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    セキュアRFIDタグチップの設計論

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    In this thesis, we focus on radio frequency identification (RFID) tag. We design, implement, and evaluate hardware performance of a secure tag that runs the authentication protocol based on cryptographic algorithms. The cryptographic algorithm and the pseudorandom number generator are required to be implemented in the tag. To realize the secure tag, we tackle the following four steps: (A) decision of hardware architecture for the authentication protocol, (B) selection of the cryptographic algorithm, (C) establishment of a pseudorandom number generating method, and (D) implementation and performance evaluation of a silicon chip on an RFID system.(A) The cryptographic algorithm and the pseudorandom number generator are repeatedly called for each authentication. Therefore, the impact of the time needed for the cryptographic processes on the hardware performance of the tag can be large. While low-area requirements have been mainly discussed in the previous studies, it is needed to discuss the hardware architecture for the authentication protocol from the viewpoint of the operating time. In this thesis, in order to decide the hardware architecture, we evaluate hardware performance in the sense of the operating time. As a result, the parallel architecture is suitable for hash functions that are widely used for tag authentication protocols.(B) A lot of cryptographic algorithms have been developed and hardware performance of the algorithms have been evaluated on different conditions. However, as the evaluation results depend on the conditions, it is hard to compare the previous results. In addition, the interface of the cryptographic circuits has not been paid attention. In this thesis, in order to select a cryptographic algorithm, we design the interface of the cryptographic circuits to meet with the tag, and evaluate hardware performance of the circuits on the same condition. As a result, the lightweight hash function SPONGENT-160 achieves well-balanced hardware performance.(C) Implementation of a pseudorandom number generator based on the performance evaluation results on (B) can be a method to generate pseudorandom number on the tag. On the other hand, as the cryptographic algorithm and the pseudorandom number generator are not used simultaneously on the authentication protocol. Therefore, if the cryptographic circuit could be used for pseudorandom number generation, the hardware resource on the tag can be exploited efficiently. In this thesis, we propose a pseudorandom number generating method using a hash function that is a cryptographic component of the authentication protocol. Through the evaluation of our proposed method, we establish a lightweight pseudorandom number generating method for the tag.(D) Tag authentication protocols using a cryptographic algorithm have been developed in the previous studies. However, hardware implementation and performance evaluation of a tag, which runs authentication processes, have not been studied. In this thesis, we design and do a single chip implementation of an analog front-end block and a digital processing block including the results on (A), (B), and (C). Then, we evaluate hardware performance of the tag. As a result, we show that a tag, which runs the authentication protocol based on cryptographic algorithms, is feasible.電気通信大学201

    Real-time generation and adaptation of social companion robot behaviors

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    Social robots will be part of our future homes. They will assist us in everyday tasks, entertain us, and provide helpful advice. However, the technology still faces challenges that must be overcome to equip the machine with social competencies and make it a socially intelligent and accepted housemate. An essential skill of every social robot is verbal and non-verbal communication. In contrast to voice assistants, smartphones, and smart home technology, which are already part of many people's lives today, social robots have an embodiment that raises expectations towards the machine. Their anthropomorphic or zoomorphic appearance suggests they can communicate naturally with speech, gestures, or facial expressions and understand corresponding human behaviors. In addition, robots also need to consider individual users' preferences: everybody is shaped by their culture, social norms, and life experiences, resulting in different expectations towards communication with a robot. However, robots do not have human intuition - they must be equipped with the corresponding algorithmic solutions to these problems. This thesis investigates the use of reinforcement learning to adapt the robot's verbal and non-verbal communication to the user's needs and preferences. Such non-functional adaptation of the robot's behaviors primarily aims to improve the user experience and the robot's perceived social intelligence. The literature has not yet provided a holistic view of the overall challenge: real-time adaptation requires control over the robot's multimodal behavior generation, an understanding of human feedback, and an algorithmic basis for machine learning. Thus, this thesis develops a conceptual framework for designing real-time non-functional social robot behavior adaptation with reinforcement learning. It provides a higher-level view from the system designer's perspective and guidance from the start to the end. It illustrates the process of modeling, simulating, and evaluating such adaptation processes. Specifically, it guides the integration of human feedback and social signals to equip the machine with social awareness. The conceptual framework is put into practice for several use cases, resulting in technical proofs of concept and research prototypes. They are evaluated in the lab and in in-situ studies. These approaches address typical activities in domestic environments, focussing on the robot's expression of personality, persona, politeness, and humor. Within this scope, the robot adapts its spoken utterances, prosody, and animations based on human explicit or implicit feedback.Soziale Roboter werden Teil unseres zukünftigen Zuhauses sein. Sie werden uns bei alltäglichen Aufgaben unterstützen, uns unterhalten und uns mit hilfreichen Ratschlägen versorgen. Noch gibt es allerdings technische Herausforderungen, die zunächst überwunden werden müssen, um die Maschine mit sozialen Kompetenzen auszustatten und zu einem sozial intelligenten und akzeptierten Mitbewohner zu machen. Eine wesentliche Fähigkeit eines jeden sozialen Roboters ist die verbale und nonverbale Kommunikation. Im Gegensatz zu Sprachassistenten, Smartphones und Smart-Home-Technologien, die bereits heute Teil des Lebens vieler Menschen sind, haben soziale Roboter eine Verkörperung, die Erwartungen an die Maschine weckt. Ihr anthropomorphes oder zoomorphes Aussehen legt nahe, dass sie in der Lage sind, auf natürliche Weise mit Sprache, Gestik oder Mimik zu kommunizieren, aber auch entsprechende menschliche Kommunikation zu verstehen. Darüber hinaus müssen Roboter auch die individuellen Vorlieben der Benutzer berücksichtigen. So ist jeder Mensch von seiner Kultur, sozialen Normen und eigenen Lebenserfahrungen geprägt, was zu unterschiedlichen Erwartungen an die Kommunikation mit einem Roboter führt. Roboter haben jedoch keine menschliche Intuition - sie müssen mit entsprechenden Algorithmen für diese Probleme ausgestattet werden. In dieser Arbeit wird der Einsatz von bestärkendem Lernen untersucht, um die verbale und nonverbale Kommunikation des Roboters an die Bedürfnisse und Vorlieben des Benutzers anzupassen. Eine solche nicht-funktionale Anpassung des Roboterverhaltens zielt in erster Linie darauf ab, das Benutzererlebnis und die wahrgenommene soziale Intelligenz des Roboters zu verbessern. Die Literatur bietet bisher keine ganzheitliche Sicht auf diese Herausforderung: Echtzeitanpassung erfordert die Kontrolle über die multimodale Verhaltenserzeugung des Roboters, ein Verständnis des menschlichen Feedbacks und eine algorithmische Basis für maschinelles Lernen. Daher wird in dieser Arbeit ein konzeptioneller Rahmen für die Gestaltung von nicht-funktionaler Anpassung der Kommunikation sozialer Roboter mit bestärkendem Lernen entwickelt. Er bietet eine übergeordnete Sichtweise aus der Perspektive des Systemdesigners und eine Anleitung vom Anfang bis zum Ende. Er veranschaulicht den Prozess der Modellierung, Simulation und Evaluierung solcher Anpassungsprozesse. Insbesondere wird auf die Integration von menschlichem Feedback und sozialen Signalen eingegangen, um die Maschine mit sozialem Bewusstsein auszustatten. Der konzeptionelle Rahmen wird für mehrere Anwendungsfälle in die Praxis umgesetzt, was zu technischen Konzeptnachweisen und Forschungsprototypen führt, die in Labor- und In-situ-Studien evaluiert werden. Diese Ansätze befassen sich mit typischen Aktivitäten in häuslichen Umgebungen, wobei der Schwerpunkt auf dem Ausdruck der Persönlichkeit, dem Persona, der Höflichkeit und dem Humor des Roboters liegt. In diesem Rahmen passt der Roboter seine Sprache, Prosodie, und Animationen auf Basis expliziten oder impliziten menschlichen Feedbacks an

    多様なポストゲノムデータのためのアラインメントフリーなアルゴリズムの構造

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    学位の種別: 課程博士審査委員会委員 : (主査)東京大学教授 今井 浩, 東京大学教授 小林 直樹, 東京大学教授 五十嵐 健夫, 東京大学教授 杉山 将, 東京大学講師 笠原 雅弘University of Tokyo(東京大学
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