通信情報システム専攻 2002年度談話会の概要


第1回
日  時:2002年4月19日(金) 16:30−18:00
場  所:工学部10号館第一講義室/宇治本館5階N503号室
:橋本昌宜先生 (大規模集積回路, 小野寺研)
講演題目: LSI設計の現状と今後の設計課題 Current LSI design and future design problems
概  要
集積回路(LSI)は電子機器の高機能化, 高性能化, 低価格化を担うキーデバイスである. 1959年に数個の素子の集合として誕生した集積回路は, 今や1億個以上の素子を集積することが可能となった. 今後もますますLSIの高集積化,高性能化が進むと予想されているが,LSI設計技術にさまざまな問題が生じてきている. 本講演では,現在のLSIがどのように設計されているのかについて紹介する.その後,100nmテクノロジー以降のLSI設計の課題について研究室内での取り組みもふまえつつ,概説する.

Large integrated integrated circuit(LSI) has been a key device for high-functionality, high-performance and low-price electronic equipments. Integrated circuit was invented as integration of several elements in 1959. Currently, over 100 million elements are integrated on a single chip. This trend of high-density integration and performance improvement is expected to continue. On the other hand, various severe problems of LSI design arise. This seminar discusses how current LSIs are designed. Then design problems after 100nm technology and our research activities are explained briefly.


第2回
日  時:2002年5月17日(金) 16:30−18:00
場  所:工学部10号館第一講義室/宇治本館5階N503号室
:森広芳照先生 (伝送メディア, 森広研)
講演題目:IT革命のアナロジー A study on Japanese IT revolution.
概  要
多少沈静化の傾向にあるものの依然としてI革命に対する期待は大きい。しかしITとは何かという問いに対して正確に答えることはなかなか難しい。講演では社会現象化したITの本質について技術面だけでなく産業面、社会面を含めて考察し、一つの側面として垂直統合から水平統合への変化を指摘する。また、完成された水平統合の例として道路交通システムを挙げ、これとのアナロジーによってIT革命の問題点とその将来を推察する。

Considerations on Japanese IT revolution will be presented. Of course "IT" originally satnds for Information Technology, but it has a powerful impact on industrial and human activities. One conclusion is that the IT revolution shifts the conventional vertical integration to the horizontal one. In other words, the layered structure, which was the essence of computer communication system will be introduced. From this point of view, the future of Japanese IT and its problem problem will be explained by analogy with the motorization.


第3回
日  時:2002年6月14日(金) 16:30−18:00
場  所:工学部10号館第一講義室/宇治本館5階N503号室
:橋本弘藏先生 (数理電波工学, 橋本研)
講演題目:通信技術と宇宙太陽発電衛星(SPS) Communication technologies and Solar Power Satellite (SPS)
概  要
宇宙太陽発電衛星(SPS) の基本技術であるマイクロ波電力伝送は、通信技術の応用として成り立っている。しかしながら,必ずしもそのまま応用できるわけではなく, 送電デバイスに要求される性能やアンテナのビーム形成の使用など異なった観点が要求されるために使えないことも多い。SPSシステムの概要を述べ、異なる性能が要求される点について、具体的に例を挙げて説明する。同時に関連する最新の通信技術についても言及する。例えば,1.半導体(高効率ではひずみが多い、それでも効率が低い) 2.電子管(こちらのほうが使いやすい) 3.スペクトル拡散技術(復号よりも逆拡散が必要) 4.アンテナの指向特性(電力収集効率に重点、グレーティングローブは損失)5.超低サイドローブ(通信への影響) 6.アダプティブアレイ(ヌルを向ける技術か使えない)7.マルチビームアンテナ(ビームフォーミング技術が使えない、位相のみの制御)8.アンテナの高調波特性(高調波に利得があっては困る)9.送受電アンテナの一体化(パイロット信号受信アンテナの来た方向に電力を送り返す)

Microwave power transmission (MPT) is a key technology of SPS. Although most communication technologies can be applied to MPT, it cannot necessarily be used in a straightforward manner. For example, requirements for transmitting devices and antenna characteristics are different. The outline of SPS, the difference, and related recent communication technologies will be discussed. Topics are: 1. Semiconductor devices (Its efficiency is low but its distortion is high at higher efficiency), 2. Electronic tubes (High efficiency), 3. Spread Spectrum (dispreading rather than decoding), 4. Directivity of antennas (power collecting efficiency, no grating lobe), 5. (extremely low sidelobe), 6. Adaptive array (nulling cannot be used), 7. Multi-beam antenna (beam-forming technique cannot be used since element amplitudes should be constant), 8. Directivity of harmonics (no gain for harmonic frequencies), 9. A single antenna for transmission and pilot signal reception (Power beam is sent to the arrival direction of a pilot signal).


第4回
日  時:2002年7月12日(金) 16:30−18:00
場  所:工学部10号館第一講義室/宇治本館5階N503号室
:青山雄一先生 (地球大気計測, 津田研)
講演題目: 精密衛星測位による地球環境監視 Monitoring of the global environment by positioning satellites
概  要
GPSに代表される衛星測位技術の進展は、まったく新しい地球観測手法を提供しつつある。例えば、電波・光と精密時計を用いて、低軌道衛星の位置、速度を精密に測ることで、地球大気の温度・湿度プロファイルや電離層擾乱、あるいは海面上昇、地下水位変動、氷床融解など、地球温暖化を研究する上で重要な情報をキャリブレーション・フリーで獲得することが出来る。しかも、この観測手法では経年変化や機器による個体差がなく、センサーも小型化できるため、複数の小型衛星による長期間に渡る地球表層流体の変動の監視が可能であり、地球環境モニタリングに大きな役割を果たすことが期待されている。本講演では、精密衛星測位による地球環境監視の観測原理と必要な技術開発の現状、及び今後の展望について紹介する。

Improvement of space geodetic techniques, such as GPS (global positioning system), enable to apply new techniques to the Earth observation. For example, precise position and velocity of low Earth orbit (LEO) satellites measured by the space geodetic techniques can provide information about temperature and water vapor profiles in the troposphere and stratosphere, electron density perturbations in ionosphere, sea level change, change of ground water level, and ice sheet melting, etc. In addition, these observations can be carried out without calibration over the long term. Therefore, we expect that the measurement of position and velocity of LEO satellites is useful for monitoring the global worming and global environment change. In the presentation, we show the observation technique and necessary technology for monitoring of the global environment by positioning LEO satellites.


第5回
日  時:2002年10月18日(金) 16:30−18:00
場  所:工学部10号館第一講義室/宇治本館5階N503号室
:堀山 貴史 先生 (論理回路, 岩間研)
講演題目: 再構成可能ハードウェアの構造と論理合成技術 Logic Synthesis for Reconfigurable Hardware
概  要
FPGA (Field Programmable Gate Array) などの再構成可能ハードウェアが情報機器の開発期間短縮に重要な役割を果たすようになっている。ハードウェアの論理機能を設計者が何度でも自由に変更することができるため、これまでプロトタイプ設計に用いられいた FPGA が製品に搭載することも多くなっている。本講演では、 FPGA がどのようにして任意の論理機能の構成を可能としているかについて、加算器等の FPGA 向け合成を通して述べる。その後、 FPGA のハードウェア量を削減して面積効率を高めるための研究について紹介する。

Reconfigurable hardwares (FPGAs: Field Programmable Gate Arrays) have been taking an important role for the quick turn around time on the development of IT communication materials. For example, while FPGAs have been only used as prototypes in the designing stage, they are now loaded on the final products because of their flexibility. This seminar discusses the mechanism how FPGAs realize any logic functions, i.e., their structure and the logic synthesis for FPGAs. Then, we consider recent researches for increasing their area efficiency.


第6回
日  時:2002年11月15日(金) 16:30−18:00
場  所:工学部10号館第一講義室/宇治本館5階N503号室
:朝香 卓也 先生 (知的通信網, 高橋研)
講演題目: IPネットワークの性能測定 Performance Measurement of IP Networks
概  要
IPネットワークの性能測定技術は,インターネット接続サービス提供事業者にとってネットワークの品質管理・運用あるいは回線容量の設計において必要となる重要な技術である.しかしながら,現在のIPネットワーク性能測定技術では断片的な性能情報しか得ることができない,あるいは高価な測定装置の設置が必要となるといったさまざまな問題がある.本講演では,現在のIPネットワークの性能測定技術について,従来型のネットワークである電話網の性能測定技術に比してどのような特徴および問題点があるかを述べる.また,今後研究開発されることが期待される性能測定技術について解説する.

Measuring a performance and quality of IP networks is one of the most significant issues in network management and provisioning for ISPs (Internet Service Providers). With conventional performance measurement technology of IP networks, there are various problems that only fragmentary performance information can be acquired or that expensive measurement equipment is needed. This seminar discusses what characteristics and problem there are about the conventional measurement technology as compared with the measurement technology of the telephone networks.


第7回
日  時:2002年12月20日(金) 16:30−18:00
場  所:工学部10号館第一講義室/宇治本館5階N503号室
:後藤由貴 氏 (超高速信号処理, 佐藤研)
講演題目:科学衛星から得られる電磁波動データの信号処理 Signal processing of wave data obtained by a scientific satellite
概  要
放送や通信の用途に加え、測位や地球環境モニタなど人工衛星の利用は多様化しつつあり、地球周辺の宇宙環境についての研究の重要性が増している。地球磁気圏を伝搬する低周波の電磁波動(プラズマ波動)の伝搬方向やスペクトルの特徴は、その発生・伝搬過程における媒質情報を知る手掛かりとなるため、宇宙環境モニタリングに大きな役割を果たすことが期待される。我々の研究室では、13年以上にわたり地球周辺のプラズマ波動を観測し続けている科学衛星「あけぼの」のデータを用いて、個々の波動の特徴抽出・分類や、データ中に潜在的に含まれる知識発見のための新たな計算手法の開発を行ってきた。本セミナーでは、地球周辺の宇宙空間におけるプラズマ波動の役割について議論し、データ処理に用いられる最新の信号処理法についていくつか紹介する。

The necessity of the investigation of space environment around the earth is emphasized with diversification of satellite utilization, such as global positioning and monitoring of the earth's environment. As the propagation directions and spectral features of VLF(very low frequency) waves propagating in the magnetosphere reflect the medium information, it is expected that the analysis of the waves is useful for monitoring the plasma environment around the earth. We have been developing new computational techniques for extracting the attributes of the waves and discovering epoch-making knowledge from the wave data obtained by the Akebono satellite. In the seminar, we discuss roles of plasma waves around the Earth, and introduce signal processing techniques which have been recently developed.


第8回
日  時:2003年1月10日(金) 16:30−18:00
場  所:工学部10号館第一講義室/宇治本館5階N503号室
:馬谷誠二 氏 (計算機ソフトウェア, 湯淺研)
講演題目:マルチスレッド言語の効率良い実装のための遅延性の追求 Pursuiting Laziness for Efficient Implementation of Multithreaded Languages
概  要
本講演では,オブジェクト指向プログラミングや例外処理機能をサポートするJava言語の拡張であるマルチスレッド言語OPAの実装手法をいくつか紹介する.Javaにおけるオブジェクト指向並列計算と同様,各スレッドは,synchronized構文を実現するのにスレッドの同一性を保持しておく必要があり,また,共有オブジェクトへの排他的アクセスをサポートするのに一般的な同期(実行の中断と再開)が可能でなくてはいけない.エレガントな例外処理のため,OPAでは動的スコープによるjoin構文を用いる.これにより例外ハンドラは並列実行中の任意の子スレッドから投げられる例外を捉えることができる.
マルチスレッド言語の効率良い実装において,「遅延」は重要なアイディアである.例えば,遅延タスク生成(Lazy Task Creation: LTC)は,うまく負荷分散するためのよく知られた手法である.OPAでは上記の言語機能のためさらに「遅延」を追求する.さらにOPA処理系では移植性のためCコードを生成しているが,この事がLTCを実現するのを困難にしている.Cilk言語の実装において,制限付きの(うまく構造化された)マルチスレッド計算上では,これは解決されている.我々の実装では,LTCを実現するだけではなく,上記の言語機能をサポートし,さらにCilkを上回る性能結果を得ている.

This seminar describes various techniques for implementing a modern multithreaded language OPA, which is an extended Java programming language that supports object-oriented programming and exception handling. For object-oriented parallel computing as in Java, each thread should keep its identity to implement synchronized construct and each thread should have an ability of general synchronization (suspension and resumption) to support mutually-exclusive access to a shared object. For elegant exception handling, OPA employs a dynamically-scoped join construct which enables a exception handler to catch an exception thrown by any of child threads during parallel execution.
For efficient implementation of multithreaded languages, `laziness' is an important idea; for example, Lazy Task Creation (LTC) is a well known technique for good load balancing. In OPA, we pursuit laziness for the modern language features, including thread identity, general synchronization, and dynamically-scoped join. In addition, the OPA system generates C code for good portability; this makes the adoption of LTC difficult. Although the implementation of Cilk language has already overcome this difficulty in a limited (well-structured) multithreaded computations, our implementation not only adopts LTC but also supports the modern language features and furthermore achieves better performance than Cilk.