2018年02月

2018年02月26日

シミュレーション可視化の未来

見える化シンポジウム2018 「シミュレーション可視化の未来 〜計算科学ミュージアム実現に向けて〜」

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という案内が来ました。

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コンピュータ・シミュレーションでできること・わかること

プレゼンテーション資料「コンピュータ・シミュレーションでできること、わかること

シミュレーションってどんなことするの?

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特別ポスター「シミュレーション図」公開

シミュレーションについては、これまでの考えてきており、

シミュレーション科学とは?理工学の手法から生活を広げ、豊かにする手段に


「シミュレーション」の定義が、人によって、まちまちで、難しくて、それによって、話がかみ合わなかったりします。

そこで、「TAK」さんとしての定義をすると、

コンピューターの発達に伴い、

物理、工学において、実験だけでは再現し切れない現象を、自然条件に即して忠実に再現する手段として使用されるようになった。

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経済とは、人の行動を予測し、一歩先を行くこと



フォン・ノイマン(1944)「ゲームの理論」、ジョン・ナッシュ(1950)「ナッシュ均衡」などが提案されてから、実験経済学、行動経済学と呼ばれる学問が生まれ、経済、社会のシミュレーションも行われるようになった。

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これら学問的なシミュレーションにおいては、自然条件、社会条件に即して忠実に再現することを確認した上で、

次に、ある自然条件、社会条件を想定して、その状況下での現象を「シミュレーション」する。

ここまでは、条件に即して忠実に再現する「シミュレーション」です。


例えば、小説を読む、という行為も、小説に、自分の人生を掛け合わせて、独自のイメージを描いて、世界を生み出す、のですが、これも広義の「シミュレーション」と言えます。

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さらに、VR(仮想現実)、AR(拡張現実)あるいは錯覚を活用して、それぞれの人にカスタマイズし、独自のイメージを描いて、世界を生み出す「シミュレーション」も考えられます。

すなわち、「シミュレーション」が、狭義の理工学の研究、開発手法から生活を広げ、豊かにする手段へと大きく変貌しようとしている、とも言えます。


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シミュレーションによる展開とその限界、基本工学の大切さの再認識


コンピューター・シミュレーションは大きな威力を発揮するのですが、実験による検証を行うことが大切です。

コンピューター・シミュレーションと、実験、実際の現象の間には「ずれ」があることが多いのですが、この「ずれ」に新たな展開のネタが潜んでいたりします。


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さて、このようにシミュレーションは便利で、有効な手法なのですが、活用が進んだのには、可視化技術の発展が伴いました。

当初は数値で示され、それをグラフ化するなど、初歩的なものでしたが、コンピューターの性能、技術の進歩に伴い、流体の流れ、天体の動きなどが、3次元で動画で表現されるようになり、メカニズム、動きがわかりやすくなりました。

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すると、

デジタル社会とアートの役割

人文知がデジタル・メディアを装備すると

で書いたアート、

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「理屈じゃなくて身体で覚えろ、根性で練習」のスポーツの世界に科学的理論、分析の導入

で書いたスポーツ

などにも活用されるようになり、上記のように、

「シミュレーション」が、狭義の理工学の研究、開発手法から生活を広げ、豊かにする手段へと大きく変貌しようとしている、とも言えます。





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2018年02月24日

「理屈じゃなくて身体で覚えろ、根性で練習」のスポーツの世界に科学的理論、分析の導入

「身体能力開発学の挑戦」@早稲田大学ヒューマンパフォーマンス研究所

という案内が来ました。

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「理屈じゃなくて身体で覚えろ、根性で練習」が伝統だったスポーツの世界は、科学的理論、分析の導入による向上のポテンシャルが大きく面白い分野です。

この取り組みは、東大、慶大などでもあり、

「理屈ではなく、身体で覚える」スポーツに科学的理論、ビッグデータを取り入れる




「TAK」さんが学生の頃のスポーツは、巨人の星、アタック・ナンバー1などのスポーツ根性アニメの影響を受け、「理屈ではなく、身体で覚えろ」「根性で練習だ」というものでした。

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この考え方は、今となっては時代遅れですが、当時は合理性がありました。

「TAK」さんはテニスをやりますが、

「テイクバックして、軸足を踏み込んで、軸足の前でインパクト」

などと意識して、考えながら、やっていては、いいショットなど打てません。

それよりも、実際に生のボールを打ってみて、体感しつつ、身体で修得する方がずっと上達しました。

ただし、初心者から初級、中級になると、自己流になり、上達が止まってしまいます。

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現在は、スマフォで動画が簡単に撮れて、コンピューター、センサリング技術も発達しています。また、VR(仮想現実)、AR(拡張現実)も実用化されています。

トップアスリートの動画を見るだけでなく、身体的機能、メカニズム、動きの分析もできます。

すると、トップアスリートのプレーを見て、脳裏に焼き付けるだけでなく、プレーの視覚、聴覚、打感などの触覚を、実際にVR(仮想現実)で体験することもできます。

「理屈でなくて、身体で覚えろ」「根性で練習」だった、スポーツに科学に基づく理論、ビッグデータ、VRによる再現等を取り入れることができそうです。


この時には、医学、工学などの研究者の発表が中心でした。

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今回は、現役の日本のトップ選手、コーチらが参加しています。

「自分のタイムは伸びているのですが、世界のレベルの伸びがそれをはるかに上回るものなのです。」

自己流の、「理屈でなくて、身体で覚えろ」「根性で練習」では、世界には通用しないようです。

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コーチと選手のコミュニケーションにも課題がありそうです。

コーチは、選手が改善すべき点について、イメージ、感覚で感じます。それを、正確に言語化する必要があります。

ところが、うまく言語化できず、選手にはうまく伝わらず、「何を言われているのか?わからない」なんてことになります。

イメージ、感覚だけでなく、映像、科学的データがあれば、コーチと選手の間で、課題の共有がうまくいくかもしれません。

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ただ、選手は科学的データを提供されるよりも、「コツ」をつかんで、競技、演技がうまくいくことが大切だったりします。

この「コツ」をつかむのが、これまでは手探り、試行錯誤で、さらに暗黙知、感覚で伝えられていたのですが、体系化、言語化するとよさそうです。

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人工知能、ロボットの世界では、1秒間に数万回の演算、数万データの照合など、人間ではとてもできないことをやってのけています。

ただ、現時点のスポーツの世界では、そこまでは求められていません。

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トップアスリートのプレーをVR、モーションキャプチャー、筋電センサーなどにより再現し、自分とのギャップを埋めていく段階です。

トップアスリートとて、「完璧」ではありません。

流体力学、機械力学などを駆使することにより、さらなる向上が望めます。

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始まったばかりだけに、大きな可能性を感じました。








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2018年02月12日

異分野交流による知の触発

つくばテクノロジー・ショーケース2018異分野交流による知の触発 in つくば

という案内が来ました。

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つくばには、いろいろな分野の、最先端の研究機関があります。

科学技術の進展には、めざましいものがあります。

自分の専門の分野はともかく、他分野の最先端の状況を知るのは大変です。

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ただ、自分の専門の研究を大きく展開してくれるのは、実は自分屋よりも、他分野の研究の進捗だったりします。

こういう時は、ネットで文献検索するよりも、実際に研究している人から聞いたほうが早そうです。

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例えば、JAXA(宇宙航空研究開発機構)は、ロケット、人工衛星、惑星探査機などの開発だけをやっているのではありません。

宇宙からの映像が、農業、河川、海洋、雪氷などの研究が大きく推進しました。

惑星探査で、ロボットは重力が小さく、乾燥した惑星で活動します。

このロボットは砂漠で活用できそうです。

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人工衛星、惑星探査機などでは、太陽電池、蓄電池などは、

多少値が張っても、高性能、寿命が長く、品質の良いものを使います。

最先端の太陽電池、蓄電池などの開発は、もちろん他分野にも波及します。

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脳の活動はfMRI(磁気共鳴機能画像法)によって計測できるようになりました。

脳が考えたこと(ファイルを探す、保存する、変換する)などを、自分がパソコンを操作するのではなく、

脳で発生した信号により、自動的に行われたら。

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いろいろな可能性を感じた展示会でした。








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2018年02月11日

アイデアをプロトタイプにし、社会に実装すると、何かが始まる

東京工業大学エンジニアリングデザインプロジェクト

最終発表会の案内が来ました。

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共創エコシステムの形成、次世代アントレプレナー育成

に書いた

EDGEプログラム

では、

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イノベーション創出の活性化のため、大学等の研究開発成果を基にしたベンチャーの創業や、既存企業による新事業の創出を促進する人材の育成と関係者・関係機関によるイノベーション・エコシステムの形成を目的としています。13大学のプログラムが選定されました。

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このプログラムでは、スタンフォード大学のd.schoolで行われている、デザイン思考を採用しています。

デザイン思考、シリコンバレーIDEOの事例より


欧米を中心に新たな価値、体験を生み出すためのデザインがより重要になってきています。

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変化が激しい時代におけるデザインの役割、「技術イノベーションをいかに人間的にするかの方法」、「デザインとビジネス戦略を繋げる」、「インタラクティブなコミュニケーションや商品をデザインするためのメソッド」「デザインとビジネスを融合する」「ユーザー価値と経済価値を繋げる」などなど、

技術、イノベーション、ビジネス、コミュニケーションなど、いろいろな分野、あるいは分野融合を起こす方法として、デザインに対する期待は高まっています。

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d.schoolでは、デザイン思考はどんな仕事・プロジェクトにおいても重要だという思想のもと、経営、情報技術、法律など多様な学科の学生が履修します。

「問題解決のためのデザイン思考における5つのプロセス」が重要だということ。

empathy:課題の対象に感情移入する

define:問題を定義する

ideate:アイデアをたくさん出す

prototype:プロトタイプを作る

test:試験し、フィードバックを得る

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このプロセスは、モノづくりだけでなくあらゆる問題解決の過程で応用できます。そして、d.schoolではこのプロセスを実際にクラスを通して経験していくことができます。


と書きました。

このプログラムに東京工業大学も参加しており、その様子は、

イノベーション教育は、東工大の未知のポテンシャルが面白い




東工大は社会人、留学生は豊富にいるのですが、他分野の学生、女子学生が少ないのが悩みです。

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ところが、上記協定などにより、東京工業大学EDGEプログラムである「チーム志向越境型アントレプレナー育成プログラム(通称CBECプログラム)」

では、もともと豊富な社会人、留学生に加えて、美大生、特に女子学生の美大生も参加することになりました。

この学会の事例紹介では、東工大の発表が、「初恋」のような、初々しさを感じる、興味深いものだったので、紹介します。

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異なる発想や視点。「出来そう」の工学系と「面白そう」の芸術系。「論理」と「直感」。論理で締める。発想のジャンプは直感から。

アンカーとしてのインサイト。イメージの言語化。プロトタイプによる可視化。

価値創造に唯一解はない。価値は受け取る人が現れて、初めて生まれる。

アイデアが価値を生むかは、先に進まなければ、わからない。

異なる発想がゆえの葛藤。頭がよさそうな、論理的なしゃべり方。頭がいい、とは違う。

「現実」を重視する、逆に言うと、「現実」に縛られる、社会人。「現実」を知らない学生。

「現実」とは何か。技術的実現可能性と心理的制約。

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分業と協業の違い。「得意分野での貢献」と「外注化の危険性」は表裏一体。

現実と格闘しながら、発想のジャンプとしての、アイデアの実装。価値創造の一気通貫「発想から市場まで」

工学、美術、学生、社会人をつなぐ、新たな「教養」


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専門技術に優れた東工大生、アート感覚に優れた美大生、技術の社会実装にたけた社会人、国際感覚を持つ留学生のコラボの発表会です。

参加企業より提供された、

「毎日の料理体験を再デザインせよ」

「地域公共サービスの利用体験を再デザインせよ」

「外国人の賃貸物件のおける在宅体験を再デザインせよ」

「農場における作業体験を再デザインせよ」

「商業施設における購買体験をを再デザインせよ」

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に対して、各チームが、

「問題解決のためのデザイン思考における5つのプロセス」

empathy:課題の対象に感情移入する

define:問題を定義する

ideate:アイデアをたくさん出す

prototype:プロトタイプを作る

test:試験し、フィードバックを得る

を駆使して、取り組みました。

さて、グループワークは、今では多くの大学、大学院で取り入れていますが、アイデアを出して、それをまとめ上げるところまでです。

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このプログラムでは、アイデア、コンセプトを、とにかくプロトタイプにして、社会に出し、フィードバックを得ます。

アイデアをチーム内で、いろいろなケースについて、時間をかけて、詳細に検討するよりも、

とにかく、プロトタイプという形にして、ユーザーからフィードバックを得る方が早かったりします。

すると、アイデア、コンセプトを修正し、さらにユーザーに適したプロトタイプを出し、さらにユーザーから適切なフィードバックを得ることができます。

「アイデアを出して、それをまとめ上げるところまで」では、どんなにすばらしいアイデアであっても、「絵に描いた餅」です。

プロトタイプにして、社会に実装すると、何かが始まります。

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スタンフォード大学のd.schoolでは、グループワークで年商数億ドルのビジネスが生まれ、在学中に起業という事例も少なくありません。

次世代のamazon、Facebookなども目白押しです。

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さて、これから何が起こるのか、楽しみな発表会でした。







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2018年02月01日

熟練医師、カリスマ医師の手術の「神の手」をロボットが学習

東京大学医学部附属病院・先端医療シーズ開発フォーラム2018新しい医療へのブレークスルー

という案内が来ました。

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医療、健康分野はICT、人工知能、センサー技術が活躍する、大きなポテンシャルを持つ分野で、

これまでも書いてきましたが、

自分で守る健康社会、IoT、人工知能を活用して健康生活を



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医師による診断はこれまでは、その医師のそれまでの経験の範囲内での診断でしたが、検査データを、大規模データベースと照合すれば、診断はずっと容易になります

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ウェアラブル・センサーで身体のデータを365日24時間常時モニタリングし、人工知能が健康状態を判断し、

自覚症状が出る前に、必要なアクションを起こす、適切な投薬を行い、病気を未然に防ぐ

急速に進化しているセンサリング技術、Iot、人工知能は、まず健康生活を守るために活用できそうです。


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のように、

・ビッグデータ、人工知能による診断

・ウェアラブル・センサーによる、自覚症状の前に診断、投薬など

を書いてきましたが、

 「手術ロボットの知能化にむけて」

が興味深いものでした。

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現在でも、医療手術現場で「ダビンチ」というロボットが使われていますが、医師の単純作業を軽減するのが主体、ということです。

最近では、内視鏡手術、頭部の目の奥、脳の中、などの微細手術など、

患者の負担は軽減されるのですが、技術が極めて高度で、熟練、カリスマ医師しかできないものも少なくありません。

これをロボットに学習させれば、極めて限られた、熟練、カリスマ医師でなくても、技術が極めて高度な内視鏡手術、頭部の目の奥、脳の中、などの微細手術などが可能になります。

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人工知能とロボットの目、手、足とセンサリング技術による知覚センサーが融合すると




人工知能は、目だけではなく、ロボットと融合することにより、手、足を手に入れ、センサリング技術の進化により、知覚センサーも手に入れました。


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VR(仮想現実)によりプロの身体観を獲得する




伝統工芸の人間国宝の方の紙漉きの技術が対象になりました。

人間国宝の方の動きをモーションキャプチャーで記録し、また、筋電センサーを貼付させていただき、筋肉の動き、力の大きさを記録します。


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熟練、カリスマ医師の操作、プロセス、判断、動きをモーション・キャプチャーなどで記録して、ロボットに学習させます。

熟練、カリスマ医師とて、ミスはあります。人工知能では、ミスは繰り返さないよう、機械学習、強化学習することができます。

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この場合の、人工知能はあまり高度なもので、内容がブラックボックスになってしまうものではなく、人がトレース、修正できる程度のものがいいそうです。


現時点では、このデータ学習のために、需要が極めて高い、熟練、カリスマ医師を長時間拘束することになってしまうのが難点、と伺いましたが、ロボット外科医の普及が楽しみです。









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