computation - fabrication - comprehension

他分野で特筆すべき研究が見られたのでその解説と自分の研究との関わりを述べる。

ここで挙げる "The Advanced Educational Modeling Laboratory"
http://www.concord.org/~qxie/

では物理現象等の教育に特化したインタラクティブなシミュレーションツールを開発し、

そのシステムが工学・科学の学習にどのような効果を挙げるかを研究するグループ

である。実は科学や工学ではこのような、新しい知見を得るためや

これまでにない人工物を開発する為に、自前でツールを用意し対話的・発見的に
研究・開発を行うことは常である。

ここで、この研究所のリーダーである物理学者のCharles氏はこの対話的・発見的に
学習を行い研究を発展させる”学習プロセス”に注目し、この研究を立ち上げたようだ。

さて、物理現象はさまざまな事象が相互作用する複雑な”場”です。この現象を”わかる”

ことは非常に困難である。例えばその場を支配する数式が理解でききたからと行って

現象が”わかった”とは必ずしも言えない場合があるだろう。物理現象には複数の

状態があり、その状態は動的に遷移し、各々の状態に物理的な”意味”があるからだ。

ここで現象を”わかる”とはまさに体得(comprehension)するというような意味で、

流れの中でダイナミックに理解するとでも言える”理解”である。

この研究では、インタラクティブなシミュレーションツールを開発することで、

物理的な場を支配する変数を変化させ、インタラクティブに、どのように

現象が遷移するかを体験することができる。そして、スクリーンショット等で現象を

切り取り現象の記述することができる。（理解度の検証）

さてここで私が思うのは、やはり　”　現象を切り取り現象の記述する　”

ではどうしても”むずむず”するということです。

そこで、ものづくりのための、対話的なシミュレーションおよび開発ツールが

出てくるわけです。詳しくは割愛するが、東大五十嵐研究室の梅谷氏の研究

やGreg氏、東京大学助教の館氏はインタラクティブに物理環境をシミュレートし

その上で設計を行うことで人間では到達不可能な形態・機能を持った人工物を

生み出している。当然のことながら、ものづくりは現実の世界で行われるため
ここでは古典的物理法則支配する場として、その世界がシミュレートされる。
（物理的制約）そして、もう一つ作るもの自体のもつ形態の制約（幾何学的制約）
最後に、（設計・製造における制約）この３つの制約が絡み合った複雑な
対象が　”現象としてのモノづくり”　である。

ここで設計者は現象の理解と同時に設計を行いこれまで不可能で

あった人工物をつくっていることになる。ここでは、”　現象を切り取り現象の記述する　”

ではなく　”   　現象を理解し、切り取りとったり、設計したり    ” 　を繰り返すことで

人工物をつくる、まるで砂場で子供が遊ぶようなシステムが作られている。

ところで、わたしもこのような砂場を作りたくてしかたがない。

さてこの曲げ木はコンピュターで設計した曲線がそのまま作れるというものである。

まだ、様々な問題点はある者のとりあえず形になった。曲率に応じた切り込みパターン

を合板に刻むことで局所的に弾性の異なるストライプを生成する。その後、

曲率に応じて部材同士の接合部を設定し、木の自然な曲げによって目的の曲線を表現する。

さてさて、ここではまだ、物理的な場は出てこないが、幾何学的な条件を可視化し

その状態を見て対話的に設計するシステムと成っている。

今後は物理的な条件もできるだけこのシステムに盛り込んで行きたい。

さらに、３次元的な曲線も作れるシステムに発展させたい。

he Advanced Educational Modeling Laboratory