「インタラクション，97」 平成9年2月

コンピュータネットワーク上での発想支援のための手書きによる協調作業システム
中島一彰 早川栄一 並木美太郎 高橋延匡
東京農工大学工学部〒184東京都小金井市中町2・24−16

Tel：0423−87・4600 Fax：0423−87−4603 e・mai1：naknjima＠∝．tuat．aCjp
要旨

本稿では，コンピュータネットワーク上において発想作業を支援するための手書きを用いた協調作業システムについて述べる．従来の発想を支援するグループウエアツールはキーボードとマウスのインタフェースを採用しているものが多かった．著者らは自由な発想を支援するために手書きに着目している．
分散環境でリアルタイムな対話を支援する手書きインタフェースを実現する環境としてメタファベー

スの協調作業環境「HAⅥ」を開発した．特徴は，入力と換作に手書きを用いたこと，遠隔者が作業者の操作を分かりやすく理解するためにペンジェスチャを一定時間視覚的に共有する「ペンジェヌチャアウェアネス」を提案し、実装していること，いつでもアクセスできる環境を提供していることである．評価のためにテストタスクおよびKJ法モデルで実験を行い，特に移動操作に関してこれらの有効性を定量的，定性的に確かめた．

AHandwitingCooperationSystem

forCreativeThoughtSupportonCo叩terNetwork
Ⅹ妃uakiNakqiim扉臨chiHayakawa，MitarouNamikiandNdburrnsaTbkahashi
D印ar鵬ntofComputerScience，TokyoUniversityofAgricuhTeandTbchnology

2−2小16N血hoKoganei−S出御1糾J叩弧

ABSTRACT

T最spaperdescribsahandwdtingcoqperationsystemthatanowsbminstOrmingandthesumlTnnZlngOfideas

uslngapeninterfhce．ThesystemusesahandwddnguserinterfhcetocouectnⅦly触ibleideasandtodiscussthem
withcreadvethought，Whichdefers丘omexistingsystemusingaTrK）uSeandkeyboardinterfhce．tmsupports
realitimeoro仔載nec00peradve血vironmntbasedonarrcbphorinterfhce．TheFbaturesoffhYmare
follows：HAYATEhasa一一蹴hanismof一一PenbtureAwareness●●wherepePgeShlteSuSedincollaborativeworkaJe

SharedonthetableI促taPhorfora飴wsecondsothatotherscaneasilyunderstandtheoperatOr，sactim・Whenan
ideao∝urStOauSer，hisoperationscantx，Carriedoutimmdiatdywithoutanyneedtotakecontrolofthework
SP誠e・hexpenrrmtSOftheKJ一山e血d血del，pengeStureaWaLmeSSm濾￡SgrOuP血血atease，andotherusers
Canknowwhoo匹和一由onwhich呵ect，eVeniftheydonotwatchthisareaatthesam！血℃・−111−

1．はじめにムである．著者らは表示一体型のタブレット

分散した環境における知的生産活動の重要性は高く，コンピュータネットワークの発達を使用することによって表示と入力の位置が一致している直接操作環境を，手書き環境のは人間同士が行う共同作業の新たな展開に大きな影響を与えている．著者らは，特に，分散環境におけるアイデアの収集，整理，議論を含む一貫した発想作業の支援に注目していために開発した独自のウインドウシステム『未（HITSUJI）』とともに提供している．

著者らは，発想支援を目的にした協調作業に，手書きを利用する場合に解決しなければーションであるリアルタイムグループウエアならない問題点を次のように捉えている．（1）
相手に分かりやすいインタラクションの方法のヒューマンインタフェースが大きな課題とを導入する，（2）発想したときにいつでもアクなっている．

セスできる環境を導入することである．本稿
ではこれらを解決することについて述べる．

る．ここでは本質的に人と人とのコミュニケ協調作業による発想支援にはⅩerox PARCのColab［1］上で動作するCognoterがある．
支援ツーリレがいくつか開発されている．たと2。手書きシステムの発想支援のモデル
本システムが前提とする発想モデルについえば，XJ法の発想モデルを採用した発想支援てはじめに述べる［6］．

また，KJ′法［2］の発想モデルに基づいた発想ツールはGUNGEN［3］やKJエディタ［4］などが2．1作業モデル
著者らは手書きに適したアイデア収集，整理の発想モデルとしてカード型の発想モデルあり，これらもグループウエア化が進んできている．

ほとんどのシステムは入力と換作にマウスとキーボードを使っている．したがって，文が適していると考えている．アイデアを手書きによってカードに書き出して，アイデアの字コードしか扱えないので扱える情報に制約があること，マウスとキーボードを持ち替え相関関係を議論する方法がよく使われるからである．カードには手書きで自由に図や文字ながら行う作業の不便さなどがある．
そこで，著者らは誰にも簡単に扱え，思考を書き込むことができ，カードの配置によっに適したインタフェースとして手書きを扱う
ペンインタフェースに着目した．手書きは考えたものを自由に書き出すことに向き，プレて階層構造，優先度，関係などを議論する．
特に，よく用いられるKJ法モデルに着目すると図1に示すようにアイデアがボトムアップーーンストーミングのように多くの情報を取りの方向で集約されていく．次のような作業モ込むことを目的とした場合の効果は大きい．

デルになる．

文と組み合わせて簡単な図や因果関係を示すことが簡単にできる．対話性が高い発想では（1）アイデア収集段階長々と書いた文章よりも，手書きの図や自由な文字を伝えた方が利用価値が高い．

アイデア収集は発散的な思考である．多くの情報を制限なく取り込むことが目標である．

以上の背景をもとに，著者らは手書きと分散環境を融合したリアルタイムグループウエ

個人環境では自分の考えをほかの人に束縛さアとしての『疾風（HAYATE）』を開発した．

境では参加者同士が協調してアイデアを出す

本システムは協調作業に適した発想支援のた

のでほかのユーザのアイデアに刺激されて新めの手書きの環境［5］を提供する．そこで問題になるのがネットワークとエーザインタフエ

しい発想が生まれる．

ースに密接に関係する基本システムであるオ（2）議論・整理段階れることなく書き出すことができる．共有環

複数出されたアイデアについてその関係をペレーティングシステムとウインドウシステ−112−考えながら，新規性を発見する段階である．
グルーピング作業は，アイデアのグループの3．手書き協調作業システム『疾風（HAYATE）』の概要

形成，表札付け，下位の抽象度のカードをクリップで束ねるトなどの一連の作業で行われ3．1設計方針
KJ法の発想モデルを計算機で支援し，なおる．グルーピングは「気的相関でアイデアをかつコンピュータネットワークを介して離れよせ集める」「ボトムアップ式にグループをた人間とも発想をすることを支援する．特に作る」などの基本的なKJ法の考えで進められ直接目に見えない相手と協調作業をすることに着目する．そのためにわかりやすく直感的る．表札の表現を適切にするために議論する．
その後は表札だけをみて再び一つ抽象度の高なインタフェースである必要がある．そこでいグルーピングが行われ，最終的にアイデア次の設計方針を立てた．

が構造的に整理される．
（1）机上の紙のKJ法の操作環境をメタファとして計算機に取り込む（2）手書きを使って自由に書き込みと換作をできるようにする【コ C血lロl■kll臼Ih血lユlヨl▲klユ（3）遠隔の人間と協調作業をするために，操作図1作業モデルの過程を視覚化する

2．2 KJ法の発想における注目点

また，書込みと換作の過程を保存して，作業の再開時，混乱したときに再生することで発想を支援することも行っている．

著者らが所属する大学の学科では正規の学生実験として本格的なKJ法が行われている［7］．著者らは実際のKJ法を指導，観察した経験かち，発想支援システムの構築のために

3．2 特徴図2に示してあるように複数の表示一体型

次の2点に注目している．

タブレットマシンをネットワークで接続した環境で開発した．全体構成は次ゐ通りであ〉る．

（1）追加の書込みが頻繁にあるアイデアを集めたあと，提出したアイデア作業空間をテーブルメタファで表現し，共有が適切でない場合は訂正が行われる．′訂正でおよび個人空間を構成する．情報を紙メタフ

は語句の表現を具体化，明確化する．また，ァで表現してテーブルメタファ上に配置する．

表札作りでは，グルーピングしたアイデアが図3に示すように換作環境と入力環境を分離適切に反映しているのかを議論して表札の語して，協調作業で複数の作業者でなされる一句を訂正しながら決定する．

連の作業の並列性を確保する．
本システムの特徴は次の通りである．

（2）視覚的な配置によって議論される

相関は一意に決まるものではなく，見方に（1）カード型の発想モデルを支援する

よればいく通りにも考えられ，チーム内で意大量のカードを扱いそれらの関連性の議論見が衝突する．そのときは，カードを相関の度合いにしたがってテーブルに配置して視覚を支援する．

的な議論が行われる．

（2）リアルタイムコミュニケーション環境である−113−

必要としない環境になっていることについてオフラインとともにり、アルタイムな協調作業環境を手書きにおいて提供する．

述べる．

（3）ペンジェスチャによって協調作業をする

4．1ペンジェスチャによる協調操作
4．1．1 ペンジェスチャの種類

手書きに適したインタフェースであるペン

テーブルメタファ上での操作は，図4に示ジェスチャを活用する．

すように紙メタファの移動，リンクの定義お（如いつでもアクセスできる環境である

よび変更，表示属性の変更，グルーピング，発想したらいっでも書き込み，操作できる

紙メタファのリサイ￣ズ，入力対象の選択などがある∴移動はテーブルメタファをまたがることを保証する．

ことができる．

（1）ウインドウ内のペンジェスチャ

オブジェクトをペンで隠し示し，向時に操作できる．複数のオブジェクトを選択するときなど，、作業の注目点を示せる．
（2）ウインドウをまたがるペンジェスチャ

メタファ間の移動である．個人テーブルメ
タファと共有テーブルメタファの間においても移動ができるので，意見の公開や取出しが
図2タブレットを使った作業できる∴∵移動（鰯点出力）表示変更

リンク解除（端点入力）

図4、バンジェスチャの例

紙メタファ

図3 実行画面例（3）ペンジェスチャとして認識されないペンアクセス

4．分散環境の手書きユーザインタフェース

ペンジェスチャとして認識しないとき，指ペンジ主スチヰに関して協調作業のために示ペンジェスチャとして認識されたときはスグループウエアのユーザインタフェースのこトローク入力だけとなり，オブジェクトを指つの手法として提案している「ペンジェスチし示したり，′換作の提案に用いる．

ャアウエアネス」機構を用いていること，誰4．1．2 ペンジェスチャの特徴

もがいつでもアクセスできるように操作権を−114−

の入力が行われる．ジェスチャとして認識しつと画面に表示されなくなる（図5参照）．
この数秒間で協調作業者の意識を喚起するこないときは入力だけとなり，紙メタファの強とになる．長く表示していると，操作が重な調あるいは指示に用いる．ペンーつで換作とったときに混乱をきたすので最大でも10秒程度に制限している．この時間は作業の行為者ごとに設定できる．標準は3秒にしてある．

ペンジェスチャは操作と同時にストローク入力ができる．ペンジェスチャは数本のストロークの組合わせであり，視覚的に意味を持つ二次元的な形を有する．ペンジェスチャはこの時間は視聴者が気づくまでの時間ともいえるので一 行為看ではなく視聴者ごとにこのマウスとは違いメニュー選択が必要ないので，作業者が対象だけに集中するこができる．さらに，協調作業を行っている場合には対象から目と手を離すことがないので，グループコ

時間を調整できるように設定することも可能
であるが，その場合は完全なWYS川ISが崩れてしまう．
また，ペンジェスチャが発生してから次のミュニケーションに意識を集中させることがペンジェスチャが発生するまでは，太く表示できる．

特に協調作業をしている場合に，ほかの作業者の作業も集中している作業領域から目をする∴後述するが，操作が短時周に連続することが多く，離さなくていいので，作業の見逃しの可能性ある．
巴コ

作業発生

1I由

4．1．3 ペンジェスチャアウェアネスの効果

甲が少なくなることが期待できる．

E璽ヨ

人間が，そこで何が行われたかを理解するためには，換作と結果との因果関係を示すことが重要である．本システムではジェスチャ

巴ユ ／の・形はペンストロークとしてコミュニケーシ

敷秒後ョンの相手に数秒間表示される．，結果だけではなく，相手の作業の様子が分かるので「ペ巴ヨンジェスチャアウェアネス」．と筆者らが定義

・図5ペンジェスチャアウエアネス

した［8］．ペンジェスチャアウェアネスの効果は二つあり，（1）ほかのユーザはどのオブジェ

4．2 自由なアクセスにおける一貫性保証

クトに対して何の換作がされたかが一目で理4．2．1換作実行のタイミング解できる，（2）ある程度は目を離してもほかの分散環境で発想作業を支援するための手書

ユーザによって何が行われたかを理解するこきは，リアルタイム性の高い使い方をすることが容易であることである．とに適している・そこで問題になる甲は一貫

特に，連続して発生する可能性がある協調性を保証する機構である．既存の電子会議シ作業に対する効果があると考えており，移動ステムなどで鱒操作権をやりとりすることにのような始点と終点に意味がある操作では複よる排他制御が一般的である．しかし，交互数の操作に対して協調作業をしている作業者が混乱することが少なくなると考えている．に意見を出したり手書きで即応する使い方が多い手書きでは極端に使いにくい．手書き環
境では排他制御のわずらわしさを解放し，．同

4．1．4 ペンジェスチャアウエアネス機構

時に意見を出せる環境を提供することが望ましい．

ペンジェスチャはペンジェスチャが発生して共有されてから∵定時間同じ場所に表示さこのような必要性からユーザレベルで作業れ続ける．その後，ペンジェスチャは数秒経空間を占有しない方式を採用する．手書きの−115−

インタフェースでは次の2通りが考えられる．
（1）ペンジェスチャの開始と終了で自動的に応答性能を確保している．また，紙に見立てたウインドウがたくさん並ぶことを想定し，排他をかける．

各ウインドウをいつでも入力できる「紙」と捉えてペンアクセスに対してはアクティブウ（2）操作の実行時に分散上の操作順序の一貫性を保つようにして，いつでも操作できるよ

インドウの概念がない．ウインドウがオーバうにする．

ラップした場合に下のウインドウにべンで入基本的な違いは，換作中に別のユーザが換力してもそのつどウインドウの上下関係が変作できるかである．（1）は占有している間にほかの作業者が同時に操作することが不可能に化しないので机上の書類のように扱える．

なる，ごく短時間に換作権の制御を確実にする必要があることが問題である．（2）は複数の5．2 規模
ソースコードの行数でおよそ20，000行，そ作業者の操作が同時に近い領域で発生するとのうちKJ法のモデルを記述した部分は3，000

視覚的に混乱する可能性がある．著者らは発想をいつでも反映できる環境の提供を第一に考え（2）を採用した．同時操作で視覚的に混乱行ほどである．本システムを日立製作所製ワークステーション2050／32E上で作成し，次の実験を行った．

しても，同時に意見の提出が発生したことをペンジェスチャアウエアネスによりユーザに6．評価実験示すことも意見調整の一つの手段でもあると6．1移動操作におけるペンジェスチャアウ考えている．

エアネスの効果

発想過程ではオブジェクトの移動による意見調整は大きい割合を占めている．KJ法の実験ではおよそ70％が移動であった．そこでま4．2．2 順序制御機構による一貫性保証
本システムは操作の実行時の順序制御をする．換作の順序が一斉していれば，情報の不統一が起こることはない．この方式のメリッず，移動換作においてストロークの共有が有効であるか，つまり視覚化されたペンジェス

トは誰もが好きなときに操作ができることでチャアウエアネスが移動換作の開始座標と終ある．消去が絡む二つの操作が衝突して後者が実行不能になった場合には，実行はキャン了座標が的確に共同作業者に伝わっているのかを評価する．実験方法は図6に示すようにセルされるが，そのようなことはKJ法モデ

共有テーブルメタファ上に複数ある1cm四方

ルではほとんどない．実際には任意のホストの紙メタファの一つを遠隔ホストのテストタで集中して実行順序を管理する．

スクが任意の位置に移動したら，被験者がそ5．実現の紙メタファを元の位置に移動操作で戻す．
テストタスクの内容はテストタスクが一枚移動するごとに被験者に戻してもらう作業を8回，二つの紙メタファをテストタスクが連続

5．1ペン用のウインドウシステム

協調作業システムは立−ザインタフェースでウインドウシステムと密接な関係がある．
たはペンインタフェース用のウインドウシス

移動して被験者がそれぞれ戻す作業を4回することで構成される．実験は被験者ごとにべンジェスチャの視覚的共有がある場合とないテムが必要である．

場合とで順序を変えて別々のタスクを与えて手書きの協調作業システムを研究，実現する測定した．被験者はタブレットペンをあまり

著者らの研究室ではペン用ウインドウシス使わない研究室の学生10人である．

テム『未（HITSUJI）』を開発した［9］．OSの下位層で第一段のインキングをすることで，まず，表1に示してあるストロ」クの共有

人間の視覚で諷知セきる限界の10ms以下のがある場合とない場合との換作の正確さを比−116−較する．平均で2．5倍ほど共有がある場合で表1移動誤差の平均正確になっている．ペンジェスチャは紙メタ

斗位mm 領域：170●100オブジェクト：10＊10

ファの正確な座標を示しているわけではない

被験者
番号が，数秒間表示されていることで座標の特定の目印になっていることが推定される．なお，被験者が移動を認識できなかった場合は平均

山

2．5

5．0

値から除外しているので，実際は共有がない＄

12．1 3．2

75．72

7．13

ヰ．4 2．2

3．6

ヰ 2．8 8．1
5 2．0 5．4

場合には数値以上に把握ができない．

2．0，8 5．0 3．5 9 2．8 ．6．2 二10 1．8 5．2 平均 2．5 ．5．￠ 8．9 2．9．

次に一・回ごとの移動と連続移動の内訳に関して見てみる．表2に示すようにストロークのト共有がある場合には一回ごとの移動と連続移動の間に差違は認められない．これに対し

表2一回と連続の移動操作の差違てストロークを共有しない場合には連続移動
では1．8倍ほど誤差が増えている．このことは，ペンジェスチャアウエアネスが，二つ以■位mln儀壌：1TO■100オブジェクト：10■10

被験者
書号
ロ

3．1

2．0

へ 0．8

J／2．2

8ニー

4．0

2： よ0 ーヰ．3 j．5 4．2 −12．5 二 3．0

上の換作が重なったときにでも，大幅に変わった以前の位置と現在の位置との関連をペン
ジェスチャのストロークが手助けとなり容易

31．￠

，2．8

1，8

3．0

4

3．3

2．1

0．8

8．9

52．2

2．0l・■8．2

1．8

3．15」71．0

た割合を表3に示す．ペンジェスチャアウエ

5．1
5．1

12．7

丁2．1 二q0． 5 8． 138 ．43im4．0 ・8．1 593． 20 ．d 53丁． l410 ．9170． 3ヰ丁ふ2．3平均・ 1．0 1．8に被験者に連想させ得ることを示している．
最後に被験者が移動操作を認識できなかっ

6．1■

2．1
0．7

0．9

11．5

0．9

アネスのストローク共有がない場合の認識で表3移動が認知できなかった割合

きない割合は，特に連続移動があった場合に半分程度とかなり高い．これは突然視界が変わる場合に二つの処理を同時に追えないこと

最大 8回

被験著番号○を示、している．

なお，テストタスクであったため，気づくまでの時間は平均はほとんど同じであった．t00⊥乙2 02

口3 ・0・00

40′ 盲 ． ○ 0531β00．． l

70○O2

ト8 ・ ￠−． 、・◆￠，妄＝ 0・ 2 9 0 0 2 4 10 0 0 2 4 平均 0．1 0．2 0．8 ヰ
6．2 複数の操作を交えた場合の実験
次に，カード作成，リサイズ，グルーピング，表札付けの一連のKJ法の作業中中で，換作の種類と位置が的確に共同作業者に伝わるかについて評価する．実験の方法はテストタ
スクが共有テーブルメタファで実行した．ペンジェスチャの操作に対して，被敗者が観察して同じ操作のペンジェスチャを書き込む（換図6移動ジェスチャの実験例

作は行わない・）タスクを・，ペンジェスチャの−117−視覚的な共有がある場合と共有がない場合とで二つ与えた・軍験結果を表4に示す・共有

7．おわりにがない場合には共同作業者の操作に気がつか業環境について述べた．発想作業を支援するない場合が多いことが明らかになった．特に，ためのヒューマンインタフェースとしてリア視覚がいきなり変わる移動やカードを隠す操ルタイムな手書きインタフェースを実現する環境を提案した．現在は提案などの機能拡張，および高速な環境への移行を行っている．

本論文では発想支援のための手書き協調作作で戸惑うことが多かった．
さらに，被験者からのアンケートによると，ペンジェスチャの視覚的共有がなければ突然結果が変化するので，集中力を試されているように感じたという意見が多くあった．これ

参考文献

は自由な発想に重大な妨げになることが推定

andPracticeofaCollaborativeTool，Proceedings．

される．

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被験二；＝O20

ト23450ト000840￠†［4］河合，塩見，竹田，大岩：協調作業支援機能を持ったカード換作ツールKJエディタの評価実験，人工知能学会誌，Vol．8，1帖．5，

067

1993

08910

［5］Nakqiima，K．，Hayakawa，E．，Namiki，M．−and3

平均 ○230．4

Takahashi，N．：A Distributed Handwriting KJ−

6．3 一連のKJ法の評価実験

methodSystem：AsystemfbrbrainstormlnguSlng

換作権を必要としない環境で3人のメンバの規模でこか−ド50枚程度のKJ法の実験を

apen−interface，HCIInternational

行った．図7に示す実験結果のこ例では，共Takahashi，N．：A Creative Thought Support

同作業をしている場合ド行為者が入れ替わる

System fbr Cooperative Work uslng a Pen−

間隔が数秒程度で頻発していることが分かり，interface，

このことは手書きの環境では操作権の取得，

SEARCC 95（Sept．1995）

解放の手間があると操作性が悪くなることを［7］中島，早川，並木，高橋：ペンインタフ

示している．

ェースを用いた分散ⅩJ法システム，情報処理

95・［6］Nakajima，K．，、Hayakawa，E．，Namiki，M・and

Proc・

学会プログラミングシンポジウム，1995−1［8］中島，早川，並木，高橋：知的生産活動25のための手書き指向のメタファ型分散ⅩJ法21）システム，計測盲動制赫学会第18回システ
15

ム工学部会研究会，1995．12

慈 一回［9］早川，河文，宮島，加藤，中川，並木，

10

高橋： ペンインタフェース研究・開発のため
5のウインドウシステム
0と実現

9 2 4 6 81012141618 20 22 2■ 26 28 30
問疇（抄）未，情報処理学会論文誌，Vol．36No．4，

pp．932−943，1995．

図7 換作間隔の測定

ー118−（HITSUJI）の設計