人工現実感とテレイグジスタンス
舘嘩

東京大学先端科学技術セ ンタ ー教授
1.はじめに最近、種々様々全角野で バーチャルリアリテイの本格的な応用が模索され、米国や我が国では本格的な国家フロジェクトも計画されている。 こ の分野における世界最大かつ最高の権威を有するIEEE（米国電気電子工学会）は、昨年9月にシアトル市で バーチヤルリアリテイの年次国際学術講演会（VRAIS）を開始するとともに、全会員に配付するスペクトラムという学会誌の10月号l こノ T ー チヤルリアリティを特集して大々的に扱うなど、アカアミス ムの世界でも バーチヤルリアリテイが認知され、大いに注目されるに至った。
そもそもバ ー チャルリアリテイという言葉が使われ始めたのは、米国のVPL社がデ ータグロー プやアイフォ ンなどの製品を市販し始めた1989年からであり、ゲームへの応用とあいまって 一 般に知今れるようになった o しかし、バ ーチャルリア リテイの考え の起源は1968年のサザラ ン トの頭部搭載型ディスプ レイの研究にまで遡り、コ ン ピュ ー タグラフィックスに源流を持つシエネリツクテクノロジーの 一 つである。その後、我が固からは円82
年にテ レイグジスタ ンス、米国からは1983年にテ レ プ レ ゼ ンスの概《が提唱され、それぞれ極限作業ロボットと宇宙開発に関連して発展した。
一方、芸術の勾においても、開3年にアーテイフィシヤルリアリの考え方が提唱されている L 2 、 3 ）口」れらは 一 言でいうならば、従来人聞が機械に自らを合わせるといよ人間側の負担を前提にして成り立っていたマンマシーンインタフェ ースの形態を脱却し七逆に機械の方から人間へ無限に歩み寄る、いわゆるサイパネテイクインターフェ ースの究極として バーチャルリアリテイが模索されていると解釈できる。
実用的見地からそると、近年、 コン ピュ ータやセ ン サ ー などの技術が急速に進展し、また人間科学の進展ドよる人間感覚などの知見の蓄積が進み、今までは非現実的な夢と思われていた バー チヤルリアリテイの方法論が急速に現実味を増してきている点が挙げられる。
そ こ で、今までは独立に発祥し進展してきた多くの分野が バーチヤルリアリテイを注目し、こ れを21世紀へのキ ーテクノロジーとして認識し始め、それに伴い各分野に関連する企業においても バーチヤルリアリティの研究開発が精力的に繰り広げられるようになったのである。
しかも、単に こ れらの分野で共通の概念が育ってきただけではなく、 バーチヤルリアリテイはそもそも共通となりうる基礎技術を内包しており、一つの分野で開発された技術が他の分野でもそのまま利用できるので、それらをまとめて 一 つの技術体系として研究開発する こ とが重要かつ緊要となっている o 従って内外の学界でも、 こ の人工現実感を重要な研究分野として認識し、盛んに研究が進められ始めている。本講演では、 こ の バー チャルリアリティの現状を概観し将来を展望する。

一2.

バーチャルリアリティとはーバーチヤルは、日本では実際には存在しない架空ないしは虚構
ノTチャルリアリテイのを意味するように解釈されているようであるが、もともとの英語の意味はそ うではない oバーチャルとは「実際の事実、形ないしは名前ではないが、実際の効果としては存在したり、結果として生しる こ と」を意味する o バーチャルが用いられた例として、旧くは虚像と訳された バーチヤルイメ ージという用語がある。「虚像」はiそこに像が実際にあるわけではないが レンス や鏡の働きで実際の像があるのと全く同等の効果を及ぼす像である、ことは周知の通りであり、 こ れがまさに バー チヤルの意味すると こ ろである。しかし、 こ“’ちを 虚 と誤訳したために、 バー チャルがイマジナリのように日本人には感じられるよ“”つになったらしい o バーチヤルが 仮想 と訳されたのは「仮想仕事の原理」や「仮想メリJなどで、 バ ーチャルは現在は仮想と訳される こ とが多いが、仮相という言葉も「仮想敵国Jなどは、ポテ ンシヤルエニミィあるいはサポースドエニミィるあり、決してパ ー758

チャルエニミィとは言わないことからも分かるように、必ずしも適切ではない。バ ー チャ“””““”ルの意味は、 仮想 というよりは限りなく実際であり 実質的実効的 というほうが原義には近い。
このように、 バー チャルリアリティとは「実際の現実、実存ないしは現物ではないが、実効的には現実であり、存在し、現物であること、ないしは人聞がそのように感じることJである。具体的には、人間が今現在、実際に存在している環境以外の仮想環境を、あたかもそれが現実の環境のような感覚を持って体験し、かっその仮想環境で行動することを可能とすることをめざした新しい技術であり、人工現実感とも呼ばれる。
一方、テレイグジスタンスは、人間が従来の時空の制約から開放され、時間と空間ないしはそれらの両者を隔てた環境に仮想的に存在することを目指す新しい概念 である。従って人工現実感とテレイグジスタンスは、両者とも本質的には同 一 の概念を別の観点から言い表している。
このバ ー チャルリアリティを大別すると、 ロ ボットを媒体として、人聞が 現在存在しているのとは別に存在する実世界の仮想環境が伝達され生じる現実感と、コンピュ ー タ等の創製した実際に存在しない、しかし極めて現実味の溢れる構成された現実感とに分かれる。
さらに、構成された仮想世界が実世界のモデルとなっている場合と、実世界とは全く掛け離れた虚世界の場合がある。図1にそれらを分類して示している。また、この仮想環境に入り込む人が 一 人の場合、特定多数の場合、さらに不特定多数の場合で状況が異なる。図の中ではそれぞれについて応用例を挙げてある。

人Ill!とのl刻えli個

人多数

伝達された現実

宅見

構
成さ

実空問σ】
モデfレ

1.l
fこ
現実

虚旨
ヅニ己問

図1：人工現実感の分類59

バー チャルリアリテイの特徴
ー チャルリアリテイの最も特徴的な点は、ノT

3.

人聞が仮想存在する仮想環境が( 1 ）人間にとって自然な三次元空間を構成しており（臨場感）、( 2）人聞がその中で自由に行動でき、 しかもその仮想環境との相互作用が自然な形で実時間に生じ（実時間インタラクション）、(3）その環境への自己投射がある（自己投射性）ことで ある。
そのような3要素を実現するためのシステム構成を図2に示す。

o 視覚・聴覚・触覚
味覚・峻覚

信＝I。体性感覚・力感覚説

コ ン ピ ュー タ。＝I

人接，的諮、、111

人Ullへの臨場感提示

感覚情報

イ？総
当記合
換

人！日！の状態推定＝＝＝主＞1制

1::l上肢｜下肢｜体幹

非拘束
笑
時
間l

他のテレイグジスタンス
システムヘ

音声

＝＝当〉

笑環境と仮想環境の!c合波也 電 拍 匡 汗
脳心 筋 脈 血 発

他のテレイグジスPンス
システムヘ応d

災 時間
非役製・
内部 状 態 （人間 の 行 動 意 志 推 定外部状肯邑図2：人工現実感システムの構成
60

4. バー チャルリアリティ技術の進展
現在、人工現実感ないしはテレイグジスタンスが世界中で注目されている。その理由の一つに、今までは全く別の分野とされていた多くの重要な領域での関心が、人工現実感の概念で統合しうる 一 つの目標を目指して進展している事が挙げられる。
例えば ロ ボットの遠隔制御の分野では、図3に示すように、第3次世界大戦後の原子力技術の進展及び義手等の身障者用補装具と関連して生じたテレオペレー ション技術が、70年代になって ロ ボット技術を加味して管理制御に進展した。しかし、直接的な操作の良さが捨てられず、 エグゾスケルトン型人力増幅機の開発も進められた。それらが、いわば止揚された形で出現した概念がテレイグジスタンスであり、80年代以降急速に発展してきた。
この流れは、 ロ ボットの生み出す バー チャルリアリテイの世界へと着実に向かっている。
図4に、著者の石庁究室で石万究中のテレイグジスタンス ・ マニピュレー ション ・ システムの概観を示す。

／テレオベレ － �3

サイパネティ ック-

サイポ ー グ

補装具／＇「一 エグゾスケルトン型 ＼＼入力関＼ μーパイザ糊［コンビュ ー タ支援テレオペレ／ー ション］＼＼、オートマトン

図4：テレイグジスタンスの構成例

61

？ン・マシンインタフェ ー ス

文字ディスプレイ
キー ボー ドグラフィックディスプレイ
マウス＼＼、、

ヒュ ー ？ンインタフェース

3Dビデオ／
ホpグラフィク
アー ト／／
インタラクティプ
3 Dビデオア ー ト

シミュレータコンピュ ー タ
グラ7,i 7ス
(CG)

一一3D
実時間
CG- 3D CG

計算機
支援設計
(CAD)

五/
3D
CAD
／ノ〆C�

／

＼コンビュー タ
シミュレー
ション（CS)＼話

3突時間

aocs,イ

テレロポティクス／管理制御

テレオ《ミレ ー ション

図5：人工現実感への進展
図5に、種々の分野における人工現実感への進展の様子を示す o 例えば、設計・生産の分野においてバー チヤルリアリテイに「制た進展 が見られる o CGにおいてはソリツドモ
プルにパ ー スペクテイブ変換を施し陰影を付けて提示する、従来の2.5次元の世界から立問界各会学���t 込： t� ご iiifは；裂と Z 主主 �ifE， �zil;i

野でも、上記のCGに触覚や力感覚のフィー ドパックを加え、仮相、製ロによる設計支援や評価を模索し始めている o 仮想製品を用いれば、実際に製品をつ’ミるfiHこ充分に使用感を評価して、それによって自由に設計変更 が 可能で あり、変更したデータは計算機に蓄えられているのでCIMとつなげは、そのま ま 実際製品を製作できる o 人間にとって真に使いやすい製品、あるいはぜ来必要 d性の増すと，思われる個人個人の適性や個d性に合った製品などへの応尽を求めて、」のM野でもバーチャルリアリテイ が求められ始めている o
コンピュ ータの 野におけるヒュ ーマン ンタフェ ー スにおいても、従来のキイボー ド
ぞと文字による表示北ら、アイコンなどのグフフイクスによる表示とマウスによる入力へと進展し、勾 さらにマルチメディアディスプレイとオブジエクト指向や3Dマウスやダイレク
トマニヒユレ ーシヨンを経て、仮想すイスプ円イによる出力や仮想コンソールによる入力など糊唱され始空ている。このょっにコンヒユ ータの人間とのインタフェ ー スもノドチ
ヤチ？アリティを つのター ゲツトとしている。
ン ミモ レーンの分野でも、実時聞かつ実体験に近い 実時間インタラクテイブな3D？と好が急速に 進展していち具体的には、仮想風洞などをど：；
兵話誌店長
シヨンや仮想コックビットで代表される人工現実感シミnータなげが挙られる
どユレ
芸術やアミュ ー ズメン トの分野でも、今までの芸術表現を超えた新しい芸術のメディア

fZ62

としての人工現実感が盛んになっている。
通信の分野でも同様で、電話がテレピ電話となり、さらに臨場感を増した臨場感通信が将来のISDN時代を脱んで真剣に研究されている。コンピュ ー タ通信によるいわゆるネットワ ー クト ・ リアリティも重要である（図6）。 （因みに本年5月NITが中心となってネットワ ー クト ・ リアリテイのワ ー クショップが東京で開催される）。

在宅シ冨ツピング

在宅医療
｜在；行｜

人工現実感
ホビ ー

都市

｜臨場感通信網｜｜人工現実感デー タベース｜

在宅
勤務

人工現実感
会議場

B-ISDN園
設 一物
繍 一i

叫

松 一欄 姻
実 一動
現 一’ 舘江 一概 鴎博

図6：ネットワ ー クト ・ リアリティ

63

＇：�；；
r�t;l��チヤルリアリテイ展（I�）が開催され
万議室主 悲民主；：J�，：：；：
� i;;t� 主会男ている また、通産省ではセにお いて 産業用
5 .むすび;t

まバーー
この4月から バ チャルリアリテイの国家プロジェクトの開始を計画
ーL ているo

一方、米国では国立科学アカデミ （��S）と国立科学財団（NSF）が昨年から特別調査研究委員会を発足させ国家規模のプロジェクトを計画す る など新しい発展への展開をみせつつあり、 バー チヤルリアリティの今後が期待され る 。

、［参考文献I

k11 自言十品調御堂ぶ持品名手え�！！�6；－記号ー�！の 計一、プ�io1 ス レイ 設2）舘峰、贋岡通孝： バー チヤル・テツク・ラボ、工業調査会、19920
3）舘峰、人工現実感、日刊工業新聞社、12992 064