地域環境工学概論ii京都大学大学院農学研究科森林科学専攻農学部組織図...

KYOTO UNIVERSITY京都大学

地域環境工学概論IIー食料・エネルギ・環境ー

農学研究科地域環境科学専攻

生物センシング工学分野

近藤直

キーワード：食料，エネルギ，環境，農業機械，ロボット，アジア，世界


ガイダンス

１回生：共通教育（地域環境工学概論）

２回生：共通教育，専門科目（材料力学，熱力学，生物生産機械学）

３回生：１１月頃分野分属調査（制御工学：微積，ラプラス変換，農産物性科学）

１月に分野分属決定

４回生：課題研究，８月に大学院入試（英語，専門科目(1):地域環境科学の問題，専門科目(2)：系および分野の問題）

その後，就職あるいは大学院

大学院修士課程修了後あるいは博士課程（Ph.D）

京都大学とは

1897年: 京都大学の設立（日本で２番目の帝国大学）1923年：農学部は7番目の学部として発足1953年：大学院農学研究科の設置

総合人間学部，文学部，教育学部，法学部，経済学部理学部，医学部，薬学部，工学部，農学部

大学院（16研究科＋4専門職大学院）

京都大学大学院農学研究科

森林科学専攻

農学部組織図

１次生産

２次生産（加工）

摂取

人類の健康で豊かな暮らし

応用生命科学専攻

食品生物科学専攻

生物資源経済学専攻

応用生物科学専攻

農学専攻

地域環境科学専攻

京都大学農学研究科の研究内容

環境

生命

食料

京都大学農学部

資源生物科学科応用生命科学科地域環境工学科食料・環境経済学科森林科学科食品生物科学科

（６学科）


施設機能工学分野水資源利用工学分野水環境工学分野農村計画学分野農業システム工学分野フィールドロボティクス分野生物センシング工学分野

（７専攻）

（７研究分野）

１研究分野には２名から４名の先生が所属し，４年次に課題研究を行い，卒業論文を書く。

フィールドロボティクス

生物センシング工学

農業システム工学

食料エネルギー系分野のキーワード

食料生産エネルギ環境

植物工場テラメカニクス

農業施設

グリーンハウス

システム

精密農業

THｚ波物質特定

ロボット自動化

非破壊計測

環境調節メタン発酵

品質計測

リモートセンシング

情報化

トレーサビリティ

農作業機械

原動機

医薬品

機械制御

土

宇宙農業

食品牛魚

農産物

農作物

農用車両

最適化

細胞

バイオセンサ分光

稲作畑作

数値計算

Research Fields of Bio-production Engineering

Field Robotics

Bio-Sensing Engineering

Agricultural Systems Engineering

Bio-instrumentation

Spectroscopy

Machine vision

分子

細胞

器官・組織

個体・農産物

施設

音や光、画像技術などを使って複雑系（生物）から、さまざまな情報をセンシング・解析し、人々の暮らし（食料生産、医療、創薬等）に役立てる研究を行っています。

生物センシング工学分野

農畜水産物の生体計測

施設内の自動化

細胞研究バイオセンサ予防医療

食と農の情報化

ポストハーベスト技術非破壊検査

機能性物質、アレルゲン検査

教授：近藤直准教授：小川雄一

助教：鈴木哲仁E-mail: [email protected]


研究

多面的な深い議論（高レベルの議論）

工学的側面

物理的側面生物学的側面

化学的側面

社会科学的側面

生物センシング工学研究室のスタッフ

教授: 近藤直准教授: 小川雄一助教: 鈴木哲仁連携教員: Garry Piller (Australia)研究員: 藤浦建史

川村恒夫上田泰史中島周作小長谷圭司Wu Jingjing(China)Gao Yuan (China)Syduzzaman (Bangladesh)

秘書: 西垣真紀子加戸綾乃

学生：約33名 (18名が留学生) As of Dec., 2018

Students of Laboratory of Bio-Sensing Engineering

Syduzzaman (BGD)

Dimas Firmanda Al Riza (IDN)

Peng Yingqi(CHN)Stephen Njehia Njane(KEN)Khaliduzzaman(BGD)Nie Sen (CHN)Konagaya KeijiAfzal Rahman(BGD)Huang Zichen(CHN)Sumon Miah(BGD)

Ph.D Course (10) MS Course (18) Undergrad. School (5)

Yoneda Minori

Sawa Takayuki

Nomura Rie

Kanayama Mayumi

Yoshida Rina

Tatsumi Ayuko

Takenouchi

Uehara

Kawasaki

Nishio

Honda

As of Jan, 2019

International students: 18

Japanese students: 15

Chen Rulin (CHN)

Tsay Lok Wai Jacky (HKG)

Chiang Wen-Hsin (TWN)

Omwange Ken Abamba (KEN)

Rotich Vincent Kipkirui (KEN)

Otieno Samuel Ouma (KEN)

Saha Khokan Kumar (BGD)

Zhao Xunyue (CHN)

Ogata Kohei

Fukuda Hiroki

Horiuchi Shuhei

Shu Xin Cao (BEL)* * Special Auditor

** Special Research Student

Lu Zhan(CHN)**

人類の健康で豊かな暮らし

医療，生命

医学部

農学部工学部

理学部

食料，生命，環境

真理の追究

工学技術の創生

京都大学農学部

資源生物科学科応用生命科学科地域環境工学科食料・環境経済学科森林科学科食品生物科学科

（６学科）


施設機能工学分野水資源利用工学分野水環境工学分野農村計画学分野農業システム工学分野フィールドロボティクス分野農産加工学分野

（７専攻）

（７研究分野）

１研究分野には２名から４名の先生が所属し，４年次に課題研究を行い，卒業論文を書く。

農学部

１回生２回生３回生４回生

共通教育（教養教育）

専門教育

研究分野へ分属

課題研究

卒業論文

大学院入試

就職活動（企業）

大学院（修士課程）１年２年

修士号（マスター）修士（農学）

就職活動（企業）

研究と修士論文

大学院（博士課程）１年２年３年

博士号（ドクター）博士（農学）

研究と博士論文

就職活動（研究職）

授業の選択の自由度が高い


学部１回生２回生３回生４回生

修士課程１回生２回生

大学入学後は・・・

博士課程１回生２回生３回生

共通教育共通教育，一部専門科目専門教育分野分属卒業論文，大学院入試（英語，専門科目）

修士論文，専門科目修士論文

博士論文，研究員（日本学術振興会）博士論文，研究員（日本学術振興会）博士論文，研究員（日本学術振興会）

研究グループ

研究グループ

研究グループ

研究グループ

勉強会

生物センシング工学研究室

１週間の報告問題解決方法の提案情報の共有

自学自習の方法研究の進め方がわからない実験装置のことで相談したい実験の協力が必要

異なるものの考え方

多面的な見方

新しいアイデア

異なる技術

問題解決能力・課題設定能力の育成

グループミーティング

数学国語理科（物理，生物，化学，地学）社会（歴史，地理，現代社会，倫理，政治経済）英語

受験のための科目大学で必要な科目社会に出てから必要な科目

プレゼン能力（デザイン力）コミュニケーション能力問題解決能力人間力（リーダーシップ，人間関係形成）基礎学力・専門学力

OceaniaEuropeNorth AmericaSouth America

Asia

Africa

Popula

tion (

Bill

ion)

10.0

9.0

8.0

7.0

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

01950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050

Ref

Asian +African people 70 % (2010) → 80 % (2050)

Population growth curves in the world

0.2 Billion

1 Billion

0.9 Billion

2 Billion

20億人

0.13

0.12

0.11

0.10

0.09

0.08

0.07

0.06

0.05

Japan0.1 Billion

1.5

1.4

1.3

1.2

1.1

1.0

0.9

ChinaWho can provide foods

for two more billion people?

FAO Hunger Map

800 Million undernourishment people

1 Billion

10億人

0.9 Billion

9億人

Grain self sufficiency (2003)

」

Asia(1,276)

Rice

Wheat

Corn

Soybean Cassava

N.America(552)

Rice

Wheat

Corn

Soybean

S.America(304)

Rice

Wheat

CornSoybean

Cassava

Africa(232)

Rice

Wheat

Corn

Soybean

Cassava

Europe(298)Rice

Wheat

Corn

Soybean

Crop production in the world

Unit: million ton

No.1 Product depends on region.

Rice

Wheat

Corn

SoybeanCassava

」

ロシア

不耕作地の増大農地土壌の劣化

対象地域の抱える課題

中国

生産環境の汚染

メコンデルタ地域

生産環境の不安定性インド

低生産性人口急増アフリカ

農地土壌の劣化低生産性水資源不足

水不足の現状

人為による土地の劣化の状況

食料生産と環境保全を同時に解決する新技術開発


20億人のための食料生産解決するには？

１．田畑での生産性を上げる。

肥料，品種改良

２）労働生産性の向上：同じ時間でも，よりたくさんの作業→適期に作業ができる→品質，収量の向上

１）土地生産性の向上：同じ面積でも，よりたくさんの農産物を収穫

機械化，自動化，ロボット化

USA

170

79

52 France

56 Germany

UK

Japan 1.7

China

1.1

Korea 1.0

Indonesia 1.0Thailand 0.9Malaysia 4.0

Bangladesh 0.3

Land-in-farm per farmer (ha)

Philippines 0.2

Because of precise water

control on paddy field

Cambodia 0.7

India 0.4

Chile 4.6

American and European agriculture

Who can provide our foods?

Large scale Extensive Agriculture

11/38

Asian Countries

Small scale Intensive Agriculture

12/38

ロボットトラクタ

https://www.kubota.co.jp/new/2017/17-23j.html

Sensors: RTK-GPS, Laser scanner, Ultrasonic sensor, 4 cameras

since June, 2017 (in sight of operator)

Small scale Intensive Agriculture

㈱クボタ㈱ヤンマー

コーンと水田（中国吉林省）

Large scale

Small scale

Corn

Rice

Corn

コーン

米

Nov., 2016小規模農業

大規模農業

Thailand

India

Taiwan

Japan

Korea

J. Of JSAM77 (4), 2015, 238-242

M. Tanaka, Kubota Company

Harvesting

Transplanting

China

Vietnum Philippines

Indonesia

Mechanization Rate for Rice Production

4,690

13,443

12,600

42,500

30,557

7,753

800

260

1581

Unit: 1000 ha

Taste sensor

by Spectroscopy

(Protein and water

content measurement)

Information and Communication Technology

in Agricultural Machinery

Operation management

by GPS

http://www.kubota.co.jp/new/2013/131218-1j.html



１．土地利用型農業での生産性を上げる。

２．食品ロス・廃棄を削減する。

ほぼその半分が収穫後，貯蔵中に

残りの半分は消費の段階でロス

A dinner in Thailand

Not start eating but finished!

A dinner in US

Main dish

Dessert

Yesterday’s dinner at Hamilton, NZ

StarterMain dish

Typical Japanese dinner

Trick of Higher Efficiency of Food Supply Chain

Sold out Goods Left

Profit＜

http://netgeek.biz/archives/65755

日本での食品廃棄：年間1700万トン(500-800万トンは食べられる)(300万トンは家庭ごみから)

400万トンはリサイクル1300万トンは埋め立ておよび焼却

Waste

日本での消費期限切れ食材


１．土地利用型農業での生産性を上げる。

２．食品ロスを削減する。

ほぼその半分が収穫後，貯蔵中に

残りの半分は消費の段階でロス

農畜水産物の蛍光物質

Typical Citrus Fruit grading system

PC

Host PC

180°Turn over

PC

カメラ照明

X線発生器

シンチレータ

PC

Judgement PC

トリガ用センサ

分光器

ハロゲンランプ

果実選別施設のセンサ

腐敗

軽微なキズが腐敗になる

白色光下紫外光下

蛍光画像

蛍光画像

ピンホール腐敗腐敗拡大カビ他の果実へ影響

貯蔵中に軽微なキズから腐敗へ

2 weeks1 week

軽微なキズの果実も健全な果実と分けて貯蔵

２種類の LEDによるダブルイメージング

White LED

device

Camera

UV LED device

PC

White LED

device

White LED

device

UV LED device

UV LED device

数時間で１ラインから検出した果実

日本：米，畜産，野菜，果物等の生産額は８．５兆円（2014年）

中国：４００兆円米国：２００兆円インド：１７０兆円ブラジル：１００兆円ロシア：５０兆円フランス，ドイツ，豪州

３割のロスを削減

蛍光物質

ほとんどあらゆる農畜水産物に蛍光物質は複数存在する

維管束

農研機構：八谷他

Day 1 3 7 9 11 15

寄生虫（アニサキス）

オリーブオイルの蛍光

Color image (halogen lamp) and FL image (Ex: 365 nm)

A: Coratina; B: Chieti; C: Virgin OO; D: Taggiasca; E: Bosana; F:

Unknown, unfiltered;

G: Monte Etna; H: Ogliarola; I: Mix, Coratina, Ogliarola, Signora

ヘチマの病気と光合成活性度

白い斑点が強められる黄緑がかった葉は発光強度が低

い

濃い緑色の健康な葉の強度

クロロフィル蛍光を利用した光合成活性度計測

Demonstrative measurement during daytime

㈱イセキ，愛媛大高山教授より

新茶

自律移動型ドローン

病虫害の早期発見

紫外光を用いた作物のモニタリング

選果（ポストハーベスト）施設の役割

1. 効率的選別と労働力の代替(収量の計測，階級選別)2. 生産物の品質の均一化3. 生産物への付加価値 (地域ブランドの確立)4. 量だけなく質に基づく公平な選別5. 選別結果やGISに基づく営農指導6. 食品の安心安全のためのトレーサビリティへの貢献7. 食品ロスの減少

NAU

Soil sensor

Grading robot

精密農業

化学分析

GIS, DSS

消費者

ほ場情報

営農指導意思決定

残さ

地域ブランド消費者の声価格と量

バイオマス再利用

作業記録センシング情報

生産物と情報の流れ

情報付きほ場情報付き農産物

地域ブランド

データベース

農協・農業法人情報センター

市場，小売店

農産物情報

消費者

食品の安心・安全

生産者

営農指導

フィールド管理苗生産管理収穫選別貯蔵加工

Big Data-DB

AI時系列・空間的データデータ相互のリンク解析環境情報

収穫前収穫後

IoT based data acquisition & mining

機械学習，深層学習

ニューロ

多変量解析

スマート農業における情報の流れ

1925 ‘30 ‘40 ‘50 ‘60 ‘70 ‘80 ‘90 ‘00 ‘10

農作業(米作)の機械化センシング・自動化スマート化

トラクタ

コンバイン

田植機

農用原動機

耕うん機

籾すり機

自動脱穀機

精米機

乾燥機

野菜用機械

農業ロボット

食味計

非破壊検査

農産物の物理的特性

品質評価

精密農業・リモセン

バイオセンサ

機能性物質

６次産業化技術

精密畜産・水産

情報化

マクロ化

農業食料工学会のアクティビティ 48/48

ミクロ化


サステイナブルな食糧生産のための協力

World is demanding new technologies for the trade-off problem solution

Precision Agriculture, Precision Livestock and Aquaculture, Smart Agriculture., AI,

Robotics, Photonics, Information Technologies……..

政策・標準化

科学技術

政府

企業研究機関


Enlarge collaboration region for the food production

World is demanding new technologies for the trade-off problem solution

Precision Agriculture, Precision Livestock and Aquaculture, Smart Agriculture., AI,

Robotics, Photonics, Information Technologies……..


New technologies to solve the two big issues: Food

production and Environmental Conservation

for Continuous Affluent and Healthy Life on the Earth

for the next generation

世代を超えた技術伝承のために

環境

生命

食料

農学


７月24日（水）２限目の自学自習

今後，３０年間の地球規模の食料，環境，エネルギー問題に関して学んだこと，およびこれから勉強（研究）したいこととの関連についてA4サイズ１枚程度で図表を用いて述べなさい。農学に限らず，どのような側面からの内容でも可。

７月31日（水）のテストの際に提出

地域環境工学概論ii京都大学大学院農学研究科 森林科学専攻 農学部組織図...

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