5日~7日 会場:金沢工業大学 扇が丘キャンパス 情報処理学会 第82回全国大会 会期:2019年3月5日~7日 会場:金沢工業大学 扇が丘キャンパス
中高生情報学研究コンテスト
日時:3月7日(土)13:10-15:10(プレビュータイム11:00-、コアタイム13:30-14:30)
会場:第2特別会場(23号館 105 パフォーミングスタジオ)
【セッション概要】福岡での第1回開催に続き,今大会で2回目となる「中高生情報学研究コンテスト」(昨年の第1回の「中高生ポスターセッション/中高生情報学研究コンテスト」から改名)を開催する.全国の中学生・高校生等のグループによる発表を募集して当日ポスター発表してもらう.同時にコンテストとして,当日発表されるすべてのポスター発表を審査し,優秀な者には賞(特に優秀な者には学会長名による若手奨励賞もあわせて)を贈る.
Webサイト:https://www.ipsj.or.jp/event/taikai/82/82PosterSession/
13:30-14:30 コアタイムには各発表グル-プにかならず説明者(⽣徒)がいて説明やデモを⾏ないます.コアタイム終了後に優秀な作品を表彰します.
講評・特別審査員 特別審査員
鹿野 利春 (文部科学省 初等中等教育局情報教育・外国語教育課情報教育振興室 教科調査官(高等学校情報科担当))
【略歴】修士(教育学)(鳴門教育大学1996年).国立教育政策研究所教育課程研究センター教育課程調査官,文部科学省において高等学校共通教科情報科及び専門教科情報科の教科調査官を併任.金沢大学理学部化学科卒(1986年).石川県の公立学校教諭,石川県教育委員会を経て2015年より現職.現行学習指導要領「情報」の調査研究協力者,教科書,問題集,副読本,情報科教育法等著者(共著).文部科学大臣優秀教員表彰(2008年).
 
司会進行・審査員:和田 勉 (長野大学 企業情報学部 教授)
【略歴】1978年早稲田大学理工学部電気工学科卒業,1983年筑波大学大学院数学研究科単位取得満期退学,同年東京大学生産技術研究所第3部技官,1984年より長野大学講師・助教授を経て現・企業情報学部教授.2006年大韓民国高麗大学師範学部コンピュータ教育学科招聘教授.2013年4月より本会初等中等教育委員会委員長.本会シニア会員,学会活動貢献賞受賞.
司会進行・審査員:中山 泰一 (電気通信大学 大学院情報理工学研究科 教授)
【略歴】1988年東京大学工学部計数工学科卒業.1993年同大学院工学系研究科情報工学専攻博士課程修了.博士(工学).現在,電気通信大学大学院情報理工学研究科教授.
本会では,論文誌ジャーナル編集委員会編集長,情報処理教育委員会委員,初等中等教育委員会副委員長などを務める.2014年度本会学会活動貢献賞,2016年度本会山下記念研究賞,2017年度科学技術分野の文部科学大臣表彰科学技術賞受賞.本会シニア会員.

審査員(50音順)
井戸坂幸男(三重県多気郡大台町立宮川小学校),大山裕(電子情報技術産業協会),奥村晴彦(三重大学),筧捷彦(東京通信大学),兼宗進(大阪電気通信大学),久野靖(電気通信大学),斎藤俊則(星槎大学),佐久間拓也(文教大学),高岡詠子(上智大学),竹中章勝(奈良教育大学),辰己丈夫(放送大学),中野由章(神戸市立科学技術高等学校),能城茂雄(東京都立三鷹中等教育学校),松浦敏雄(大阪市立大学),山崎謙介(東京学芸大学)

展示番号 チーム名・ポスタータイトル・チームメンバー
分野・ポスター概要
#01 team HLY 「KinectとHMDを用いたVR避難訓練体験システムについて」
堀澤 日景(北海道北見北斗高等学校 2年),石澤 空蒼(北海道北見北斗高等学校 2年),佐藤 嶺二(北海道北見北斗高等学校 2年),栗𠩤 健太郎(北海道北見北斗高等学校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
避難訓練において怪我や身体的障害などの理由で、訓練に参加できない中・軽度障害児童などがいることに問題意識を感じた。そこで,先行研究をもとに「Unity」「Kinect」「C#」,VR技術等を用いた避難訓練体験システムの開発を行った。自らの力で避難を体験しながら,周囲状況の把握能力や適切な避難経路の判断能力を養うためのシミュレーターとして活用できるのではないかと考えている.主なシステムの内容は,Kinectを用いて骨格情報を認識し,特定のジェスチャを認識してVR空間を移動させる.展望として,実際の訓練同様安全に行動できる力を養うことができる内容になるよう改善することが挙げられる.
#02 北斗情報班2 「Pythonを用いた画像処理による文字認識採点支援システムの開発」
後藤 駿介(北海道北見北斗高等学校 2年),栄浪 健人(北海道北見北斗高等学校 2年),十亀 航輝(北海道北見北斗高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
近年,過労死認定などでメディアでも大々的に取り上げられる等,教員の労働環境が根深い問題になっている.そこで,採点業務の簡略化という点で教員特有の労働である持ち帰り業務の中でも大きな割合を占めている定期試験の採点業務の軽減を図ろうと考えた.本研究では,先行研究の採点支援ソフトを改良,Pythonで新規開発することにより,より多くの教員に使ってもらえるシステムを作成した.また,オープンソースのOCRエンジンでもあるTesseractも使用し,画像処理と文字認識の深層学習の観点から,更なる採点業務の効率化が可能かどうかを検討した.
#03 小野晶子 「精神科相談サイトのテキストマイニング」
小野 晶子(山形東高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
インターネット上の相談サイトやSNSには様々な病気を抱えた人々が自身の病状や悩みを綴っている.特に心の病気の患者について,何に関心を抱いているのかに興味を持ったので,テキストマイニングの手法で分析を試みた.
#04 福島高校SS部情報班 「アダプティブラーニングを用いた高等学校の情報科におけるプログラミングの授業法の研究」
青木 優(福島県立福島高等学校 2年),狗飼 京也(福島県立福島高等学校 2年),藤田 健翔(福島県立福島高等学校 2年),沢田 慕(福島県立福島高等学校 2年)
[情報社会の課題と情報モラル]
本研究は,“高等学校におけるプログラミング教育の機会均等化”と“情報科教員不在でも実施可能で,プログラミング教育に最適な新しい授業形態の発案”を目的としている.
高等学校の情報科の課題として,情報科の専門教員採用人数が他教科と比べても顕著に少ない点がある.それにより,他にも様々な弊害が発生するだろう.そこで,上記の課題を解決する手段として,情報科専門教員不要で実施可能な授業形態を作成することが有効だと考えた.
今年度の研究では,独自に “ステージ型学習法”と呼ばれるアダプティブラーニングを採用した新授業形態を考案し,この授業法を本校の1学年に実施する実証実験を行う.
#05 ポケセンフクシマ 「アプリによる公開文化祭の利便化」
栗田 笑実花(福島県立福島高等学校 2年),佐藤 晴日(福島県立福島高等学校 2年),横山 航大(福島県立福島高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
本研究では,アプリケーションソフトを自作し,我が校の公開文化祭である梅苑祭の混雑,迷子防止に本アプリが貢献して,来校者の方々がより梅苑祭を楽しめることを目標として活動をしてきた.作成したアプリをApp Store©︎とGoogle Play Store©︎に出品し,配信した.本発表ではこれらの結果をふまえた考察と反省をし,それを元に来年度に新たに実装したい要素などを示す.
#06 水戸工業高等学校A 「熱中症被害を意識した洗濯物乾燥予測システムの研究」
渡邊 莉々歩(茨城県立水戸工業高等学校 2年),國井 大地(茨城県立水戸工業高等学校 2年),會澤 弘涼(茨城県立水戸工業高等学校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
例年,梅雨の時期になると,洗濯物など室内干しをするケースが増えてくる.この時期に,家事を行う主婦に意外に多いのが,室内での熱中症の被害である.そこで,我々は,「洗濯物の乾燥時間の予測」と「熱中症の危険度の判定」に着目したシステムを試作した.本システムでは,乾燥時間の予測は,温湿度センサより実値を計測するとともに,衣類に含まれている水分量を算出して予測時間を算出する.熱中症の危険度の判定は,WBGT(日常生活の指針と運動の指針)を用いて算出し,これらの結果をメールにて通知するというものである.本システムを活用することで,熱中症に注意しながら,家事(洗濯物作業)を効率的に行うことができる.
#07 水戸工業高等学校B 「汎用的な特徴を持つ画像認識システムの研究」
渡邊 莉々歩(茨城県立水戸工業高等学校 2年),大類 航明(茨城県立水戸工業高等学校 2年),齋藤 颯汰(茨城県立水戸工業高等学校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
近年,画像認識が,社会に浸透している.そこで,我々は,AI技術を用いた画像認識システムを試作した.システム概要は,AIに画像データを与えることで,それぞれの対象物を画像認識することができる.本システムの最大の特徴は,登録するデータを変えるだけで,様々な用途に活用ができる.例えば,農産物のポジティブ画像やネガティブ画像を登録すれば,農作物栽培用として利用したりとか,または,セキュリティを目的として,自宅の部屋の家具等の画像を登録しておけば,防犯用の画像認識システムとして動作するといったものである.画像認識方法は,AI技術であるTensorFlow(3層の畳込ニューラルネットワーク)を採用している.
#08 竜ヶ崎第一高等学校サイエンス部情報班 「Pythonを用いたRSA暗号およびワンタイムパッドの2重暗号プログラミングの作成」
小池 翔永(茨城県立竜ヶ崎第一高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
情報化社会における通信等において,暗号は重要な役割を果たすことはいうまでもない.私はプログラミング言語「Python」を用い,RSA暗号理論 ならびに ワンタイムパッド を用い,2重に暗号化するプログラムを作成した.それにより,常用漢字・人名用漢字(一部除く)の文章をひらがなに暗号化することができるようになった.課題として,暗号を強化すること,また,暗号化できる文字を増やすことが挙げられる.
#09 I want to cook 麻婆豆腐 「リバーシアルゴリズムの研究」
亀﨑 裕登(茨城県立竹園高等学校 1年),安藤 悠太(茨城県立竹園高等学校 1年),比山 雅貴(茨城県立竹園高等学校 1年)
[プログラムによる計測・制御]
AIを用いてリバーシにおける必勝法を発見するプログラムの研究・開発.
#10 並木10回生 「あなたとしゃべりたい 〜画像解析によるコミュニケーションツール〜」
柴沼 纏(茨城県立並木中等教育学校 3年)
[プログラムによる計測・制御]
私の祖母は小脳萎縮症という病気を3年ほど前から患っており,その病気が進行した結果,歩行ができず寝たきりの状態になってしまい,喋ることもできなくなってしまった.このような背景を持つ祖母と必要最低限のコミュニケーションを取りたいと考え開発をすることにした.
まばたきの回数による画像解析ができ,その回数に合わせたコメントを表示させることができた.さらに,それがLINEに通知されるようになった.これはスマートフォンで動くアプリケーションなので,どこでも誰でも使うことができる.そのため,多くの人に利用してもらうことができると考えられる.
#11 翔んで城玉 「高校生が考える勉強アプリの理想形」
小島 空(城北埼玉高等学校 2年),松村 太貴(城北埼玉高等学校 2年)
[ディジタル作品の設計・制作]
世の中に広まりつつある,様々な勉強支援アプリケーションソフトウェア(以下,アプリ)には高校生の視点が欠けているものが散見する.現状,自己管理能力が弱い高校生が多いことを念頭に置かれていない点が好例だ.それらを踏まえた自己管理アプリを実際に開発する過程と運用してみてのデータの応用について発表する.
#12 かわぱそ 「カスタマイズ可能なゲームのスコアランキング表の開発」
大本 和輝(川越南高校 3年)
[問題解決とコンピュータの活用]
川越南高校パソコン部では,文化祭にて,スコア機能付き自作ゲームの体験展示を行なっており,来場者が打ち立てたスコアからランキングを作成している.私は,手作業で行われていたこの作業を自動化して,部員の作業負担を軽減した.スコアの管理にはGoogleが提供するFirebaseのCloud Firestoreを,スコアの表示にはVue.jsを利用して効率よく開発した.部活の後輩が容易に利用できるように,次年度に向けたプログラムの書き換え作業を一切無くした.
#13 佐原高校数学同好会 「席替えの質を高める席替え専用ソフトの開発」
齋藤 旭(千葉県立佐原高等学校 2年)
[ディジタル作品の設計・制作]
小・中・高と学生は月に一度ほどの席替えを楽しみにしている.しかし,先生の立場からすると,くじを用意するにしても自分で席の配置を考えるにしても大変なことである.そこで,この問題を解決するために私は席替えソフトを開発することにした.このソフトを使うことで先生の負担が軽減され,生徒はより一層席替えを楽しむことができるようになるだろう.席を決める方法はルーレットが採用されており,小・中・高どの学年でも楽しむことができる.
#14 VirtualPresents 「Webサイトと連携させた新たなVR空間内表現の実現」
國武 悠人(千葉県立柏の葉高等学校 2年),森 優貴(千葉県立柏の葉高等学校 2年),薮内 涼太(千葉県立柏の葉高等学校 2年),鈴木 大嗣(千葉県立柏の葉高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
VRChatなどの普及を背景に,様々なコンテンツをVR空間上で表現することが求められている.VR空間とWebの連携がコンテンツ表現の可能性を広げる.しかし現状はその方法は多くない.本研究ではVRC_panoramaというコンポーネントによってVR空間に外部から干渉する方法を提案し,その具体的なアプリケーションとしてVR空間内にWebから画像を出稿することができるサービスを作成し,公開した.公開はバーチャルマーケット3というVR空間でのイベントで行い,260人がサービスを利用し,6人のVR空間開発者が我々の手法を取り入れた.
#15 けいだろう 「パズルゲーム「abecobe」のUX向上のために使われた技術」
浅野 啓(渋谷教育学園渋谷高等学校 2年)
[ディジタル作品の設計・制作]
abecobeは,上下左右あべこべに動く2つのキャラクターを同時に操作する,スマホ用パズルゲームです.
非常に単純なパズルゲームですが,ステージはすべてプロシージャル(自動生成),さらにマップは256進数によって圧縮され,ゲームプレイを多様化するための様々な工夫が行われています.
#16 つくこま 「光るダンススーツの制作と実践−マイコンを活用して文化祭にエンターテインメントを−」
中安 将太郎(筑波大学附属駒場高等学校 2年),高木 紘希(筑波大学附属駒場高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
近年,高校生にとって,電子機器やコンピュータが身近になってきている.そこで今回,文化祭のステージ企画として,音楽に合わせて光るスーツを着て踊るプログラムを考案し,実際に成功に至った.スーツを開発するにあたっては,主にマイコンのesp-wroom-32と有機ELワイヤーを組み込んだ.これらのものは,比較的安価で高校生の文化祭でも利用しやすいものであった.課題になったことは,エンターテインメント性を高めるために,それぞれのスーツの光の点灯のタイミングを変えることであった.この課題に対しては,マイコン制御が非常に力を発揮した.他にもいくつか課題はあったが,詳細は動画とともに当日紹介する.
#17 中央大学附属高等学校A 「格子モデルによる歩きスマホの危険性の可視化」
小川 瑞貴(中央大学附属高等学校 3年)
[情報社会の課題と情報モラル]
歩きスマホの危険性は日々訴えられているが,歩きスマホをする人の数は一向に減っていない.歩きスマホを撲滅するためには,実際に起こり得る事故をわかりやすく可視化し,スマートフォンユーザーに理解させることが必要だと考えられる.本研究では,横断歩道において歩きスマホをする人としない人が混在する状況を想定し,歩行者同士の衝突事故がどのように発生するかを可視化するシミュレータを開発した.また,このシミュレータを用いて,歩きスマホをする人の割合やスマートフォンへの熱中度が,衝突事故の発生にどのように影響するかを調査した.実験結果から,歩きスマホをすること自体が衝突事故の原因になることが示された.
#18 中央大学附属高等学校B 「Excelを用いた熱伝導の数値シミュレーション」
泉 裕人(中央大学附属高等学校 3年)
[問題解決とコンピュータの活用]
私が通う中央大学附属高校の教室棟は,東側高階の教室が暖かく,西側地階の教室が寒いという特徴がある.このように一つの建物内に温度差ができるのは,場所により日当たりが異なることに原因があると考えられる.そこで本研究では,この予想をExcelを用いたシミュレーションによって検証した.具体的には,日当たりがよく暖まる屋上を高温熱源,建物の下で日の当たらない地面を低温熱源とみなし,熱伝導方程式を差分法を用いて解くことで建物内の温度の時間変化を析した.シミュレーションの結果から,建物の屋上側から地階に向かって温度勾配が生じる様子が確認された.
#19 かえつ有明高等学校 「学校教育とスマートフォンの共存」
山本 拓夢(かえつ有明高等学校 2年),片山 大輝(かえつ有明高等学校 2年)
[情報社会の課題と情報モラル]
現代における学校教育とスマートフォンの共存戦略.
#20 SALT チーム3 「学校におけるスマートフォンの管理の在り方」
髙木 優梨香(かえつ有明高等学校 2年),平田 彩花(かえつ有明高等学校 2年),井下田 彩果(かえつ有明高等学校 2年)
[情報の管理と問題解決]
学生のスマートフォンの所持率の増加に伴い,全国の学校では持ち込みのルールやその管理について議論が行われています.
そこで私たちは,学校によって変わるルールや管理の仕方に沿って,より良い学生のスマートフォンの管理の仕方,使用の仕方について考えました.
#21 Obe 「in-Phone」
土生川 正憲(かえつ有明高等学校 2年),大辺 理生(かえつ有明高等学校 2年),権田 遥平(かえつ有明高等学校 2年)
[ディジタル作品の設計・制作]
学校にスマホの持ち込みが禁止されているところが多いため,その解決策を考えた.スマホにアプリを生徒たちに導入させ,アプリ起動時にスマホ全体に制限がかかるよう設定しておく.
このアプリケーションに基いたポスターを作りました.
#22 UECスクール 「uec:bitを用いた農業用遠隔地モニタリングシステム」
大石 彰人(東京学芸大学附属高等学校 2年),鈴木 悠太(矢板東高等学校 2年),清水 大輔(工学院大学附属高等学校 1年)
[問題解決とコンピュータの活用]
農業に従事する人口が年々減りつつある今,複数のシステムをより効率的に管理する方法を考える必要がある.また,負担を軽減するために複数のビニールハウス等の状態を家から監視し,一括で管理できるシステムへの需要が高まっている.
私たちの班ではuec:bit(micro:bitの電通大版互換機)は,小型ながらも無線機能,気象センサー(BME280)が搭載されていて,ボタン電池などの小さな電力でも動作する.これらの利点を生かして複数の遠隔地にあるセンサーの情報を取得し,わかりやすい管理画面でモニタリングするシステムを考案した.
#23 エレクトラ 「スマートフォンを用いたロボットの制御」
麻生 英寿(東京大学教育学部附属中等 5年)
[プログラムによる計測・制御]
普段の生活に欠かせないスマートフォンには,加速度やジャイロセンサーといったロボットの制御に欠かせない様々なセンサーや移動体通信技術などがふんだんに盛り込まれている.私はスマートフォンをロボットに組み込むことで安価かつ簡単に複雑な制御ができると考え実践した.
#24 トライスター 「地図を用いた公共交通の利便性の変化の観察」
佐々木 俊哉(東京大学教育学部附属中等教育学校 5年)
[情報の活用と表現]
鉄道が廃止され,バスに転換された北海道夕張市の公共交通の利便性の変化を地図上に表示します.地図で変化をみることで地域差などを視覚的に観ることができます.
#25 Wooden M 「異なる探究に共通する問題解決のプロセス」
石原 大聖(千代田区立九段中等教育学校 4年),齋藤 就元(千代田区立九段中等教育学校 4年)
[問題解決とコンピュータの活用]
私たちは情報の科学で学習した問題解決学習を生かし,総合的な探究の時間で卒業研究に取り組みました.実際に情報の科学の授業で学んだ問題解決の手法を卒業研究に応用し,プロセスを意識してテーマ設定から文献調査,実地調査までを行いました.テーマ設定や振り返りではシンキングツールを用い,文献調査や,アンケート調査,作品制作においてはコンピュータを活用しました.今回発表する卒業研究のテーマは,「日常生活に利用できるアプリケーション」「木造建築に対する意識の改善」の2つです.探究のテーマはそれぞれ違いますが,プロセスを比較することで分かった共通点と相違点について発表を行います.
#26 UNIX研究同好会 「プログラミング学習における教育版Minecraftの活用」
小西 姫奈(東京都立三鷹中等教育学校 4年),山森 啓貴(東京都立三鷹中等教育学校 4年)
[問題解決とコンピュータの活用]
私たちUNIX研究同好会は部活動の一環として,プログラミング学習の導入に教育版Minecraftを活用しました.その活動報告と今後の展望について発表いたします.
#27 都立町田高校パソコン同好会 「Pythonを使ったHTML作成補助ツールの開発」
武田 和大(東京都立町田高等学校 2年),清水 亮祐(東京都立町田高等学校 1年),柳鳥 凌太(東京都立町田高等学校 1年)
[問題解決とコンピュータの活用]
HTML作成の授業において,タグが覚えにくかったり終了タグを誤ったりなど,Webページが思うように表示されないことが何度かあった.そのため,HTMLが苦手な生徒に役立てるため,HTMLページのタグ付けを補助するプログラムをPythonで作成するとともに,情報教育に広く役立てることを目標とする.
#28 Tamagawa Academy UAV Team 「非GPS環境下における無人航空機自律飛行制御」
岡田 崇靖(玉川学園高等部 3年)
[プログラムによる計測・制御]
無人航空機技術の著しい発展により,衛星利用測位システム(GPS)を使用した自律飛行などは,流通から医療まで幅広い分野で利用されている.しかし,室内などGPSを受信できない環境での自律飛行には課題も多い.私は,少ない数のセンサー,簡単な演算のみでの室内自律飛行を目的として研究を行なった.昨年度,室内などの非GPS環境下で無人航空機の自己位置を維持する自律飛行制御についての研究を行い,今年度は,さらに非GPS環境下での室内探索について研究を行った.探索には,機体に搭載されたカメラを用いた.使用機体は,Ryze Technology社のTelloを使用し,画像処理には,OpenCV2を用いた.
#29 機械学習の利用 「ニューラルネットワークを用いたカメラによるライントレース」
野田 基(玉川学園高等部 3年)
[プログラムによる計測・制御]
ライントレースにおいて光センサを用いた従来のフィードバック制御では複雑なコースや外乱光に対応できないので,カメラを用いてライントレースを行うことにした.カメラを用いたライントレースの先行研究では,画像内のラインの終点位置から車体のステアリングの角度を設定する研究などがあった.しかし,それらの手法はラインの損失や光量の違いがあると正しく処理できないことが想定された.そこで私は,画像の局所的なデータを使って処理を行うのではなく画像全体を使って処理を行えるニューラルネットワークを用いた手法を開発した.また,ニューラルネットワークは分類型と回帰型の2種類で学習,走行の比較を行った.
#30 Tamagawa Academy Science Club Transportation Systems Group 「交通信号機の新システム開発」
中山 敬太(玉川学園高等部 3年)
[望ましい情報社会の構築]
現在,多くの企業・組織が自動車の信号機情報認識支援システムについて開発を進めている.このシステムでは,道路上の情報送信機が信号機の色情報を自動車に送信する.
私はこの通信技術は他のケースにも応用できると考えた.例えば目の不自由な方に通信を使って信号機から情報を伝えられれば,歩行が難しい方でも安心して移動することができる.
このように,私は自動車以外のものを対象に信号機情報を発信する新しい技術は,今後の社会にとって意義のあるものだと考える.ゆえにこれらのシステムを対象にした,信号機情報認識支援システムの開発を行った.
#31 玉川学園高等部AIWatch班 「無人航空機を利用した新しい救急システムの提案」
西岡 英光(玉川学園高等部 1年)
[望ましい情報社会の構築]
今回,ドローンを活用した新しい救急システムの提案をしたい.アトピーなどのアレルギーを持つ人は,熱中症のリスクが高く,食べ物のアレルギーがある人は,運動誘発性のアナフィラキシーの可能性が高いと言われている.私は,外出時にこのようなリスクのある人が携帯できるような小型のドローンを使用した救急システムを開発した.1つは,自宅にいる家族がカメラを通してその人の様子や周りの状況を詳しく知るためにドローンを遠隔操作できるシステムを開発した.2つ目は,ドローンが近くにいる人を,自動探索できるように,ドローンのカメラ画像をYOLOv3で処理して人を認識し,人いる方向に自動で向かうシステムを開発した.
#32 溜まり場 「機械学習を用いた株価予想の分析」
石原 太陽(玉川学園高等部 2年),樋山 資記(玉川学園高等部 2年),熊倉 貫聖(玉川学園高等部 2年)
[プログラムによる計測・制御]
株価とは,企業が必要な資金を集めるため,投資家に発行しているものである.業績の良し悪しや,株式の需給によって変動する.その企業に価値があるかないかで株価の値が決まる.
価値があれば上がるし,なければ下がる.下がっているときに株を買い高いとき売れば利益が出る.それらを機械学習を使い判断できれば,デイトレーダーより稼ぐことができるのではなかと考えた.
株価予想に適用される機械学習には,主に以下の三つの種類がある.
1.ランダムフォレストアルゴリズム
2.ニューラルネットワーク
3.ディープラーニング
上記の手法から精度を比較し株価予想に適した機械学習について考察した.
#33 玉川学園中学部 國吉仁志 「迷路を短時間で全探索するアルゴリズムの研究 −実ロボットの探索時間の最適化を目指して−」
國吉 仁志(玉川学園中学部 1年)
[問題解決とコンピュータの活用]
私は被災したビルに見立てた広さ不定の迷路を探索しながら,被災者を見つける自律走行型のロボットについて研究している.本研究の目的は,ロボットが迷路を走行し,全探索するために必要な実走行時間を最適化することである.
広さが一定の迷路を探索するマイクロマウスでは,短時間で全探索できるアルゴリズムを使うことがある.このアルゴリズムを広さ不定の迷路に適用できるよう改良し,実装した.またより走行時間が短くなるように改良し,実装した.実験は迷路を自動生成し,それぞれのアルゴリズムで走行するためにかかる時間を計算して比較した.
実験の結果,改良したアルゴリズムは既存のアルゴリズムより走行時間が約18%短縮された.
#34 π&cone 「コンパイラ基盤bittnの製作 〜ドメイン固有言語を簡単に作る〜」
二ノ方 理仁(芝中学校 1年)
[問題解決とコンピュータの活用]
bittnは,ドメイン固有言語(DSL)を作るためのコンパイラ基盤である.最近,LLVMに代表されるコンパイラ基盤が様々な場面で使われている.その結果,コンパイラ自作が身近になり,システム開発をする時にDSLから作成することも一般的になった.本研究では,短時間で最小限のプログラミング言語を作るためのコンパイラ基盤を考えた.bittnは,構文をBNF記法で,動作をObjectとして記載する方法を採用した.そのため,プログラミング言語開発者は自分が変更したい部分だけを書けばよく,構文や動作を簡単に定義できる.結果,DSL製作の省力化が可能になると考えた.
#35 KFM 「空気の淀みの測定と改善」
福田 萌(日本女子大学附属高等学校 3年),加藤 槙莉(日本女子大学附属高等学校 3年)
[プログラムによる計測・制御]
私達は,毎年教室の空気が冬場に淀んでしまうという問題に気付き,この問題の改善を目標に主に2つの研究をしている.
①空気の淀みの原因となる要素を測定し,換気の有用性を調べる実験…空気の淀みの指標として先行研究にある空気中の酸素と埃の濃度に加え,お弁当の匂いの濃度を換気前後に測定し,換気の有用性を調べる.
②換気の呼びかけを最適化するための比較実験…換気の呼びかけ方法として,声による呼びかけとLEDの点滅による呼びかけの2種類を考え,教室内で実施した際に換気の回数が増えた方を最適な方法として扱い,その方法の精度を向上させる.
#36 yawn 「pythonを用いた3次元グラフィックス」
菅原 瑞(逗子開成高等学校 2年)
[ディジタル作品の設計・制作]
pythonを用いて,3次元の物体のデータを描画するレンダラーを作成した.ラスタライズという手法を用いたものと,レイトレーシングという手法を用いたものの2種類を作成した.どちらもOpenGL等のライブラリを用いず,3次元物体のデータ構造を考えることからはじめたので,非常に手間がかかった.特にラスタライズにおける陰面消去と,レイトレーシングでの交差判定には手こずった.処理速度が遅いとされるpythonで,高速に処理する方法を考えた.
#37 富山県立高岡高等学校 情報班 「スマートなゴミ拾い」
岩島 圭悟(富山県立高岡高等学校 2年),坪本 桂青(富山県立高岡高等学校 2年),川邊 清志朗(富山県立高岡高等学校 2年),栁澤 祐太郎(富山県立高岡高等学校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
僕たち高岡高校情報班は「スマートなゴミ拾い」を目指して研究を行ってきました.海洋ゴミに脅かされる富山湾を守るために,情報班として,エッジコンピューティングによる画像認識技術を搭載した自律型お掃除ロボットを制作および多くのゴミを拾うため,動作の軸となる画像認識に注目して最適な機械学習モデルを追求しました.メジャーな3つの機械学習モデルに着目し,実際に回収実験を行うことで各モデルの特徴を得て,そこからどのような特徴のモデルがゴミの認識及び短時間での動作を可能にするのかを考察しました.
#38 チーム キャタピッコ 「統計情報を正しく読むための知識とその実践的事例に関する研究」
高瀬 優志(富山県立大門高等学校 1年),中町 鴻太(富山県立大門高等学校 1年),西田 翼(富山県立大門高等学校 1年),平野 正俊(富山県立大門高等学校 1年)
[情報社会の課題と情報モラル]
世間一般に公開されている統計情報の正しい読み方について基本的な知識やその数学的な背景を学び,その知識を実践的な場面で利用することができるようになるため,発行されている硬貨を母集団,手元にある硬貨を標本として統計的に評価する研究を実施した.また,OR(オペレーティングリサーチ)の手法を利用して日常生活で体験する事象をシミュレーションしながら応用する事例について研究を進めた.一例として同窓会の会費(1500円)に対して,幹事が用意すべきおつりの種類や枚数について条件を変えシミュレーションを試みた.さらに分布を制御した疑似乱数を用いてコンピュータでのシミュレーションに応用したことについて発表する.さらに受付窓口の数を複数にする場合についても研究を進めている.
#39 金沢市立工業高校と石川県立金沢北陵高校の3年生 「【共同発表】汎用60fpsカメラと画像処理技術を用いた自動運転模型自動車の高速化について」
田中 悠斗(金沢市立工業高等学校 3年),小林 嵩(金沢市立工業高等学校 3年),松山 律希(石川県立金沢北陵高等学校 3年),新井 雄大(石川県立金沢北陵高等学校 3年)
[プログラムによる計測・制御]
自動運転模型自動車をライントレースする速さを競う工業高校生を対象とした1000人規模の競技会に,カメラによる画像認識の部門が昨年度から新設された.大会コースは直線とカーブだけでなく,直角,車線変更,坂,および立体交差という難所がある.高速化と完走のためには指定された汎用のNTSC規格のカメラ性能や会場の照度のムラによる誤認識が壁となる.本発表ではお互いの強みを生かし共同開発したハード面とソフト面の改良について述べる.
#40 電子情報研究部 「強化学習による人型モデルの直立姿勢制御」
堀 彰悟(石川工業高等専門学校 3年)
[ディジタル作品の設計・制作]
Unity ML-Agentsを用いて,13関節3D人型モデルを強化学習におけるハイパーパラメータを調整しながら直立姿勢の制御を行った.
#41 ykyuki.net 「ハニーポットを使用した攻撃の観測と考察」
窪田 靖之(川北町立川北中学校 2年)
[情報社会の課題と情報モラル]
近年,IoT化された機器が多くなってきた.IoT機器を狙った攻撃も増えているという.自宅への攻撃はどれぐらいあるのかという疑問が生まれた.そこで,ハニーポットを導入し,約1週間公開した.そのデータを攻撃数や国別で集計し,考察した.
#42 森本新太郎 「宇宙船AI −強化学習に挑む−」
森本 新太郎(福井県立高志中学校 2年)
[情報の活用と表現]
僕は以前,石川高専の先生から指導を受け,ニューラルネットワークを使ったオセロAIを作った.データを与えることでどんどん強くなるAIに驚き,今回は,強化学習を使ったAIに挑戦したいと思った.囲碁や画像認識など,実践的なものは,中学生の僕には難しいので,仕組みが簡単なゲームで,プレイヤーが出す隕石を避けるAIを作ろうと考えた.AIは,各隕石の位置,向きなどの情報をもとに決定木に従って移動し,結果を分析し,ランダムフォレストを用いて決定木の変更を行う.これを繰り返して,迫り来る隕石を避け続けることができるようになる.高校生になったら,より実践的なものを作れるように研究を重ねていきたいと思う.
#43 放課後プログラマー 「太陽自動追尾装置の開発と評価 ~自動ソーラークッカーを目指して~」
伊東 優実(福井県立高志中学校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
応募者は小学生よりソーラークッカーを自主制作し,どのような形状が調理に向いているのかといったことについて研究を行ってきた.研究を行う中で,最も大変な事は調理中に適切な角度にソーラークッカーを保持することであった.炎天下の下で数時間にわたっこまめに角度を調整し続ける事は大変であり悩んでいた.そのような中,ジュニアドクター育成塾の研究生としてエネルギー環境体験館きいぱす のイベントに参加した際に,プログラムを用いて太陽を自動追尾することができることを知った.その時に講義を行っていた福井工業高等専門学校の先生のもとで1年間組み込みシステムの開発に関する研究を行い,簡易的な太陽自動追尾装置を開発してその性能を評価した.
#44 自然科学部チームAI 「人工知能による生物生息調査」
山本 一輝(静岡県立掛川西高等学校 2年),伊藤 大悟(静岡県立掛川西高等学校 2年),山本 透馬(静岡県立掛川西高等学校 2年),二村 錬(静岡県立掛川西高等学校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
本研究では,今まで以上に効率的でかつ正確に生物生息調査を行えるようにするために人工知能を用いた手法を開発することを目的としている.特に淡水魚を調査の対象としており,人工知能の中でも画像解析等に用いられる畳み込みニューラルネットワークを使用した.また,人工知能に学習させる際に用いるデータの処理において,計算コストの削減,処理精度の向上,処理の自動化を目的としたメソッドを独自に開発したことで学習作業の効率化に成功した.さらに,自然環境中で調査を行うために水中で調査対象のデータを収集するための装置の開発や,データ収集に用いるシステムの構築なども行った.
#45 静岡県立掛川西高等学校 「単眼カメラによる茶園管理機自動化システムの開発」
川下 健太(静岡県立掛川西高等学校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
茶業における人手不足を解消する単眼カメラによる茶園管理機自動化のメソッドを研究した.このメソッドは,入力画像から管理機が走行可能なスペースを検出するため,複数のサンプル画像を用いたHistogram Backprojectionを行い,出力画像を指標を用いて評価・選択して茶うねの領域を検出する.そして,hysteresis thresholdingを行って茶うねの始点,終点を検出し,inlier抽出を行って管理機が走行するスペースを直線で近似する.実験から,このメソッドは最大86.33%の正確性が確認され,様々な状況において検出が可能だと考えられる.今後は,ロバスト性を高め,実用化を目指す.
#46 ちくわ 「画像解析によるブロック塀と点字ブロックの識別−ハザードマップの自動作成と視覚障害者の歩行支援−」
服部 真吾(名古屋大学教育学部附属高等学校 2年),高橋 承希(名古屋大学教育学部附属高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
地震の際,小学生がブロック塀の下敷きになる事故が発生した.通学路や災害時の避難路の安全性を調べるには多くの時間と労力が必要になるが,公開されている「通りの画像」からブロック塀などの危険物を自動で検出できれば,ハザードマップを低コストで速やかに作成できると考えた.また,視覚障害者が駅のホームから転落する事故もしばしば起きているが,携帯カメラで点字ブロックを検出し,自動的に歩行案内できれば,転落事故を防げると考えた.そこで,OpenCVとPythonを用いて,これらを実現する画像解析方法および避難者の要望に合わせた避難経路を推薦するシステム,音声を利用した歩行支援システムを開発した.
#47 松阪高校B 「ディジタル名刺活用について」
杉本 昂大(三重県立松阪高等学校 2年),田村 亮(三重県立松阪高等学校 2年),上西 涼花(三重県立松阪高等学校 2年),沼田 佳歩(三重県立松阪高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
情報交換に利用される「名刺」について,その起源,歴史,背景をまとめた.アンケートからは管理が煩雑,個人情報の課題などが上がったが,現在もなお,社会人の多くが利用している名刺について,アプリ等を利用したディジタル化について研究した.
#48 松阪高校A 「画像認識AIとカスケード分類機の関係性」
藤本 雄大(三重県立松阪高等学校 2年),中井 千駿(三重県立松阪高等学校 2年)
[コンピュータと情報通信ネットワーク]
近年,スマートフォンのFaceIDなどに見られるように私たちの身の回りには多くの画像認識AIがあります.そのAIに学習させるときに用いるカスケード分類機とAIの関係性について研究しました.
#49 CAD班 「コンピュータを用いた建築物の設計」
山内 優輝(大阪府立岸和田高等学校 2年)
[ディジタル作品の設計・制作]
情報技術の発展により,建築物の設計も「手書き→コンピュータ」に移り変わった.そこで,「ARCHICAD」という設計ソフトを用いて,実際にコンピュータ上で建築物を製作した.製作過程において,手書きでの設計との違いを比較し,考察することを目標とした.
#50情報ゼミ AI班 「「AI」チャットボットシステムを用いた「まちづくり」と「イベント」の活性化」
中谷 羽喬(大阪府立岸和田高校学校 2年),玉置 悠仁(大阪府立岸和田高校学校 2年 )
[ディジタル作品の設計・制作]
「少子高齢化の影響により,働き手が不足している」という問題を解決するために,チャットボットシステムという情報技術に着目した.株式会社HAKUTAI様に協力いただき,室生寺ナイトウォークイベント用のチャットボットシステムを製作.実際に運用し,効果を検証した.
#51 さとうはるき 「学校の質問サービスAnswerBox」
佐藤 陽紀(大阪府立岸和田高等学校 2年)
[情報の管理と問題解決]
学校の先生と生徒の質問をWebサービス上で実現させるという単純なものですが,これがあるのとないのとでは大きく満足度が違ってくると考えます.
#52 追手門 Challenger 「画像認識を使用した進化型海上ゴミ回収ロボットの製作と研究」
辰巳 瑛(追手門学院大手前高等学校 2年),小林 直樹(追手門学院大手前高等学校 2年),倉冨 星衣(追手門学院大手前高等学校 1年),マドックス ジェームス(追手門学院大手前高等学校 1年)
[プログラムによる計測・制御]
2019年のG20サミットでも話題になった海のゴミ問題.毎年増え続けるゴミの量は,2050年には海の生物の総量をこえるとも言われている.すでに海上のゴミを回収するロボットは開発されているものの,ゴミだけでなく生物も回収する機構であり,その問題は大きい.そこで,画像認識によって,ゴミと生物を正確に判別し,ゴミだけを回収する海上ゴミ回収ロボットの製作に挑戦.ロボット本体とサーバーとの接続によって,ビッグデータによる学習機能を備えた画像認識システムの構築にも成功した.[SDGs No14 海の豊かさを守る] にアプローチする「進化型海上ゴミ回収ロボット」の機能とその開発過程について紹介する.
#53 追手門 Quest 「盲導犬ロボット「あいドック」の製作とその研究」
高松 壮有(追手門学院大手前中学校 2年),長島 和弘(追手門学院大手前中学校 2年),マドックス デビット(追手門学院大手前中学校 1年)
[プログラムによる計測・制御]
現在,日本で盲導犬を必要としている視覚障害者は8000人いるという.それに対して,盲導犬の数はおよそ1000匹.盲導犬は一定期間の訓練も必要であり,寿命もあることから,簡単にその溝を埋めることは難しい.そこで,盲導犬ロボットの製作に挑戦した.点字ブロックを誘導したり,画像認識によって交差点の信号情報を知らせたりする機能を開発.また,人とのコミュニケーション機能を備えることによって,より人に優しいロボット製作を目指した.[SDGs No11 持続可能なまちづくり] にアプローチする盲導犬ロボット「あいドック」の機能とその開発過程を紹介する.
#54 神戸星城高等学校 「高度情報社会における判断力を育成するサイバーボランティア支援システムのパッケージ開発」
席定 大翔(神戸星城高等学校 2年),齋藤 翼(神戸星城高等学校 2年)
[情報社会の課題と情報モラル]
高度情報社会の進展により,本校生徒たちはサイバー空間に深く入り込んで生活している.このサイバー空間では様々なトラブルを避けるために,法令遵守や情報モラルが求められる.
本研究では,本校生徒が日本初の兵庫県高校生サイバーボランティアに参加し,サイバー空間での違法サイト・違法書き込みの捜査活動を通して,生徒のサイバー空間における判断力を育成し,情報モラルの向上に繋げることを目的とした「サイバーボランティア支援システムのパッケージ開発」を行った.
#55 AI研究チーム 「PythonによるAIの研究」
魚橋 憲司(自由ヶ丘高等学校 2年),安永 匠(自由ヶ丘高等学校 1年)
[プログラムによる計測・制御]
Pythonを用いてAIの研究を行いました.高校生の視点で可能な範囲で研究を行った途中経過です.
#56 相生産業高校商品開発チーム 「廃棄物から特産品を」
籠谷 栞奈(兵庫県立相生産業高等学校 3年),山之口 愛美(兵庫県立相生産業高等学校 3年)
[情報の活用と表現]
牡蠣の町として知られる相生市では,年間1800トンもの牡蠣殻が廃棄されており,その廃棄料は年間1,000万円とも言われている.
この牡蠣殻を使った地域の特産品の製作に取り組み,今年で6年目となる.前回の石鹸に続き,今年はハンドクリームとフェイスパックの製造に取り組んできた.牡蠣殻を使った単なるリサイクル商品ではなく,真に魅力的な特産品とするべく取り組んだ成果を発表する.
#57 AI Watch 「急変する持病のための連携システム:体調不調予測AIの開発による予防強化」
武藤 熙麟(灘高等学校 2年)
[望ましい情報社会の構築]
心臓病や熱中症等は,居合わせた人に速やかに適切な措置(AED,水分補給+冷やす)をお願い出来れば,生命や後遺症等のリスクを大幅に下げられる.
昨年は,スマートウォッチとスマートフォンを連携させ持ち主の異常を検知→後は自動で,GPS位置情報を付けて119通報・家族等へ連絡・周囲の人に対処法の動画再生(救護策)+睡眠等から簡単な不調予測(予防策),というシステムを作った.
今年は昨年の課題を改善し,体調予測AIを熱中症予測として開発した.持病のある人が毎朝体調把握すれば,リスク回避の上,ベースの体調を良好に維持できる.
本研究では急変時に助かり,予後も悪くならず,高いQOL(全快)を目指した.
#58 μ 「単一赤外線センサステーションによる三次元位置トラッキングシステム」
迫田 大翔(愛光高校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
近年,VR・AR技術の発展に伴いVR元年という言葉が登場するなどその技術は世間的にも認知度が高まってきました.しかし,その技術は発展途上でありハードウェア・ソフトウェア両面で日々改善が続けられています.その中でも僕は位置トラッキング(プレイヤーの位置を二次元もしくは三次元的に追跡する)技術に関心を持ちました.
現行の位置トラッキングシステムの多くは二つのセンサを設置することでトラッキングをするためトラッキング範囲が限られてしまうという問題点があります.そこで僕は円状・層状の赤外線センサアレイを開発し,独自のトラッキングアルゴリズムで単点観測による位置トラッキングをすることに成功しました.
#59 愛媛県立長浜高等学校 商業部 「3D-CNNを用いたリアルタイム魚種識別を目指して」
熊本 大地(愛媛県立長浜高等学校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
私が所属する愛媛県立長浜高校には,水族館部が管理する高校内水族館があり,校内で150種2000点の生物を飼育・展示している.その部員や来館者が抱える悩みの一つが,魚種の同定(識別)の難しさである.多様な魚種の中から,図鑑や掲示物などの画像だけで種を同定することは難しい.そのため,魚がもつ動きという特徴を活用できる,2Dの空間情報と時間情報を合わせた3次元の畳み込みニューラルネットワーク(3D-CNN)を魚種の識別へ応用することで,この課題を解決できるのではないかと考えた.そこで,本研究では,リアルタイムな魚種識別を目指し,精度と計算速度の向上に取り組んだ.
#60 熊本県立宇土高校科学部 「水溶液濃度自動測定アプリケーション」
吉野 泰生(熊本県立宇土高等学校 1年)
[プログラムによる計測・制御]
私たちは科学部としての活動の中で新たな水溶液濃度測定方法(Zゾーン濃度測定法)を確立した.これは半球容器に水溶液を満たした際に見えるZゾーン(明るく見えるゾーン)の幅を測定することで濃度を測定するという手法である.今まではこの手法ではZゾーンの幅を手動で測定する必要があった.そこで今回はその操作を自動化する専用の1つのアプリケーションの開発を行った.このアプリにより測定時間は大幅に短縮され,面倒な作業も全て自動化された.つまり一般の人でも水溶液濃度測定がスマートフォンで可能になったということを意味する.さらに,このアプリは農業分野や医療,ヘルスケアの分野など様々分野での応用が可能である.
#61 熊本県立宇土高校スマホ活用班 「スマホのスロー撮影240fpsによる速度の検証から“見えてきた”もの」
龍 ひまり(熊本県立宇土高等学校 2年),沖田 千怜(熊本県立宇土高等学校 2年),西村 健伸(熊本県立宇土高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
近年,スマートフォンのカメラ性能の向上が著しく,高画質撮影も簡単になってきている.加えてスローモーション撮影が240fpsで撮影可能となり時間の精度も高まることから,これまで高価な装置を使用しなければ不可能であった実験精度の更なる向上が期待できる.我々は,物理の基本となる「速度」の視点で,240fpsによって「重力加速度」と「反発係数」がどれだけ精度向上できるかを画像情報処理により検証した.その結果,重力加速度の誤差を0.1%程度に抑えられことが確認できた.また,反発係数は「定数と見なせる」ほど一定でなく,衝突を繰り返す毎に上昇して下降することが新たにわかった.教育の視点から見ても240fpsの世界は大きな意味を持つと考える.
#62 熊本県立宇土高校赤外線カメラ班 「ドローンの赤外線カメラは森のイノシシ調査に使えるか?〜被害食い止めのために〜」
蓑田 亜水(熊本県立宇土高等学校 2年),平江 優李(熊本県立宇土高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用
農作物へのイノシシによる被害が大きな社会問題となっており,その被害額は鳥獣被害全体の1/4に及び,年間約50億円を超える.イノシシは土を掘り起こし,竹の子だけでなくミミズや蛇などを捕食するため,畑の畦や溜め池の土手などを壊すため整備費用まで加算すると膨大な被害となる.イノシシの個体数は年々増加傾向にあり,我々の高校がある熊本県宇土市も例外ではなく,松山町にある住宅に囲まれた標高96m,周囲6kmの五色山が一昨年から被害が出始めた.今回我々は,ドローンの操作の習得を行い,生息域や生息数の把握をドローンの赤外線によってどれほど把握できるのか調査に乗り出した.赤外線カメラの特性と合わせて近況を報告する.