湘南工科大学のゼミ・研究室

「そんなつもりじゃなかったのに……」————SNSで友人などとやりとりする際、自分が使った言葉によって思わぬトラブルを招いたことはありませんか。 言葉は、前後の文脈によって、ニュアンスや意味が異なります。まさに、「言葉は生き物」といえるでしょう。Aの文脈ではこの意味だけど、Bの文脈だとまた違った意味になる……。Web上の膨大なテキストデータを基に、言葉について統計的に解析していくことが、この研究の面白いところです。言葉について自分が考えている意味と社会一般的な意味の相違や共通点など研究を通じて言葉の奥深い世界が見えてきます。
本研究室では、SNS情報で人々の感情、動きを読み取り、Twitterからコロナ渦の感情・トピック分析、映画レビューの感情分析、映画の⼝コミやメディア露出が興⾏収⼊に与える影響について、⾳楽の韻律パターンの分類など多様な研究に学生が取り組んでいます。

自然言語処理とは人間の言葉をコンピュータに理解・処理させる技術であり、Appleの「Siri」や話題の「ChatGPT」でも使われています。この手法を活用して、Web上のテキストから人々の感情や世間の評判などの分析、予測ができます。これまで、今流行っている楽曲の歌詞や、YouTubeの音楽動画に投稿されるコメントを分析して多用される言葉を可視化するWebアプリの開発や、コロナ禍におけるSNSの投稿から感情を分析する研究を行ってきました。Web上の情報を深く分析すれば、どのような反響が返ってくるのか予想することもできます。SNSで炎上する前にAIで一度チェックしてからコメントを投稿するといった作業が当たり前になるかもしれません。

近年、看護師や介護福祉士など医療に従事する人材不足が問題となっています。そのため、政府は海外から人材を招き入れる政策を展開しているところですが、その障がいとなっているのが言葉の問題です。例えばインドネシアからも看護師候補者を招いていますが、同国は非漢字圏。日本の医療用語は漢字の専門用語が非常に多く、それが原因で試験に合格できずに母国に帰国するようなことがあれば大変な損失です。言葉の問題を解消するため、必ず学ぶべき基本的な医療用語について、理解を手助けする研究を進めています。医療用語は複数の用語から成り立っているため、その構成要素に意味属性（身体の部位、病気の症状、病名など）を付与したり、難易度を設定することで難易度順に効率的に学習するなどの仕組みを検討しています。膨大なデータ（ビッグデータ）を分析・学習し、問題解決に必要な情報を提案する仕組みが医療現場の人材不足を解消に導きます。

研究者としての出発点は、学部4年の時に配属された研究室にあります。そこを起点に先生や先輩、同期生、後輩といった「人」そして「研究テーマ」、これらの“出会い”に恵まれたキャリアを歩んできました。
「AI」「推論」を専門とする研究者としてスタートを切ったのですが、当時AIが下火になった時期がありました。一方で盛んになってきたのが大量のデータから役立つ知識を発見する研究分野「データマイニング」でした。
データマイニングという研究テーマとの出会いも偶然でした。たまたま指導教員が長期の海外出張をされることになり、修士の学生の指導を依頼され、文書の自動分類の研究を始めました。これをきっかけに、後に英語・日本語・中国語の3カ国語の新聞記事を分類する方法をまとめた論文を2008年の国際学会（IEEE SMCia）で発表したところ、驚いたことに最優秀論文賞を受賞することができました。人との出会い、継続することの大切さを身に染みて感じた思い出です。

最近はハイスピードカメラで撮影した画像や数値データの分析による、「スポーツテック」の研究にも挑戦しています。スポーツテックとは、ICTやAIなどの技術を用いてスポーツの技術向上を目指すこと。きっかけは、私が息子たちの所属する軟式少年野球チームの監督を引き受け、指導するようになったことです。
私自身が高校球児だったこともありますが、指導者として子どもたちを見ているうちに研究に生かせるかもしれないと思いました。研究室に野球好きな学生が在籍しているので、私と一緒に取り組んでいます。例えば、甲子園で活躍した選手のバッティングのフォームと比較すると、優秀な選手は身体の軸も目線も固定されているのに対し、子どもたちはぐらつきが多いことが分かります。
こうした違いをたくさんAIに学習させれば、将来的には選手の欠点をオートマチックで指摘し、技術向上に貢献するシステムを構築することが可能です。

今後取り組みたいことの一つは、スポーツテックの研究と、現実世界と仮想世界を融合するXR（クロスリアリティ）技術との融合です。離れた場所にいる選手に遠隔コーチングができるようになると面白いですね。
私の研究の多くは、人との出会いや自分の経験を通じて巡り会えたと思います。野球以外にもテニスやスキーを経験しました。複数のスポーツを経験して「速く強く正確に」プレーすることが上達するための共通キーワードだと気づきました。
いろいろな経験をすることで、研究に生かせる気づきがあります。ですから、高校生の皆さんは興味を持ったことにはどんどんチャレンジしてみてください。そこから新しい自分が、将来への道がきっと発見できることでしょう。

大規模災害が発生すると、大勢の人々が避難行動をとります。各自治体にはハザードマップに基づいた避難所が設置されていますが、災害に強い街づくりを実現するためには、現実の災害発生時に数万人もの群衆がどのように行動するかを把握しておく必要があります。研究テーマである「マルチエージェント社会シミュレーション」とは、そのような災害発生時などの群衆の行動をシミュレーションするものです。
災害発生時の群衆避難シミュレーションでは、多くのパラメータを入力した上で、膨大な量のシナリオについて計算することになります。例えば津波の場合、地震の発生源や津波が発生する場所、速度、高さ、到達時間といった津波についての情報があります。群衆の動きは、エリアや環境によって変わります。東京23区内と湘南とでは、人口も街の構造も標高も違いますから、まずはその街とそこに暮らしている人の特徴を把握するのです。
そこまでが分かった上で初めて、避難所、道幅、子どもや高齢者などの数を考慮したシミュレーションへと進みます。津波が来たからといってみんなが一斉に避難するわけではないので、さらにいろいろなシナリオを想定。災害発生から何分後に避難指示を出して、その避難指示に対して何％の人が避難活動を開始するかなど、各方面からパラメータを入れていき、多種多様なシナリオに対してシミュレーションしていくのです。

ほかにも、災害のない平常時の人の動きに着目しています。まずは大型商業施設やイベント開催時の人の流れの予測に役立てようと、横浜市と一緒にコンサートホールでの人の動きのシミュレーションをしています。このケースでは、1万人規模のコンサートホールで6000人が退場する場合を想定。このホールには1階と2階それぞれに出口があり、そこから出た人たちが3方向にある駅に向かって歩き出しますが、群衆が交わる場所は対向流が起こり、群衆雪崩による大事故の危険性があります。そこで、実際にシミュレーションをしてみると、全員を同じタイミングで退場させると危険であることや、駅に向かう道の混乱を緩和するために、一つの駅まで続くデッキを新設することで人の流れがきれいに分散され、危険度が下がることなどが明らかになりました。シミュレーションの結果により危険を見越した対応を検討したり、デッキを設置することのメリットを可視化することにもなるのです。

次のステップは、単に人の動きをシミュレーションするだけでなく、人の動きを変えるような関わりを検討しています。人々の属性から行動を予測し、デジタルサイネージやスマホなどを活用して人を誘導させる、賑わいを分散するモデルです。
実際の街や商業施設を想定したプロジェクトも多く、学生たちにもプロジェクトに関わってもらい、コンピュータシミュレーションを通して、人や社会の役に立つ技術者を目指してほしいと思っています。

大学でCGやゲーム制作について学ぶため、本学に入学、長澤可也先生の指導のもとで学んできました。
鎌倉市が永福寺を3DCGで復元したいという呼びかけに、当時、長澤研究室の大学院生だった私たちが手を挙げたのは2005年のこと。これが大きな始まりになったと思います。
永福寺は源頼朝が創建し、鎌倉幕府の権威の象徴ともいうべき大寺院でしたが、1405年に焼失しました。現在は国史跡「永福寺跡」として基壇のみが復元されており、在りし日の壮大な姿を見ることはできません。そうした歴史的に重要な建築物を復元する取り組みであるため、発掘調査報告や寺院建築の様式など、さまざまな資料から、どのような姿であったのか、可能な限り推定を行った上で3DCGに復元を行っています。
この制作方式では、文化財の3DCGは一度作れば終わりではありません。3DCG化することで姿形をイメージしやすくなるため、資料のみではわかりにくい、矛盾した部分なども発見されます。そうすると、せっかく制作した3DCGを作り直すこともあり、実際に永福寺は10年以上、何度もアップデートを重ねていて、NHKなどのテレビ番組でも使用されるほど、妥当性の高いものができました。

VR技術の目覚ましい発展をひしひしと感じたのは2017年のこと。私たちも「VRに挑戦してみよう」と考え、試しに永福寺のCGをVRに適応させてみると大きな反響が返ってきました。
最初に鎌倉市歴史文化交流館で試験的に「VR 永福寺」を展示したところ、入館者が大行列を成しました。鎌倉市も手応えを感じたのでしょう。実際にPCとソフトを含めたシステムを鎌倉市に納入する運びとなりました。
永福寺跡内のQRコードを読み取ると、スマートフォン画面に永福寺が表示される「AR 永福寺」をリリースしたのも同じ時期です。鎌倉市歴史文化交流館で「VR 永福寺」を常設展示することが決定すると、綾瀬市と海老名市からも依頼をいただき、文化財のCG復元、さらにVR化・AR化に取り組むことになりました。私たちが手がけた3DCG、VR、ARが評価されているのは、資料に忠実なだけでなく、より高い妥当性を目指す姿勢を貫いたからだと思います。

車いすにスマートフォンを水平に装着した状態で街を巡り、坂道や道路上の段差など、車いすでの通行の妨げとなる障害（バリア）を自動検出し、googleマップ上で共有する「バリアマップ」も開発しています。車いす利用者の方がこれまで以上に社会進出するための手助けとなれるよう制作したアプリで、藤沢市のアプリコンテストでは大賞を受賞しました。
スマートフォンに内蔵されたジャイロセンサーや加速度センサーなど複数のセンサーを活用するもので、多くの人に使用してもらうべく、一般公開する予定です。

私が担当する2・3年次生対象の小規模プロジェクト型授業では、半期でのゲーム制作にチームで取り組み、進捗状況をライブ配信サービスで月に一度発表するよう学生たちに課しています。
面白いゲームを作るためには、プログラミングとCG、音楽、ストーリーなど、すべての面で本気で取り組む必要があります。面白いゲームを目指し必死に学んでいくと、自然とコンピュータエンジニアとしてのスキルも向上します。
ゲームを作る技術にはVR・ARの制作と重なる要素も多いので、学生たちが将来、文化財のデジタル化に携わってくれたらうれしいですね。

例えば絵画を鑑賞した時、「楽しい雰囲気」「暗くて心が沈む」「明るくて心が洗われる」といったように、人はさまざまな自身が抱いた感情や感想を、自分以外の他者に伝えるために、あるいは自分自身の思いを整理するために言葉で表現します。しかし、いくら言葉を尽くしても、鑑賞した人の感じた思いを他者に100％伝えることは困難です。言葉＋αで表現を広げ、より多くの情報や思いを相手に伝えるにはどうしたらいいか。そこで私は一つのツールとして「色」に着目しました。人が心の中に抱く抽象的なことを、色を使っていかにアウトプットするかというのが研究テーマの中心です。

皆さんは「バニラの香り」をかいで、どのようなイメージを持ちますか。「甘い」という言葉のほか、色では「白とクリーム色の中間」が思い浮かぶのではないでしょうか。では、「ヒノキの香り」「ユズの香り」は？ イメージはさまざまで、目に見えない香りを人に伝えるのは難しいものです。本研究室では「色」をツールとして、香りのイメージをアウトプットする手法を研究しています。被験者に香りについてアンケートを行う、アプリを使って香りから連想する色を選んでもらうといった心理学的手法を用いてデータを収集、嗅覚と視覚の関係性などについて分析します。この分析結果を、色を効果的に使った香水の広告、ネット通販などに応用できるかもしれません。

研究室の取り組みは、「香りと色」の関係だけにはとどまりません。「音楽」も対象です。例えば、知らない音楽が100曲あったとして、そこから自分が聴きたい曲をピックアップするとします。「激しい」「ロック調」などのキーワードだけでなく、色による情報を追加することでもっと選曲が容易になるシステムが作れるのではという発想から、「音楽と色」の関係性についても研究しています。感性やコミュニケーションにもアプローチしていくので、広告や広報といった分野で活躍できる素養が身につくでしょう。クリエーティブな発想を生かしたシステムの構築に挑戦したい人は、今後も本研究室の取り組みにご注目ください。

私が現在の研究に取り組んでいるのは、子どもの頃ロボットアニメに親しんだ影響が大きいと思います。大学では、かつて憧れていたロボット研究者になれるのかも、といった程度の比較的軽い気持ちでロボットを扱う研究室の門を叩いたのがはじまりです。研究室に入り、ともに学ぶ仲間たちから大いに刺激を受け、また恩師からの指導で作ったロボットが国際学会で評価をもらえたことで、大きな達成感を得ることができました。大学時代は、ロボット漬けともいえるほど研究に没頭する日々を過し、設計したロボットが自分の想像通り、さらには期待以上の動きをすると、まるで雷に打たれたような衝撃を感じたものです。

「移動ロボットの機構設計と運動制御」が研究テーマです。私自身が取り組んでいるのは、学生時代から恩師とともに研究室で取り組んできた「ヘビ型ロボット」。人間に不利な場所や空間、例えば瓦礫の中や宇宙空間、惑星の地表といったところでも移動可能という特長があります。現在挑戦しているのは、「壁面や天井を移動できるヘビ型ロボット」の開発です。胴体部分が空気を吸い込むことで、壁面や天井に接する面が真空状態となり、吸い付く仕組みです。吸い込む力をちょうどよい具合にしないと、ロボットが蛇行せず、うまく動くことができません。その加減が難しいですね。

大学でロボットについて学ぶ場合、力学の基礎やマイコンの使い方を身につけるのが第一歩。1年次で履修する「メカトロニクス入門」ではマイコンの基礎を、2年次で履修する「共通基盤ワークショップ2A（機械創造設計製作プロジェクト）」では実際にロボットを作り、「ミニロボコン」を開催し、「機械工学プロジェクト基礎A」では課題フィールドをより優れた記録でクリアできる移動マシンを各チームで設計・製作し競い合うなど実践的に学びます。研究室の卒業生の一人は、凹凸のある場所では4足歩行、平坦な場所では自動車のように車輪で移動するロボットを製作しました。彼が研究を始めたきっかけは、映画『スター・ウォーズ』に登場するドロイド「ドロイデカ」を自分の手で作ってみたいと考えたことだそうです。「作りたいロボット」がある方、ぜひ私たちと開発に挑戦しましょう。

私の研究の出発点は機械工学です。大学院では工作機械の研究に取り組んでいました。旋盤とかフライス盤と呼ばれる、金属を加工する機械のことですね。メーカー時代は工作機械を導入して、モノづくりを量産化する取り組みに従事していました。
工作機械について、大学院では開発する側、メーカー時代は使う側と両方の立場を経験して感じたのは、「機械の動きを計測・監視する“仕組み”が世の中には少ない」ということでした。工作機械に用いられる刃物を「切削工具」といいますが、それが壊れたり、刃の部分が欠けると製品の精度が落ち、不良品を出してしまいます。そうならないように人の目で監視したり、製品チェックをするのですが、効率的ではありません。そこで、どうにかして自動化する仕組みができないかと考えるようになりました。
ソフトウェアで機械を動かすことが好きだったこともあり、機械工学と電気・電子技術との融合分野へと研究が広がったのです。

切削工具の監視を自動化するシステムは、機械類にセンサーを取り付け、無線（汎用Wi-Fiモジュール）で送信された振動をPCでチェックすることにより実現しています。その後、ワイヤレスセンシングとIoTを組み合わせた技術をさまざまな分野で実用化してきました。
一つはパラスポーツにおける展開です。義足ランナーのための義足用高機能アダプターの開発に携わりました。義足にかかる衝撃力を計測するなど、一流アスリートの足のスイングスピードや地面反力などを計測し、データを分析して、初心者がパラスポーツに安心してチャレンジするための高機能なアダプターを開発しています。
また、埼玉県では地場ワインの開発に技術協力し、醸造の過程におけるアルコール濃度と醪（もろみ）内の温度など、これまで熟練した匠の技で判別してきたさまざまなデータを「見える化」することに成功しました。ベテランに頼らずとも、品質の安定したワインづくりが可能なシステム構築に貢献しています。

私たちの研究では、「何を測るか」が重要です。例えばワイン開発では、当初、醸造の過程で発生する発酵ガスの量を測ろうと考えたのですが、糖度の変化に注目した方が醸造の進み具合を正確にとらえられることに気づき、糖度センサーの採用にたどり着いたのです。
栃木県のイチゴ農家と連携した技術協力にも取り組んでいます。美味しいイチゴを生産するためには温度管理が重要なカギです。気温が下がる夜中にイチゴが凍ってしまう事態もあるので、ビニールハウスに足を運び、不断のチェック作業を欠かせないのが実情でした。温度管理を自動化し、家に居ながらモニターできる環境を提供すると、農家の方はとても喜んでくれました。この喜びの声こそ、私が研究に向かう原動力です。

「何を測るか」を考える上で役立つのは幅広い分野の知識です。これから大学を目指す皆さんは、いろいろなことに興味を持ってください。そこで得た知識は将来きっと役に立つでしょう。

私の専門は「制御工学」です。モーターの動きをコントロールして、ロボットアームの動きを制御する研究に取り組んできました。装着することで、重い荷物を持ち上げることができるパワードスーツの開発にもつながる基礎研究です。具体的にいえば、ロボットアームやパワードスーツで重量物を動かすと、振動が生じます。振動が大きすぎると、重量物を落としたりするなど操作に支障をきたします。その振動をプログラミングによって打ち消すのが、課題でした。振動というのは過剰な信号ですから、それを抑制していきます。単に振動を抑えると動きが鈍くなるので、加速もさせるといったような絶妙な制御理論の構築に携わってきました。

「制御工学」の取り組みを続けてきて、出会ったテーマが「皮膚センサー型電動義手」の開発です。従来の「筋電義手」から進化した義手として注目を集めています。「筋電義手」は筋肉を動かす際、脳からの命令とともに発生する微弱な電流である筋電（表面筋電位）を感知して、義手を動かす仕組み。私が開発した「皮膚センサー型電動義手」は、皮膚のわずかな動きにも反応できる点が強みです。筋肉量が少ない部位であっても、センサーを付けても動かすことができるというメリットがあります。医療機関と連携して研究を進め、実用化を目指しています。

現在は、企業との連携で重篤な障がいを持つ方がコミュニケーションを取るためのシステム開発に取り組んでいます。首など身体の一部を「ほんのわずかだけ」なら動かすことができる——そうした方を支援の対象とした研究開発です。ミクロレベルの皮膚の微細な動き、具体的にはいくつもの「シワ」が変化する様子をシステムが読み取り、十万倍、百万倍にも増幅させて、PC上でマウスのポインタをプログラミング制御により動かします。そうした仕組みを使い、身体の状態を示したり、50音表から文字を選んで意思を伝えるというのがシステムの全容です。大学でプログラミングを学び、「制御」技術を身につければこうした医療分野への貢献もできるのです。

前職の電気メーカーでは、プロダクトやソフトウェアならびにシステムの操作方法や操作画面などを中心にデザインの実務を行ってきました。当時から考えてきたのは、「どういった価値をユーザーに提供するのが善いのか」ということです。今これから求められるのは「心を豊かにするデザイン」です。「モノ」が豊富な時代であって、心まで満たされなければ幸せとはいえません。最近「心身と社会的な健康」を意味する「Well-being（ウェルビーイング）」という言葉に注目が集まってきており、「心の豊かさ」がより重要になってきています。この「心の豊かさ」を実現するモノやサービスのデザインに取り組みます。

色や形を考えるだけのデザインでは、生活者を満足さえることができないです。重要なのは「体験価値：UX（ユーザエクスペリエンス）」です。そのために、私の研究室では3つのテーマを掲げています。1つ目のテーマの「UXデザイン」では、生活者によりよい体験（エクスペリエンス）を提供するプロダクトやサービスのデザインを実践的に研究します。2つ目のテーマの「価値成長デザイン」では、例えば木目調の工芸品や、味わい深く色落ちしたジーンズのように、使うほどに高まる価値について探究します。どういった価値を感じるのか、なぜ感じるのかという心理面などを分析し、体験価値を成長させるデザインの方法を研究します。3つ目のテーマの「デザイン発想・共想」では、提案する体験価値のアイデアを発想する方法やデザインを共創するためのツールを研究開発します。

自分一人の発想に頼っていては、「心を豊かにするデザイン」にはたどり着けません。さまざまな人の意見を聞き、ディスカッションを重ね、インタビューを行うことも必要となります。さまざまな人との共創により、新しい体験価値を見出し、その体験価値のイメージを表現するスキルを学んでいきましょう。研究室からは、メーカーやアプリなどのサービス提供会社へ、プロダクトやUXのデザイナーを輩出していっています。未来志向の人、新しいモノやサービスについて考えたい人、一緒に新しいデザインに挑戦しませんか。

学部の専門教育では、化学製品をプラントで大量生産する技術を扱う「化学工学」について学び、卒業研究で選んだ研究室のテーマは人工透析でした。具体的には分離技術を用いて血液浄化を行うというものです。
この研究室を選んだのは、将来医療機器の開発を希望する親友の強い誘いに乗ったことがきっかけでした。学部4年では血糖値を測るセンサーを、大学院修士課程時代は透析液中の汚染物質をモニタリングするセンサーをつくるなど、何かの様子を観測（モニタリング）する研究を数多くこなしました。博士課程以降になって本格的に血液透析の研究を行った後、医学系の大学で研究職を務め基礎医学を一から修めました。
循環生理学という、身体における血液の流れについての研究する分野だったのですが、学生時代に培ったモニタリング技術を活用し、活性酸素センサーなどを実際に動物に応用する研究を行なっていました。

弱った腎臓の代わりに血液中の老廃物や余分な水分を取り除き、浄化された血液を体内に戻す治療法———それが人工透析であり、国内には約34万人もの患者がいます。通常は「脱血」用と「返血」用の2本の針を用いるダブルニードル（DN）透析が主流ですが、当研究室では1本の針で人工透析を行うシングルニードル（SN）透析の研究をテーマとしています。

本研究室は、埼玉県の病院に勤務する技士さんから依頼を受けたのが始まりでした。針を刺す箇所が1箇所に減るため、痛みやストレスが軽減される点がSN透析のメリット。病院へ足を運ぶのが負担となる患者にとっても、SN透析は望ましい治療法だと思います。しかし、SN透析はDN透析と比較してより長い時間を要するというデメリットが存在します。そのため、SN透析を実際に行う患者は数百人にも及びません。SN透析の効率を向上させる装置を開発し、34万人の患者に貢献することが私たちの目標なのです。

「人工血液を肺に入れたら呼吸できるのではないか？」という発想から、山梨大学・早稲田大学と協働で「液体換気療法」の研究を行っています。炎症を起こした肺を洗浄する場合、現在は生理食塩水を使っていますが、患者は溺れるような苦しい思いをします。液体換気療法が確立されれば、液体で肺を洗いながら呼吸も可能なため、患者の負担は大幅に軽減されるでしょう。治療液に浸かり、呼吸をしながら身体を治すといったSF的な光景も夢ではないかもしれません。当研究室が装置を考え、早稲田大学は材料を、山梨大学は動物実験をといった役割分担で研究を進めています。

このように、工学系の学科でありながら医学関連のテーマも学べます。当研究室では医・工の融合領域を学ぶことが可能です。共に学び、将来の目標をつかんでください。