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- AIフォトニクス－光を用いた意思決定－
- 情報通信や知的機能の基礎のひとつである意思決定を、光の特長を生かし解決するメカニズムを研究する。光カオスによる超高速意思決定やエンタングルメントによる協調的意思決定などの新原理とその応用システムを創出する。
- コンピュテーショナルイメージング
- 光学と情報科学を統合した新たなイメージング分野を開拓する。レンズレスカメラ、一画素カメラ、散乱イメージングなど、光計測、光制御システムの新原理を創出し、医療、天文、セキュリティを含む多様な分野に貢献する。
- 自然系を活用したシステムの新展開
- 自然系を生かすコンピューティングは、意思決定やコンピュテーショナルイメージングに留まらない様々な可能性がある。時刻同期技術と光ネットワークの融合による遅延保証ネットワークなどの新展開を探求する。
- モデル理論
- 圏論（構造を扱う数学）などの現代数学とデータに基づいたモデル理論構築を通して、自然系を用いたシステムの理論的基盤を探求する。「物理世界と情報世界を繋ぐ」というシステム情報学のアプローチの新たな基礎づけを目指す。
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