VISION

ヒューマンコンピュータインタラクションは，情報，環境，人の関係性について研究する学術領域である．その中で，より情報と人との関係を近づけるためのアプローチとして，情報の実体化というのは多くの研究者が取り組んできたテーマである．情報の実体化はデータをより身近に触れることができる重要な要素技術である．例えば，昨今普及し始めている3Dプリンティングもデータを現実世界に印刷しているため，情報の実体化である．こうしたコンピュータを駆使したものづくりであるデジタルファブリケーション技術は，大量生産のものづくりから個人の多品種少量生産への転換を促し，アメリカでも前オバマ大統領も重要性を演説で強調したり，日本政府もソサエティ5.0で取り組むべき課題としている．

情報の実体化は，HCI研究領域だと，MIT石井裕教授の提唱したタンジブルメディアで，身の回りにある素材自体が変形して情報が実体となって人々がアクセスできることを提案している．最適なインタラクションのあり方や有用性について，開発した手法や装置を通して論じていく研究スタイルは，人々の社会をより豊かにすることができ，学術的にも非常に貢献がある．

私は，こうした情報の実体化を，マテリアルからハックしていくという独自の研究スタイルで挑戦している．これまで着目されなかった製法や素材に着目して斬新な切り口で，様々なデジタルファブリケーションにおける課題の解決法を生み出し，新たな手法を提案している． そして，それは単純に使いやすさを向上させたという利便性のみならず，マテリアルの性質を解明してハックし制御するというサイエンス的な知見も数多く残している．

Human computer interaction (HCI) is an academic field that studies information, environment, and human relationships. Data materialization is a big theme that many HCI researchers have worked on as an approach to bring information and people closer to each other.

Data materialization is an important technology that enables people to touch data more closely. For example, 3D printing, which is spreading recently, also prints data in the real world, so it can be said that it is data materialization. The digital fabrication technology, which creates objects using computers, encourages alternation from mass production manufacturing to small lot production of many products of individuals. Former-President Obama in the United States emphasized the importance of digital fabrication in his speech, and the Japanese government has adopted this subject in Society 5.0.

In an HCI research area, Professor Hiroshi Ishii proposed that people can touch the information by deforming material according to the data. The researcher discusses the way and usefulness of best interaction through the developed method and equipment, this style is to contribute to enriching people's society and to contribute to academia.

I am a researcher who is challenging the problem of data materialization with its own research style of hacking materials. Focusing on manufacturing methods and materials that have not been noticed so far, I have created various digital fabrication techniques. And it has not only improving user-friendly but also a lot of scientific knowledge that hacks and controls materials by elucidating the properties of materials. I will introduce the research results which should be especially noteworthy.

手作業を拡張するAugmented Craft

従来の3Dプリンタなどのデジタルファブリケーションツールを用いた造形プロセスでは、ユーザの入力と機械の出力が乖離することが多い。例えば、CADなどで設計したデータを3Dプリンタに出力した後、造形中にユーザは制作プロセスに介入することは出来ない。一方で、従来の粘土細工などの手作業による創作は、素材との繰り返される対話の中で、完成形を想像しながら行う。

　そこで私は博士課程の研究で、手作業による創作中に機械が補助する、手作業とコンピュータを組み合わせた新しいものづくり、Augmented Craftを提唱した。これはペンやハサミ、粘土など、既存のアナログの創作ツールとデジタル技術を組み合わせることで、ユーザの“書く”や“切る”などの手仕事を補助・促進する環境である。ユーザは素材との対話を伴う創作の中で、機械の補助により手作業を拡張し、従来の手作業では難しい表現や、ものづくりの発想を促す効果、スキル学習への応用が期待される。このAugmented Craft に基づき幾つかの創作ツールを開発した。

粘土の持つ導電性に着目した粘土インタフェースであるNeonDoughや、身近な創作道具であるハサミに着目して切ることを緩やかに支援するファブリケーションツールであるenchanted scissors、通常のペンと紙を用いて手描きを支援する描画システムdePENdなどである。

I proposed a new concept called Augmented Craft in order to combine technology seamlessly to usual materials and methods. I have proposed Augmented Craft, which supports and encourages users’ handwork such as “writing” and “cutting” by combining digital technologies with analog creative tools such as pens, scissors, and clays.

Based on this Augmented Craft, I have developed several creative tools.

I developed NeonDough, which are clay interfaces that focus on the conductivity of clay, andenchanted scissors, which is tool that supports cutting focusing on scissors, and dePENd which is semi-automatic handwriting system with ordinary pen and paper.

既存の造形製法とコンピュータを組み合わせたデジタルファブリケーション

デジタル工作機械の普及により、誰もが簡易にプロトタイピング出来る環境に近づいている。しかし、3Dオブジェクトのデジタル製作技術はまだ開発中であり、いくつかの重大な問題を解決しなければならない。その中で、私は、インタフェース設計、製造速度、および材料の再利用性の課題に着目した。既存のCADを用いて造形モデルを作成するのではなく、ユーザフレンドリーかつ直感的な操作による設計環境を実現した。さらに造形速度を高速化することで、試行錯誤の速度を向上させるとともに、持続可能な社会のために素材の再利用可能性を実現した。このような高速化、再利用可能性は、Dynamic Physical Renderingのような形状が変化するスマートマテリアルとなりうる。

この考え方に基づいて、実物体に映像を重畳するAR技術と物理的な3D造形を繋げた直感的な三次元造形ツールMiragePrinterや、バキュームフォームとピンディスプレイを用いることで、高速に2.5Dの造形物をプロトタイピングできるファブリケーションツールであるProtoMold、レーザーカッターとブロー成形を組み合わせた、短時間で立体的なプロトタイプを造形する手法BlowFabを開発した。

その結果，数時間かかっていた既存の3Dプリンティングと比べ10秒程度で造形できる高速化を実現している．さらにプラスチック使い捨て問題を解決法にもつながっている．

さらに素材の持つ変形する性質を理論モデル化することで，単純に成形する以上の複雑な形状変化や振る舞いをコントロールできるなど，サイエンス的にも興味深い知見を多く残している．

Combining a computer and a traditional method is a new viewpoint. In addition, I thought that combining the current three-dimensional modeling method with such a traditional method could solve the manufacturing problem. For example, the thermoplastic resin is a material that deforms with temperature.

Based on this idea, I developed the intuitive three-dimensional modeling tool, MiragePrinter, which combine AR technology, and the rapid and reusable digital fabrication tool, ProtoMold, which create 2.5D objects using the vacuum form and the pin display, and BlowFab, a technique for shaping a three-dimensional prototype in a short time by combining laser cutter and blow molding.

As a result, I developed high speed printing method which can print objects in about 10 seconds compared to current 3D printing which took several hours. Furthermore, this method has the potential to solve the global plastic disposal problem.

Furthermore, I could find interesting knowledge on science, such as we can control to change the complicated shape and behaviors by simulating the properties of the material.

アートなどの他分野における評価および国際的な貢献

さらに研究だけではない．マテリアルハックして，情報を実体化することは，アートにおける表現活動でも認められている．ゴムなどの柔らかい素材を用いることで，変形する物体や空間を作るキネティック・アートMorphing Cubeや，植物などの自然物を取り入れて自走するロボットPhytowalkersなどを制作しており，海外展示や受賞など非常に高く評価されている．

Furthermore, my contribution is not limited to research. my style of hacking the material is evaluated in expression activities in the art. I am producing kinetic art, MorphingCube making a deformed space using soft materials such as rubber, and a botanical robot Phytowalkers that self-propelled by attaching natural objects such as plants.

社会実践

これまでの研究成果に関しては、学会などの発表のみならず、多くのイベントで使用されたり、製品化されたりなど、社会実践を達成している。

また多くのワークショップを主軸とした工作キットへの展開を行ってきた。FabWalkerはオープンデザインを取り入れた”歩き方"について考える学習用ロボットキットである。樹の枝などの自然物やペンなどの身の回りにある物をロボットの脚とすることで、付け方や素材に応じて歩き方を変えることができる。このキットは、オープンソースハードウェアとして開発し、Fablab鎌倉は山口県の小学校でワークショップを開催しており、最終的にはエレキットより製品化された。

また、電通・トヨタ自動車と共同開発している子供向けプロトタイピングツールLittle Tokyo Driveを開発している。これも環境の状況を読み取りながら、自動運転機能を搭載した、車型ロボットである。これは、福岡市科学館ワークショップイベントなどを行い、2018年度グッドデザイン賞を受賞している。

Regarding these research projects, I have achieved social practices such as not only presentations by academic societies, but also used at many events and commercialization.

In addition, I have been developing the research projects into a workshop kit. FabWalker is an educational robot kit that allows kids to think about "walking" incorporating open design . By using natural objects such as branches of trees and objects in the daily life such as pens as the legs of the robot, it is possible to change the walking motions according to the attachment and material. Fablab Kamakura held a workshop at elementary school in Yamaguchi prefecture, and eventually it was commercialized from Elekit (EK JAPAN CO., LTD.).

Moreover, I developed Little Tokyo Drive that is automatic car prototyping kit for children with Dentsu and Toyota Motor Corporation. This kit is a car robot that automatically drives while reading the situation of the environment. We held a workshop event at the Fukuoka City Science Museum and received the Good Design Award 2018.