情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

2B-24
2024/2/28

地域の歴史データを題材にしたデータの物理化手法の構築
佐々木 響希1,a)

中小路 久美代1,b)

概要：本研究では, データ表現のひとつであるデータの物理化に着目し, 地域の歴史データの物理化手法を構築する. 地域の歴史データは, 市民にとって親しみの深いものであり, その時代背景や収集過程を辿ると興味深い文脈を発見できると考える. データの物理化によって, 人々がどのように歴史データに触れ, 知覚するかを考察する. そして, 市民が地域の歴史データが持つ魅力を感じ, 分かりやすく歴史を体験できる環境の構築を目指す. 研究のアプローチとしては, 利用する材料の選定や表現方法を検討し, システムの実装とデザインを行う. その後, システムのユーザビリティやユーザの思考などについて評価を行う. 本論文では, 今までに行ったインタラクティブに歴史データを体験できるシステムの実装とデザインについて, 詳説する.

1. はじめに本研究では, 地域の歴史データのデータの物理化による表現方法の検討と, システムのデザインおよび実装を試みる.
本研究で利用する歴史データとして, 函館市にまつわる統計データを編纂した函館市史: 統計史料編を用いる [1](図 1).
本書は, 明治初期から昭和後半までに収集された, 函館市に関する統計データを編纂したものである. 多様な項目のデータが長期間にわたって蓄積されており, 利用価値が高

図 1

函館市史：統計史料編

い題材であると考える.
データの物理化とは, 幾何学的または物質的な材料特性

済, 社会・教育の 3 部門によって構成され, それぞれ豊富ながデータをエンコードする物理的なアーティファクトを指データが表形式で記されている. 一方で, 表の一部に省略す [2]. 例えば, Leithinger らによる Shape Display は, 上されている箇所があったり, 計測が中途半端に行われてい下に可動する電動ピンの上に地形図をマッピングした [3].

たりと不完全な点が見受けられる. その裏には, 時代的背ユーザは, ジェスチャーによって地形図の移動や拡大縮小景や編集上の都合などが絡んでいる可能性がある. 中小路などの操作を行う. 電動ピンは地形の高低差に応じて変動

らによれば, 一部の項目の中にデータ入力の誤植や捏造, 改する仕組みである. このようにデータの物理化は, 空間に竄の形跡が発見された [4]. また, 現在では存在しない言語おける物体の連続性の認識や物体に触れることによるイン表現や習慣の記載が多く見られた. このように, データのタラクティビティなど, 人の知覚能力を十分に活用した情持つ意味だけでなく, その背景情報に目を向けることで探報の伝達が可能であると考えられる. 市民に馴染み深いで索の深みが増すと考えられる.

あろう歴史データを物理的に表現することで, その相互作

本書を対象とした研究として, デジタルデータ化に向け用を分析・考察し, 市民が分かりやすく歴史を体験できるた校正作業の支援がある [5]. 本書をスキャンした画像デー環境の構築を目指す.

タと文字認識技術を用いて生成したエクセルデータを, 比2. 函館市史：統計史料編
本研究で用いる函館市史：統計史料編は, 行政, 産業・経較し校正するユーザインタフェースの構築を行なった. これを用いた市民駆動でのデータの校正を行うことで, 市民の知的触発性の活性化が期待できるとされる.
本書のような地域の歴史データには, 地域ごとに多様な

1a)b)

公立はこだて未来大学
b1020153@fun.ac.jp
kumiyo@fun.ac.jp© 2024 Information Processing Society of Japan

特色が見受けられる. 人々と親しみが深く, 様々な発見の余地がある歴史データに触れ, 市民自身が一連のプロセス

730

情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

2B-24
2024/2/28を体験することで, より深い触発とデータ探索, 知識の創出力や操作を目的としたインタフェースである [2]. Clementを促せると考える.

らの Mechamagnets における研究では, 物理的なボタンや3. データの物理化とはスティックを模した機構に磁石を埋め込むことで, 触覚フィードバックを提供している [9]. この研究では, 磁石に本章では, データ表現のいち分野であるデータの可視化

対する 5 種類の空間的な制約と磁石同士の移動方向によるおよび類似する研究領域の説明を行う. それらとデータの6 種類の触覚フィードバックに分類し, それらの組み合わ物理化との比較を通して, 物理化の位置付けと利点についせによって, 25 種類の物理的な入力装置のモデルを作成して論ずる.

た. 磁石は引力と斥力が働くというシンプルな性質を持ち,多様な触覚フィードバックをもたらすとともに, コストが3.1 特徴と利点低く手軽に扱えるという点で優れている.

データの可視化とは, 全体としては無機質なデータの塊別の物理化の分野として, 形状変化インタフェースがあを, 価値のある意味の伴った「情報」へと昇華することで,る. これは, オブジェクトの形状の変化を入力または出力データから意味を見出しやすくするための方法の一つであとして利用する [10]. 形状変化インタフェースは, オブジェる [6]. 主に紙面やディスプレイ上に, グラフィカルな要素

クトの変化のフェーズを速度や動線などの運動パラメータによって展開されるデータの可視化に対し, データの物理と, その効果が人にどのように知覚されるかを説明する表化は物質的要素によって構成される. そのため, 自然環境現パラメータで表現される.

を縮尺した表現や素材の性質をそのまま利用した表現など,本研究では, このようなタンジブルユーザインタフェー多様で自由度の高いデータ表現が可能である. ユーザは, 視スや形状変化インタフェースの研究で培われた技術や概念

覚のみならず触覚による質感や重量感などの感覚からデーを参考に, システムの実装を試みる.

タを捉えることができる.
黄砂の物理的な可視化の例では, 空気中の粒子状物質に4. DDrPP プロジェクトよる大気汚染の状況を物理的に表現している [7]. 実際の本 研 究 で 行 う プ ロ ジ ェ ク ト を, Data Dressing and

粒子状物質の観測データに応じて霧の濃度を変化させ, 大Prompted Physicality の頭文字をとり, DDrPP（ダープ）

気汚染の状況を視覚的に表す. また, 霧の水分によって粒と呼称する. 物理的オブジェクトがデータをまとい, 身体子状物質を地上に落とし, 大気汚染を改善する効果もある.

的にデータの理解を促すといった意味がある. DDrPP は,別のデータの物理化の例として, データに重みを加えて表地域の歴史データとデータの物理化を組み合わせることで,現した Virtual Gravity がある [8]. データベース（Google

人々が地域の歴史に目を向け探索を行うことで, 知的触発

Insights for Search）から話題のワードを取得し, そのワーを生み出せる環境の構築を目指す.

ドの重要度や人気度に応じた重みを付加して, 物理的な表本プロジェクトでは, これまでに, 利用する材料の選定と現をする. ユーザは, コントローラを持ち, ディスプレイ上物理的な表現手法の検討, 2 つのシステムの実装とデザイからワードを選択する. ワードの選択後, コントローラーをン行った. システムは物理装置と制御インタフェースから円柱のオブジェクトの上に載せる. すると, 選択したワー構成され, 制御インタフェースで処理したデータを物理装ドの重みに従って円柱のオブジェクトが上下し, ワードに置によってエンコードする (図 2). ユーザは, 制御インタ物理的な重さがあるように表現される.

フェースからデータの選択やマイコンへの指示を行い, 物このように物理化は, より直感的かつ身体的にデータを理装置で触覚フィードバックを得る. 物理装置では, コス知覚でき, 円滑なデータの伝達が可能である. また, アート

トと性質から磁石に着目し, 実装を行った. また, 制御イン作品として表現される場合も多く, アトラクティブな体験

タフェースは, swift 言語を用いて iOS デバイス向けの開発が期待できる. ユーザがデータの物理化に触れることで,を行った. 本研究では, デバイスとして iPad を使用した.

データに潜む背景情報に想いを巡らせ, 触発を促すことができると考える.

4.1 DDrPP01
本システムでは, 相関関係の物理的表現を試みた. 函館

3.2 関連研究

市史：統計資料編は, 幅広いデータをそろえており, 多様

本節では, データの物理化に関連するタンジブルユーザかつユニークな組み合わせで相関性を見ることが可能であインタフェースと形状変化インタフェースについて説明る. 物理表現により, 直感的なデータ間の関係性の理解をする.

目指す.

データの物理化と類似した研究として, タンジブルユー

4.1.1 DDrPP01-構築した物理装置

ザインタフェースがある. これは, データの物理化が情報の具体的な機構を図 3 で説明する. 装置は, 中央部のギア,出力やデータの解析を目的としているのに対し, 情報の入両側の左右に可動する把手, それらを支える土台によって© 2024 Information Processing Society of Japan731

情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

図 22B-24
2024/2/28

図 4

DDrPP01-構築した物理装置

図 5

DDrPP01-制御インタフェースシステムの構成との接続を確立する. iPad 上でデータリストから２種類の統計データを選択する. ユーザは, プロットされた散布図
図 3

DDrPP01-機構の図解からデータの散らばり具合を確認する. 次に, 出力ボタンを押し, サーボモータの回転角を出力する. 最後に, サーボ構成される. 中央部のギアと把手が連結した円板にはネオモータの回転によって変化した触覚フィードバックをユージム磁石が埋め込まれている. 直径 13mm の 4 個のネオジザは触って感じ取る. この一連の流れにより, 可視化表現

ム磁石が, 円周上に, N 極と S 極が交互となるように配置さされていたデータが物理化表現にエンコードされる過程をれている. 中央部のギアをモータで回転させることで, 把体験でき, 直感的なデータの理解を促す.

手と連結した円板の磁石と極性が一致すると斥力が働き,極性が逆になると引力が働く. このギアの回転を細かく調

4.2 DDrPP02

節することで, 働く磁力の強さを変化させ, 相関の強さに対第 2 のシステムでは, 重さをインタラクティブに体験で応させる. ギアの回転はサーボモータで行い, サーボモーきる物理的表現を試みた. 函館市史：統計史料編は, 農産

タの制御は無線通信モジュールを搭載したマイコンボード

物の収穫量や漁獲量など, 多くの「量」にまつわるデータである ESP-32 を使用した. 構築した装置の全体像は図 4を集計している. これを物理的に表現し, その推移を手軽の通りである.に触って体験できることを目指した.

4.1.2 DDrPP01-制御インタフェース

4.2.1 DDrPP02-構築した物理装置

制御インタフェースの機能は, 散布図の描画とマイコン機構は, 01 の装置と同じくネオジム磁石を用いて改造しとの無線通信である. 実際の画面を図 5 に示す. データはたものである (図 6). 上下の円板にはネオジム磁石が, 円気象に関する 5 つの項目を試験的に導入した. 選択された周上に極性が互い違いになるように埋め込まれている. こ2 つの統計データに対して, データリストの右隣に散布図がの円板同士を磁石によって反発させ, 下部の把手に圧力を描画される. また, 相関係数の算出と, それに応じてスケーかける. 上部のサーボモータを細かく回転させ, 上下の円板リングしたサーボモータの回転角の計算を行う. マイコンの磁石同士の位置を調節し, 把手への圧力を変化させる. 本との接続を確立し, サーボモータを回転させる.

装置のサーボモータの制御もまた, ESP-32 を使用した. さ

4.1.3 DDrPP01-ユーザ体験

らに, 上部に集計されたデータの年を表示するディスプレ

ユーザはまず, 画面下部にある接続ボタンを押し, ESP-32© 2024 Information Processing Society of Japanイとして, LCD を設置した. 構築した装置の全体像は図 7732

情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

図 62B-24
2024/2/28

DDrPP02-機構の図解
図 8

図 7

DDrPP02-制御インタフェース

図 9

実際のグラフと手描きグラフの比較：水稲

図 10

実際のグラフと手描きグラフの比較：豆類

DDrPP02-構築した物理装置の通りである.

4.2.2 DDrPP02-制御インタフェース
制御インタフェースは, 01 をベースに改良を行なった.
実際の画面を図 8 に示す. 機能は, 折れ線グラフの描画と同じくマイコンとの無線通信である. データは, 5 種類の農産物の収穫量を導入した. 選択されたデータに対して, 画4.3 システムのテストと考察面右の領域に折れ線グラフが描画される. グラフ下のスラDDrPP02 について, 実際に重みの違いを感じ取れるか,イダーを動かすと, グラフと対応して年と数値が上部に表何名かに本システムを体験してもらった. 農産物の収穫量示される. スライダーの移動を止めると, その時点のデーデータを利用し, データが集計された最初の年から最後のタの数値に応じた回転角と年が ESP-32 に出力される. ス

年までの出力を自動で行う. 体験者には, 物理装置から重ライダー上の start ボタンを押下すると, 1.5 秒ごとに年代みを感じたら上方向へ, 軽く感じたら下方向へ, 変化がなけ順に自動で出力される. 停止は, pause ボタンで行う. 回転れば横ばいにという指示のもと, 紙にグラフを手描きして角は, 選択されたデータの最大値と最小値から, 物理装置のもらった. 図 9 と図 10 は, 実際の折れ線グラフと体験者 2磁石の反発が感じられる約 30°に収まるようにスケーリン

名による手描きのグラフを比較したものである. どちらも,グした. また, 画面左下の領域から, 実際の統計史料が配置

大まかな形は捉えられていることから, 重みの知覚はできされる. マイコンとの接続確立は, 画面右上の connectionていることが分かった. しかし, 実際のグラフに比べ上下ボタンから行う.

への振れ幅が少ないことから, 重みの差はあまり感じられ4.2.3 DDrPP02-ユーザ体験ていないようであった. 正確なデータの理解は難しく不確

ユーザはまず, 画面右上の connection ボタンから, ESP-32 との接続を確立する. 物理装置の土台の上に片手を置き把手を軽く持つような状態にする. データリストからデー
タを選択し, スライダー上の start ボタンを押下する. ユー

実であるが, 直感的なデータの知覚は可能であることが示
唆された.

5. おわりにザは, 年代ごとの収穫量などのデータの推移を, 把手から本研究では, 地域の歴史データを対象に, 物理化した 2 つかかる圧力によって感じることができる. 自動出力により,のシステムの実装とデザインを行った. 構築した 2 つのシ

DDrPP01 のように逐一 iPad の操作を必要としないため,ステムは, 物理的に触れることでインタラクティブなデーユーザビリティの向上が期待できる.

タ体験を促すことを目指した. グラフや数値を一目見れば© 2024 Information Processing Society of Japan733

情報処理学会 インタラクション 2024
IPSJ Interaction 2024

2B-24
2024/2/28

分かることでも, ユーザが実際にものに触れてデータを知覚することで, データへの関心を促し, より身近な出来事としてデータを感じられると考える. これは, 地域市民が歴史データに触れる上で, 重要な役割を果たすと考える.
多感覚を駆使してデータを知覚することの利点として,視覚など一部の感覚が制限されている場合にも, 情報を得ることができる. さらに, 教育現場などにおいて, 数値を見るだけでは分かりにくいスケールや内容を取り扱う場合,物理化表現によって伝わりやすくなることが期待できる.
今後は, 実際に地域市民の方々に利用してもらい, 物理化による歴史データの表現がどのように知覚されるかについて, 考察および評価に取り組みたい.
参考文献
[1]
[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

函館市史編さん室 (編), 函館市史: 統計資料編, 函館市,
1987
Y. Jansen, P. Dragicevic, P. Isenberg, J. Alexander, A.
Karnik, J. Kildal, S. Subramanian, K. Hornbaek, Opportunities and Challenges for Data Physicalization, Proceedings of the 33rd Annual ACM Conference on Human
Factors in Computing Systems, Apr.2015, pp.3227-3236.
D. Leithinger, D. Lakatos, A. DeVincenzi, M. Blackshaw,
H. Ishii, Direct and Gestural Interaction with Relief:
A 2.5D Shape Display, Proceedings of the 24th annual
ACM symposium on User interface software and technology, Oct.2011, pp.541-548.
中小路久美代， 山本恭裕， 松原伸人， 川嶋稔夫， 木村健一, 函館市史: 統計史料編のデジタルデータ化における多角的検討, 情報知識学会誌, 情報知識学会, 2020, 30(2),pp.176-181.
菊村苑香, 渡部丈, 中小路久美代, 函館市史: 統計史料編のデジタルデータ化に向けた校正作業の支援, 情報処理学会
第 85 回全国大会, 4ZL-03, pp.4-887-4-888, 東京都調布市,
March.2023.
鈴木雅彦, 鈴村嘉右, データ可視化の必要性と意義: デー
タビジュアライゼーションとは、(＜特集＞情報を わかりやすくするデザイン), 情報の科学と技術, 一般社団法人情報科学技術協会, 2015, pp.470-475.
P. Dragicevic, Y. Jansen, List of Physical Visualizations, 2017 – Yellow Dust: Making Visible Particulate
Matter in the Air, http://dataphys.org/list/yellow-dustmaking-visible-and-remediating-particulate-matter-inthe-air/, 2012 (accessed Nov.2023).
P. Dragicevic, Y. Jansen, List of Physical Visualizations, 2009 – Virtual Gravity: Giving Physical WeighttoData,
http://dataphys.org/list/virtual-gravitygiving-physical-weight-to-virtual-data/, 2012 (accessedNov.2023).
C. Zheng, J. Kim, D. Leithinger, M. D. Gross, E. Y.
Do, Mechamagnets: Designing and Fabricating Hapticand Functional Physical Inputs with Embedded Magnets, Proceedings of the Thirteenth International Conference on Tangible, Embedded, and Embodied Interaction, Mar.2019, pp.325-334.
M. K. Rasmussen, E. W. Pedersen, M. G. Petersen, K.
Hornbaek, Shape-Changing Interfaces: A Review of theDesign Space and Open Research Questions, Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors inComputing Systems, May.2012, pp.735-744.

© 2024 Information Processing Society of Japan734