情報処理学会第83回全国大会 会期:2021年3月18日~20日 会場:オンライン開催

中高生情報学研究コンテスト

日時:3月20日(土)13:20-15:20

会場:第3イベント会場

【セッション概要】今回で第3回目となる「中高生情報学研究コンテスト」を開催します.2021年度からの中学校新学習指導要領の実施や,2022年度からの高等学校新学習指導要領の実施もふまえて,中学生なら「技術・家庭科」技術分野の「情報に関する技術」,高校生なら「情報科」に関する探究活動など,情報学分野に関しすぐれた研究活動を行なっている中学生や高校生に,全国的な研究発表の場を提供するとともに,優れた研究を行った中高生に賞を授与します.講評・特別審査員は鹿野利春先生(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)を予定しています.なお,募集テーマは,次の分野とします.(1)情報の活用と表現,(2)情報通信ネットワークとコミュニケーション,(3)情報社会の課題と情報モラル,(4)望ましい情報社会の構築,(5)コンピュータと情報通信ネットワーク,(6)問題解決とコンピュータの活用,(7)情報の管理と問題解決(情報通信ネットワークやデータベースに関係する分野に限る),(8)情報技術の進展と情報モラル,(9)ディジタル作品の設計・制作,(10)プログラムによる計測・制御
共催:国立情報学研究所

13:20-13:25 オープニング

中野 由章(神戸市立科学技術高等学校 教頭)

中野 由章

【略歴】技術士(総合技術監理・情報工学).
本会シニア会員,初等中等教育委員会委員長,情報入試委員会幹事,コンピュータと教育研究会運営委員.
日本IBM大和研究所,三重県立高校,千里金蘭大学,大阪電気通信大学を経て,神戸市立科学技術高等学校教頭.
山下記念研究賞(2015),学会活動貢献賞(2016),科学技術分野の文部科学大臣表彰科学技術賞(2017),大会優秀賞(2018).

13:25-13:30 挨拶 

喜連川 優(国立情報学研究所/東京大学 所長/教授)

喜連川 優

【略歴】1983年東京大学大学院工学系研究科情報工学専攻博士課程修了.情報処理学会会長,日本学術会議情報学委員長を歴任.データベース工学の研究に従事.2013年より国立情報学研究所所長.ACM SIGMODエドガー・F・コッド革新賞,電子情報通信学会功績賞,情報処理学会功績賞,IEEE Innovation in Societal Infrastructure Award,日本学士院賞など.2013年紫綬褒章,2016年レジオン・ドヌール勲章.ACM,電子情報通信学会,情報処理学会フェロー.中国コンピュータ学会栄誉会員.IEEE Life Fellow.

13:30-14:40 参加者間交流

全参加者 (各中学校・高等学校)

14:40-14:50 休憩

14:50-15:00 表彰

和田 勉(長野大学 企業情報学部 教授)

和田 勉

【略歴】本会初等中等教育委員会副委員長・2013年4月~2020年6月同委員長,情報入試委員会・一般情報教育委員会・教員免許更新講習委員会各委員.長野大学企業情報学部教授.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.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,本会シニア会員,学会活動貢献賞受賞.

15:00-15:20 講評

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))

鹿野 利春

【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).


審査員

鹿野 利春(特別審査員),中野 由章,和田 勉,斎藤 俊則,高岡 詠子,井戸坂 幸男,鵜飼 佑,大山 裕,竹中 章勝,辰己 丈夫,遠山 紗矢香,中山 泰一,米田 貴,奥村 晴彦,筧 捷彦,兼宗 進,久野 靖,能城 茂雄,松浦 敏雄

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 北見北斗 2班 「Kinect v2 を用いた避難訓練体験システム」
三浦 魁星(北海道北見北斗高等学校 2年),宮崎 愛大(北海道北見北斗高等学校 2年),安藤 周吾(北海道北見北斗高等学校 2年),川口 舜生(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生徒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,自らの力で避難を体験しながら,周囲状況や避難経路の判断能力を養うための避難訓練体験システムの開発を行うことにした.はじめに自校をモデルに学校を制作した.骨格を感知する装置を用いて,学校内に配置された人型モデルを操作する.操作方法は,腕のみで行えるようにし,具体的には左腕を体の左側に動かすと「視点左回転」,左腕を体の右側に動かすと「視点右回転」,右腕を上げると「前進」,というような操作となっている.今後は地震の揺れや障害物の実装,避難にかかった時間の計測などを行っていく.
#02 北斗野球部情報班 「リアルタイム指文字認識システムの開発」
柳本 陽亮(北海道北見北斗高等学校 2年),辻 優樹(北海道北見北斗高等学校 2年),池田 真(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]
国内には約34万人の聴覚障害者が生活しているが,健常者とコミュニケーションを取る時に手話を翻訳し仲介をする手話通訳士は全国に約3,800人しかおらず,手話通訳士と行動を共にするのは手軽なコミュニケーションをとる方法とは言えない.そこで一つの手段として手話や指文字があげられるが,これらは健常者の認知度が低いため聴覚障害者の方との会話が難しい.そこで,スマートフォンのカメラを使用し指文字を翻訳できるサービスを開発しようと考えた.Googleのmediapipeを用いて,指の開閉データを読み取り,指文字に置き換え画面上に出力できるようにした.今後この研究で学んだことを通し,誰もが手軽に利用できるアプリケーション制作へとつなげたい.
#03 理数科数学情報班 「学校の感染症流行の可視化」
猪狩 友太郎(秋田県立秋田高等学校 2年),石井 沙季(秋田県立秋田高等学校 2年),刈屋 瑛嗣(秋田県立秋田高等学校 2年),佐藤 航貴(秋田県立秋田高等学校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
現在,新型コロナウイルス感染症が世界的に流行し,日常の様々な場面でこれまでの習慣を見直していく必要に迫られている.多くの人が集まる学校は感染症流行のキーとなりうるが,科学的根拠にもとづき学校の実状に着目した感染症対策は確立されていない.そこで,学校における具体的な数値目標を伴う対策を提案するために,数理モデルを活用して研究を行った.結果,感染者が校内に発生するとき,現在の秋田高校の状況では広範にわたる感染拡大と社会的な負の影響は免れられないことが数理モデルの利用により明らかに示せた.解析により得られる流行の終息や防止のために必要な対策の数値目標は,生徒教員らに大幅な行動の見直しを提案する.
#04 山形東高校情報班H 「GoogleSpreadSheetを用いたオンライン時間割システムの構築」
佐藤 秀人(山形県立山形東高等学校 2年)
[情報通信ネットワークとコミュニケーション]
休校期間中に実施されたオンライン授業や,G-suiteを用いた連絡事項の共有が行われるなかで,登校再開後もこれらを活用して迅速で確実な情報共有ができないかと考えた.そのなかで,黒板を使った授業連絡の共有に疑問を感じた.それぞれの生徒が授業連絡をメモしなければならず,教科係が黒板への記入を忘れた場合,翌朝まで授業連絡が生徒全員に伝わらないという現状があった.そこで,GoogleSpreadSheet上に時間割を掲示し,その脇に教科連絡を書き込める表を作成した.さらに,教科係が教科連絡を忘れていたとき,グループLINEに通知が届くようにスクリプトを制作した.現在,2年生の2クラスに使ってもらっていて,今後2年生全体へと拡大する予定である.
#05 山形東高校情報班A 「球技大会結果速報システムの開発」
芦野 心大(山形県立山形東高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
本校では今年度からG-suiteを利用している.休校期間に私たちはこのシステムによって,スムーズにオンライン授業,学習をおこなうことが出来た.学校再開後もこのシステムを使うことで,学校生活をより便利にしたいと考えた.今回はその題材として,学校内の球技大会を選び,結果共有のための速報シートを作成した.今年はコロナ対策で,基本的には,教室にいなければならなかったため,このシステムにより,教室にいながらも球技大会を楽しめるのではないかと考えた.そして,今年の球技大会で実際に使用して頂いた.本発表ではこのシステムの制作過程と使用してみて感じた改善点などについて発表する.

#06 山形東高校 情報班Y 「pythonによる時間割の自動作成・調節」
米本 薫(山形県立山形東高等学校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
中学生の時にpythonを学習して以来,この知識を使って何か実践的なソフトの開発を行ってみたいと感じていた.そんな中で,先生から時間割の作成と調整作業がとても大変であるという話を耳にした.そこで,高校の探究活動を利用してpythonを用いた時間割の自動作成・調整を行うソフトの開発を行うことにした.本発表では,プログラムの概要と今後の展望について発表する.
#07 福島高校SS部情報班 「情報科における教材と授業法についての研究」
二瓶 翔太(福島県立福島高等学校 2年),高橋 恵輔(福島県立福島高等学校 2年),高野 隼汰(福島県立福島高等学校 2年),大竹 祐太(福島県立福島高等学校 2年)
[望ましい情報社会の構築]
前年度の研究は,免許外教科担任が多いという背景から情報科教員不在でも実施可能な授業づくりを目的に行った.授業実施後のアンケートから,生徒(280名)の93%が授業を個人で進められていたことが分かったため,目的の授業は作成できたと考えた.しかし,学習指導要領の求める情報活用能力を養成する内容でなかったことが問題として挙げられた.そこで,今年度は情報科で学ぶ内容と社会とのつながりを実感できる教材を作ることを研究目的とした.プログラミング言語のPythonを用いた問題を生徒に解いてもらう予定である.問題内容は経済,数学,芸術の分野で作成し,今後授業日程を検討する予定である.
#08 Team TAKEZONO 「インフォデミック〜新型コロナウイルスから見えたTwitterの動向〜」
末永 和也(茨城県立竹園高等学校 2年)
[情報社会の課題と情報モラル]
新型コロナウイルスのパンデミックにおけるTwitterの動向や問題点を,約4500万ツイートの分析と自然言語処理から読み取る.
#09 脳波研究 「脳波測定プログラムの作成及びそれを用いたゲーム時の脳内変化の研究」
何 櫟(茨城県立竹園高等学校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
脳の活動が脳波を発生させるが,脳波という生体情報は,非侵襲的に得られる上に,人の精神状態の把握,脳内部の病気の診断,BMI(脳と機械や身の回りのものをつなぐ技術)等に応用することが出来る.とりわけ,人間の活動,例えばゲームや読書,ピアノ,さらには麻薬中毒と,我々の大脳との関係や影響の研究に脳波は必要不可欠である.そこで,BMIや我々の脳への理解を深めるために,脳波測定器をプログラムから作成し,それを用いて,近年日常生活への影響が懸念されているゲームと脳の関係を研究した.
#10 竜ヶ崎一高情報班B 「文字の平均化について」
岩田 凌太郎(茨城県立竜ヶ崎第一高等学校 2年),片桐 聖翔(茨城県立竜ヶ崎第一高等学校 2年),渡邉 太一(茨城県立竜ヶ崎第一高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
手書き文字の平均化を行うことで自身の文字の特徴を残したまま文字を美化できる.また,特定の文字の割合を増やすことでその文字の特徴をより強く残すことが出来る.本研究では,自他の文字の平均化において最も適当な割合を考える.
#11 Kineto 「同期と非同期を融合する映像授業視聴システムの研究」
青山 柊太朗(ぐんま国際アカデミー高等部 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
同時双方向型の映像授業では個別に再生位置の操作が出来ないが,オンデマンド型映像授業では生徒間の同期的対話を保つのが難しい.本研究では,複数人授業において同期的対話を保ちながら,非同期的な再生位置操作も可能にする授業視聴用iPadアプリを開発した.各生徒が非同期的に映像を視聴する中,弾力的に再生速度を変化させることにより生徒間同期を生む.さらに,過去のコミュニケーションを映像の時間と座標に重ねることにより,擬似同期的体験も生む.
#12 スピカ 「インタラクティブな映像の制作とその考察」
幡 優成(開智高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
PosenetとTouchdesignerを使いインタラクティブ映像を制作し,学校のホールを借りてプロジェクションマッピングをした.
#13 コーヒークッキーサンデー 「画像認識分野で浮き彫りになったジェンダー問題とその対策」
滝田 愛澄(早稲田大学本庄高等学院 3年)
[情報技術の進展と情報モラル]
画像認識技術の発展に伴い,認識の結果にジェンダーバイアスが含まる可能性が指摘されている.本ポスターでは,画像のラベルに関するジェンダー問題を提起し,その対策について述べる.具体的には,ラベルが付けられた画像を,交差検証アルゴリズムを用いて評価し,識別結果に潜むジェンダー問題について調査する.実態を明らかにしたあと,画像認識周辺に生じるジェンダー問題を解決するための対策手法を提案する.本研究によって,画像認識に潜むジェンダーバイアスの特定が可能になり,また,データに含まれるバイアスの重要性への理解が広まることが期待される.
#14 松本和樹 「敵対的生成ネットワークによる配色の生成」
松本 和樹(早稲田大学本庄高等学院 3年)
[情報の活用と表現]
敵対的生成ネットワーク(GAN)を利用した配色生成技術を提案する.従来の配色生成技術が抱えていた問題を解決するため,(1)HSV色空間の色相の問題点を解消した色空間SHSVの提案,(2)訓練データ収集方法,(3)ガウス関数を用いて画像から含有量の多い色を抽出する手法の3点を考案し,訓練したGANによって配色生成を行った後,既存手法と比較して優位性を示した.GANを用いて配色を生成する場合のパラメータの決定方法,データの収集方法についてベストプラクティスを提示し,今後研究者・開発者が配色に関するモデルを開発する上で必要となる技術要素や考え方についてまとめている.
#15 陸上競技CPS 「サイバーフィジカルシステムによる陸上競技の解析」
渡部 晃久(早稲田大学本庄高等学院 3年)
[プログラムによる計測・制御]
センサ・マイコンによって陸上競技における運動動作を数値化し,客観的なフィードバックを提供するシステムを開発する.本研究では,(1)センサ(6軸IMU)を搭載したバトンの開発,(2)バトンパス時の計測・解析,(3) 取得したデータを解析するためのWebシステム基盤の作成を行い,バトンとWebシステムを合わせて陸上競技CPS(Cyber Physical System)として提案・検証する.従来の研究開発では行われていなかった,複数の走者が関わる競技に対しても解析を行うことを可能にする.高価な機器・専用のセットアップを必要とする従来の陸上競技解析の問題に着眼して研究を進め,本システムは一般ユーザも安価に解析・シェアできる機能を実現する.
#16 伊藤寛子 「太宰作品における文体の経年変化 〜機械学習を用いた計量的分析〜」
伊藤 寛子(渋谷教育学園幕張高等学校 3年)
[プログラムによる計測・制御]
太宰治の文学的生涯は大きく3期に分けられ,この3期の中で,作風は一人の筆者とはいえども,そうとは思えないような違いがある.また,文体の経年変化は筆者推定のための重要なデータである.しかし,その変化についての研究は筆者を断定できない古典が中心で,現状では十分に展開されているとは言い難い.そこで本研究では,太宰作品を対象に,特定の書き手の文体特徴を捉える計量可能な指標,すなわち「文体指標」を設定することを目標に,頻出助詞の出現数・出現率について分析した.その結果,“て”(接続助詞),“は”(係助詞)が文体指標として有意性が高いとわかった.
#17 NullジニアB 「小学生に向けたスマートフォンアプリにおけるUIの研究」
中城 遼貴(千葉県立柏の葉高等学校 2年),山口 莉玖(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]
小学5年生をターゲットとしたUIの研究を行う.各ライフステージ毎に見やすいUIは異なるものであり,それぞれの見やすいUIはどういったものなのかということについて研究を行う.方法として,同一の内容で文字や表示形式を変えて比較評価を行う.比較用のデータを条件毎別々に作成し,それぞれのわかりやすさを身近な小学生に調査し,統計的な分析を行う.
#18 Revival_A 「余暇を充実させるためのスケジュール管理アプリの制作」
松本 恋春(千葉県立柏の葉高等学校 2年),吉葉 優也(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]
コロナの自粛により家で何をしたらよいかわからない人や,計画が立てれない人達の為にサポートするアプリを作成する.スケジュール管理・閲覧は勿論,空いてる時間に使用者のやりたい事を自動的に追加し,日常に刺激や意外性を取り入れる予定で,アンケートや参考文献から「本当に求められるものなのか」,「どの様に改善すべきか」を考察しする.
#19 Revival_B 「音声入力APIの比較検討」
栗原 千陽(千葉県立柏の葉高等学校 2年),形部 智(千葉県立柏の葉高等学校 2年),松田 一哲(千葉県立柏の葉高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
近年,入力インターフェースとして音声入力の需要が高まっているが,私たちが開発に使用したいと思っていても敷居が高く感じてしまう.そこで,複数の音声入力APIの調べ,各サービスの音声認識の精度や使いやすさを調査し,本校の生徒に向けておすすめの音声入力APIを紹介するポスターを作成する.
#20 アプリキュアA 「クイズで覚える学習アプリ制作」
伊藤 大稀(千葉県立柏の葉高等学校 2年),川上 凛太郎(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]
単語帳のような,一問一答のクイズ形式のスマートフォン向け学習アプリの開発を行う.通知機能やクイズの共有機能などを実装し,勉強を始めるきっかけを与えるアプリとしたい.また,英単語テストなどの小テストの前にクラスメイトにこのアプリを使用してもらい,アプリ使用前と後で成績が上がったか比較検証したい.
#21 アプリキュアB 「学習アプリのUI研究」
佐々木 駿(千葉県立柏の葉高等学校 2年),森嶋 祥子(千葉県立柏の葉高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
学習アプリの制作にあたって,ユーザのアプリ利用がより直感的で便利になるようなUIを目指して研究する.先行研究から複数のデザインのアプリを用意し,アンケートを用いた比較検討に基づいて最適なデザインは何か検証する.各種オブジェクトそのものの見た目のデザインは「OnsenUI」というライブラリを用いる予定で,この研究者テーマではそれらの配置やアクションを起こした際の画面の動き等に重点を置くものとする.
#22 いいんちょーがいる班A 「睡眠不足を解消するアプリの開発」
伊藤 咲良(千葉県立柏の葉高等学校 2年),川野 源太(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]
JavaScriptを用いた睡眠不足を解消するためのWebアプリケーションの制作を行う.質の高い睡眠をとることを目標とし,寝る前のストレッチのメニューを提示や行った時間を記録する.このアプリを被験者に1週間使用してもらい,ストレッチのタイミングや内容によってどのように睡眠時間や質が変わるのかを検証したい.
#23 いいんちょーがいる班B 「睡眠不足を解消するアプリのUI研究」
佐藤 遊芽(千葉県立柏の葉高等学校 2年),篠原 武(千葉県立柏の葉高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
睡眠不足を解消するためのアプリ制作を行い,そのアプリのデザインについての研究をする.ユーザの属性によって使用するデザインテンプレートの傾向を調べたり,ページ遷移やボタンのレイアウトなどによるアクセシビリティ向上のためのUIについて研究を行う.
#24 ちょこれーと.A 「スマホ依存を解消するアプリケーションの作成」
新沼 希彗(千葉県立柏の葉高等学校 2年),入田 遥花(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]
近年増加しているスマートフォン依存症を解消するためのアプリケーションを制作する.そのアプリケーションでは,スマートフォンを操作しない間に音楽が流れる機能やその未使用時間の長さに応じて曲や作曲者がコレクションできるガチャ,ストーリーの実装を予定している.音楽の選曲は,先行研究の調査結果により,集中力を向上させる「オルゴール」「ジャズ」「BPM80の曲」の3種類とし,再生数が多いものを中心に楽曲の種類を増やしていく.
#25 ちょこれーと.B 「スマートフォンアプリにおけるリアルタイムランキング機能の実現」
佐藤 洸太朗(千葉県立柏の葉高等学校 2年),後藤 迅秀(千葉県立柏の葉高等学校 2年),木村 晴弥(千葉県立柏の葉高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
近年増加しているスマートフォン依存による集中力の低下を防止するアプリ制作を行う.そのアプリでは,スマートフォンを使用しなかった時間をランキング形式で仲間と競う機能があり,リアルタイムのランク更新の処理を効率よく行うアルゴリズムを研究する.またランク付けの際,個人データ管理の管理について考察し,機密性を高めるにはどうすればいいのかも検証する.
#26 ふーどルズA 「料理学習動画アプリの制作と検証」
狩野 真謙(千葉県立柏の葉高等学校 2年),細井 翔太(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]
料理初心者でもスムーズに料理ができるようになることを目標としたアプリを制作する.既存アプリを調べ,既存のアプリでは説明されないような初歩的な内容を盛り込む.
#27 ふーどルズB 「料理学習動画アプリにおけるUIの研究」
竹島 大斗(千葉県立柏の葉高等学校 2年),早尾 修一(千葉県立柏の葉高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
今日,スマートフォンで見ることができる料理方法のコンテンツは多様になっており,様々なUIが存在している.私たちはこのUIの違いにより使いやすさの差があるか検証するため,料理をしながらのスマートフォンの操作では,どのような操作方法・機能・デザインが料理学習に最適かつ,ユーザにとって使いやすいのかを研究する.具体的な研究方法として,ボタンの大きさや入力方法の違いによる使いやすさの差について調べる.そしてこの研究結果から得たことをふまえて自分たちの制作するアプリに反映し,よりユーザが使いやすく調理技術を習得しやすいアプリを目指す.
#28 運動補助アプリの制作班A 「運動補助アプリの制作」
齋藤 熙(千葉県立柏の葉高等学校 2年),渡邉 芹奈(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]
今日問題になっている,在宅勤務・や臨時休校中の運動不足解消や生活習慣の改善などを目的としたアプリケーション開発を行う.リズムに合わせてスクワットや上体起こしなどを行えるような機能を実装し,フレンド機能・ランキング機能などで継続して行いたくなるアプリケーションを目指す.
#29 運動補助アプリ制作班B 「深層学習を用いたジャイロセンサと加速度センサの位置推定」
河上 隼人(千葉県立柏の葉高等学校 2年),二藤部 敏成(千葉県立柏の葉高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
JavaScriptを用いた運動補助アプリケーションを作成する.その際,スマートフォンのジャイロセンサと加速度センサを用いてスクワットの体の上下の動きを検知することで,正しいフォームであるかを深層学習によって判定することを目標とする.効率良くデータを学習させる方法を研究し,アルゴリズムを比較することで,どの方法で深層学習を用いるのが理想的であるかを解明する.この研究によって,動作検知の精度が向上し,より正しいフォームのスクワットをユーザが行えるようになる.
#30 塩ピスタチオ中林A 「筋トレアプリのためのジャイロセンサと加速度センサの研究」
石原 和樹(千葉県立柏の葉高等学校 2年),清水 郁斗(千葉県立柏の葉高等学校 2年),和田 佐助(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]
筋トレのフォームを指摘してくれるスマートフォンアプリの制作を行い,ジャイロセンサと加速度センサを用いて適切なフォームを指摘するための方法について研究する.様々な背格好の被験者に協力してもらい,実際にスクワットなどの運動の際に,さまざまな位置にスマートフォンを乗せて計測を行う.それらの結果から,その運動にとって適切な位置などを調べる.
#31 高橋帝国A 「数学補助アプリ制作」
小澤 優(千葉県立柏の葉高等学校 2年),吉満 ひかり(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]
JavaScriptを用いた数学学習補助アプリケーションを作成する.高校生が数学の単元で難しいと感じる三角関数を題材とし,静的な表現である教科書を補助するアプリケーションを用いることで,利用者の内容理解ができたかを検証する.
#32 高橋帝国B 「数学学習における視覚的な提示の違いによる理解度の比較検討 」
高橋 錬(千葉県立柏の葉高等学校 2年),碇 陽向(千葉県立柏の葉高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
図解やアニメーションを多く用いた数学学習補助アプリケーションの制作を行い,そのアプリケーションと動画教材などの学習効果を小テストやアンケート調査によって比較する.数学の内容は,三角関数の単元とし,図解やアニメーションがあるかないかの違いで理解度がどう変わっていくのかを調査する.
#33 SUKANEKI Lab 「VR空間における人体の各種擬似感覚(VR感覚)の関係性分析」
國武 悠人(千葉県立柏の葉高等学校 3年)
[情報通信ネットワークとコミュニケーション]
VR空間内での各種擬似感覚は,VRChat等のVRプラットフォームの普及により近年注目を浴びつつある.本研究は,HMDによるVR空間内の視覚情報と現実空間での行動によって,嗅覚・触覚・平衡覚にどのような影響が及ぼされるのかを示すとともに,嗅覚・触覚・平衡覚相互の関係について示すことを目的とし,VRを体験したことのない31名と,継続的にVRを体験している32名を対象として実験を行った.その結果,VR空間において特定の感覚を強く感じたからといって別の感覚も強く感じる訳ではないといったことが示された.また,VR体験の有無によって感覚の分布等が異なったため継続的なVR体験が感覚に影響を及ぼす可能性が示された.加えて,刺激を連続して与えることで慣れによる感覚の軽減が行われるという可能性が示唆されたため,擬似感覚に関する実験の手法について再検討の必要性が示された.
#34 Y2MOT 「難題双子素数問題への挑戦 〜コンピューターを用いたビジュアル的アプローチ〜」
米川 真由(お茶の水女子大学附属高等学校 2年),大場 さくら(お茶の水女子大学附属高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
「双子素数は無限に存在するのか」という難問に挑戦した.双子素数の数を求めるプログラムを開発し,さらに双子素数の密度関数,間隔のヒストグラム,双子素数の数の近似曲線を作成しビジュアル的な予想を試みた.結果,双子素数の存在確率は急激に減少すること,双子素数の出現間隔には最頻値,分布の特徴が存在すること,素数より双子素数の方が存在確率の減少が急であることが読み取れた.また,近似曲線を作成する過程では,積分できない対数積分Li関数を,グラフの見た目を近づけるフィーリングによる近似でかなり正確に近似できた.以上より,整数が小さいときと,整数が大きいときでは双子素数の間隔の分布が異なると予想した.
#35 玉川学園高等部SAT班 「SAT問題の準最適解探索」
西岡 英光(玉川学園高等部 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
私は,情報の達人という活動を通じ,バイオコンピュータの研究に興味を持った.SAT問題の解法のAmoebaSATを利用し,彩色問題,5Gルーティング問題においての準最適解を求めるまでの試行回数を減らすということを目標に実験を行った.粘菌が間違った行動をする確率εを変化させて,準最適解を求める試行回数の最小値を求めた.彩色問題と5Gルーティング問題で,驚異的な試行回数で解けた.また,独自のパラメータを導入し,光刺激を変化させたところ,有意な差とは言えないが更に試行回数を減少させられた.今後はこれらの研究のAmoebaSATを拡張し,ロボット制御の研究に応用していきたい.
#36 玉川学園ゲンボウズ 「ロボットアームの研究」
浦田 大智(玉川学園中学部 3年),齋藤 ゆい(玉川学園中学部 3年)
[プログラムによる計測・制御]
私たちは人が入れないような建物の中をロボットが自動的に走ってレスキュー活動ができるようなレスキューロボットを作りたいと思っている.自動運転はとても高度な技術が必要なので,建物にあらかじめ線が引いてあり,その線をたどって走るロボットの開発を目指した.今回,それに加えて人を救助するという一番重要となる部分の実験を開始し,被災者(に見立てたボール)をより早く,正確に運ぶには,どうすればよいかを研究した.現在の主な研究内容は,PSDセンサーで被災者に見立てたボールを見つけ,被災者を正確にアームで車体に乗せて安全地帯まで運びおろし,最終的にゴールまで行く自律型ロボットを研究した.
#37 玉川学園ドローン班 「ドローンによる自動追尾の研究」
國吉 仁志(玉川学園中学部 2年)
[プログラムによる計測・制御]
ロボットの追尾技術は多くの場面での応用が考えられる.離れた位置から人を追尾することは実用化されているが,私は人に接近して追尾するプログラムの開発を行った.障害物がない空間において,YOLOv3を利用して人を画像認識し,接近して人を追尾する制御プログラムを開発した.ドローンは,Pythonでプログラミング可能なtelloを使用した.画像認識にかかる時間が追尾の精度に影響を及ぼすことを予想し,適切な画像の解像度はどの程度なのか調べた.また,比例制御で追尾させるときの回転速度を決定する比例定数を,人の複数の移動パターンにおいて比較実験を行い,人の追尾に最適なパラメータを検討した.
#38 HaTsuYUKI 「自発行動を可能にする強化学習モデルと,それを応用した行動抽象化によるより性能の高いモデルの開発」
佳元 貴紀(広尾学園高等学校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
本研究では技術的課題の一つ,機械学習のモデルの汎用化を進めるために,自動的に複数のタスクを深層強化学習エージェントが,人間による手動の報酬対象の設定無しで自主的に習得できるように,目標を自主的に設定することを可能にするモデル(SODA)を検証開発し,SODAを発展させ感情再現による行動への理由付けや人間化をはかれるモデルの提唱,SODAを応用した行動の抽象化手法を,従来のモデルに加えることにより,従来より難易度の高いタスクを高いスコアでこなすことを可能にすることができたモデル(BAL)を開発した.これらのモデルは今後の機械学習,特に人間に近いモデルを開発する上で大いに役立つと考えている.
#39 板原豪士 「GPUを活用したWPA2解析時間計測と考察」
板原 豪士(広尾学園高等学校 2年)
[コンピュータと情報通信ネットワーク]
GPUを活用したWPA2解析 2004年に発表され現在無線LAN通信における認証方式で最も普及しているものの1つであるWPA2は発表当初解析がほぼ不可能とされていた.一方近年のコンピュータ性能の成長は著しく,以前は解析がほぼ不可能と言われたWPA2も現行のPCならば解析できるのではないかと私は考えた.そこでCPUとGPUを活用するパスワード解析ソフトPyritを使用してWPA2の解析を試みた.
#40 画像処理班 「無人コンビニシステムの構築について」
宮沢 純正(三田国際学園高等学校 2年)
[望ましい情報社会の構築]
近年,Amazon Goをはじめとした無人コンビニシステムではJust Walk Out方式やRFID方式などが主流となっている.しかし,これらの方式では多数のカメラと重量センサーなどを必要としており,使用する機材が多くなることで,高コストなものとなってしまっている.本研究では,従来のシステムからカメラのみを用いた画像処理単体のシステムに置き換え,簡素化することで,大企業に比べて資金力の乏しい中小企業や個人でも運営可能な無人コンビニシステムの開発を目標として研究を行った.
#41 π&cone 「自作JVM言語コンパイラ基盤の最適化と評価」
二ノ方 理仁(芝中学校 2年)
[コンピュータと情報通信ネットワーク]
JVM言語はJava仮想マシン(JVM)で実行できるプログラムを生成するプログラミング言語である.プログラミング言語のマルチプラットフォーム対応には仮想マシン(VM)を開発する方法があるが,VMの実装は時間がかかる.JVM言語を利用することでVMを実装する必要がなく,Javaのライブラリが使えてテストまでの作業時間を短くできる利点がある.今回,JVM言語のためのコンパイラ基盤を作成し,最適化した.コンパイラ基盤は短期間に複数人でテストまで開発する場面を想定して作成した.その後,最適化を行い,コードを効率化し冗長性を排除した.最適化の有効性を測るために,最適化前と後の速度を評価した.
#42 MS 「学園祭のWEBサイト制作」
加藤 雅基(千代田区立九段中等教育学校 2年),竹内 俊祐(千代田区立九段中等教育学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
コロナ禍の影響で通常の学園祭ができなくなってしまったため,オンラインでの開催になり,WEBサイトを作成することになりました.サイト内には部活・有志団体の動画を掲載する他いくつかのコンテンツを盛り込み少しでも学園祭を楽しめるようWEBサイトを作り上げました.掲載期間は約2週間に対し,作成時間は構成段階を含めるとおよそ8か月ほどかかりました.学校設立以来初の試みとなる取り組みでしたが,メンバーである製作者2人で基本となるHTML・JavaScript,PHPなど5つのプログラミング言語を用いて作成しました.学校関係者のみが閲覧できるようにデーターベースを用いた認証機能の作成し,ユーザーが興味を引き,使いやすくなるようUIを設計しました.
#43 大妻中野S-TEAM 「センサーを活用した野菜の栽培研究」
芦田 来未(大妻中野中学校・高等学校 3年),中原 亜美(大妻中野中学校・高等学校 3年),萩岡 佳音(大妻中野中学校・高等学校 3年),村上 蘭(大妻中野中学校・高等学校 3年)
[プログラムによる計測・制御]
本研究では,機器を活用して野菜を効率よく育てるしくみを考察する.研究の背景には,技術・家庭の授業の中で,ラディッシュを育てる栽培実習を行った際に,多くの生徒が生育に失敗したことがあげられる.野菜が育つ条件には,水・空気・光・肥料があり,これらを適切に管理できなかったことが,失敗の原因であったと考えられる.そこで,近年ひろまっているスマート農業について調査したところ,micro:bitなどのセンサーを活用できるのではないか,と考えた.次の実習にむけて,機器を活用して多くの生徒が野菜の栽培に成功できるように,しくみを考え検証する.
#44 UEC’s future creating 「心の悩みを解決するためのプログラミング」
阿部 龍之介(拓殖大学第一高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
現在は,コロナウィルス感染症の感染拡大の影響による社会不安が広がっており,心や体に変調をきたす人が増えています.この影響は,特に女性や社会的弱者と呼ばれる方に広がっているということです.そこで,私は,このような不安な状況において,いち早く自分自身の心の状態を客観的に「表示」することができれば,早い段階で,自分の心や体の問題に気付き,それに対する対策をすることができるようになると考えました.そして,micro:bit を使って,その人の心の状態を表示する装置を作成したので,これを報告します.
#45 辻知香葉 「AIロボットJetBotはWROを攻略できるか?」
辻 知香葉(筑波大学附属高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
今まで私が参加してきた国際ロボット競技会「World Robot Olympiad (WRO)」では,刻々と変化する環境の下でその都度ロボットの調整に苦労してきたが,最新のAIロボットなら簡単に解決できるのだろうか?これまでにAIの優位性を評価するため,将棋,囲碁,東大入試,ドローンレース等の課題を基準に様々な比較研究が行われてきた.そこで,WROで毎年出題されるブロックの色判定と自動運転の2つの課題を基準に,WROで使用されるロボットEV3とAI開発が体験できる入門用教材ロボットJetBotを比較することで,AIロボットの可能性と限界を探求した.課題とAIモデルの本質を理解した上でデータを工夫し,AIロボットを「錯覚」させてみた.
#46 中央大学附属高等学校 「画像類似度を用いたヒヨケザルの擬態の定量的研究」
寺山 里奈(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]
ヒヨケザルは,東南アジアの熱帯地域の原生林や二次林に生息する哺乳類の一種である.夜行性であり,日中は木の幹でじっとしている.我々はランカウイ島で行動観察を行い,ヒヨケザルは体毛とよく似た模様の木で休息することに気づいた.つまり,ヒヨケザルは擬態していると考えられる.我々はヒヨケザルの体毛と樹皮の類似度を数値化すれば,ヒヨケザルの擬態を定量的に研究できると考えた.そこで,ヒヨケザルの体毛と樹皮の画像からSIFT特徴量および色相ヒストグラムを抽出し,それらの距離で画像類似度を定義することで,擬態を定量的に研究することを提案する.また,実際にこの方法を用いてヒヨケザルの擬態を研究した結果について報告する.
#47 PriMeeT 「「オフ会」等における問題点の考察及び待ち合わせ支援システムの開発」
村松 亮(東京工業大学附属科学技術高等学校 2年),山口 海音(東京工業大学附属科学技術高等学校 2年),宮下 結仁(東京工業大学附属科学技術高等学校 2年)
[情報社会の課題と情報モラル]
SNSなどを含むネット上でのやり取りが増加してゆく中で,それらを通じて知り合った人や,あまり対面での交流がない人と会うことも珍しくない.その際,少なからず危険が伴うために,安全な場所を選びたい,お互い住んでいる地域を知られたくない,といった待ち合わせにおける問題が発生することは多々ある.これらのような諸問題に対して,多面的に見つめ,解決の一案として安全かつ円滑な待ち合わせを支援するシステムを開発する.
#48 東工大附属2B 「WiFi 2.4Ghz帯域の混雑を乗り切る」
小西 修瑚(東京工業大学附属科学技術高等学校 2年)
[情報通信ネットワークとコミュニケーション]
新型コロナウイルスの影響によって家にいる時間が増え,近隣に動画を視聴する人が増加し電波混雑が引き起こされた.家庭用Wifi機器は,電波が無指向性電波であるので,意図せず周囲に影響を与えてしまうためである.そこで,都内の住宅地を調査して混雑の現状を明らかにし,電波混雑を乗り切る方法として5GHzへの回避や有線接続ではなく,電波に指向性を持たせ,かつ2.4GHzの遮蔽物に強いというメリットを維持しつつ,安価で指向性を持たせられないか,100円ショップで売っている物を用いて実験をした.その結果,ルーターの周囲にアルミ製の油ガードを置くことで1.5倍以上電波強度が上がることが確認でき,100円で電波混雑を緩和できることが分かった.
#49 たまかぎA 「画像認識を使った不正乗車防止システム」
江口 健太郎(東京都立多摩科学技術高等学校 2年),釜澤 麟太郎(東京都立多摩科学技術高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
バス,路面電車などで乗客の乗降による遅延を解消する方法として「信用乗車方式」が存在する.信用乗車方式とは普段乗車用に使っている乗務員の目の届かないドアを降車できるようにし乗降時間の短縮を図るものである.この方式は,広島電鉄等において導入され遅延が大幅に改善されたが,同時に不正乗車をする人が増えてしまった.本研究では,「車両の軽量化を阻害しない」「低コストでの導入が容易である」ことを条件とし,OpenCVによる画像認識を用いた不正乗車防止システムを作り,信用乗車方式の普及を進められるようにした.
#50 たまかぎB 「ターン制戦略ゲームにおけるアルゴリズム切替の閾値とマップの関係」
横田 淳行(東京都立多摩科学技術高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
ターン制戦略ゲームAIの研究において,局面の複雑さに応じてアルゴリズムを切り替えることで性能向上を図ったものがある.しかし,どの程度の複雑さで切り替えるのかを決定するための閾値を求めるには,マップ毎に網羅的な実験と検証を行う必要があり,新しいマップに対する対応が難しく,既存AIアルゴリズムに比べて実用的でないという問題点があった.本研究では,マップの特徴と勝率が向上する閾値との関係を明らかにし,対戦に際して,より実用的なAI開発につなげた.
#51 たまかぎC 「イメージで配色を決める自動着色システム」
小田島 亜由(東京都立多摩科学技術高等学校 2年),片野 諒子(東京都立多摩科学技術高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
イラストを描く工程は,大きく「ラフ」「下書き」「線画」「着色」「仕上げ」の5つに分けることができる.その中でも,作業の多さやイメージに合った配色が思いつかないという理由から「着色」の工程で躓くイラスト初心者が多くいる.本研究では「着色」の工程で躓く人達を,描き手のイメージにあった色で自動着色できるシステムによって手助けできるよう考えた.自動着色にはPaintsChainerを利用し,描き手の漠然としたイメージから具体的な配色を導くプログラムを作成した.
#52 たまかぎD 「画像認識で登録できる学生用カレンダーアプリ」
坂本 瑶平(東京都立多摩科学技術高等学校 2年),清沢 涼介(東京都立多摩科学技術高等学校 2年),丸山 和輝(東京都立多摩科学技術高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
多くの教育現場では,課題や宿題の内容はプリントとして配布・掲示されることが多い.我々の経験上,多忙な学生にとって課題の提出に関する情報の管理は煩雑で時間をとるものである.本研究では,写真を撮るだけで課題がカレンダー上にまとめられるアプリケーションを開発した.画像認識にはOpenCV,tesseractを用いて,既存のカレンダーアプリよりもスピーディーな課題管理を実現した.
#53 たまかぎE 「顔認識を利用した自動追従WEBカメラの制作」
佐々木 柊哉(東京都立多摩科学技術高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
本研究は顔認識を利用し,配信授業の利便性の向上を目指すものである.近年,新型コロナウイルスの流行により,リモートワークやWEB授業が推進されている.そのため,映像配信用のWEBカメラの需要が高まっている.本研究では配信授業に焦点を当て,Raspberry Pi,サーボモータ及びOpenCVを用いた顔認識を利用し,カメラに画面に映る顔に追従させることで利便性の向上を図った.
#54 たまかぎF 「自作ウェブサイトのセキュリティ対策における有効性の調査」
鶴見 健人(東京都立多摩科学技術高等学校 2年)
[コンピュータと情報通信ネットワーク]
日本に対するサイバー攻撃と思われる通信の量は過去4年で4倍に増えた.また,攻撃元は多様である.ウェブサイトを攻撃から守るのには,攻撃の多い地域からのアクセスを制限する手法があるが,アクセス数は減ってしまう.本研究では,「セキュリティ対策の向上とアクセスの数や多様性の維持の両立」を目的とし,国・時刻ごとに攻撃の多い部分を見つけて制限する等,アクセス制限の有効性を明らかにした.
#55 たまかぎG 「自転車走行者向け目的別道路評価システム」
小川 祥(東京都立多摩科学技術高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
近年,自転車利用者の増加によりサイクリングを楽しむ人が増えている.その際,多くの人が重要視するのがサイクリングコースである.本研究では,自転車で走行する道の評価の個人差を無くし一般化するための手法を確立した.スマートフォン内のGPS,加速度センサー,マイク等から道路状況のデータを取得するためのWEBサイトをHTMLとJavaScriptで制作する.取得したデータを元に,道路の高度,走行速度,道路の荒れ具合をpythonを用いて計算する.算出した数値から道路を評価し,サイクリングによる体力増強,安定した速度維持による快適さなど目的別のコース決定を支援する.
#56 たまかぎH 「車いすに取り付け可能な電車昇降用無限軌道」
五味 優輝(東京都立多摩科学技術高等学校 2年),中山 智生(東京都立多摩科学技術高等学校 2年),矢ヶ崎 旺輔(東京都立多摩科学技術高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
車いすを使用した人が電車に乗る際,ホームと電車の隙間のある段差を乗り越える必要があるため,駅員にスロープを設置してもらう必要がある.そのため,スロープを設置する駅員に負担がかかっており,また,車いす使用者が事前に駅員に連絡する必要もあることから,車いす使用者にも負担がかかっている.この問題を解決するため,無限軌道を用いて,他の人の手伝いを要さず電車に昇降することができる電車昇降用機器を作成する.AutoCADで機構を設計し,1/5サイズの模型を作成する.機構の制御にはArduinoを用いた.
#57 たまかぎI 「サッカーにおけるキック練習支援システム」
宮 拓巳(東京都立多摩科学技術高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
サッカーの基本動作であるキックは,利き足に比べて逆の足で感覚をつかむことが難しいとされている.そのため,プロのチームでは客観的な情報から問題となる部分を見つけるためにマーカーを用いたモーションキャプチャやICチップを使った動作解析などの手法が用いられるが,大掛かりであるため個人では手が出しづらいという欠点がある.本研究では,骨格推定技術を用いることで,サッカーの利き足とその逆足のキックの映像からキックフォームの問題点を見つけ,その問題点に合わせた改善方法を提示することで,ロングキックの習得をより容易にする.
#58 立高天(文)気(象)部 「カメラとRaspberry Piを用いた視程観測装置の自作」
浜島 悠哉(東京都立立川高等学校 3年),田中 陽登(東京都立立川高等学校 3年),馬場 光希(東京都立立川高等学校 3年),安原 拓未(東京都立立川高等学校 1年)
[プログラムによる計測・制御]
立川高校天文気象部では74年前から気象観測を継続しており,20年前までは視程観測を行っていた.視程とは,何km先まで見通すことができるかを表す気象用語である.2年前に先輩が膨大な過去データの整理と分析を開始し,過去の悪視程と大気汚染との関連を明らかにした.同時に20年以上途絶えていた視程の観測を再開させたが,目視で毎日定時(8時・15時)に観測する大変さがあり,過去のような継続観測ができなかった.そこで,目視に代わる新たな視程の観測方法として,Raspberry Piで一眼レフカメラを制御して定時に撮影を行い,遠隔操作が可能な装置を開発した.また,データの分析から視程の傾向と気象現象や大気汚染との関連について考察を試みた.
#59 リュミエール 「私はここにいるニャンドア」
一瀬 鞠華(東京都立立川国際中等教育学校 4年)
[問題解決とコンピュータの活用]
私の家では,家の中で猫を飼っています.猫は家の中を自由に移動しますが,普段,部屋のドアは閉まっています.そうすると,家族がドアの開閉をする時に,猫がドアの反対側にいることに気づかず,猫の手をドアの下に挟んでしまうことがあります.それを回避するために,ドアを開放しておくこともできますが,それでは冷暖房の効率が下がります.そこで,猫がドアの前にいることに事前に気づくことができるように,猫の行動を検知して人に知らせる装置があるといいと考えて,micro:bit で試作しましたので,その報告をします.
#60 神沼琉衣 「旧約聖書列王記上のテキストから地名を抽出して地図を作る」
神沼 琉衣(平塚学園高等学校 1年)
[情報の活用と表現]
本や漫画を読んで,地名を調べて聖地巡礼を行った人がいた.文章からコンピュータは地名を抽出できるのか疑問に思った.そこで形態素解析のソフトウェアのMecabを使い,旧約聖書の列王記上のテキストから地名を抽出して調べてみた.うまくいったところ,いかなかったところを考察した.
#61 TEAM. M 「製品組み合わせ粗利最適化エンジン」
森本 新太郎(福井県立高志中学校 3年)
[問題解決とコンピュータの活用]
中小企業の生産性向上に,ITの活用が重要とされている.本研究は,中小製造業の生産工程をもとに,利益が最大となる製品と製造個数の組み合わせが求められるシステムを作り,生産性向上の手助けとなることを目的とする.プログラムは,線形最適化問題の理論を用いて,pythonで実装した.
#62 鈴鹿高校パソコン部 「オンライン授業をより良くするために」
高瀬 克(鈴鹿高等学校 2年),上野 太緒(鈴鹿高等学校 1年),仲野 莉奈(鈴鹿高等学校 1年),芦崎 廉太郎(鈴鹿高等学校 1年)
[問題解決とコンピュータの活用]
新型コロナウィルスによる外出自粛に伴う学校休校措置で,本校ではオンラインでの授業が実施されました.一部の授業では,カメラで直接黒板を写して板書を取らせるといった授業だったのですが,黒板の文字が小さかったり,黒板が暗かったりで,板書が見えにくいということがありました.そして,どうしたら黒板の文字が見えやすく映るのか,ということに興味を持ち今回の研究に至りました.
#63 府立清明高校-裏情報部(非公式) 「新しい空間インデックス手法の提案とその実測」
多田 瑛貴(京都府立清明高等学校 3年)
[プログラムによる計測・制御]
空間インデックスは,空間データを効率よく索引するためのデータ構造であり,機械学習(なかでもクラスタリング)やゲームプログラミングといった,様々な場面ですでに広く応用されている.
本研究では,その空間インデックスにあたるものとして,一部のパターンにおいて従来の手法よりもより高速な索引を実現することのできる新しい索引構造を提案し,「CurtainRail構造」として取りまとめた.また,この構造をプログラムで実装してパフォーマンスを計測し,従来手法との比較を行うことで,一部パターンでの最適性を実証した.
#64 Nexus 「Twitterの感情分析によるストレス状況の可視化およびセルフケアアプリの開発~Pythonを利用して~」
米澤 李音(プール学院高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
コロナ禍の今,私達は様々なストレスを感じている.休業による授業の遅れを取り戻すための詰め込み学習や学校行事の中止,生活困窮者の急増,自殺者の前年比増が5か月連続する等.コロナ収束の見通しも立たず,気持ちがネガティブになることが増えているのではないか.テレワーク等で話す機会が減り,周囲に不調を訴えづらい環境にあるのではないか.そこで,Twitterの投稿内容を感情分析し,自分がネガティブな状況か否かを可視化し,心の不調者が悩みを抱え込まないようセルフケアできるデスクトップアプリをPythonで作成した.改善の余地はあるが,ストレス状況を簡単に把握し,セルフケアできる成果はとても大きいと思う.
#65 H and M 「海外からおばあちゃんに会う方法」
有野 真優(関西学院千里国際中等部 2年),矢部晴恵(名古屋市立高針台中学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
COVID-19の拡大のため,海外への渡航が困難な状況である.オーストラリアに移住している友人も帰国できないが,その祖母(日本在住)はスマートフォンやパソコンを使えず電話が唯一の連絡手段であるため,お互い顔を見ることができず心配している.私達はこの問題をICTを用いて解決したいと考えた.そのためには,機械に不慣れな高齢者でも操作できる手段が必要であるが,スマートディスプレイならば声でも操作できるため,オンライン帰省や見守りに有効に使えるのではないかと考えた.そこで私達は,こうした用途に適した機器を選定し,実際の利用シーンを想定した適切な利用法や設定法を提案し,検証実験を行って有効性を示した.
#66 蛍雪の功 「レーザーハープの作製と使用の最適化」
草壁 雅徳(四天王寺東高等学校 2年)
[ディジタル作品の設計・制作]
レーザーハープの作製について,ハード面,プログラム面から工夫した点を画像と共にまとめる.
#67 高槻SSH 「QRコードを用いたコロナ禍における混雑緩和システムの構築」
溝脇 大智(大阪医科薬科大学高槻高等学校 2年),小紫 仁嗣(大阪医科薬科大学高槻高等学校 2年)
[情報の管理と問題解決]
コロナ禍において,イベントでの感染リスクの軽減は急務といわれている.私たちは,イベント会場の混雑状況を可視化し,来場者に提供することの有用性を検証し,今後の感染対策に役立てようと考えた.そこで,本校の文化祭で実証実験を行い,混雑情報を見た人と見ていない人でどのような行動の差が生じるのかを調べた.具体的には,来場者に識別情報(学年,クラス,番号,券種)を含んだQRコードを事前に配布し,各教室の入退場時に任意でそれをQRコード読み取り機にかざしてもらい,集計したデータをもとに混雑状況をwebページで提供するシステムを運用した.また,このQRコードを混雑が予想された大規模教室の入場制限にも活用した.
#68 プロキソ 「プログラムの基本」
西原 聖人(大阪市立天王寺中学校 2年),庄村 亘世(帝塚山中学 2年)
[情報の活用と表現]
絶対値を使って取り出すプログラムをテーマにプログラムの基礎を説明します.
ポイントは,
・変数の使い方
・条件の使い方
・繰り返しの使い方
使うプログラム言語は,
・スクラッチ
・VBA
・Python
#69 星光 「身近なことに情報学を役立てたい」
喜多 駿介(大阪星光学院高等学校 2年)
[ディジタル作品の設計・制作]
機械学習などを使って会話や音楽関係など,普段の生活で利用できるような作品を作る.
#70 Crypto Currency 「Atomic Swap Network 〜新しい暗号資産交換プロトコルの提案・実装〜」
芦田 裕飛(大阪電気通信大学高等学校 2年)
[ディジタル作品の設計・制作]
最近,Bitcoinが最高時価総額を更新したことで話題となった暗号資産.現在存在し,流通する暗号資産は大量にあり,その暗号資産同士を交換することができます.この交換は主に取引所と呼ばれる場所で行われますが,取引所にはハッキング等の様々な脅威があります.過去には云百億という資産が盗み出されたこともありました.その脅威をできる限り回避すべく,既存技術である「Atomic Swap」を応用した新しい暗号資産交換のカタチを提案します.
#71 Next Educator 「グローバルに論理的思考力を育むプログラミング教材(IOSアプリ)の研究・開発」
山本 舞香(追手門学院大手前高等学校 2年)
[望ましい情報社会の構築]
初等中等教育におけるプログラミング教育の導入が注目されている.その中で,論理的思考(プログラミング的思考)を育む教材が求められている.そこで,SWIFTを用いて,グローバルに論理的思考力を育むプログラミング教材(IOSアプリ)の研究と開発を行った.また,オンラインでの対戦形式の実装により,コミュニケーション力,語学力が定着され,多くの交流により多様性への理解を深められる教材となった.実際に小学生にアプリを体験してもらい,大きな成果を得ることができた.この教材がプログラミング教育の発展につながり,未来社会の構築につながると期待している.
#72 OtemonChallenger 「IoT電源タップの開発と研究 〜エコで快適な暮らしを目指して〜」
南方 博(追手門学院大手前高等学校 1年),伊賀 妃里(追手門学院大手前高等学校 1年)
[問題解決とコンピュータの活用]
気候変動の原因となる温室効果ガスの増加は大きな問題である.そこで,無駄な電力消費を減らすことで,この問題を解決しようとした.Raspberry PiとMOS-FETを用いて「IoT電源タップ(ToIくん)」を開発.Python(プログラミング言語)で電圧制御を行い,UnityにてC#(プログラミング言語)を使い,遠隔操作をできるようにアプリ開発に挑んだ.私たちのIoT電源タップによって,ローテクの電化製品をIoT化することによって,無駄な電力消費の解消につながり,地球温暖化の解決に貢献することを期待する.
#73 Otemon Quest 「盲導犬ロボット「あいドッグ」の開発と研究 〜人間とロボットの共生を目指して〜」
根岸 龍一(追手門学院大手前中学校 2年),安井 昌望(追手門学院大手前中学校 2年),中嶋 悠雅(追手門学院大手前中学校 2年),吉村 碧斗(追手門学院大手前中学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
視覚障害者にとって盲導犬は大切な存在,パートナーである.しかしながら,盲導犬の数は,それを必要とする人と比べて,2000匹も足りていない.この問題を解決するために「盲導犬ロボット『あいドッグ』」を開発した.開発した主な機能は3つある.その機能とは,点字ブロックの誘導,信号認識,音声認識である.また,段差の課題を解消したり,愛情表現を入れたりした.昨年開発した1号機を改良して,信号認識および音声認識による行き先を選択の技術を加えることができた.『あいドッグ2号機』の技術開発とその研究過程について紹介する.
#74 甲南高等学校 「自然言語処理と機械学習を用いたタンパク質の高発現塩基配列の創製」
南 慧(甲南高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
再生医療,人工肉で使われるタンパク質は成長因子と呼ばれ,1グラム数億円と非常に高価であり,医療・食料生産の工業化の大きな壁になっている.これを解決する一つの方法が,タンパク質の合成量を向上させ低コスト化することである.そこで合成量を左右するmRNA の非翻訳領域の核酸塩基配列を自然言語とみなし,核酸の2次構造のステムとループを単語とみなしたコーパスを作成した.次に単語(部分塩基配列)の分散表現が可能なfastTextのニューラルネットワークを用いた機械学習を実施し,タンパク質合成量を向上させる可能性のある部分塩基配列を探索した.更に,合成量を向上させる可能性のある塩基配列の合成方法を提案する.
#75 西宮高校地球科学部 「日本語の波形解析と合成音声プログラムの開発」
青野 優智(西宮市立西宮高等学校 2年),上橋 秀太(西宮市立西宮高等学校 2年),亀浦 一眞(西宮市立西宮高等学校 2年),宮本 育弥(西宮市立西宮高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
日本語の波形解析と合成音声プログラム開発を行った.以下,切り出した音声を素材と呼ぶ.まず各単語から素材を取り出し接続するプログラムを作成すると,出来た音声は自然に聞こえなかった.次に素材の前後を切り出し,サンプリング周波数の変換,音素の判別と出力を行うと,遅く読んだものが自然に聞こえた.接続の評価では,接続部分を周波数スペクトルに変換し,各周波数のスコアを求めると,最後が正しく再現されなかった.そこで接続部分における自己相関の極大を求め,そこから基本周波数を計算すると,元の文章に含まれる単語が自然に聞こえた.素材を自動で取り出し接続するプログラムを開発したが,滑らかさは手動のものに劣っていた.
#76 Presto con tutta la forza 「AI,機械学習,統計を用いた楽曲のヒット予測」
吉田 隼輔(兵庫県立姫路西高等学校 2年),木村 優介(兵庫県立姫路西高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
音楽の楽しみ方が多様化する近年,ヒット曲の法則が時代によってどのように変化するのか疑問である.本研究では楽曲のコード進行に着目して,最新のヒット曲の法則を見つけ出すことを目的に,Billboard Japan year end hot100の上位20曲の10年分,計200曲のサビのコード進行のデータを,統計的分析手法やPythonを用いた自然言語処理などにより分析を行なった.その結果から導き出されたヒット曲の法則をAIを用いて同チャートの2020年版のランキングを予測した.この成果は,未来のヒット曲の法則を発見するAI開発につながるであろう.
#77 ナガノイチ 「スクリーンタイムと勉強時間に着目したスマホ使用制限アプリの評価実験」
永野 壱(兵庫県立姫路西高等学校 2年)
[情報社会の課題と情報モラル]
校内アンケートで71.4%の生徒が「他にやらなければいけないことがあってもついスマホを使ってしまう」と回答しました.その結果から,スマホが勉強の害になっていると考えた私は,TimeLimitというオープンソースのAndroidアプリを一部改変して改造版を開発し,高校の生徒22人に2週間使用してもらって実際に効果を検証しました.その結果,スマホ使用制限アプリは動画とゲームアプリの使用時間減少に有効であるもののSNSに対しては効果が薄いこと,またスマホ使用時間の減少は勉強時間の増加に直結しないため,勉強時間の増加のためには別のアプローチが必要であることが分かりました.
#78 ばしっく・りがく 「Future's Gacha System」
荻原 瞭(兵庫県立姫路西高等学校 2年),本山 大翔(兵庫県立姫路西高等学校 2年),大西 陽輝(兵庫県立姫路西高等学校 2年),松本 堅翔(兵庫県立姫路西高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
私たちは,ソーシャルゲームの満足度が近年低下傾向にあることが現状であり,ソーシャルゲーム内でのガチャ(以下ガチャ)に対して最も不満が集中していることが問題となっていることに焦点を置いた.本研究では,ガチャに対する不満を減少させることを第一目標とし,その達成のために約400人を対象に不満の原因について調査するためアンケートを実施した.データ解析の結果自分たちで確率を変更できるガチャであれば不満が減少するのではないのかという結論を導いた.この成果は,利用側と運営側双方に利点があるという点で重要である.
#79 マウマウマシマ 「ゲーム×化学」
真浦 慧士(兵庫県立姫路西高等学校 2年)
[ディジタル作品の設計・制作]
我々高校生は覚えるべきことが多くある.英語や古典の単語,理科や社会の語句などだ.覚えておくべきことが多すぎて苦労している生徒が私の高校にも多くいる.ここで,私は物事を長期間記憶させるためにはどうしたらいいのかという問いを立て,解決策を考えてみた.そこで,私や兄の体験から自分に興味関心のあるものと結びつけることで長期間記憶することができるのでないかという仮説を立て,自分が得意とする化学と多くの人を虜にするゲームとを結びつけ,化学の知識を得ることができる新感覚ゲームを製作した.
#80 紀北工業高校昆布 「効率の良い(悪い)プログラム(アルゴリズム)の研究」
森田 汐音(和歌山県立紀北工業高等学校 2年),藤形 哲也(和歌山県立紀北工業高等学校 2年),楠本 翼(和歌山県立紀北工業高等学校 2年)
[情報の活用と表現]
同じテーマのプログラムを作成しても処理時間の短いもの長いものがあります.効率の良いものはそれで大切ですが,いろんな作成のしかたでどれぐらい効率が悪いのかを処理時間の測定を中心にして実験で確かめてみます.具体的には,深さ優先探索や動的計画法の工夫などを研究します.評価は基本的には処理時間ですが,どのような途中経過をとっているかを可視化することなどで,アルゴリズムの勉強に取り組む人の参考になるようなことも目指してみました.
#81 理数科画像処理班 「人の顔を認識するシステム」
福山 未来菜(山口県立岩国高等学校 2年),荒井 嘉真(山口県立岩国高等学校 2年),松井 美貴子(山口県立岩国高等学校 2年)
[プログラムによる計測・制御]
私たちが顔の写真を見たとき,それが人なのか,それとも動物なのかをどこで判断しているのでしょうか.なんとなくでも正確に判断できます.画素を荒くしても,色を白黒にしても判断できます.何を基準に人の顔だと判断しているのでしょうか.それを探るために,コンピュータに顔を判断させる仕組みを作ってみることにしました.私たちの判断条件をプログラムすることで判断基準を明確にします.
#82 理数科統計処理班 「記名の有無がアンケート集計結果に与える影響」
森本 泰貴(山口県立岩国高等学校 2年),武林 望心(山口県立岩国高等学校 2年),小山 拓翔(山口県立岩国高等学校 2年),村山 七海(山口県立岩国高等学校 2年)
[情報の管理と問題解決]
アンケートに記名することは,集計結果にどのような影響をもたらすと思いますか.どのような影響が現れるかは,アンケートの設問にもよるでしょうし,アンケート対象者にもよるでしょう.全校生徒を半分に分け,記名と無記名のアンケートをそれぞれ実施しました.統計処理をして,大標本検定を用いて,棄却領域5%で有意差が現れるかどうかを検証しました.男女の差,文系理系の選択の差など,意外な結果に驚くことになりました.
#83 にし阿波調査隊 「リモートセンシングを活用した山間地における伝統農法の科学的分析」
池北 昂広(徳島県立脇町高等学校 2年),小原 すずか(徳島県立脇町高等学校 2年),川人 尚子(徳島県立脇町高等学校 2年)
[問題解決とコンピュータの活用]
徳島県西部で古来から取り組まれている傾斜地農耕システムについてリモートセンシング技術を活用し,農地における土壌水分量の観点から分析し,その効果を検証した.
#84 Mu 「屋外で動作する三次元ポジショントラッキングシステムの開発及び改良」
迫田 大翔(愛光高等学校 3年)
[プログラムによる計測・制御]
本研究では屋外において広範囲なポジショントラッキングを行う手法を提案する.現行の多くのスタンドアロンVRヘッドセットにはインサイドアウト方式のトラッキングシステムが搭載されており,カメラを用いたVisualSLAMや深度センサを用いたSLAMによって位置推定を行っている.しかし,ゴーグルに搭載されたカメラ・センサで周囲の環境をマッピングするため,絶対座標を取得することが出来ず,お互いの位置共有が難しいなどの問題が存在する.そこで本研究では階段変調した赤外線を用いたアウトサイドイン方式のポジショントラッキングシステムを作製し実際のVRヘッドセットに装着して使用できるシステムを開発した.
#85 UTO-A 「Knowledge Tracingの英単語学習への導入は可能か? 〜機械学習を用いた個人最適化による学習効率化を目指して〜 」
吉野 泰生(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]
Knowledge Tracing とは,過去の学習ログを元に学習者の知識状態を追跡していき,未知の問題に正答できるか予測する機械学習モデルである.先行研究では,数学の学習ログをもとに研究が行われてきた.本研究では,英単語学習にKnowledge Tracingを導入し,学習者が覚えていない単語の予測を行えるかを調べる.英単語学習は,中・高校生が多くの時間を費やす分野であり,この学習の効率化は大きなメリットである.しかし,英単語の学習は,数学の問題と異なり,単純な時系列と見なすことが出来ない.そこで,まず「英単語を覚えるために必要なSkill(発音,品詞,意味などに関する情報)」がKnowledge Tracing とは,過去の学習ログを元に学習者の知識状態を追跡していき,未知の問題に正答できるか予測する機械学習モデルである.先行研究では,数学の学習ログをもとに研究が行われてきた.本研究では,英単語学習にKnowledge Tracingを導入し,学習者が覚えていない単語の予測を行えるかを調べる.英単語学習は,中・高校生が多くの時間を費やす分野であり,この学習の効率化は大きなメリットである.しかし,英単語の学習は,数学の問題と異なり,単純な時系列と見なすことが出来ない.そこで,まず「英単語を覚えるために必要なSkill(発音,品詞,意味などに関する情報)」があると仮定し,各英単語とskillを紐付け,学習ログによって学習者のskill状態の追跡を試みた.あると仮定し,各英単語とskillを紐付け,学習ログによって学習者のskill状態の追跡を試みた.
#86 UTO-B 「Google Apps Script及びMathematicaを用いた学習記録管理アプリケーションの開発」
窪田 瑛仁(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]
私は,新型コロナウイルス感染防止による自粛期間に,学生の学習意欲向上を目的とした,学習状況の管理及び学習成果の可視化を行うアプリケーションの開発に取り組んだ.今回はHTML,Google Apps Script,Googleスプレッドシートを用いてデータの収集,蓄積,可視化を行うアプリケーションを開発した.加えてMathematicaをこのアプリケーションに連携させ,スプレッドシートには実装できなかった簡易的なテキストマイニングによるデータの可視化にも成功した.このアプリケーションを用いることで勉強だけでなく様々な活動の記録及び活動意欲向上に役立てられると考えている.
#87 WebVC 「ブラウザベースのボランティア・コンピューティング」
髙木 皓介(N高等学校 3年)
[コンピュータと情報通信ネットワーク]
ボランティア・コンピューティングで有名なBOINCはクライアントをインストールする必要がある.そこでウェブサイトを開くだけで簡単に参加することができるものを開発した.
#88 堀内野乃 「OpenCVとC++を用いた画像・動画処理」
堀内 野乃(Stanford University Online High School 11th grade)
[プログラムによる計測・制御]
私は高校のロボティックスチームの活動で,コンピュータビジョンの発展と様々な応用について知り,更にその技術を学ぶためにAIロボティックスのサマーコースに参加しました.そこでつくったプロジェクトを紹介しようと思います.赤い物体をライブトラッキングし,その物体の動きが四角形をなぞったかどうか検出できるプログラムです.コンピュータ言語のC++とOpenCVというコンピュータビジョン用ライブラリを使って,動画処理と画像処理で色検出と図形検出を行った過程と結果を報告し,同技術の更なる発展の可能性について検討します.