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20170513 Fukuda lab. Introduction, TokyoTech.

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Fukuda Lab., Tokyo Institute of Technology
Fukuda Lab., Tokyo Institute of Technology

20170513 Fukuda lab. Introduction, TokyoTech.

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交交通通科科学学研研究究のの世世界界 土土木木??環環境境工工学学系系 土土木木工工学学ココーースス & 都都市市??環環境境学学ココーースス 福福田田研研究究室室 HTTP://WWW.PLAN.CV.TITECH.AC.JP/FUKUDALAB/ (Transportation Science)
研究室の紹介 都市間交通(新幹線や航空などの都市間交通など) から 都市内交通(歩行者?自転車など) までの 幅広いモビリティ領域を対象に， 解析的，経済学的，行動科学的なアプローチを 主に用いて， より良い，国土?地域?都市?交通の計画策定 に資するべく，研究に取り組んでいます． 2
組織体系 ［研究院］環境?社会理工学院 ［系（学部相当）］土木?環境工学系 ［コース（大学院相当）］ ?土木工学コース（主） ?都市環境学コース（副） 大学院入試は土木?環境工学系として行います 交通研究グループ TTrraannssppoorrtt SSttuuddiieess UUnniitt ((TTSSUU)) として，関連研究室と一緒の活動もしています．
? 5 laboratories in 2 departments (Civil Eng. and Interdisciplinary Eng.) ? 7 staffs and 2 affiliate professors ? Traffic engineering, transport planning, travel behaviour analysis, transport economics, transportation in developing countries, and urban studies ? About 15 Ph. D., 35 MSc., and 12 Undergraduate Students ? http://transport-titech.jp
Staffs@TSU-TokyoTech Yasuo ASAKURA (Professor) ? Traffic Engineering and Transport Planning Tetsuo YAI (Professor) ? Regional and Urban Planning ? Transport for Environment Shinya Hanaoka (Professor) ? Transport Development Studies ? Air Transport ? Transport Logistics ? Transport Infrastructure Management
Staffs@TSU-TokyoTech Yasunori MUROMACHI (Assoc. Professor) ? Transportation Planning ? City/Urban Planning ? Transport and Environment Daisuke FUKUDA (Associate Professor) ? Travel Behavior Analysis ? Travel Survey Methods ? Transportation Economics Wataru Nakanishi (Assistant Professor) Tomoya Kawasaki (Assistant Professor)
研究室メンバーの出身大学 東京工業大学 東京理科大学，芝浦工業大学，早稲田大学， 金沢大学，慶應義塾大学，名古屋工業大学， 愛媛大学 東南大学（中国），清華大学（中国）， 北京交通大学（中国），長安大学（中国）， 国立中央大学（台湾）， フィリピン大学（フィリピン）， バレンシア工科大学（スペイン）， バンドン工科大学（インドネシア）
卒業生の就職先 国土交通省，東京都，千葉県，日本貿易振興機構 [JETRO]， 地域未来研究所，オリエンタルコンサルタンツ，計量計画 研究所，NTTデータ，NTT東日本，八千代エンジニヤリン グ，パシフィックコンサルタンツ，中高コンサルタンツ， 千代田化工建設，三菱商事，昭和シェル石油，日本通運， 東日本旅客鉄道，鉄道?運輸機構，ヤマト運輸，メリルリ ンチ証券，興和不動産，日本土地建物，清水建設，道路計 画，運輸政策研究所，三井不動産，建設技術研究所， Beijing Transportation Research Center，上海海事大学 （助教），東京大学（助教），デラサール大学（准教授）， Northwestern University（博士課程），東京工業大学大 学院（修士課程?博士課程）
? ? ? ? ( ) Private Home Shop Time 1 2 3 Home 生活行動シミュレーション (Activity-based Model) 9
トトララベベルルパパタターーンン選選択択 ツツアアーータタイイププ選選択択 目目的的地地選選択択 中中間間滞滞在在目目的的地地選選択択 時時刻刻選選択択 仕事 中間滞在あり 仕事 中間滞在なし その他 中間滞在あり シングルツアー その他 中間滞在あり ゾーン1 ??? ゾーン14 ゾーン1 ??? ゾーン14 ゾーン1 ???ゾーン50 中間滞在なし ゾーン1 ??? ゾーン50 中間滞在なし オンピーク オフピーク オン／オフピーク オンピーク オフピーク オン／オフピーク マルチツアー サブツアー ツアーなし 例）シングルツアー ツリー図 2008年首都圏PT調査を用いて パラメータ推定済み 鉄道アクセス?経路を考慮 したモデルを別途推定済 生活行動シミュレーション (Activity-based Model) 10 ( / )
鉄道駅構内歩行者シミュレータの開発 ～駅空間の詳細設計に資することを企図して 1 2 11
12 鉄道駅構内歩行者シミュレータの開発 お忘れ物 承り所（1F） 待合室? ベビー休憩室 エキュート大宮 待合室 鉄 道 警 察 ル ミ ネ ２ 埼 京 線 ま め の 木 コ モ レ ビ 広 場 タクシー のりば タクシーのりば 中 央 自 由 通 路 ニ 東武線 西口 東口（南） 東口（中央） 東口（北） 新 幹 線 南 乗 換 口 南改札 北 改 札 新 幹 線 北 乗 換 口 中 央 改 札 中 央 改 札 え 精 精 精 精 1 2 3 4 6 7 8 9 11 22 21 20 13 14 15 16 17 18 19 指 指 指 精 え ( ) ?
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0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 6 8 10 12 14 16 18 20 22 TotalCostperVehicle(JapaneseYen) Time of Day (hour) Costof Travel Time Variability Costof (Mean) Travel Time
15 ? Hyperpath ? HP SP 経路誘導アプリ“Hypernav”の開発と フィールド実験 “ ”
都市鉄道の列車遅延現象の分析 運行実績データの可視化(2013.6.10.Mon.) 16 : :
問題意識「電力自由化は，非平常時の安定的な電力供給を阻害するのでは？」 →日本の送電網ネットワークを模擬したシミュレーション分析 Maximum power output of the plants [1,000 kWh] Importance Value of the largest plants in each region Owned by (General Electric Utility) Type of generating of the plants Before the deregulation After the deregulation Hokkaido Coal-fired 1650 0.01013 0.01498 Tohoku LNG-fired 5202.8 0.00933 0.05305 Tokyo Oil-fired 5204 0.00012 0.00548 Chubu LNG-fired 4802 0.00713 0.01325 Hokuriku Oil-fired 1500 0.00012 0.00548 Kansai LNG-fired 2173 0.01396 0.00986 Chugoku LNG-fired 1400 0.00662 0.00802 Shikoku Oil-fired 1448 0.00012 0.00548 Kyusyu LNG-fired 2295 0.00787 0.00987 Okinawa LNG-fired 502 0.00269 0.00575 電力供給ネットワークの脆弱性分析 17 * All atomic power plants are not included
2011 3 14 1.000 1.000~1.025 1.025~1.050 1.050~1.100 1.100~1.200 1.200~1.300 1.300~1.500 1.500~1.750 1.750~2.000 2.000~ ∞ (service stop) 計画停電が首都圏鉄道ネットワークの利便性に与えた影響 → →
19 (1) HP ? ETC2.0 ID 200 ? ? WIFI ? ?
20 鶴ヶ島J 東金J 木更津J 戸塚IC 栄IC? J 相模湾 東京湾 太 東 関 道 東 関 道 北 東 道 関 越 道 道央中 東 名 高 第 三 京 浜 横 横小 木 道 京 東 湾 ?? ???? 成田空港 久喜白岡J 八王子J 央 環 茅ヶ崎J 常 磐 道 海老名J 海老名IC 埼玉県 千葉県 神奈川県 状 大栄J ?く? 中央 IC 菖蒲 白岡 IC 中 原 厚 田 木更津南IC 桶川 北本 藤沢 IC 三郷南IC 速 大泉J 新東名 圏 央 道 IC 寒川北IC 海老名南J 松尾横芝IC 八王子IC 谷田部IC 成田IC 新空港IC 千葉東 J 宮野木J 木更津南J 川口J 三郷J 首都高速 葉 千 東金道路 横 新 道 京 葉 道 路 横湘道 圏 央 道 京 岸 道 路 湾 東東京IC 釜利谷J 馬堀海岸IC ?く? J 木更津金田IC 東京都 厚木IC 伊勢原J 東松山IC 加須IC 境古河IC 高井戸IC 大橋J 大井J 東 京 外 か く 環状道路 茨城県 バ イパス 新湘南バイパス ※ ※ ※ ※ ※ ※ 朝比奈IC Ｃ ? 高速?道?大都?????????? ? 高速?道?大都?????????????????? ?? ?????中?? ? 大都?????外?高速?道??????? (2) (3) 28 4 ? ETC1.0/2.0 [ ] ? [ ] [ ] 28 4 HP ? ? ? オオリリンンピピッックク ススタタジジアアムム （（新新国国立立競競技技場場等等）） お台場周辺 東京国際空港 （羽田空港） 新東京国際空港 （成田空港） オオリリンンピピッックク?? パパララリリンンピピッックク 会会場場 陸上競技?サッカー等 バレーボール?テニス等 都心周辺 空港アクセス高速バス 東京駅 鉄道 新宿駅 新宿バスターミナル 海外 （国内） 国内 （海外）
1) Mobile device has its unique ID (MAC address) and continuously emits a probe request (PR) to connect access point2) WifiScanner automatically captures a PR which contains unique ID Example of recorded data WifiScanner Capture d Site Unique ID datetime 3 Iho 72 2017/8/14 12:00 3 Iho 72 2017/8/14 12:25 3 Iho 72 2017/8/14 15:00 WifiScanner Detection of travel pattern Principle of Wi-Fi Packet Sensing 4
Survey period: (45 days) Aug. 6. 2017 - Sep. 19. 2017 Number of WifiScanners: 62 devices in 53 sites Survey in Okinawa Main Island 5 Naha City
Appendix Basic analysis: Duration of stay Number of visit Duration (hour) minimum median mean max 0.042 75.61 78.34 191.32 No. visit minimum median mean max 2 5 5.29 27
Appendix Basic analysis: Area OD table Inside Naha city trips As the Entrance of Okinawa island Area trips Area origin and destination table Naha city and other areas Motobu peninsula and middle area Statistical nalysis Total tour patternTendency just between trips
Wi-Fi in Wi-Fi Probe Request ? 2017 25
26 Structure of tourists’ travel behavior model Rental car office (Shin Chitose/Asahikawa) Asahikawa Furano Sunagawa First-destination choice Duration of stay Continue End Excursion choice Furano SunagawaAsahikawa Explanatory variables !"#$%&: Travel time between area " & ( )*+,-&: Number of tourism spots in area ( Indicator of attractiveness )$.-+/&:Visits during lavender season (Furano and Kamifurano) Duration (stay time) 011"2.3&: Arrival time at area ( Continue End Excursion choice Furano SunagawaAsahikawa 4$5,,"#$: Remaining time for sightseeing !"#$%&, )*+,-&, )$.-+/& 7"-",$8&: Number of visits in area ( i : origin k : destination Assumption: Tourists continue to choose each destination sequentially while considering time constraints. Continue to the next day…
27 Number of staying people by time-of-day (lavender season) Policy (1) might attract more tourists to Kamifurano area and mitigate the concentration in Furano area Implementation of Policy (1) <Simulation setting> Variable of “No. tourism spots” in Kamifurano area is multiplied by 1.2 Policy (1):Increase the attractiveness in Kamifurano area Change in the no. visitors (by %) for each area Furano Kamifurano 1 5 4 3 2 6 7 10km -7.3% +50% -9% -9.8%-12% -5.6% +4.2%
28 Number of staying people by time-of-day (lavender season) Implementation of Policy (2) Policy (2): Increase the attractiveness in Furano area only during off-peak time 1 5 4 3 2 6 7 10km -2.8% +2.1% +9% -4.9%-0.7% 0 +1.1% Furano PeakOff-peak Off-peak N=794 <Simulation setting> Variable of “No. tourism spots” in Furano area is multiplied by 1.2 during off-peak time Change in the no. visitors (by %) for each area
最近の主な研究テーマ プロジェクト評価?費用対効果分析→経済学?統計科学 l移動の時間価値に関する理論的?実証的研究 l旅行時間信頼性向上便益の推計方法に関する研究 地域間?全国レベルでの交通流動分析→交通行動分析 lETC導入が高速道路交通需要に与えた影響のマクロ統計分析 lクルマの“保有”と“利用”に関するパネルデータ分析 都市内レベルでの交通流動分析→交通工学?心理学?統計科学 l都市鉄道の相互直通運転と列車遅延に関する数理統計的分析 l交通ビッグデータを用いた鉄道利用者のアクティビティモデル分析 29
最近の主な研究テーマ(続き) ミクロな交通流動分析→シミュレーション?ビッグデータ l空港ターミナル内歩行者移動の動線評価に関する研究 l動画像処理と行動モデルを用いた歩行者シミュレータ開発 道路利用者のサービス改善→システム開発?ビッグデータ l不確実性下での動的な経路誘導（カーナビ）システムの開発 l道路交通のリアルタイムなサービス水準推計システムの開発 国土強靭化のための計画論→経済学?ネットワーク科学 l計画停電が首都圏鉄道ネットワークの利便性に及ぼした影響 l自然災害とマクロ経済成長の分析 l電力/ガス供給ネットワークの脆弱性分析 30
? ? ? AI ? ? ? / ? ? ? ? ? ? ? / ? /?/ 2018 2018
32 ＩＣＴ?ＡＩを活用した観光渋滞対策 観観光光地地周周辺辺でで広広域域的的にに発発生生すするる渋渋滞滞をを解解消消し、回遊性が高く、円滑な移動が可能な魅魅力力ああるる 観観光光地地をを創創造造するため、ＩＩＣＣＴＴ??ＡＡＩＩ等等のの革革新新的的なな技技術術をを活活用用し、警警察察やや観観光光部部局局とともも連連携携しながら、 エリアプライシングを含む交通需要制御などのエエリリアア観観光光渋渋滞滞対対策策のの実実験験??実実装装をを推推進進??支支援援。 交通需要マネジメント（TDM） 観光交通イノベーション地域 ＩＣＴ ＡＩ ビッグデータ（観光客?車?公共交通等） エリアマネジメント 過去の渋滞発生履歴 をＡＩが学学習習??分分析析 交通の変化をＡＩが判 断し渋滞発生を予予測測 革新的な技術 ＥＴＣ２．０、高度化光ビーコ ン、ＡＩカメラ等で人や車の動 きを収収集集 ＡＩの分析?予測結果に基づ き人や車の流れを最最適適化化 信号制御、交通規制等 至 ＩＣ 主要観光地 Ｐ Ｐ Ｐ Ｐ 道路空間の再編 等
33 （参考） 主なＩＣＴの例 ＡＩカメラ 高度化光ビーコン ＡＩによる画像処理で交通量調 査、自動車起終点調査をＩＴ化 車（交通量等等） 人（利用者数） ＥＴＣ２．０ ＥＴＣ２．０車載器と路側機との通信により、 プローブ情報（位置、速度、急ブレーキ、経路等） を収集 ※柔軟に設置?計測が可能な、可搬型の ＥＴＣ２．０路側機について、今年秋頃より 導入予定 ＥＴＣ２.０ 車載器 道道路路 ククルルママ 高高度度化化光光ビビーーココンン ?プローブ情報等 ?渋滞情報?旅行時間情報 ?信号情報等 高度化光ビーコンと対応車載機との双方向通信 により、交通情報（渋滞、旅行時間、信号情報等） の提供、プローブ情報等の収集
交通を科学する～学術的基礎の多様さ l交通工学 l交通経済学 l交通心理学 u統計学，コンピューティング，物理学 u社会学，法学，デザイン論 34 ? “Discipline” ?
36 Process and context in choice models Moshe Ben-Akiva & André de Palma & Daniel McFadden & Maya Abou-Zeid & Pierre-André Chiappori & Matthieu de Lapparent & Steven N. Durlauf & Mogens Fosgerau & Daisuke Fukuda & Stephane Hess & Charles Manski & Ariel Pakes & Nathalie Picard & Joan Walker Mark Lett (2012) 23:439–456 DOI 10.1007/s11002-012-9180-7 Preferences Plan Choice Attitudes,Affect, Perceptions / Beliefs Opportunities, Constraints, Information
?REUTERS 理論と観測 37
?REUTERS ?LIGO Theory of Gravitational Waves Empirics of Gravitational Waves 重力波の理論と観測 38 (Mathematical Model) (Ultra-high resolution Data)
都市の立地?通勤構造の理論と観測 39 Alonso (1960) [ ? ] (Theoretical Toy Model) (NTT Docomo) ? (1996) ? docomo Insight Marketing (Ultra-high resolution Data)
　 　福田研究室では人間の行動を予測する研究を行なっている。人間は予想外の行動をとってしまうもので あり、それを正確に予測することはとても困難である。先生はどのようにして人間の行動を予測している のだろうか。本稿では先生の研究をいくつか取り上げ、実際に人間の行動を予測をするアプローチに迫る。 また、福田研究室の日々の研究が社会にどのように影響を与えているのかについても触れる。 土木工学で変わる人々、 変えていく社会 福田 大輔 准教授　1974年長崎県生まれ。東京大学大学 院工学系研究科社会基盤工学専攻修士課程修了。2001年 より、東京工業大学大学院理工学研究科土木工学専攻助 手(工学部土木?環境工学科兼任)。2005年より同准教授。 土木工学専攻 福田 大輔 研究室 　 　 　 　 Landfall (2013 Winter) http://www.plan.cv.titech.ac.jp/fukudalab/landfall-fukuda.pdf ? ? ? ? ? ? ?

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