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九州産業大学情報科学会誌 2 巻 1 号（2003 年 9 月）¥¨
§研究室紹介 ¦より良いヒューマンインタフェースの実現をめざ
して
一ノ瀬 裕

Yutaka ICHINOSE

九州産業大学 情報科学部 知能情報学科
Department of Information Science, Kyushu Sangyo University

http://www.is.kyusan-u.ac.jp/~ichinose/

1. は じ め ににより電動車椅子の前進・後退・右旋回・左旋回の選択が、またそのときの接触圧の大きさによりそれぞれの速内閣府経済社会総合研究所の調査 [1] によれば、2003度の制御ができることを示した。

年 3 月時点での世帯あたりの普及率は、パーソナルコン

まず、使用した圧力センサユニットの構造を図 1 に示

ピュータ（今やパソコンの方が通じやすい）が 63.3 %、携す。 1 枚の圧力センサユニットには、2 個の圧力センサ

帯電話（最近はケータイと呼ばれるらしい）が 83.3 %でが実装されている。1 個の圧力センサは、空気層をはさあり、さらに 100 世帯あたりの保有台数を見ると、パソんで対向した 2 組のカーボンの微粒子を分散させた導電コンが 87.9 台、ケータイが 176.2 台である。これらが無性樹脂層および電極からなり、センサに加えられる圧力いともう生きて行けないと言う人もいるようである。しによって、空気層をはさんだ導電性樹脂層同士の接触面

かし、これらはまだまだ誰にでも使いやすいとは言えず、積および導電性樹脂層自身の厚みが変化することによっ十分に使いこなせていない人も大勢いるし、最初から使て、電極間の抵抗値が変化し、その変化を検出することおうとさえしない人もいる。使わずに済むのならそれでによって、接触圧を測定できる。また、同一の圧力セン良いが、使わなければならないのにうまく使えないのはサユニット内の 2 個のセンサに封入された空気層を連絡ストレスの元である。

路で接続することによって、口腔内圧の変化のようにセコンピュータや電話機など人間の操作する機械と人間ンサユニット全体にかかる圧力には反応せず、個々の圧との接点がヒューマンインタフェースである（他にも呼力センサにかかる圧力にのみ反応するようにしてある。

び方はいろいろある）。筆者は、電話機、音声会議シス

次に、この圧力センサユニットの口蓋上での配置を図

テム、ワイヤレス IC カード／タグシステムなど、このきた。また、この接点を考える際の前提となる人間の情2 に示す。2 個の圧力センサを実装した圧力センサユニッ
トを 3 枚用い、合計 6 個の圧力センサのうち舌圧の検出には、十字の各先端になるようにした図中の 1〜4 の 4 個

報処理の複雑さにも興味を抱いている。のセンサを用いた。口腔内部に配置した舌圧センサの出ヒューマンインタフェースに関わる研究開発に携わってここでは、このヒューマンインタフェースに関連して、力は、ワイヤレスで外部に取り出して操作性を向上させ

本年 2 月に電子情報通信学会論文誌に掲載された論文「舌ることとした。口腔内ユニットは、口腔内に簡単に装着圧による電動車椅子の制御」[2] の概要を紹介するとともおよび取り外しできるように、歯科用熱可塑性プレートに、1 年生の前期に担当している科目「情報科学序説」と（厚さ 0.5 mm）を使用者から採った口蓋石膏模型に合わ「情報科学基礎演習」の内容を紹介することとしたい。なせて成形した口蓋プレートの上に、圧力センサユニット・お、一口にヒューマンインタフェースと言ってもその定義から分かるように非常に幅の広い分野であり、ここで紹介するのはそのほんの一部分であることをお断りしておきたい。

2. 舌圧による電動車椅子の制御
この論文 [2] では、人間が比較的自由に制御できる舌先の動きを検出する舌圧センサを利用したワイヤレス式の新しいインタフェースを提案し、さらにその応用例として電動車椅子の制御を試みた。その結果、舌先の位置

図 1 圧力センサユニットの構造49

より良いヒューマンインタフェースの実現をめざして

図 2 圧力センサユニットの口蓋上での配置

図 5 電動車椅子の操作風景

止（舌を口蓋から離している状態）、中速（舌を口蓋に疲れない程度の力で押しつけている状態）、高速（舌を口蓋に出来るだけ強く押しつけている状態）の 3 段階程度に感じられた。
今後の課題としては、回路の低消費電力化、電池の簡単
図 3 口腔内ユニットの外観な交換方法あるいは充電池の使用、口蓋プレートの薄型化と使用者の口蓋の形状に合わせたプレートの製作方法、電子回路・アンテナ・電池コネクタを実装したフレキシ

口腔内ユニットの清潔さの確保、センサの個数および配置ブル基板を接着剤で固定して一体化した。図 3 に、このと操作性との関係、生体内外で通信する際の電波の最適な口腔内ユニットの外観を示す。 口腔内ユニットは、電池周波数とその生体に与える影響、EMC(Electromagnetic2 個（厚さ 3.2 mm，重さ 1.4 g）を含んで、厚さは最大で約 4 mm、重さは約 10 g である。図 4 に口腔内ユニッCompatibility)、舌圧の変動状況と回路出力の安定化（車トを装着している時の模式図を示す。に対応）の検討などが挙げられる。課題はまだ多いが、こ椅子の制御に用いた場合は走行速度や回転速度の安定化

図 5 にワイヤレス式の圧力センサを用いて電動車椅子れらが解決されれば、四肢の不自由な人だけでなく、両を操作している状況を示す。受信アンテナが操作者の左手を別の作業に使っている人の「奥の手」としても、十の襟元に装着され、コントローラが胸ポケットに入って分活用できるものと思われる。

いる。実験の結果、10 分程度の練習で、前進・後退・左なお、この研究については 2002 年から科学技術振興

旋回・右旋回の操作を滑らかに行えるようになることが事業団の委託開発事業の課題「電動車いす用舌圧コント分かった。また、電動車椅子の走行速度は、基本的にはローラ」[3] として、ニッタ株式会社が開発期間 3 年、委接触圧力に比例するが、実際の使用では、速度調節は停

託開発費 3.5 億円の予定で研究開発を行っている。

3. 情報科学序説の内容
情報科学序説の筆者の担当の講義では、人間の情報処理の複雑さを理解してもらうという観点から、各種の錯視、錯覚などを紹介するとともに、英語を母語として育った人には極めて簡単なのに日本語を母語として育った人にはとても難しい英語の r と l の聴き分けなどを題材にして、体験型・参加型の講義を行っている。
図 6 は、right から light まで段階的に変化する 17 個
図 4 口腔内ユニットを装着している時の模式図の合成音声をアメリカ人（正確には英語を母語とする人）と日本人（同様に日本語を母語とする人）に聞かせたとき

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ソンが最初の録音に成功したのは 1877 年である。

4・2 鈴虫の鳴き声は電話では伝わらない
このタイトルで作られた TV 番組 [7] をヒントにし、昨年（6 人）実施。ＰＣを使って音を録音するだけでなく、音を作る、加工する、できた音を分析するなどの基本的な操作方法を身に付けた後、タイトル通りに、携帯電話を通して、鈴虫の鳴き声は電話では伝わらないことを実際に確認してもらった。さらにどうして伝わらないか、どんな音なら伝わるのかを実験を通して考えてもらった。
図 6 r とｌの聴き分け実験の結果

4・3 ゲームソフト製作の山田による実験結果である (文献 [4] の Fig.2 を著者の了解を得て改変）。講義では、これと同様の実験を行い、各自で自分の英語の聴き分け能力のレベルを判断させている。ほとんどは、図 6 の日本人の結果と似たり寄ったりであるが、中にはアメリカ人と同等の「耳」をもっている学生もいる。この能力は、たくさんの音声を使って訓練することによって確実に向上すること、特に若いときどうしてもゲームソフトを作りたいという学生の強い要望に応えて昨年（1 人）実施。この学生は、Hot SoupProcessor（略称 HSP）というスクリプト言語システム[8] を見つけてきて、これを用いてシューティングゲーム製作に挑戦した。正規の演習時間内だけではとても足りずに、演習時間外そして前期が終了した後も打ち込んでいた。この積極性は高く評価したい。には目に見えて向上することが分かっている。この講義をきっかけにして、自分の「耳」を訓練したり、人間の情報処理に興味を持ったりしてもらえたら有り難い。なお、このような英語の聴き分けに関する実験は ATRCALLというホームページ [5] で体験できる。興味のある人は、是非このアドレスにアクセスし実際に音を聞いて欲しい。
音に関しては「百聞は一見に如かず」の逆である。

4. 基礎演習の内容

4・4 平

均

顔昨年と今年（いずれも 3 人）実施。情報処理振興事業協会（IPA）の成果のひとつである顔画像処理のソフトウェア（ここでは CD-ROM で配布されたものを使用したが、財団法人イメージ情報科学研究所のホームページ[9] からダウンロードすることもできる）を使用した。また、平均を求めるソフトウェアは東大原島・苗村研究室のホームページ [10] からダウンロードした。図 8 に、昨年作成した情報科学部 1 年生 25 人の平均顔を示す。

当初は、音に関するテーマだけを扱うつもりだったが、昨年の 1 年生から画像や音声にも深い関心が示されたた
め、急遽テーマを増やし、選択できるようにした。

4・1 エジソン式コップ蓄音機

昨年作成した 12 人の平均顔と 25 人の平均顔はほとん
ど区別がつかなかったことから、今年は、何人の顔を平均したら区別がつかなくなるかという観点から演習を行っている。

エジソン式コップ蓄音機は学研の「大人の科学」シリー
ズ [6] のひとつである。昨年全員（私の担当は 13 人）に最初に製作してもらった。図 7 に、その外観を示す。
製作自体は簡単だったようだが、周りの学生とまだ仲良くなっていないため声を出すのが恥ずかしくて録音が出来ないという思いもよらない事態が生じ、結局、録音・再生の確認は前期授業の終盤まで延期した。大声を張り上げてやっと録音でき、再生も雑音だらけで、内容がなんとか分かる程度の品質ではあるが、それでも、それなりに感動させることはできたようである。先人の発明に大いに驚いてもらおうと計画したのだが、後で聞いたら、彼らはもうレコードではなく CD で育った世代だった。

CD の発売が 1982 年、CD の売り上げが LP レコードの売り上げを上回ったのが 1988 年である。ちなみにエジ

図 7 製作したエジソン式コップ蓄音機の外観

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より良いヒューマンインタフェースの実現をめざして

図 8 情報科学部学生 25 人の平均顔図 9 製作したプログラム・ロボットの外観

4・5 音 声 認 識昨年（3 人）と今年（1 人）実施。昨年は複数の市販

6. まとめの音声認識ソフトの性能を数字で比較しようと試みた。
認識対象に用語集の単語を用いたが、顕著な結果は出なかったので、今年は、文章を対象にして、使用者が使い込んでいく（使用者の発声の特徴をパソコンに学習させる）と性能がどの程度向上するかを数字で表そうと試みている。

筆者の最近の発表論文の概要、筆者が担当している科目「情報科学序説」と「情報科学基礎演習」の内容を紹介した。人間の情報処理の複雑さを理解し、それに基づいてより良いヒューマンインタフェースの実現を目指した研究開発を行うとともに、この考え方を講義や演習を通じて学生にも理解してもらうよう努力したい。なお、参考文献に示したホームページのアドレスは 2003 年 6 月

4・6 プログラム・ロボット

6 日現在のものである。

今年（6 人）実施中。学研の「大人の科学」シリーズ[6] のひとつである図 9 に示すプログラム・ロボットを製♦ 参 考 文 献 ♦作し、ハードウエアによるプログラム（紙の円盤を塗り[1] 内閣府経済社会総合研究所消費動向調査平成 15 年３月実施
調査結果，2003 年 4 月 25 日
http://www.esri.cao.go.jp/jp/stat/shouhi/0303shouhi.html[2] 一ノ瀬裕，和久本雅彦，本多清志，東輝明，佐藤隼二，“ワイヤレス式舌圧センサを用いたヒューマンインタフェースと電動車椅子の制御への応用，” 電子情報通信学会論文誌，Vol.J86D-II, No.2, 2003.
[3] 科学技術振興事業団報，第 208 号（2002 年 1 月 31 日）
別紙 2
http://www.jst.go.jp/pr/report/report208/besshi2.html[4] W.Strange 編, Speech Perception and Linguistic Experience, York Press, p.311, 1995.
[5] ATRCALL
http://atrcall.jp/[6] 学研大人の科学シリーズ
http://kids.gakken.co.jp/kit/otona/index.html[7] 「探偵ナイトスクープ」朝日放送, 2000 年 10 月 13 日放送[8] Hot Soup Processor
http://onionsoft.net/hsp/[9] 感性擬人化エージェントのための顔情報処理システムの開発
http://tokyo.image-lab.or.jp/aa/ipa/[10] 東京大学原島・苗村研究室
http://prius.hc.t.u-tokyo.ac.jp/

分けることによってロボットの進行方向を制御する）を体験するとともに、表計算ソフト excel を使ったロボッ
トの軌道計算を通してソフトウェアの扱いにも親しんでもらっている。この後、同じシリーズの大江戸からくり人形にも挑戦したい。

5. ＡＴＲの英語音声学習実験への協力
3 章で紹介した英語の聴き分け能力獲得に関する実験を行った ATR の山田らが、さらに大規模な実験を行っており、筆者もそれに協力している。実験参加者（学生、教職員）は所定のホームページにアクセスして、r と l、b と v、s と th を聴き分ける 1 単元約 5 分の訓練を 1 週間に最低 10 単元、全体で 65 単元行う。期間は 15 年度末までの予定である。現在、実験参加者を募集している。
興味があれば筆者宛にメールで連絡し、参加して欲しい。
ただし、実験の都合で学内からのアクセスしかできない。