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1 ｜ さわれるバーチャルリアリティ
2 ｜ データから学習するコンピュータ・プログラム
3 ｜ 博士課程の学生に聞く〜研究生活ってどんなもの？〜

1 ｜さわれるバーチャルリアリティ
科学技術は視覚、聴覚の出力を可能にしました。そして今、触覚という新たな感覚の出力装置が開発されつつあります。
今回お話を伺った篠田裕之准教授は、ご自身の研究のことだけでなく、今後の科学技術の展望などを熱く語って下さいました。

Ｑ．研究内容について教えてください。
私は人間の「触覚」に注目しています。そしてそこから得た知見をどう工学に活かしていけるかと考え、研究開発をしています。触覚というのは人間が一番良く使っている感覚の一つで、ドアを開ける時など、何か自分の願望を外に出すときに必ず用いる感覚です。
このような意味で触覚というのは潜在的に大いに可能性をもった研究対象だと言えるのです。

空中超音波触覚ディスプレイ
敷き詰められた324個の超音波振動子アレイからの超音波を空中で集束させ、圧力を発生させている。圧力がかかっている部分だけが紙が動くＱ．具体的にはどのようなものをつくったのでしょうか？
空中超音波触覚ディスプレイという装置を開発しました。この装置では平面上に敷き詰められたたくさんの超音波振動子アレイからの超音波を空中で収束させて、空中の直径約 1 cm のスポットに圧力を発生させることが可能です。
それぞれのアレイからの超音波の位相や強度を制御することによって、さまざまな圧力のパターンを作り出すことが可能です。このディスプレイとホログラムの3 D 映像技術とを組み合わせれば、空間に浮く、触感のあるバーチャル物体をつくり出すことができます。このことを応用して、私たちの研究室では手をかざしておくと、上から触感を持ったバーチャルのボールや雨粒が落ちてくるようなディスプレイを開発しました。
ただ現状では約1.6 g 重の強さまでです。また圧力のスポット径が約 1 cm でこれより細かい圧力パターンをつくり出すこともできません。スポット径を小さくするにはより高い周波数の超音波にすれ情報理工学系研究科システム情報学専攻
篠田裕之准教授ば良いわけですが、そうすると超音波が遠くまで届かなくなってしまうのです。
そのような制約もあって、触感に関してもさまざまなものを作り出すまでには至っていません。人間の皮膚の圧力を感知する神経には、鋭い形の物の刺激に強く反応するものと、鈍い形の物の刺激に強く反応するものなどがあり、それらを選択的に刺激するような圧力をつくり出せたら、つるつるしたものや、ざらざらしたものなど、さまざまな触感をつくり出せるのではと考えています。それを実証していくことがこれからの課題です。

Ｑ．人工的に触感をつくり出す技
術は将来どのようなものに応用が期待できますか。
まずは身近にあるものに応用されると思います。例えばバーチャルな入力装置などです。普段みなさんスイッチというと物理的実体をイメージするでしょうけれど、視覚に対する情報と触覚のフィードバックがありさえすればいいのです。だから空間に人工的に触感を提示する技術を用いればバーチャルのスイッチが作れます。例
えば病院にあるスイッチをバーチャルのものに置き換えれば衛生的ですね。他には座った時にその人の届きやすい所にスイッチが現れるといったことも考えられます。
テレビを見ているときにその辺にスイッチが浮いていて、チャンネルを変えられたらすごく便利ですよね。
でも私が本当に期待しているのは、この触感を人工的につくり出す技術が、これからの時代の人間をサポートしていくということなのです。

Ｑ．「これから時代の人間をサポートする」とはどういうことですか。
人の体験を作りだすということです。人間の体験には触覚が必要不可欠ですから。
かつての科学技術というのは主に人間の衣食住にかかわる事柄に向けられてきました。それは当時の人間が衣食住の欲求を満たされるか満たされないかギリギリの状態で生活していて、それがちゃんと満たされることが幸せであったからです。でも今や人間は、衣食住など当たり前になり、それが満たされることにそれほど幸せを感じなくなりました。今人間が求めているのは、人とのつながりだとか、自己実現だとかもっと高次な欲求なのです。私はそのような欲求を満たすためには体験というものが必要不可欠だと思うのです。
そしてそのためにはこの触覚に対する出力をつくり出す技術が、今後役に立つのではないかと考えています。

二次元通信技術下に敷かれた黒いシートを通して、さまざまな素子が通信している。素子は単にシート上に置かれているだけである。ダイオードはシートから受電しており、2 つのパソコンはそれら同士で通信している。

Ｑ．他にはどういったものの研究をなさっているのですか。
二次元通信技術の研究をしています。パソコンとその周辺機器を考えてみてください。一次元通信とはケーブルを用いて機器同士を接続することです。三次元通信とは無線 LAN など、電波で接続することを意味します。私たちが研究している二次元通信技術は、接続したい素子を、シートという二次元のものを用いて接続するというものです。そのシート上に置かれたものは、シート内を伝播する電磁波によって接続され、通信、受電することができます。また、導電性の布で出来たものもあります。
その柔軟性とワイヤレスで通信できる点でさまざまなものへの応用が期待されています。
しかし、シートから漏れ出る電磁波の影響を無視できません。発生する電磁波は電子レンジから周囲に漏れ出る程度なのですが、机に 敷 か れ る な ど、 人 間 の そ ば にずっと置かれて使用されるものなので、より厳しい基準をクリアする必要があります。これが実用化に向けての今後の課題です。
Ｑ．学生に向けてメッセージをお願いします。
今すべき基本的なことをきちんと勉強してください。現代は若い時から個性的であれとか独創的であれとか、難しいことを求められすぎていると感じます。しかし私はもっと当たり前のことを大切にすべきだ思うのです。イチローのように夢を追えと言ったって、全員がイチローのようになれるわけないのですから。私は独創性というのは、研究室に入ってから訓練して身につけるものだと思います。
私自身そうでした。だからあまり難しいことを考えずに、学生時代にはその時すべき勉強をきちんとすることが大切だと思います。
（インタビュアー 長谷川 拓人）

2 ｜データから学習するコンピュータ・プログラム
IT 革命に伴い、データを解析するコンピュータ・プログラムのニーズは、実社会の様々な分野において高まってきています。今回は、データ解析について研究をされている、情報理工学系研究科の鹿島久嗣准教授にお話を伺いました。先生は去年の 8 月まで日本アイ・ビー・エム株式会社の基礎研究所で研究されていたこともあり、先生の研究と実社会との繋がりの強さを感じることができました。

Ｑ．先生の研究室ではどのようなことを扱っているのですか？
コンピュータに人間の持っている学習機能を持たせ、人間では扱いきれない膨大な量のデータの中から相関や役に立つ知見を見つけることを目的とした、機械学習やデータマイニングといったテーマを扱っています。データを解析するための方法論や理論を作って、これを実世界に応用することを目指しています。
Ｑ．データ解析の技術はどういったところで使われているのですか？
身近なところでは、商品の購買
予 測 が あ げ ら れ ま す。 イ ン タ ー
ネットのショッピングサイトなどで商品を見ていると、『この商品を買う人は、これも買っています』というのが出てきますが、あれはまさにデータマイニングを使っていて、過去の商品の購入データから相関関係を見つけてきて表示しているのです。
Ｑ．これからの目的や課題としては、どのようなものがあげられますか？
まず、コンピュータの学習性能の限界を数学的・理論的に追及することがあげられます。「学習」という機能のもつ本質的な難しさというものはまだ十分には分かっていません。また、実際にデータを解析する時にも、多くの場合はそのままの形では扱えず、数学的な手法を適用できるデータ構造に変換する必要があります。テキストデータや、SNS（ソーシャルネットワークサービス）などの色々な形のデータにも使えるようにカスタマイズしたり拡張したりするという点において、まだまだやるべきことはあると思っています。
ま た、 時 間 と と も に 性 質 が 変わっていくような対象を扱うのは非常に難しいです。データ解析では基本的に、解析対象の性質は時間が経っても変わらないと仮定した上で、過去のデータを元に予測をするのですが、その仮定は現実世界では容易に破られてしまいます。普遍的なものとそうでないものをきちんと分けたうえで、状況の変化をうまくとらえることは現在ではまだ難しく、そのための解析方法にはまだまだ発展の余地があります。変化を捉える技術は応用上非常に重要で、例えば異常検知などに使えます。
例えば、パソコンのハードディスクが壊れる前に、そのことを教えてくれたら対処のしようがありますよね。このようなことは単にパソコン 1 台だけの話ではなくて、工場の巨大な生産ラインや、原子炉の運転などにもいえます。
また、企業の IT システムでは、外部からの攻撃など不穏な動きがないかを自動的に監視することができるようになります。システムの性質には時間とともに変化しているものがあって、その中から何らかの異常の予兆として現れていることをとらえることで、このような重要な使い方ができるようになると考えています。
Ｑ．なぜデータ解析の研究を始められたのですか？
はじめから決めていたわけではありませんが、1999年に社会人にな っ た 時 は、 ち ょ う ど 世 の 中 でデータ解析のニーズが高まっている時期でした。1990年代後半から2000年にかけての IT 革命によって、企業や大学などに IT システムの投入が進み、多くのデータが電子的に扱えるようになりました。
しかし、データを取るためのイン情報理工学系研究科数理情報学専攻
鹿島久嗣准教授

フラができてきて、データがたくさんたまってくると、今度はそれをどう解析して上手く利用するかが問われるようになってきました。
研究を始めた時に、1 ～ 2 年くらいの模索を経て、今後データ解析技術はますます重要になっていくだろうという確信を抱き、この研究を始めました。
Ｑ．企業の研究所と大学の違いについて教えてください。
企業では、利益につながる技術を開発する必要があるので、自分の研究が近い将来、会社のビジネスにどのように貢献するかという道筋を示さなければならず、どうしても短期的な成果を求めがちになってしまいます。一方、大学での研究は、もちろん自分の研究と社会とのかかわりを考える必要はありますが、企業よりも長い目でじっくりと研究に取り組むことができますね。
また、大学では、講義や研究指導などといった教育が非常に大きな要素です。私の所属する計数工学科はとても教育熱心な学科で、教育システムが大変しっかりしていると思います。大学に移ってまだ 1 年目の私にとっては、まだ慣れないので大変ですが…。
（インタビュアー 大原 寛司）

3 ｜博士課程の学生に聞く〜研究生活ってどんなもの？〜
博士課程に進学するとどんな研究ができるのでしょうか。制御理論とバイオロジカルシステムという、一見無関係に見える 2 つの分野を、斬新に結びつけている博士課程 1 年の堀豊さんの研究を紹介します。

Ｑ．研究内容について教えてください。
私は制御理論の研究室に所属しています。最近は特に、バイオロジカルシステムを制御理論的に解こうという研究をしています。
例えば、朝起きて夜寝るという24時間の周期において、タンパク質の濃度は体内で一定の周期で増えたり減ったりと振動しています。
その振動が、体内時計の役割を果たしているのですが、これが壊れてしまうと睡眠障害や鬱病になってしまいます。今まで、生物学者たちは生物学的な視点からこの解析に一生懸命取り組んできました。
でもよく考えてみると、制御理論において、システムの要素の入出力の関係を全部微分方程式で書き直し、数学に落として解析していたのと同じように、遺伝子がタンパク質を作り、そのタンパク質が別の遺伝子に作用する、という繰り返しを全て化学反応式で表すことで、生物的なシステムも制御の問題と同じように見ることができます。そこの数学的解析が、現在の研究の大枠ですね。
Ｑ．現在の研究を始めたきっかけは何ですか？
修士課程に入って、最初に先生に生物的なもので何かやってみたらと言われたのがきっかけでした。
始めは生物をほとんど勉強したことがなかったので困りましたが、高校生向けの本を読みあさったり、関連する論文を読めないなりに読んだりして、少しずつ理解を深めていきました。そうするうちに生物の持っている構造が、学部の時に解析していたマルチエージェントシステムと、同じ構造をもっていることに気付きました。
マルチエージェントシステムにおいては、ロボットとロボットが局所的に相互作用しながら全体の系を作り、生物においても遺伝子と遺伝子が局所的に相互作用して全体の系を作っている、つまり同じ構造を持っているわけですね。
ですから生物においても制御理論が 適 用 で き る の で は な い か、 と思ったのがこの研究のスタートでした。
Ｑ．博士課程に進もうと思ったのはいつごろですか。
修士 2 年の春から夏にかけてですね。

堀 豊さん
システム情報学専攻 博士課程 1 年

これといってはっきりとした理由はないのですが、段々研究が楽しくなってきたというのが一番の決め手でしょうか。
国内外の学会で、世界のいろんな人と話ができるのも魅力的でした。
Q．博士課程の生活はどんな感じですか。
人によって違いますが、私は、平日は研究を一生懸命やり、休日は思いっきり休むというスタイルをとっています。平日は朝 9 時くらいに大学に来て、夜 9 時くらいまで残ります。1 日に 1 個か 2 個
ティーチングアシスタントなどの仕事が入って後は自分の研究をする、という日が多いですが、時には学会に行って発表したり、他の研究者たちと議論したり、海外から来ている著名な先生のセミナーに参加して刺激をもらうという日もあります。
（インタビュアー 皆藤 彰吾）

広報室から
編集後記
Ttime ! 39号は計数工学科の特集です。計数工学科は数学と物理を基礎として、その上に情報の概念や情報技術を加えることで、科学技術の普遍的な原理や系統的な方法論を探ることを目指しています。基礎をしっかり（広報アシスタント）長谷川拓人、大原 寛司、皆藤 彰吾、伊與木健太、
北野 美紗、柴田 明裕、清水 裕介、須原 宜史、
土居 篤典、西村知、平岡 幹啓、森西 亨太（広報室）
中村宏（情報理工学系研究科・システム情報学専攻）
中須賀真一（広報室長・航空宇宙工学専攻）

押さえたチャレンジ精神からさまざまな問題に対して独創的な発想が生まれ、それが社会で役立つ技術へと発展していく、このわくわくするような過程を感じてもらえたら嬉しいです。

平 成 22 年 10 月 3 日 発 行（中村宏）

編集・発行｜東京大学
工学部広報室無断転載厳禁東京大学工学部広報誌

Ttime!

Volume 39

別冊

新工学部長・工学系研究科長 北森武彦先生インタビュー
2010年度から工学系研究科長・工学部長に就任された応用化学専攻の北森武彦教授に、これから工学部はどのように変わっていくのか、今の工学部の課題と強みについて語っていただきました。

Ｑ．工学部長・工学系研究科長に 繰り返す中で新しい技術を扱うスなられての抱負を教えてください
キルを身に付けた人が博士だから私は、20年、25年先の科学技術 です。今まで日本は海外をお手本立国としての日本が危ない、とい にして追い付け追い越せで来たかう猛烈な危機感を持っています。 ら、博士がいなくても理解力と応今世界中の大学で最優秀層の教員・ 用力があればよかった。しかし追学生の奪い合いが起きていて、日 い付いてしまった今、欧米の企業・本だけが取り残されている。現在 大学同様に自分たちで技術を創造の東大工学部・工学系研究科は最 しなければならなくなった。それ優秀層の教員・学生を獲得する競 には博士のスキルが必要なのです。
争に参加できていません。
博士課程に進むと就職できない、もちろん、東大生は優秀ですよ。 としばしば報道されますが、東大けれど、世界には優秀な人がたく の工学系研究科は博士課程修了者さんいて、東大生も抜かれるかも の95%が修了後 5 年以内に定職にしれない。今手を打たないと手遅 就いている。その事実は報道されれになります。
な い ん で す よ、 面 白 く な い か ら
Ｑ．優秀な人材を獲得するために （笑）。それに諸海外では東大の博東大が取り組むべき課題は何です 士は必要とされている。日本に限か？
らず海外にも目を向け、いろいろ1 点目は博士を増やすことです。 なところで活躍してほしいですね。
諸外国では、科学技術に携わる人2 点目は国際化です。イギリスはどんな職種に就いていてもほぼ の Times 紙の大学ランキングでは、博士号を持っています。これは、 東大全体は22位だけれど東大工学テーマを与えられ、その中から課 部 は 6 位（ 工 学 部 ラ ン キ ン グ ）。
題と問題を整理して、計画を立て、 研究現場にいる立場として、研究結果が出なければもう一度研究の だけなら欧米の名だたる大学、例計画を立て直す……ということを えば MIT などにも負ける気がしな

北森先生研究紹介

北森 武彦教授
大学院工学系研究科長・工学部長
応用化学専攻いので、むしろ私は 6 位では不満なんですよ。6 位にとどまる原因は「国際性」です。外国人教員が何人いるか、ということが指標の中に入っているんですよ。外国から来た先生も不自由なく教育・研究活動しやすい環境を整える必要があります。競争力はありますが、今の工学部に足りないのは、海外の教員・学生を引き付ける「国際求心力」です。
Ｑ．読者にメッセージをお願いします「研究」とはどういうものなのか、そして博士とはどんな類の人なのか。いろんな機会を通じて見たうえで、その人たちが将来どう活躍していくか、日本だけでなく世界中の人を見たうえで、自分の将来を決めてほしいですね。――
要は博士課程に来た方がいいよってことですよ（笑）

マイクロ流路で作る「小さな実験室」

ガラス基板上にマイクロ・ナノスケールの「小さな実験室」を構築する――北森先生の研究室では、ガラス基板にマイクロスケールの流路を彫って作った「マイクロ化学チップ」上でさまざまな実験を行おうという研究がされています。
マイクロ・ナノスケールの実験システムを作るメリット、そしてその開発秘話について伺いました。

Ｑ．マイクロ化学チップとはどのようなものですか？
コンピューターに例えると分かりやすいでしょう。世界最初のコンピューターは、大きな部屋いっぱいに 1 万 7 千個の真空管を並べたもので、常にどこかの真空管が切れているから、まともに動いている時間は圧倒的に短かったんです。 修 理 し て い る 時 間 の 方 が 長かった（笑）。それが電子計算機としてまともに働くようになったのは、集積回路、つまり真空管や抵抗、コンデンサーをシリコン基板上に集めたものが開発されたからです。マイクロ化学チップも同じ発想です。フラスコのような反応器を使う代わりに、髪の毛くらい細い、マイクロ・ナノスケールの流路を作り、そこに溶液を流して反応させれば、集積回路と同じように「化学の回路」ができる。その 化 学 の 回 路 を 集 積 し た の が、我々がマイクロ化学チップと呼んでいるものです。
Ｑ．実験システムを小さくするメリットは何ですか？
直接的なメリットは、必要な試薬の量が少なくなるという、経済的な面です。例えば 1 年間にドラム缶1500本分出る工場の分析廃液が一升瓶 1 本になる、といったようなことです。

別1るかもしれないと思いついたわけ Ｑ．研究者としての立場から、読です。Y の字でうまくいったので、 者に向けてメッセージをお願いしもっと複雑な流路もできるのでは、 ます。という具合にどんどん発展してい流行に惑わされず、一つのこと
き ま し た。100、10、1ミ ク ロ ン を極めてほしい。かつ、自分で創スケールはできるようになったの 造する喜びを味わってほしいです
で、今はナノスケールの流路系で ね。深く極めることによって技術の研究に取り組んでいます。
が身に付き、創造する喜びを経験
ガラス基板上のマイクロ流路
Ｑ．現在はどのように研究を進め すれば自分の個性を仕事に反映で（北森先生提供）ていますか。
きる。私は音楽が好きなのですが、ですが重要なのは、集積回路と私たちの研究は、ガラスを削っ 音楽の世界では、歌や演奏がうま同じで、小さくすることで「速く」、 て貼り合わせるところから、溶液 い人はいくらでもいます。でも、そして「扱いやすく」なるという の流れのコントロール、測定など、 自分の演奏で人を感動させられることです。例えば「混ぜる」とい すべてにわたってお手本のないも 人はほんの一握り。研究の世界でう操作を考えると、大きな反応容 の。しかも化学だけではなくて生 も同じです。自分の創造性を表に器で混ぜるより、小さい反応容器 物、機械工学などいろいろな分野 出せて、人に「これはいい」と思で混ぜる方が速く混ざるのは当然 の人が集まって研究を進めている わせられるような研究者を目指しですよね。熱をかけるにしても、 ので、そういった人たちを統括す てほしいですね。
小さければ光を当てる程度のエネ る意味でのマネジメントが極めて（インタビュアー 本田 信吾）
ルギーでも一瞬で温度が上がる。
重要な研究だと思います。
「扱いやすさ」に関しては、温度の上がり方も、大きな反応器だと 山崎直子宇宙飛行士「帰地球」報告会レポート
上下で温度が違うから対流が起き
7 月 8 日（木）、東京大学安田講堂にて、スペースシャトル飛行ミッションにてしまいますが、小さいと反応器全体に一様に伝熱するので対流も 搭乗し、国際宇宙ステーションでの任務を終えて地上へ帰還した山崎直子宇宙飛起きません。また、流路の幅が狭 行士（航空宇宙工学専攻出身）を迎えての報告会が開催されました。以下、山崎く、容量が小さいと、どんなに速 さんのスピーチからの抜粋です。
く流しても流れが乱れないというスペースシャトルディスカバ特徴があります。混合の仕方が自然の法則だけで決まり、操作者の リーの打ち上げは、2010年 4 月 5
スキルの影響を受けないので、誰 日の現地時間午前 6 時21分。打ちがやっても同じ結果になります。 上げの 6 時間前、オレンジ色の与小さいと信頼性が低いのでは、と 圧服を着ました。そして 3 時間前、よく聞かれるのですが、逆なんで スペースシャトルに乗り込みました。その際しゃべることはできなすね。
このように、小さい世界だから いので、メッセージカードを見せこそ出てくるメリットがあります。 て、お世話になった人に出発の挨
Ｑ．どのようにマイクロ化学チッ 拶をしました。打ち上げ時は、背 ンにドッキングしました。野口宇中を下にして立ったままの状態に 宙飛行士など宇宙ステーションにプを着想したのですか？
私 が 日 立 で 働 い て い た こ ろ、 なります。この打ち上げ時の振動 いた方々との挨拶を済ませた後、レーザーを使い少量の試薬で分析 はものすごく大きかったです。騒 さっそくロボットアームの操作ををしたいということで、工学部 5 音を遮音できるヘッドセットをし 行いました。飛行 4 日目に左足へ号館のレーザーを借りて研究して ているので、音はそれほど聞こえ の多目的モジュールを宇宙ステーいました。顕微鏡の中にレーザー ないのですが、振動は体を通して ションのロボットアームを使ってを入れて分析するのですが、顕微 伝わってきました。打ち上げてか 取りつけました。宇宙では24時間
鏡の対物レンズの下が狭くて溶液 ら 2 分 後、 固 体 ロ ケ ッ ト ブ ー ス 周期の人工的な 1 日を作り、夜10を入れる器が入らない。仕方がな ターが切り離されると、ようやく 時に寝て、朝 6 時に起きる生活をいから、プレパラートに傷を付け コックピットの中は静かになりま しました。そして飛行13日目に宇て液体を流し込み、カバーガラス した。その後はメインエンジンで 宙ステーションから離脱し、16日でふたをして分析していました。 徐々に加速していきました。飛行 目の 4 月20日、無事に帰還しましそれがうまくいったんですよね。 2 日目には、打ち上げの時にスペー た。滑走路に降り立ったときの風何かに使えないかな、と思った時 スシャトルの表面にダメージがな が気持ちよくて、木々の香り、地に、傷を Y の字にしたら 2 方向か いか、くまなく検査しました。そ 球の風はすばらしいなと思いましら溶液を流したら化学反応に使え して飛行 3 日目、宇宙ステーショ た。 （レポーター 大嶽 晴佳）

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