ワットの蒸気機関の発明に端を発したシステム制御工学は，現在では航空機やロボットを始めとするさまざまなシステムを自動化するのに不可欠な技術です．この技術を支えるシステム制御理論は，より高度に，より美しい体系へと絶えず進化しています．本分野では，システム制御技術が直面している問題を解決するための最先端の非線形制御理論・スイッチング制御理論・ロバスト制御理論およびシステムインティグレーション理論を研究しています．これに加えて，スマートグリッド・パワーエレクトロニクス分野における高性能最適制御，電力系統安定化，ロボットメカトロニクスの最適制御，ネットワーク化制御系の制御など，電気電子，情報，通信を融合した応用研究を通じて，社会に貢献する制御技術の開拓に努めています． 

電気エネルギーは，磁気エネルギーや機械的エネルギーなどの他のエネルギーへ高効率で変換可能であることから，その応用技術は多岐に亘っています．当研究室では，電磁気学および回路理論などの物理現象の実践的な理解の上に立ち，電気エネルギー応用のための機器の特性解析，設計法に関する教育研究を行っています．具体的には，次世代の直流－直流電力変換回路技術， 超電導応用技術や非線形磁気応用技術の開発に対し，エネルギー的視点に立った高効率かつ高エネルギー密度化を目指し，これら電気機器の現実的な設計・開発を行うため，電磁界解析によるシミュレーションと実験の両アプローチにより取り組んでいます． 

本分野は，大気から地球周辺の宇宙空間までの領域について，中でも電離圏と呼ばれる領域を中心として，観測的に研究しています．この領域は，太陽からのプラズマが大気に降り込んでオーロラを光らせるなどの上からの影響と，地震や台風などの下層大気からの波のエネルギーが電離圏に伝わって変動を引き起こす下からの影響による現象が発生しており，この上下からのエネルギー流入によって常に変動しています．私たちの研究は，この領域で発生している未知の現象の発見とその原因の解明を行うことを基本とし，人類の宇宙利用への貢献を目指しています．研究手法として，様々な帯域の電波観測用アンテナを国内・海外に設置して自分達で観測を行うだけでなく，GPS や人工衛星で取得されたデータも解析することで，地球規模のグローバルな研究を国際協力のもとで行っています． 

ワイドギャップ半導体をはじめとする半導体の光電子物性・光デバイスの基礎から応用までの教育・研究を行っています。高速大容量光通信，大容量情報記録，情報の安全性，高効率太陽電池，医療や生命現象探索用の分光計測などで光エレクトロニクスの重要度は益々高くなっています。私達は紫外からテラヘルツ(THz)までの広い波長域を研究対象とし，超高速分光や遠赤外分光など極限計測技術を用いて原子や電子の動きなどを捉えて半導体における物理現象を明らかにし，高度な量子物理学的効果やナノ構造に現れる光の本質に関する探索研究とこれに基づく先駆的デバイス提案を行うことに取り組んでいます。 

半導体工学や電子物性を基礎とし，将来につながる新しいエレクトロニクスを開拓すべく，電子バイスに関連する教育・研究を幅広く行っています．最近の主な研究テーマとしては，①有機EL，トランジスタ，太陽電池の高速時間分解動作解析，②新型プリンテッドエレクトロニクスによるIoTデバイスの開発，③強相関物質のエレクトロニクス応用に向けた新規相転移型トランジスタの開発，④分子レベル超薄膜を用いたフレキシブルデバイス，量子デバイスの開発，⑤電磁気学を応用したアドバンスド電磁気学デバイスなど，これまでになかった新しい電子デバイスに関する研究に取り組んでいます． 

通信分野は社会のインフラを担当する最も重要な分野であり，情報通信産業の実質GDPは99.8兆円（2020年度情報通信白書）と全産業の10.2％を占めており，最大の規模を誇ります．また、2020年からは新しい移動通信システムである『5G(第5世代移動通信システム)』を利用したサービスへの移行が始まりました．5Gの通信環境が整えば，より大きなデータ通信や処理を必要とするIoTやAI関連のサービス開発に拍車がかかると考えられ，注目を集めています．本分野では，超高速無線関連技術や，それに利用されるＡＩ，信号処理機能の高性能化を目指しています．高性能・高機能通信システムの実現を目的とした最適化ツールやシミュレーションツールの開発，革新的通信方式，さらには新しい信号処理機能の実現等について，多角的に研究しています． 

大規模複雑システムのモデル化，解析，設計，最適化に関する研究を大きなテーマとして，これらを実現する数理的手法とアルゴリズムに関する研究を理論と応用の両面から行っています．具体的には，(1) 生物システムの工学的応用及び生態システム，(2) 低消費電力・高性能VLSIおよび動的再構成可能FPGAの最適設計，(3) 知能ロボット群の行動制御及び創発性の解明，(4) 最適化技術を中心としたソフトコンピューティングの工学システムへの応用，(5) カオス力学系などの非線形力学系を用いた最適化手法の開発と解析，などを行っています． 

電子情報技術を駆使した研究を行っています．現在のメインテーマは，究極の3次元映像技術といわれるホログラフィを電子的に制御して，3次元テレビや3次元顕微鏡などの次世代映像・可視化システムの研究・開発です．その実現には計算の高速化が不可欠で，実際にLSIの回路設計をして独自のハードウェアを開発することや，GPUなどの高並列プロセッサによる並列システムの構築などにも積極的に取り組んでいます． 

人工知能（Artificial Intelligence: AI）は，様々な分野の基礎理論を運用，統合，発展してきた研究分野です．脳科学や哲学，認知科学など，脳や思考の仕組み自体の研究も含まれますが，当研究室は，「工学的に利用可能な知能の側面」に着目します．特に複数の人間，複数のロボットにおける知的な協調や，時には競争による学習や進化を計算機上に再現し，交通(自動車，ドローン，潜水艇の自律運行)，エネルギー計画，物流の側面から人をサポートするシステム構築を目指しています．これらの問題は，環境に大きく依存することから，最適性に加えて，変化に対する頑健性，人に対する安全性，さらに，AIが出す解を人に信頼してもらうためのホワイトボックス化など，チャレンジングな課題を数多く含んでいます．