構造物に設置されたセンサによって得られるフィジカル空間の情報に基づいて, サイバー空間で対象構造の物理現象を再現する技術は, サイバー・フィジカルシステム(CPS)やデジタルツインと呼ばれ, 個々の機器ごとの環境状態や経年劣化を常時モニタリングすることで安全かつ経済的な設計・保守管理・運用を可能にする技術として注目されています．

その中でも私たちは, ひずみを計測して変形を推定する課題に取り組んでいます． ひずみを入力とした変形同定は，変位(変形)によってひずみ(伸び)が生じるという物理法則の逆をたどる逆問題にあたります． 私たちは，光ファイバセンサから得られる限られた箇所のひずみから全体の変形を同定することを目指しています．

日本船舶技術研究協会(JSTRA)の研究開発 (日本財団助成事業) の PV はこちら

• 【日本語版】船体構造デジタルツイン　プロモーション動画(日本船舶技術研究協会)
• 【English】Digital Twin for Ship Structures (JSTRA)

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光ファイバセンサはファイバに沿ったひずみ分布を測定することができます． 理論上はファイバから得たひずみを積分することで変形を求めることができるのですが， 実際にはケーブルのねじれや材料の非線形性，大変形といった課題があります． より高度なモデル化と機械学習という2つのアプローチで課題を解決し，形状センサの実用化を目指します．

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私たちは，デジタルツインを実現するための構造解析システムとしてi-SAS (integrated-Structural Analysis System) を開発しています． i-SASは, 構造物に設置されたセンサによる計測量に基づいて, 現在および未来の構造物の状態量を推定し, 設計・保守・運用に寄与する情報を提供することを目的としており, 構造解析・データ分析・センシングシステム・センサ配置の最適化・可視化ツールをシームレスに接続した統合的な構造解析システムです．

▶︎ i-SAS wiki

2021年度には，海上技術安全研究所で実施された縮尺模型船を用いた水槽試験において，模型船のデジタルツインシステムをi-SASによって構築し リアルタイムに模型船の応答を推定可能であることを実証しました．

> 模型船デジタルツインシステムのGUI

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ソーラーボードプロジェクト2019　集合写真

ボートの曳航水槽での試験(本郷)

琵琶湖での航行の様子

野外でのソーラーパネルテスト(本郷キャンパス)

手賀沼(千葉県)での湖試験

船体の制作風景

学部3年生向け　研究室紹介

柏キャンパス　一般公開 (VRによる造船所見学 / ソーラーボート展示)

柏キャンパスでのBBQ