近年、異常気象等により土砂災害が数多く発生しています。特に、平成30年西日本豪雨は愛媛県に甚大な被害を及ぼしました。その中で、復旧・復興等の災害対応を行うために、土砂災害が発生した場所を早急に発見することが求められています。そこで、画像認識の物体検出技術を用いて、航空写真の中から土砂災害が発生した場所を検出するAIの研究を行っています。これまで人間が行っていた作業の時間短縮に繋がる他、目視による見落しがなくなり、効率的な災害対 応に繋がります。今後も、災害復旧や防災に対して、AI・ICT技術の活用がさらに広がっていくでしょう。 （大気・水環境研究室　森脇亮教授）
（左：土砂災害の被害の様子、右：土砂崩壊地を検出したもの（赤い領域））

人工知能（AI）技術を活用して、写真データから高速道路施設の劣化状態を判定するシステムを構築しています。左の図の例では、高速道路トンネル内の照明器具取付金具の劣化状態を判定しています。 高速道路は物流や人の移動を支え、また災害時には命の道として、私達の生活に多大な価値を提供しています。そのような価値を最大限に発揮するには、定期的点検によって高速道路施設の劣化状態を把握し、必要な対策を講じることが重要です。従来の目視による劣化判定では作業者の主観などによって判定にばらつきが生じる場合がありました。そこで、AIの一種であるディープラーニング技術を活用した照明取付金具の劣化診断技術を開発し、劣化判定の標準化を目指しています*)。YOLOv3**)をベースに開発した劣化診断モデルでは、80%以上の精度で正しく劣化判定が可能になりました。 （交通・都市環境計画研究室　坪田隆宏准教授）
*) NEXCOエンジニアリング関西株式会社、東北大学との共同研究
**) YOLOv3: https://pjreddie.com/darknet/yolo/
（左：トンネル照明器具取付金具（ボルト部）の劣化診断結果。OK, C, B, Aの順で劣化が進んでいる、右：AIモデル開発の研究風景）

皆さんの活躍する未来では、構造物の調査・設計から維持管理までCIM(Construction information management)が当たり前になっているでしょう。CIMが目指すところは、3次元デジタルデータを用いた土木事業全体の情報共有や、AIやICT等の新技術を用いた無人化機械作業を促進することによる働き方改革です。構造数理工学研究室では、さらなる先の未来をみて、3次元デジタルデータをサイバー空間で利活用することを考えています。具体的には、デジタルツインとよばれる実物を再現した詳細モデルをサイバー空間に作成し、構造物の耐久性をシミュレートして安全性能を評価したり、自然災害を未然に防ぐためにシミュレーションを活用する等の取り組みを行っています。皆さんの安全安心を、スーパーコンピュータを利用した大規模計算の力で守っていきます。 （構造数理工学研究室　中畑和之教授）
（図：Construction information management(CIM)ツールを用いた橋梁のサイバー空間モデル）

空からの3D詳細測量技術、宇宙からの合成開口レーダー技術で堤防のわずかな動きを捉え、最新の実験解析技術を駆使した堤防内の微小なパイピング欠陥を見つける技術の研究で日本をリードしています。パイピングは洪水時に河川堤防の破堤を引き起こす内部欠陥ですが、非常に細いので、これまでは見つけることが出来ていません。愛媛大学では、高い遠心力を利用した小型模型実験、数値シミュレーション、全国で毎年発生するパイピングの現地観測を継続して行い、堤防のわずかな動きから内部欠陥の位置と大きさ、破堤までの切迫度を診断する研究を進めています。 （地盤工学研究室　岡村未対教授）
（左：ドローン・陸域観測衛星から堤防の動きをモニタリング、右：肱川堤防の健全な区間）

近年、地球温暖化により台風が大型化していると言われています。その結果、台風等に起因する集中豪雨によって斜面が不安定化し崩壊に至る事例が後を絶ちません。斜面災害から人的・物的資産を守るためには、より広範囲で、低コスト、省人化できる斜面災害監視システムの開発が求められています。我々はこれまで、IoT向け無線通信技術であるLPWA（Low Power Wide Area）を用いて、斜面の変状をセンシングするシステムの開発を行ってきました。LPWAの通信速度は、携帯電話などと比べて桁違いに遅いですが、単3乾電池2本で10年以上という高い省エネ性能、最大で10kmを超える長距離伝送能力を有しています。このLPWA技術を活用することで、既存技術よりも劇的にコスト削減できるセンシングシステムの社会実装を目指して実現場での実証試験を実施しています。 （岩盤工学研究室　木下尚樹准教授）
（図：開発した斜面センサーと斜面変状センシングシステムの概要）

人間と同じように構造物も年を取れば劣化し傷んできますが、人間と違うのは構造物は“痛い”と自分から言ってくれません。そこで、人間は構造物の痛みを見つける必要があります。ただし、そのきずが表面に見えるようになってから対処したのでは遅く、内部で発生している小さな“痛み”に気づいてあげることが大事です。構造数理工学研究室では、超音波や電磁波を使って、外から見えない内部の損傷をイメージングする非破壊検査技術を開発しています。以下に示すように、超音波アレイプローブと呼ばれる小さな振動素子を並べたセンサをICTで制御することで内部の狙った位置に超音波を的確に送信し、さらに超並列計算技術によって波形を高速合成することで内部イメージングに成功しました。これは、医療のCTやMRIに相当する技術で、建設分野ではとも画期的な発明です。皆さんも、構造物の痛みが分かるお医者さんになってみませんか？ （構造数理工学研究室　中畑和之教授）
（図：構造数理工学研究室で開発した超音波アレイプローブによるコンクリート中の非破壊センシング）

バイオインフォマティクスとは生命が有するDNAなどの情報を解析して、様々な生命現象を理解する情報科学です。近年、遺伝子実験の機器が急速に発達しているため、比較的簡単な実験で、感染症を引き起こすウイルスや自然環境中の生物などの膨大なゲノム情報を迅速かつ容易に取得することが可能になっています。この膨大なデータを処理することで、感染に関与しているウイルスの重要な遺伝子を見つけたり、地球環境の汚染に伴う絶滅リスクが高い生物種を予測することなどが可能になります。 （分子生態・保健分野研究室　渡辺幸三教授）
（左：昆虫サンプルからのDNA抽出実験、右：ゲノム中の各遺伝子の発現量）