Designing Physical Media Eliciting "SHITSUKAN" Information from Materials toward Expressive Applications

• Project Area: Analysis and synthesis of deep SHITSUKAN information in the real world
• Project/Area Number: 20H05960
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (IV)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 筧 康明 東京大学, 大学院情報学環・学際情報学府, 教授 (40500202)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 仲谷 正史 慶應義塾大学, 環境情報学部(藤沢), 准教授 (90714965)
• Project Period (FY): 2020-11-19 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥73,970,000 (Direct Cost: ¥56,900,000、Indirect Cost: ¥17,070,000); Fiscal Year 2024: ¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000); Fiscal Year 2023: ¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000); Fiscal Year 2022: ¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000); Fiscal Year 2021: ¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000); Fiscal Year 2020: ¥19,500,000 (Direct Cost: ¥15,000,000、Indirect Cost: ¥4,500,000)
• Keywords: 実体質感 / マテリアルインタラクション / アート表現 / ソフトセンサ / 実体ディスプレイ / 質感 / クロスモーダル / 行動変容

Outline of Research at the Start

本研究では、実素材およびそれらを多数集めた群（実素材群）の特性や振る舞いを制御し、素材性を活かした情報提示やインタラクションを行うフィジカルメディアの創出に取り組む。特に、コンピュテーショナルに制御される動的な実素材群の形状・色彩・触感などが人間にもたらす質感および行動変容に関する研究を実施し、その知見を設計に取り込む。さらに、ヒューマンインタフェース、アートなどへの応用を通して、環境に溶け込みながら、人間とのインタラクションを誘引するデザイン方略を導く。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では実素材およびその群の質感を活かすマルチモーダルなインタフェース創出を目指す。まず、これまでに原理開発を行なった形状と質感が変化する実体ディスプレイについて今年度は脱着・取替可能な質感モジュールの設計を進め、デザイン基盤を整備した。
また、3Dプリント技術を用いて質感や機能を付与する研究を進めた。具体的には3Dプリントで柔らかい質感を持つ変形センサ技術に関して特性評価を進めると共に、捻りや剪断方向の変形に対応する設計提案および展示・ワークショップを通した応用探索を進めた。次に触感メタマテリアルの観点から3Dプリンタで物体の粗さや押込み反力を設計する検討を進めた。さらにラティス構造を持つ3Dプリント物体への色水滴下による動的着彩および表現提案を行なった。
大型造形物や曲面に対する質感付与として、切り込みを入れた平面素材を張力により立体的に変形させる手法を提案し、その組み合わせによる立体造形の検証を行なった。また親疎水性パターンの加工を施した容器に炭酸液体を注ぐことによる表現に定着する泡パターンを設計・付与する手法を提案した。この他、アート表現への展開として、自然物を実体として活かすインタフェースとして植物の生体電位計測による環境センシング手法を設計し、屋外展示を行なった。
今年度は、もう一つの目的に据える実体質感評価の実践およびフレームワーク構築について研究を進めた。具体的には素材群を並べる実体ディスプレイに対する質感印象の評価のために、VRで素材の種類や配置を変更しながら仮想的にディスプレイを構築し、鑑賞できる環境構築を行なった。今後実機と組み合わせ印象評価を進める基盤とする。また、仲谷グループを中心に具体的な実体質感の分析実践として、視覚実体質感としてヒト顔の起伏の大きさが背景画像の画像統計量から受ける影響を、聴覚実体質感として鈴の素材と音響特徴について検討を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実素材群のマルチモーダル制御、実体質感を評価するフレームワーク構築の両研究項目共に、上記実績に述べたとおり、対外的な発表を含めて順調に進めることができている。

Strategy for Future Research Activity

今後も研究計画に沿って進行させる予定である。
また、本学術変革研究領域での他の研究グループとのコラボレーションをさらに活性化させていきたい。

Research Products

• [Journal Article] Plantae Agrestis: Distributed, Self-Organizing Cybernetic Plants in a Botanical Conservatory (2023)
  • Author(s): Sareen Harpreet, Kakehi Yasuaki
  • Journal Title: Leonardo Volume: 56 Issue: 1 Pages: 41-42
  • DOI: 10.1162/leon_a_02315
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] With a Hint of Sudachi: Food Plating Can Facilitate the Fondness of Food. Front Psychol (2021)
  • Author(s): Kokaji N, Nakatani M
  • Journal Title: Frontiers in Psychology Volume: 12
  • DOI: 10.3389/fpsyg.2021.699218
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] BubbleTex: Designing Heterogenous Wettable Areas for Carbonation Bubble Patterns on Surfaces (2023)
  • Author(s): Harpreet Sareen, Yibo Fu, Nour Boulahcen, and Yasuaki Kakehi
  • Organizer: Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI ’23)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] HELIOBOTS: Stem-based robots on Helianthus annuus for directed morphological growth (2023)
  • Author(s): Hapreet Sareen, Yasuaki Kakehi, Patte Maes and Joseph Jacobson
  • Organizer: CAADRIA2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 鈴をモチーフにした音響彫刻の展示 (2023)
  • Author(s): 永末茉莉絵, 仲谷正史
  • Organizer: 慶應SFC学会 第21回学術交流大会
• [Presentation] 柔らかい操作インタフェースのアイディア創出を促すワーク ショップの実践 (2023)
  • Author(s): 香川舞衣, 辻村和正, 佐倉玲, 山村亮介, 筧康明
  • Organizer: 情報処理学会インタラクション2023
• [Presentation] 質感の変化・取り替え可能な形状ディスプレイの基礎検討 (2023)
  • Author(s): 今村 知美，筧 康明
  • Organizer: 情報処理学会インタラクション2023
• [Presentation] Synplant (2022)
  • Author(s): Youyang Hu, Chiaochi Chou, Yasuaki Kakehi
  • Organizer: FUTURESCAPE PROJECT 2022
• [Presentation] TensionMod: 張力により変形可能な平面モジュールとその組み合わせによる造形の提案 (2022)
  • Author(s): 呂 亜輝，浦田 泰河，アレッサンドロ・ガルザンティ, 筧 康明
  • Organizer: Conference on 4D and Functional Fabrication 2022
• [Presentation] プリントオブジェクトの着彩過程を用いる動的絵画技法の提案 (2022)
  • Author(s): 新田 友美，呂 亜輝，筧 康明
  • Organizer: Conference on 4D and Functional Fabrication 2022
• [Presentation] 太陽光による物体の膨張変形制御のためのパウチ設計の基礎検討 (2022)
  • Author(s): 上野 太誠，佐藤 宏樹，筧 康明
  • Organizer: Conference on 4D and Functional Fabrication 2022
• [Presentation] ephemera (2022)
  • Author(s): Harpreet Sareen, Yibo Fu, Yasuaki Kakehi
  • Organizer: Ars Electronica Festival 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] With a Hint of Sudachi: Food Plating Can Facilitate the Fondness of Food (2022)
  • Author(s): Kokaji N, Nakatani M
  • Organizer: VSAC2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] オーディオスペクトラムによる音の視覚化が与える音声の印象への影響 (2022)
  • Author(s): 西江葉月, 仲谷正史
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2022
• [Presentation] 3Dプリンタを利用した触感再現の研究（第２報） (2022)
  • Author(s): 長内心, 仲谷正史
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2022
• [Presentation] Dancing in The Sparkle: スパンコールのきらめきが舞台表現を魅力的に魅せるのはなぜか (2022)
  • Author(s): 伊賀理子, 仲谷正史
  • Organizer: 慶應SFC学会学術交流大会2022
• [Presentation] 肌の実体質感が与える深奥質感の研究 (2022)
  • Author(s): 尾寺美音, 森将輝, 仲谷正史
  • Organizer: 慶應SFC学会学術交流大会2022
• [Presentation] 数学嫌い・数学学習意欲の分析：数学教育に見る触覚性の利活用方法の考察 (2022)
  • Author(s): 木村慧, 仲谷正史
  • Organizer: 慶應SFC学会学術交流大会2022
• [Presentation] Algaphon: Transducing Human Input to Photosynthetic Radiation Parameters in Algae Timescale (2022)
  • Author(s): Harpreet Sareen, Franziska Mack and Yasuaki Kakehi
  • Organizer: ISEA2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Design of 3D-Printed Soft Sensors for Wire Management and Customized Softness (2022)
  • Author(s): Rei Sakura, Changyo Han, Keisuke Watanabe, Ryosuke Yamamura and Yasuaki Kakehi
  • Organizer: CHI EA '22: CHI Conference on Human Factors in Computing Systems Extended Abstracts
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Algaphon (2021)
  • Author(s): Harpreet Sareen, Franziska Mack and Yasuaki Kakehi
  • Organizer: Ars Electronica Festival 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 3Dプリンタを利用した触感再現の研究 (2021)
  • Author(s): 長内心, 仲谷正史
  • Organizer: 第22回 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会
• [Book] さわるたんけんたい （月刊かがくのとも 2021年12月号） (2021)
  • Author(s): 仲谷正史(文), いしだななこ(絵)
  • Total Pages: 28
  • Publisher: 福音館書店
• [Remarks] BubbleTex
  • URL: https://xlab.iii.u-tokyo.ac.jp/projects/bubbletex/
• [Remarks] 3D-Printed Soft Sensors
  • URL: https://xlab.iii.u-tokyo.ac.jp/projects/3d-printed-soft-sensors/
• [Remarks] Algaphon
  • URL: https://xlab.iii.u-tokyo.ac.jp/projects/algaphon/
• [Patent(Industrial Property Rights)] Patterning Techniques for Bubble Images on Surfaces (2023)
  • Inventor(s): H.Sareen, Y.Fu, Y.Kakehi
  • Industrial Property Rights Holder: H.Sareen, Y.Fu, Y.Kakehi
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2023
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] センサおよびセンサの製造方法 (2022)
  • Inventor(s): 筧康明, 韓燦教, 佐倉玲, 渡辺啓介, 山村亮介
  • Industrial Property Rights Holder: 筧康明, 韓燦教, 佐倉玲, 渡辺啓介, 山村亮介
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2022-074664
  • Filing Date: 2022