KMDでハプティクスを研究するには？学べる研究テーマを解説

院試専門オンライン予備校「志樹舎」が運営する「慶應義塾大学大学院の院試対策ガイド」をご覧いただき、ありがとうございます。今回のテーマは「KMDでハプティクスを研究するには？」です。

ハプティクスとは、触覚や力覚など、人間が身体を通じて感じる感覚を扱う技術・研究分野です。スマートフォンの振動による通知から、VR空間で物体に触れた感覚を再現する技術、遠隔地にいる人へ触覚情報を伝える仕組みまで、さまざまな応用が考えられます。

慶應義塾大学大学院メディアデザイン研究科（KMD）は、ハプティクスや身体情報学、人間拡張などに関係する教員の研究活動が知られている研究科の一つです。

ただし、ハプティクスという言葉が共通していても、研究の方向性は一つではありません。人間の触覚体験そのものを研究するのか、触覚情報を遠隔地へ伝える技術を研究するのか、ロボットの力制御を研究するのかによって、必要となる知識や研究方法は異なります。

この記事では、KMDでハプティクスに関連する研究を考える際に注目したい教員の専門分野と、研究テーマを具体化するためのポイントを解説します。

ハプティクスとはどのような研究分野なのか

ハプティクスは、英語のHapticsに由来する言葉で、触覚や力覚を中心とした身体感覚に関わる研究分野です。

例えば、私たちは物体に触れたとき、その表面の硬さや柔らかさ、振動、抵抗などを感じ取っています。こうした感覚は、物体を認識したり、道具を操作したりするうえで重要な役割を果たしています。

ハプティクス研究では、このような感覚がどのように生じるのかを理解するとともに、人工的に感覚を提示したり、触覚情報を取得・伝送したりする技術について考えます。

身近な例としては、スマートフォンを操作した際に振動で反応を伝える仕組みがあります。また、ゲームのコントローラーに搭載されている振動機能も、触覚を利用した情報提示の一例です。

さらに研究の対象を広げると、VR空間で物体に触れた感覚を再現する技術や、遠隔操作するロボットが受けた力を操作者へ伝える技術なども含まれます。

このように、ハプティクスは情報技術、身体感覚、ロボティクス、デザインなど、複数の分野と関係する研究領域です。

なぜVR・XRにハプティクスが必要なのか

VRやXRの技術では、映像や音を通じて仮想空間を体験することができます。しかし、視覚や聴覚だけでは、現実の物体に触れたときのような感覚を十分に再現できない場合があります。

例えば、VR空間に表示された物体を手でつかもうとしても、実際には何も存在しなければ、物体の硬さや重さを感じることはできません。

そこで、振動や力などを利用して触覚情報を提示することで、仮想空間における体験をより豊かにすることが考えられます。

また、触覚提示によって操作の分かりやすさが向上するのか、作業の正確性が変化するのかといった点も研究上の問いになります。

VR・XRを研究したい方にとって、ハプティクスは映像表現とは異なる角度から人間の体験を考えるための重要な領域です。

Kouta Minamizawa教授：ハプティクスと人間拡張

Kouta Minamizawa教授は、ハプティクス、VR、人間拡張、身体情報学、システム情報学などを専門分野とする教員です。

ハプティクスと人間拡張を組み合わせる研究では、触覚を単に再現するだけでなく、テクノロジーによって人間の身体的な体験をどのように広げられるのかという視点が重要になります。

例えば、遠く離れた場所で起きている出来事を触覚として感じたり、通常は直接体験できない情報を身体感覚として受け取ったりする仕組みが考えられます。

また、触覚と視覚、聴覚などを組み合わせることで、人間がどのように環境を認識するのかを研究することもできます。

このような方向では、触覚提示装置の開発だけでなく、その装置によって人間の体験がどのように変化するのかを検証することが重要です。

ハプティクスを利用して新しい身体体験を生み出したい方や、VR・XRと触覚技術を組み合わせたい方にとって、関連性の高い専門分野といえるでしょう。

人間拡張とは何を意味するのか

人間拡張とは、テクノロジーによって人間の身体的・認知的な能力や体験を広げることを考える研究領域です。

例えば、人間が本来感じ取ることのできない情報を触覚として提示したり、離れた場所にある機器を自分の身体の延長のように操作したりする仕組みが考えられます。

このような研究では、単に新しい装置を開発するだけでなく、人間がその装置をどのように受け入れ、利用するのかという問題も重要になります。

「触覚を提示できる装置を作りたい」という発想から、「どのような触覚提示によって人間の行動や体験を拡張できるのか」という研究上の問いへ発展させることがポイントです。

堀江新氏：身体情報学とHCIの視点から

堀江新（Arata Horie）氏は、身体情報学、ハプティクス、ヒューマンコンピュータインタラクション（HCI）などを専門分野とする教員として紹介されています。

身体情報学は、人間の身体に関わる情報を取得・分析・活用することなどを扱う研究領域です。

また、HCIは人間とコンピュータの関係を研究する分野であり、人間がコンピュータをどのように操作し、どのような体験を得るのかを考えます。

ハプティクスとHCIを組み合わせる場合には、触覚による情報提示が人間の操作や理解にどのような影響を与えるのかという問いが考えられます。

例えば、画面を見なくても触覚によって情報を理解できるインターフェースや、身体の動きに応じて触覚を提示する仕組みなどです。

堀江氏については、研究活動に加えて企業での技術開発に関わる経歴も紹介されています。研究と実務の接点に関心がある方にとっても、参考になる専門分野といえるでしょう。

ハプティクスとHCIを組み合わせる研究

ハプティクスとHCIを組み合わせる研究では、触覚をどのようにインターフェースへ取り入れるかが重要になります。

例えば、スマートフォンやウェアラブル機器で触覚を利用する場合、利用者が画面を確認しなくても情報を受け取れる可能性があります。

また、操作の結果を触覚で伝えることによって、利用者が操作を理解しやすくなるかもしれません。

こうした研究では、触覚の強さや振動のパターン、提示するタイミングなどを変え、利用者の反応を比較する方法が考えられます。

技術を開発することに加えて、その技術が人間にとって使いやすいものなのかを検証することが重要です。

加藤大弥氏：触覚情報の符号化・伝送技術

加藤大弥（Daiya Kato）氏は、コンピュータセキュリティ、運用技術、触覚伝送技術などを専門分野とする教員として紹介されています。

触覚情報を遠隔地へ伝えるためには、身体で感じる力や振動などの情報を取得し、コンピュータで扱える形に変換する必要があります。

さらに、その情報を通信ネットワークを通じて伝送し、受信側で触覚として提示する仕組みも必要です。

この過程では、触覚情報をどのように表現するのか、どの程度の情報量が必要なのか、通信の遅延が体験にどのような影響を与えるのかといった問題が考えられます。

触覚を人間の感覚としてだけでなく、情報として取得・処理・伝送する技術に関心がある方にとって、関連性の高い専門分野です。

触覚情報を遠隔地へ伝えるには？

遠隔地へ触覚を伝える研究では、情報を送る側と受け取る側の両方を考える必要があります。

例えば、遠隔操作するロボットが物体に触れたとき、その力を操作者へ伝える仕組みが考えられます。

この場合、ロボットが受けた力を計測する技術、計測した情報を通信する技術、操作者へ力や振動として提示する技術などが関係します。

また、通信に遅延が生じる場合には、操作の自然さや安定性が変化する可能性があります。

こうした研究では、「触覚情報を伝える」という大きな目標から、情報の取得、符号化、伝送、提示、評価といった段階へ分解して考えることが重要です。

Guillaume Gourmelen氏：ロボティクスと力制御

Guillaume Gourmelen氏は、ロボティクス、テレオペレーション、インピーダンス制御、自在化などを専門分野とする教員として紹介されています。

テレオペレーションとは、離れた場所にあるロボットや機器を操作する技術です。

例えば、操作者が遠隔地にあるロボットアームを動かして物体をつかむ場合、映像だけでは物体にどの程度の力が加わっているのかを判断しにくいことがあります。

そこで、ロボットが受けた力を操作者へ伝える仕組みがあれば、操作のしやすさが変化する可能性があります。

また、インピーダンス制御は、ロボットが外部から力を受けたときの動きや力の関係を調整する制御方法です。

ハプティクスとロボティクスを組み合わせる研究では、触覚提示だけでなく、機械の動きや力の制御についても理解する必要があります。

ロボティクスとハプティクスの関係

ロボティクスとハプティクスは、力や身体的な相互作用を扱うという点で関係の深い分野です。

例えば、遠隔操作するロボットが物体をつかむ際に、操作者へ適切な力の情報を伝えることができれば、繊細な操作を支援できる可能性があります。

また、人間とロボットが同じ空間で作業する場合には、ロボットが人間から受ける力をどのように検知し、反応するのかという問題があります。

こうした研究では、機械工学、制御工学、情報技術などの知識が関係することがあります。

触覚を利用してロボット操作を改善したい方や、人間とロボットの身体的な関係を研究したい方にとって、検討したい方向性です。

ハプティクス研究にはどのようなアプローチがある？

ここまで紹介した教員の専門分野を整理すると、ハプティクスには複数の研究アプローチがあることが分かります。

一つは、触覚を通じて新しい身体体験を生み出す方向です。VRや人間拡張などと関係し、触覚提示が人間の体験にどのような影響を与えるのかを考えます。

二つ目は、触覚を利用したインターフェースを研究する方向です。HCIなどと関係し、触覚によって操作や情報理解をどのように支援できるのかを考えます。

三つ目は、触覚情報を取得・処理・伝送する技術を研究する方向です。情報技術や通信技術などとの接点があります。

四つ目は、ロボティクスや力制御と組み合わせる方向です。人間とロボットの相互作用や遠隔操作などが研究対象になります。

同じハプティクスという言葉でも、どの方向に関心があるのかによって、必要となる知識や研究環境は変わります。

触覚を使った研究テーマの具体例

ハプティクスに関心がある場合には、技術名だけでなく、どのような対象者や利用場面を想定するのかを考えることが重要です。

例えば、VRを利用した教育に関心がある場合には、「触覚提示を組み合わせたVR教材は、学習者の操作理解にどのような影響を与えるのか」といった問いが考えられます。

遠隔コミュニケーションに関心がある場合には、「触覚情報の共有は、離れた場所にいる人同士の共同作業にどのような影響を与えるのか」という研究も考えられます。

ロボティクスに関心がある場合には、「遠隔操作時の力覚提示は、操作者の作業精度にどのような影響を与えるのか」といった問いが考えられます。

いずれの場合も、触覚技術を利用すること自体を目的にするのではなく、その技術によって何を明らかにしたいのかを具体化することが重要です。

研究テーマは「触覚＋対象者＋目的」で考える

ハプティクスの研究テーマを整理する際には、「触覚＋対象者＋目的」という形で考える方法があります。

例えば、「触覚提示＋VR利用者＋没入感」「触覚情報の伝送＋遠隔作業者＋操作精度」「触覚インターフェース＋ウェアラブル機器利用者＋情報理解」といった形です。

そこから、「触覚提示の種類によってVR利用者の没入感はどのように変化するのか」「遠隔操作時の触覚フィードバックは作業精度にどのような影響を与えるのか」といった研究上の問いへ発展させることができます。

このように、技術と対象者、研究目的を組み合わせることで、研究計画を具体化しやすくなります。

ハプティクス研究では評価方法も重要

ハプティクスの研究では、新しい装置やシステムを開発することが目的の一部になる場合があります。しかし、大学院での研究では、開発した技術によって何が変化したのかを検証することも重要です。

例えば、触覚提示装置を開発した場合には、触覚を提示した場合と提示しない場合を比較する実験が考えられます。

評価する内容としては、操作の正確性、作業時間、利用者の主観的な感覚などが考えられます。

また、装置の性能そのものを評価する場合には、力や振動の提示精度、応答時間などを測定する方法もあります。

どのような評価方法が適しているかは研究目的によって異なります。研究計画書を書く段階から、何を測定し、どのような結果が得られれば研究上の問いに答えられるのかを考えておくとよいでしょう。

ハプティクス研究に必要な基礎知識

ハプティクスを研究するために必要な知識は、研究テーマによって異なります。

触覚提示装置やロボット制御を研究したい場合には、機械工学、制御工学、電子回路、プログラミングなどの知識が関係することがあります。

触覚と人間の認知の関係を研究したい場合には、心理学、認知科学、実験計画、統計分析などの知識も重要になります。

触覚情報の符号化や伝送に関心がある場合には、情報処理や通信技術などの知識が必要になる可能性があります。

自分がどの研究アプローチに関心を持っているのかを整理し、それに応じて必要な基礎知識を確認していきましょう。

文系出身者でもハプティクスを研究できる？

ハプティクスは技術的な要素が強い研究分野ですが、研究テーマによっては、人間の体験やサービスデザインなどの視点も関係します。

例えば、触覚を利用したインターフェースの使いやすさを評価する研究や、触覚による情報提示が利用者の行動に与える影響を調べる研究などが考えられます。

ただし、研究に必要な装置の開発や実験を行う場合には、プログラミングや技術的な知識が必要になる可能性があります。

文系出身だから研究できない、あるいは文系出身でも必ず研究できると一律に判断するのではなく、希望する研究テーマに必要な知識と、入試で求められる条件を確認することが重要です。

研究設備や実験環境を確認する

ハプティクス研究では、研究設備や実験環境が重要になる場合があります。

例えば、触覚提示装置やロボット、各種センサーなどを利用する研究では、どのような機器が使用できるのかによって、実施可能な研究内容が変わることがあります。

また、研究プロジェクトによっては、複数の教員や学生が異なる専門性を持ち寄って研究を進める場合もあります。

KMDへの進学を検討する際には、公式サイトの研究プロジェクト紹介や公開されている研究成果などを確認し、実際にどのような研究が行われているのかを調べてみましょう。

説明会や研究室見学などの機会が設けられている場合には、研究設備や学生の研究活動について確認することも有効です。

教員の専門分野と研究指導体制を確認する

ハプティクスに関連する教員を探す際には、専門分野の名称だけで判断しないことが重要です。

例えば、ハプティクスを専門としていても、触覚提示装置の開発を中心に研究している場合と、人間の体験を中心に研究している場合では、研究方法が異なります。

そのため、教員の公式プロフィールだけでなく、論文、研究プロジェクト、研究成果なども確認するとよいでしょう。

また、兼任教員や特任教員などについては、現在の所属状況や研究指導への関わり方を確認する必要があります。

研究内容に関心があることと、その教員から希望する形で研究指導を受けられることは別です。

出願前には、最新の公式情報を確認し、必要に応じて研究科が案内する説明会や相談機会を活用しましょう。

研究計画書では技術と研究目的を結びつける

ハプティクスに関する研究計画書を書く際には、「触覚技術を研究したい」という表現だけでは、研究内容が十分に伝わらない場合があります。

例えば、「VRで触覚を再現したい」というテーマであれば、どのような触覚を対象とするのか、どのような装置や方法を利用するのか、触覚を提示することで何を検証したいのかを具体化する必要があります。

また、遠隔操作に関心がある場合には、どのような作業を対象にするのか、触覚情報をどのように取得・提示するのか、どのような指標で効果を評価するのかを考えます。

そのうえで、先行研究を確認し、これまでに何が明らかになっているのか、自分の研究ではどのような点を新しく検討したいのかを整理します。

技術を開発することと、研究上の問いを検証することを結びつけることで、説得力のある研究計画へ近づけることができます。

KMDと理工学研究科をどう比較する？

ハプティクスに関心がある場合には、KMDだけでなく、理工学系の研究環境も比較対象になります。

例えば、触覚提示装置の機構や制御技術そのものを深く研究したい場合には、機械工学や情報工学などの研究環境が適している可能性があります。

一方、触覚技術を利用して新しい身体体験やインターフェースを研究したい場合には、KMDの教員の専門分野と接点が見つかる可能性があります。

ただし、研究科名だけで研究内容を判断することはできません。実際の研究テーマや指導体制は、教員や研究プロジェクトによって異なります。

自分の研究テーマに近い教員を複数の研究科から探し、研究方法や研究環境を比較してみるとよいでしょう。

社会人経験をハプティクス研究に生かす

社会人として働いてきた方の場合には、実務経験からハプティクスの研究テーマを考えることもできます。

例えば、製造業やロボティクスに関わってきた方であれば、遠隔操作や力覚フィードバックなどに関心を持つかもしれません。

教育や研修に関わってきた方であれば、触覚を利用した技能訓練や学習支援などのテーマが考えられます。

サービス開発やデザインに携わってきた方であれば、触覚を利用した新しいユーザー体験やインターフェースを研究する方向もあります。

ただし、実務上の課題をそのまま研究テーマにするのではなく、先行研究を踏まえ、どのような問いを明らかにしたいのかを整理することが重要です。

出願前に確認したいポイント

KMDでハプティクスに関連する研究を希望する場合には、自分の研究テーマと教員の専門分野との接点を具体的に確認しましょう。

また、研究科のカリキュラムや研究プロジェクトを確認し、自分が必要とする知識や研究方法を学べる環境かどうかを検討することも重要です。

入試制度については、出願資格、提出書類、英語に関する要件、研究計画の扱いなどを、必ず受験年度の募集要項で確認してください。

教員への事前連絡や研究指導体制についても、最新の公式情報を確認しておく必要があります。

「ハプティクスを研究できそうだから」という理由だけで進学先を決めるのではなく、自分が触覚技術を通じて何を明らかにしたいのか、その研究を進めるためにKMDのどのような環境が必要なのかを説明できるようにしておきましょう。

まとめ

慶應義塾大学大学院メディアデザイン研究科（KMD）でハプティクスに関連する研究を考える場合には、触覚提示、人間拡張、身体情報学、HCI、触覚情報の伝送、ロボティクスなど、複数の方向性から研究テーマを探すことが重要です。

Kouta Minamizawa教授の専門分野であるハプティクスや人間拡張は、新しい身体体験を考えるうえで参考になります。堀江新氏の専門分野である身体情報学やHCIは、触覚を利用したインターフェースの研究と接点があります。

また、加藤大弥氏の専門分野である触覚伝送技術は、触覚情報を取得・処理・伝送する技術と関係しています。Guillaume Gourmelen氏の専門分野であるロボティクスや力制御は、遠隔操作や人間とロボットの相互作用を考えるうえで参考になります。

重要なのは、ハプティクスという技術名だけで研究科や教員を選ぶのではなく、「誰に対して、どのような触覚体験を実現し、何を明らかにしたいのか」という研究上の問いを具体化することです。

そのうえで、各教員の最新の研究活動や研究プロジェクト、研究指導体制を確認し、自分の問題意識と接点のある研究環境を探していきましょう。

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※本記事はご提供いただいたKMD公式サイトの教員情報をもとに作成しています。教員の所属・職位・専門分野・研究指導体制、研究プロジェクト、入試制度などは変更される場合があります。受験を検討している方は、必ず慶應義塾大学大学院メディアデザイン研究科の公式サイトおよび最新の入学試験要項をご確認ください。

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※この記事は専門家による監修のもと執筆されています。