연구실을 들여다보면, 기계계의 공작실과 같은 일화가 눈에 뛰어들어 온다.안쪽으로 나아가면, 블루의 플라스틱으로 만들어진 거대한 단고무시의 모습이.정보학, 공학, 생물학이 융합하는 신기한 공간의 주인이, 인간의 감각·지각 확장※로부터 생물의 감각까지를 연구되고 있는 나가타니 나오히사 선생님.그 다양한 연구·교육의 일단을 소개합니다.
※기술을 사용해 감각 지각 기능을 확장시키는 것

 

인간다운 로봇 만들기에서 벌레 연구에

학생시절은 학부에서 박사과정까지 전기통신대학의 지능기계공학과에 재적하고 있었습니다.초등학생 때에 동경한 도라에몽의 영향이나 인간다운 로봇을 만드는 것에 관심이 있어 연구의 길로 나아갔습니다.그러나 당시는 지금까지 인공지능은 발달하지 않았기 때문에 인간다운 '움직임'의 원인이 되는 인간의 감각·지각의 규명에 VR을 사용하여 접근하고 있는 연구실에 들어갔습니다.여기에서는 특정의 전기적인 자극을 주어, 감각이나 지각을 확장시키는 연구등을 실시하고 있었습니다만, 공학과라고 하는 일도 있어, 사람의 감각이나 지각, 행동을 계측할 뿐만 아니라, 거기에 필요한 실험 장치도 만들었습니다.

오랫동안 사람을 대상으로 연구하는 가운데, 사람다움을 깊이 이해하기 위해서는 다른 생물과의 비교도 필요하지 않을까 느끼고 있었는데, 본학 부임전에 소속하고 있던 연구실이 개미의 연구를 하고 있었던 것으로부터, 개미나 단고무시등의 행동 관찰도 시작했습니다.이후 생물계의 연구자가 아니었음에도 불구하고, 벌레의 행동도 연구 대상에 포함하고, 이를 위한 VR 실험장치 「ANTAM」등, 벌레 전용의 관찰 장치의 개발도 실시하고 있습니다.

벌레가 조종합니까?역전의 발상에서 태어난 ANTAM

벌레의 행동 관찰 연구에는 오랜 역사가 있지만, 우리는 지금까지 육안으로 행해졌던 행동 관찰에 데이터 계측을 바탕으로 한 정량적인 방법을 도입하여 새로운 지견을 얻자 라고 생각합니다.그 때문에 궁리한 장치가 ANTAM.또, 그 개량판의 ANTAM-Q에서는 회전하는 투명한 구체상에 벌레를 놓고, 뒷면(복측)으로부터 이동 행동을 카메라에 거두고, 다리나 촉각 등의 특징점을 추출해 추적하는 것으로, 자연 환경에 가까운 행동 궤적, 운동 데이터를 수집합니다.

오늘날 심층학습은 급속히 진보하고, 얻은 데이터를 자동으로 상당한 정밀도로 수치화할 수 있기 때문에, 지금까지 파악되지 않은 미세한 움직임까지 볼 수 있으며, 곤충학의 세계에서는 수십 년 전 정도로 확정한 지견에서도 바꿀 수 있을까 기대하고 있습니다.

VR 실험장치 「ANTAM」

「움직임의 표본」만들기의 과학적 가치는?

ANTAM을 사용하면 행동을 수치화하고 보다 상세한 행동 데이터를 취할 수 있습니다. 가치도 있다고 생각합니다.

하나는 과학적 가치.예를 들어, 오카단고무시도 수십년 후에는 다른 걸음걸이를 하고 있을지도 모르기 때문에, 현재의 움직임을 기록해 두는 것은 박물관적인 가치가 있을 것입니다.생물종의 분류는, 통상, 형상이나 DNA가 기준이지만, 움직임의 데이터도 새로운 기준이 될지도 모른다.인류의 지적 자산으로서의 가치가 있다고 말하면 너무 말할까요?

다른 하나는 엔터테인먼트에 대한 응용입니다.애니메이션이나 게임의 모델링에 움직임의 표본을 활용한다.사람의 모션 캡처는 드물지 않지만 벌레의 모션 캡처는 어떨까요? ANTAM에서 많은 생물종의 움직임에 대한 데이터를 받으면 벌레를 움직이기 위해 제작자가 0에서 움직임을 모델링 할 필요가 없을 수 있습니다.한층 더 축적된 데이터를 분석하는 것으로, 메타버스 공간에서 리얼에 가까운 움직임을 하는 아바타를 만들거나, 벌레의 지각을 자세하게 해명해《벌레의 시점》을 즐길 수도 있을지도 모릅니다.뭔가 도라에몽의 비밀 도구를 사용한 세계를 방불케 하지 않겠습니까.

도공의 이어, 만들기의 수업

담당하는 수업의 하나가, 1년차 가을 학기 개강의 「디지털 패브리케이션」입니다.패브리케이션(제조)이므로, 3D프린터나 레이저 커터등을 사용해 제작을 실시합니다. CAD라는 컴퓨터에서의 도면 설계도 배웁니다.디자인계의 선생님과 나의 둘이서 담당하고 있어, 스마트 스피커를 디자인하는 등, 미술계의 대학에 가까운 것까지 만듭니다. 1년차생이 작업내용을 이론적으로 완전히 이해하는 것은 어려울지도 모릅니다만, CAD로 만든 모델이 3D프린터로부터 출력되면(자), 「초등학교의 도공 이래!」라고 다 기쁩니다. .저도 "실패를 신경쓰지 않고 그 때의 즐거움을 한 번 더 떠올리자"고 자주 말합니다.토요일의 집중 강의라고 하는 일도 있어, 학생에게도 교원에게도 약간 하드한 수업입니다만, 학생의 만족도는 매우 높고 보람이 있습니다.이 수업을 받은 학생이 나의 연구실에 들어오는 것도 늘어 왔고, 이수자의 제작물이 IVRC(Interverse Virtual RealityChallenge)※로 입상해, 프랑스에서 개최된 VR 이벤트에서도 전시되어 수상한 적도 있습니다.
※1993년부터 계속되는, 학생을 중심으로 한 팀으로 인터랙티브 작품을 기획·제작하는 챌린지.

탐구 학습을 향해~자유 연구의 정신을 소중히~

연구를 계속해 나가는 가운데, 초·중학생이나 고교생의 자유 연구로부터는 매우 자극을 받고 있습니다.도공의 두근두근감과 마찬가지로, 소박한 호기심에서 유래하는 것이 많기 때문이 아닐까요.단고무시에 대해서는, 일반의 분에 의한 행동 연구가 번성하고, 초·중학교의 자유 연구나, 고교생의 생물 콘테스트 등으로 고평가를 얻은 것에는 매우 재미있는 것이 많습니다.오카단 고무가있는 사육 케이스 근처에는 곰팡이가 자라기 어려운 것에 주목하고, 훈 안에 항곰팡이제의 성분이 포함되어있는 것을 발견 한 고교생의 연구 등에는 솔직하게 대단하다고 감심 하고 있습니다.

이에 비해 내 연구는 초등학생 수준의 지식으로도 할 수 있는 간단한 연구를 디지털화하고 있을 뿐입니다. ANTAM과 같은 장치를 만드는 것은 기술적으로 어려울 수 있지만, 발상은 벌레를 평소 보지 않는 복부에서 보면 어떨까라는 매우 단순한 것이었습니다.그러나 다리의 움직임을 보다 상세하게 분석할 수 있었고, 다리를 사용하여 배변을 한다!등의 새로운 발견도있었습니다.익숙한 생물이라도 평소와는 다른 시점에서 관찰해 보는 것도 재미있네요.

디지털 공작 기기가 갖추어진 「팹 스페이스」에서

교토산업대학 정보이공학부 준교수

나가야 나오히사

1982년생. 2011년 전기통신대학 대학원 전기통신학연구과 박사 후기과정단위 취득 퇴학. 2012년 박사(공학).일본학술진흥회 특별연구원(DC1).도호쿠 대학 대학원 정보 과학 연구과 연구 특임 조교, 하치노헤 공업 대학 방재 기술 사회 시스템 연구 센터 박사 연구원을 거쳐 2015년 4월부터 교토 산업 대학 컴퓨터 이공학부 조교, 2018년부터 현직.인간의 감각 지각 특성을 이용한 감각 확장 인터페이스와 절지 동물의 행동 해석의 연구에 종사.미야기현 센다이 제일 고등학교 출신.

 

교토산업대학

문리 10학부 18학과가 모이는 일거점 종합대학

교토산업대학은 문계·이계 합쳐 10학부 18학과, 약 15,000명이 하나의 캠퍼스에서 배우는 일거점 종합대학입니다.이 장점을 살려, 실사회에서 사는 고도의 전문지식과 스킬을 기르는 것과 동시에, 학부를 넘은 지의 교류에 의해 종합적이고 유연한 배움을 전개하고 있습니다.각 분야의 제일[…]

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