科學研究 - 在人與技術之間建立新關係——恰到好處的「工具」創造價值

近年來，技術的隊形變換讓生活變得更加舒適，但同時也增加了環境負擔，向永續發展社會轉型成爲迫在眉睫的問題。東京大學研究生院工學系研究科的川原圭博教授領導的「ERATO川原萬有資訊網路專案」計劃構建新一代「工具」所需基礎技術並使創意變成現實爲目標，透過對客戶來說擁有「恰到好處」的設計和性能的環境友好工具，創造出新的共生的可能性。

跨越人類隸屬於工具的「分水嶺」
從三個角度探討社會應用

隨着技術的隊形變換，人們的價值觀和產業結構也都發生了變化。感測網路和IoT設備普及的現代社會與過去相比明顯變得更加便利和舒適。但另一方面，被無法熟練掌握的複雜功能和過多的資訊所左右的事情也時有發生。集合了所有資訊的智慧型手機一旦丟失，不僅會產生金錢方面的有效能損失，還會帶來心理上的極大不安。人彷彿已經被工具支配了。

川原圭博
東京大學研究生院工學系研究科教授
2015年起擔任ERATO研究總負責人

東京大學研究生院工學系研究科的川原圭博教授爲重新定義人與科技之間更好的關係，並產生出新一代技術，發起了「ERATO川原萬有資訊網路專案」。他表示：「這個專案的目標是，透過創造任何人都容易使用的環境友好技術，爲社會帶來新的價值，讓我們的生活變得更好」。一項技術的發明能波及到很多領域，並一舉改變技術的發展階段。如果能消除當前的工具存在的對使用場所或知識的侷限，自然就會產生新的可能性。

緒方壽人
Takram公司董事兼設計工程師
2018年起成爲ERATO應用設計團隊的成員

另一方面，以設計工程師的身份參與該專案的Takram公司董事緒方壽人引用活躍於1970年代的哲學家伊萬·伊里奇的話作爲思考現代技術問題的指南。同時也是社會文明評論家的伊里奇指出，現代社會有兩種狀態，一種是工具讓人類最大限度地發揮出了能力和創造力，另一種是技術的進步剝奪了人類的獨立性，讓人類依附並隸屬於工具，他將這兩種狀態視爲「分水嶺」。緒方表示：「這雖然是半個世紀以前的人說的話，但準確指出了現代技術存在的問題。ERATO也要思考功能既不會太少也不會過剩的恰到好處的工具究竟是什麼，這一點至關重要」。

該專案將未來時代所需的工具的要素歸納爲「通用的」、「可持續」、「具體」和「獨立共生」四點，並沒有單純延伸現有的IoT研究，而是推進了具有挑戰性、創造性和融合性的研究（圖1）。具體來說，着眼於讓感測器和電腦動作的「能源（Energy）」、實際驅動的機構「致動（Actuation）」，以及旨在自由製作感測器、電腦或者整合二者的「製造（Fabrication）」三點，在推進技術開發的同時，研究以橫跨這三個領域的形式推進社會應用的方法。

圖1：ERATO川原萬有資訊網路專案的VISION和MISSION

可以隨時隨地無線充電
邁向不再有「電池沒電」的世界

使用感測器或電腦時，首先必須決定從哪裏獲得電流源，使用場所因此而受到侷限。如果是大型裝置，這樣也未嘗不可，但現在已經是可以隨身攜帶個人電腦到任何地方工作的時代了。如果能隨時隨地獲得電力供給，很多裝置使用時就可以不受場所的侷限。川原介紹說：「答案之一就是無線供電。我們構築了即使沒有插座或充電線也能充電的系統」。

圖2：在房間裏的任意位置均可無線充電

在牆壁和地板中埋入供電裝置，實施了在3平方公尺房間中的任意位置均可傳輸數十瓦電力的空間（圖2）。川原表示系統採用的是考慮了安全的設計，「說到在房間中無線充電，有人會擔心電磁波的影響，在形成電磁波的電場和磁場中，該技術僅使用對人體干擾侷限相對較少的磁場。根據國際指標實施了安全的設計，可在大範圍内進行高效電力傳輸」。房間裏沒了插座，以及因設備而異的各種充電線後，不難想像房間的佈局將會更加自由。

圖3：可以裁剪的無線充電片

另外，該專案還開發了出門在外也可以無線充電的充電片。充電片中嵌入了無線傳輸電力的線圈，客戶可以根據家俱、包袋和衣服等的形狀自由裁剪使用（圖3）。使用該充電片能將身邊的所有物品都變成無線充電產品。在實施了萬有資訊網路的世界，「電池沒電」的概念也將消失。

開發軟體機器人
利用試製品反複試錯

在萬有資訊網路社會的環境裏，設想感測器會行程，機器人也會積極地工作。爲了在人類的日常生活空間使用，需要設法實施即使與人類接觸也不會對人類造成傷害的機器人。川原介紹說：「採用柔軟木料的軟體機器人正成爲當前的機器人開發的一個潮流。不僅是材料，我們還在研究讓動作也變得輕柔」。另外，該專案還在開發僅施加微弱的力即可自由變形的材料、電力、磁力和氣壓等實施機械運動的裝置。

圖4：無泵致動器

其中之一就是「無泵致動器」（圖4）。電流透過印刷在厚度不到1毫米的充電片上的電路時，充電片會緩慢收縮，產生用小指即可將其彎曲的力。另外還以在高處的細枝或電線等人類無法行走的場所自由行程的青蟲爲模式，開發了青蟲型軟體機器人（圖5）。實施了由又重又硬的材料製成的傳統機器人無法再現的靈活動作。川原說：「雖然乍一看可能像玩具，但再現這種動作需要新的創意和技術。這些作品會讓人產生新的創意」。

圖5：青蟲型軟體機器人

ERATO川原萬有資訊網路專案同時還在開發可以隨意製造這些產品的製造技術。以前，製造需要專業知識和專用設備，但透過利用數位資料，使得低成本大量製造成爲可能。該專案正嘗試利用環保材料將這種製造改進到不需要專業知識的直觀水準。川原強調說：「在製造業中，首先嚐試製作並反複試錯非常重要」。

圖6：利用「Dynablock」製作的兔子

例如，三維物體造型裝置「Dynablock」能以數秒至數十秒的速度自由輸出三維形狀（圖6）。可以從底部僅向所需的位置擠壓無數堆疊的9毫米積木塊，製作出三維形狀。緒方介紹說：「積木塊内含有磁鐵，造型完成後也可以手動重新排列，進行微調。如果等比縮小積木塊的尺寸，應該也可以應用於真正的產品設計」。除此之外，吸附可以重複使用的熱可塑性樹脂在模具中固定模並硬化的「ProtoMold」則有望應用於包裝材料（圖7）。毫無疑問，今後新一代3D製造的風景將發生巨大變化。

圖7：利用熱可塑性樹脂實施可重複使用的包裝材料「ProtoMold」

新一代交通工具「poimo」
輕巧便攜

圖8：乘坐poimo時（左），腳踏車款和沙發款poimo（右）

同時體現了「能源」、「驅動」和「製造」三個主題的成果是個人交通工具「poimo」（圖8）。這是用於從公共交通工具到目的地之間短距離行程的新一代交通工具。poimo爲充氣式，放掉空氣後可以疊起來放到包裏攜帶。另外，poimo可以做到讓客戶只需擺出騎乘坐姿，就能調節出適合客戶自己的尺寸。

誰都希望選擇適合自己的安全行程手段。緒方介紹說poimo的反響很大，對poimo的期望很高：「poimo的車身柔軟，即使撞到人，也不會造成嚴重事故。試駕過的人都喜歡沙發款。受疫情影響，還收到了很多來自海外的諮詢」。

poimo投入實用化之前還存在課題，對此川原介紹說，並不是以成品的狀態發佈的，而是有意預留了改進的「空間」。因爲它可以作爲接收外界意見的契機，可能會帶來新的研究題目和聯合研究。川原從自身的經驗得出的結論顯示，只有透過開發現場和理論之間的靈活穿梭，從而才能發現事物的本質。

川原指出，人們聽取理論解釋時和親眼看到實物時的反應完全不同。實際參加試駕會的體驗者對有poimo參與的未來生活提出了很多設想。川原表示「目前還在研究自動駕駛和租賃服務的可能性」。現在正與跳蚤市場APP的營運公司Mercari（東京都港區）等合作，推進實用化研究。

混合團隊發起挑戰
開展1+1=3的聯合研究

一直在持續向多個領域擴展的該專案吸引了機械工學、資訊通訊、LSI技術和工業設計等廣泛領域的人才，僅學生就有100多人參與。另外還在積極與海外開展交流，向海外派遣或者從海外接收的研究人員達到了10多人。川原表示：「由工程師、科學家、藝術家和設計師組成的混合團隊以能源、驅動和製造三個主題爲中心，向各種基礎技術的開發發起了挑戰」。

圖9：介紹研究成果的宣傳卡片

雖然各路人馬的研究主題不同，但透過時常應答專案方向，確保各個主題方向一致。作品完成後會製作宣傳卡片和影片，發表各自的創意（圖9）。照片和影片由研究人員自己拍攝，並添加能向觀看者準確表述技術内容和核心創意的資訊。緒方介紹說：「疫情之前每週開一次例會，每年還會匯聚到一起交流，讓各團隊公佈自己的創意並相互討論，這樣做可以看清一些東西」。

現在透過網路工具交流，即使人數很多，也能比以前更仔細地單獨回應。緒方就指導方針表示：「雖然研究主題有時會重複，但我告訴大家更多地要考慮1+1=3的聯合研究。如果兩個團隊能發表三篇論文，那對兩個團隊互相都有裨益」。

該專案將於2021年度末結束，不過其中的部分d技術和研究將在2020年成立的東京大學包容性工學合作研究機構（RIISE）内繼續操作推進，並利用大學誕生的技術種開展企業合作。川原和緒方的目標是在人與科技之間建立更好的關係，今後也會繼續操作開發新一代「恰到好處的工具」。

【ERATO川原萬有資訊網路專案展會通知】
除了展示該專案開發的各種產品原型外，在展會開幕前一天的9月17日（週五）還預定與研發小組負責人一起舉行談話會（透過YouTube Live直播）。歡迎參加！

展會時間：2021年9月18日（週六）～10月1日（週五）

詳情預定近日在川原研究室官網公開。二維碼如下：