デジタルハリウッド大学と現実科学ラボがお届けする「現実科学 レクチャーシリーズ」。
「現実を科学し、ゆたかにする」をテーマに、デジタルハリウッド大学大学院 藤井直敬卓越教授がホストになって各界有識者をお招きし、お話を伺うレクチャー＋ディスカッションのトークイベントです。
X（旧Twitter）のハッシュタグは「#現実とは」です。ぜひ、みなさんにとっての「現実」もシェアしてください。
概要
- 開催日時：2024年6月25日（火）19:30～21:00
- 参加費用：無料
- 参加方法： Peatixページより、参加登録ください。お申込み後、Zoomの視聴用リンクをお送りいたします。
視聴専用のセミナーになりますので、お客様のカメラとマイクはオフのまま、お気軽にご参加いただけます。
ご注意事項
- 当日の内容によって、最大30分延長する可能性がございます。（ご都合の良い時間に入退出いただけます。）
- 内容は予期なく変更となる可能性がございます。
- ウェビナーの内容は録画させていただきます。
プログラム（90分）
- はじめに
- 現実科学とは：藤井直敬
- ゲストトーク：須藤海氏
- 対談：須藤海氏 × 藤井直敬
- Q&A
登壇者
須藤海
東北大学理学部卒業（学士）、東京大学大学院総合文化研究科卒業（修士）。現在同研究科博士後期課程にて折紙工学・計算折紙の研究に従事。2018年度未踏事業にて折紙技術を用いたプロダクト設計支援ツール「Crane」を谷道と共に開発。2017年にNature Architectsにて創業メンバーとして参画。最高研究責任者（CRO）として研究開発に従事。
藤井 直敬
株式会社ハコスコ 取締役 CTO
医学博士／XRコンソーシアム代表理事
ブレインテックコンソーシアム代表理事
東北大学医学部特任教授
デジタルハリウッド大学 大学院卓越教授
MIT研究員、理化学研究所脳科学総合研究センター チームリーダーを経て、2014年株式会社ハコスコ創業。主要研究テーマは、現実科学、適応知性、社会的脳機能の解明。
共催
※本稿では、当日のトークの一部を再構成してお届けします。
現実はひとつではない
藤井 最初に、いつもの「現実科学とは何か？」という問題意識について簡単にお話しします。私たちは普段、見えているものは全ての人に共通で実際に存在するだろうという科学的な世界観の中で生きています。一方で、動物としての私たちは無意識的な自分という巨大なものの上に成り立っていて、外界の基底現実に、いわゆる空想や幻覚という、存在しないけれど自分には見えるものを混ぜ込んでしまっている。この世界観は、先ほどの科学的な世界観とは相容れないものでした。
それが最近になって、テクノロジーが現実を拡張している。基底現実と区別がつかない人工的な現実が普通に存在する世の中を、私たちは生きていく。これが、現実科学的な世界観です。全ての人に共通なパブリックな世界観に、プライベートなものが重なっている。こういう世界観の中で生活する以上、現実はもはやひとつではありません。
その中では、自分の現実を定義するのが一番大きなことだと思うんですね。それを基点として世界を見ることが大事です。ちょっと恐ろしいようでもありますけれど、それって実は面白いことで、それを楽しんでいけたらいいんじゃないかと思います。今日も、須藤さんのお話を聞きながら、皆さんの現実とは何か？について考えてもらえると嬉しいです。ということで、ここからは須藤さんにお渡しします。
難しいパズルを解くような折り紙の魅力
須藤 Nature Architects株式会社、取締役CROの須藤海と申します。よろしくお願いします。今回は「折り紙が開く新しい製品設計の世界」と題して、現実がこう広がっていったらいいな、というお話をさせていただこうと思っています。
私の略歴ですが、東北大学理学部数学科を卒業した後、折り紙研究の第一人者である東京大学の舘知宏先生のもとで修士課程を過ごさせていただきました。実は私、もともと小学生くらいの時からずっと創作折り紙というものを折っておりまして。このように鳳凰だったり、ポケモンのヒトカゲみたいなものだったり、鱗1枚1枚まで折って作った非常に複雑なドラゴンだったりですね。こういったものを折るのを趣味としておりました。
私が折り紙と定義しているのは、1枚の正方形の紙を切らずに、折るだけで立体的な造形を行うものです。非常に制約の厳しい中で、自分で設計して、自分で複雑な造形を作り上げるというプロセスが知的で面白いんですね。そういったところから、設計のプロセスにも興味関心がだんだん湧いてきたという経緯があります。
1枚の紙からどこまで複雑なものを作れるのか？
須藤 この1枚の紙という制約の中でどこまで形を作れるのかを探求していくのが折り紙の醍醐味のひとつです。こちらのスライドの右下にあるのは、創作折り紙の達人である神谷哲史さんの『龍神』という作品です。
これを初めて見た時にものすごく感銘をうけて、どうにか自分で折れないかとリバースエンジニアリングをしているうちに、副産物としてできたのがこちらの『祖龍』です。
翼と鱗がついたドラゴンで、左がその展開図です。左上と右上の領域が翼になって、真ん中の部分が頭で、左右が腕で……というふうに、どこかひとつがほころんでも成り立たないような、情報として非常に複雑なものです。それを自分の手で設計できたことに、面白さを感じています。
ありとあらゆる形は折り紙で作ることができる
須藤 そこからさらに問いとして出てきたのが、「じゃあ折り紙ってどこまで作れるの？」ということです。舘先生も同じ問いを持たれたわけですね。MITのエリック・ドメインという、こちらも折り紙研究とコンピューターサイエンスの世界で非常に有名な方と、お二人で共同研究を行いました。そこで、「ありとあらゆる形はたった1枚の紙から折ることができる」ということが、数学的に示されました。つまり、折り紙で作れる対象には限界がない、ということです。
ここで、私の現実は崩壊しました。限界がないということは、じゃあパズルとして後は何を解くべきなのか？と、ある種ちょっと、アイデンティティを喪失したみたいな状態になりました。そこから、「じゃあ折り紙ってどういうふうに役に立つんだろう」というところに、モチベーションが切り替わっていきました。
折り紙を設計することの難しさ
須藤 現在、学術領域から折り紙への注目が非常に高まっています。建築、プロダクト、ロボティクス、生産技術、医療、航空宇宙など、さまざまな分野への応用に折り紙のシーズが活かされています。しかしながら、折り紙の設計って非常に難しいんですね。
折り紙をプロダクトにするときに、考えなければいけない条件がいくつもあります。例えば、平たい状態“に”折れる「平坦可折性」。平たい状態“から”折れる「可展性」。また、意匠性として左右対称にデザインする「対称性」や、どこか一箇所を折れば連動するような「剛体可能性」。それに、厚みがある板でも折れる「可製造性」。ものとして作れるようにするためには、こういったところをすべて考えて設計する必要があります。
ですが、プロダクトデザインのプロであっても、折り紙の専門家かというとそういうわけではないので。折り紙の専門性とプロダクトとして作る専門性、両方がないと折り紙のプロダクトを作ることは難しい。そこに、課題意識を持っていました。
計算設計プラットフォーム「Crane」
須藤 こうした条件をすべて同時に考慮して解くことができる設計のプラットフォームとして開発したのが「Crane」です。Rhinoceros 3DのGrasshopperという、CAD上でプログラムをしながら形を作れるようなソフトウェアがあるんですけれども、そのプラグインとして実装しています。
実際に折り紙プロダクトを作る時は、まず手で紙を折ってプロトタイプをするのが一番やりやすいんですね。いったんこちらを写真に撮って、 CADに入力します。入れた図面をシミュレーションしてみますと、細かいところが全然ダメだったりします。それをデザイナーがひとつひとつ頭で考えるのは難しいので、Craneで補助してあげよう、ということですね。
ユーザーはまず、意匠性や可折性などを満たす制約を与えて配置すると、それをまとめてCraneが解きます。この例だと椅子ですが、椅子として満たさなければいけない制約を自動で解いてくれる。意匠性には人の審美性が関わってくるので、人はその部分に集中することができる。
実際の設計者はあれも考えないといけない、これも考えないといけない、とカオスの中で泥臭くやっていく必要があるんですけれども、その現実を人が解くべき問題と、コンピューターが裏で自動的に扱う問題、というふうにキレイに切り分けることができる。いわば、人の能力を拡張するようなもの、環境を作ることが思想になっています。
熱を加えると勝手に折れる？！
須藤 もうひとつ、ずっとボトルネックになっているのが、手作業で折るっていうところで。パターンはできても、折るのに10時間くらいかかったりするんですね。これが解決できなくて、折り紙の応用というものがなかなか世に出ませんでした。
そこで、東京大学の鳴海紘也先生と共同で行った研究がこの「Inkjet 4D Print」です。シュリンクフィルムという、熱を加えると縮むシートの上に、UVプリンターで印刷をします。印刷した部分は熱を加えても縮まないので、ヒンジの部分だけインクを抜くことによって、熱を加えると勝手に折れるという仕組みになっています。インクジェットですので、絵柄を印刷することもできます。
印刷しない部分の幅を調整することで、どのくらい折るかも任意でコントロールできます。この技術によって、今まで実現不可能だったような、非常に繊細で複雑な意匠を実現できるようになりました。手修正が必要とはいえ、今まで10時間かけて折っていたようなものが、スッとお湯につけると30秒ほどで折り上がる。魔法にかかったかのような体験になっています。
シュリンクフィルムの耐久性や実用性などはもっか研究中ではあるんですけれども、折る技術がついに出てきたということで、折り紙のプロダクトが世に出始めるのではないかというところです。
折り紙からストレッチ性のある素材を着想
須藤 次に、ISSEY MIYAKEとの協業についてお話をさせていただきます。今日もISSEY MIYAKEの服を着ているんですけれども、プリーツとしてこう服に折り目が入っているんですね。プリーツが伸びたり縮んだりしてストレッチする機能を持っていることで、人の体を拘束しない、非常に着心地の良いものになっています。
ただ、こちらのプリーツは1方向なんですよね。そこで、ISSEY MIYAKEのデザイナーである宮前義之さんが、2011年に駒場博物館で舘先生の折り紙の展示をご覧になって、2方向にストレッチする素材の着想を得られました。折り紙のテッセレーションという、同じパターンが敷き詰められたようなものなんですが、宮前さんにはストレッチする素材にしか見えなかったそうです。
そこから、どうやってこれを自動で折るか？という研究開発を3年ほど行なって、STEAM STRETCHという技術を開発されました。素材に折り紙のパターンを付与して、スチームをシャーッとかけて熱を加えると、自動で折り上がります。テキスタイルとしても美しいですし、2方向にのびるストレッチ性も付与されています。
ジャケットをたった1枚の布から形作る
須藤 通常、服というのはパターンを何枚も切って縫い合わせて作ります。でも実は、STEAM STRETCHと折り紙の技術を使うと、たった1枚の布から服を作ることができるんです。その提案を、ISSAY MIYAKEの皆さんにCraneを使ってデモさせていただいたところ、非常に面白いね、というふうになりまして。そこから、協業のプロジェクトが立ち上がりました。
まず、我々がSTEAM STRETCHの技術を理解するために、さまざまな原理試作を行いました。その中で、思い通りにいくものもあれば、なかなか思い通りにいかないものもあるわけですね。STEAM STRETCH特有のものづくりとしての制約条件があって、その部分を考慮する必要があります。
それを踏まえて作られたプロダクトが、こちらのジャケットです。左側がコンピューターで実際に生成したパターンで、これ、たった1回の試作でできたものです。普通、ファッションのデザインはもうたくさん試作をして形作っていくと思うんですけれど、コンピューター上でほぼ全ての設計が完了するというのが、ひとつの面白さになっています。こちらをもとにしたジャケットは2023年のミラノサローネで展示をして、非常に大きな反響がありました。
従来のデザインのプロセスでは、設計した2Dのパターンがどのように3Dになるかは実際に試さないとわからないので、ISSEY MIYAKEの社内でもデザインできる人が非常に限られていたんですね。その難しいデザインがCraneによって、狙った三次元になるように、二次元のパターンをダイレクトに設計できるようになった。
これは服作りだけではなくて、建築や家具、自動車など、さまざまな領域への応用が見込まれますので、今後の技術発展が非常に楽しみなところです。
人とコンピューター、人馬一体の設計方法
須藤 最後に、私が所属するNature Architectsの設計思想に簡単に触れたいと思います。折り紙とペーパークラフトの違いは、折り紙は1枚の紙でできているというところです。実はこれ、昨今のメガキャストと共通するものでもあります。メガキャストというのは、テスラのModel Yを例にとると、従来は70の部品を組み合わせて作っていたものを、たった1部品のアルミダイキャストで作ってしまうような技術です。
折り紙は、実は究極の一体化設計であると。となると、複数のピースを1枚にするというだけでなく、意匠性や可折性、製造性というところも、全部この1枚の図面に反映しなくてはいけない。なので、生産効率は上がるんだけれど、同時に設計難易度も跳ね上がってしまう。そこが、非常に難しいところです。
そういった意味で、人だと絶対に解けないような問題に、コンピューターの力を借りてアプローチしていくというのが我々の考え方になっています。人とコンピューターの人馬一体で、設計を行なっていく。そのために、さまざまな業界において、製品設計のために必要な制約条件を横断して解くためのソフトウェアのプラットフォームを開発して、貢献してくというところで、ビジネスとして動いています。
折り紙を設計できる人の認知とは？
藤井 ありがとうございます。すごく面白かったです。今のお話を聞くと、本当に折り紙から始まっているんですね。あのドラゴンとか、どういう空間の認知をすると出来上がるのか、僕にはもうまったくわからないんですけど。須藤さんは最初からできたんですか？
須藤 折り紙を本格的に始めたのが小学6年生のときで、あの設計をして折り上げたのが中学3年生なので、まあ足掛け3年くらいはやっぱりかかっていますね。その間にもたくさん折ったり、自分で創作して考えたりしながら、だんだん頭の中にピースやパターンが積み重なっていって、その組み合わせであのドラゴンを作ったという感じなので。非常にこう、積み上げでやっていますね。
藤井 それは折り紙をやっている人の中では同じ言語化ができているんですか？
須藤 結構そこは汎用化されていて、手法が開発されてるんですよ。面白いのが、目黒俊幸さんという方のホームページの掲示板上でその設計手法が開発されていったんですね。そこがある種の教科書みたいになっていて、みんながそれを見て、主体的に学んでいる感じです。ちょっと学習コストは高いんですけど。
アルゴリズムに落とし込めるところが面白い
須藤 根底になる考え方は、例えばここにあるティッシュから腕を生やそうと思ったらこう、くしゅくしゅって丸めてひねり出すんですけど。これをちぎって広げると、こう円になっているんですよね。で、この円をいかに敷き詰めていくかっていうような。そういう考え方で設計しているので、非常にアルゴリズミックなんですよ。
藤井 そういうことなんだね。だから羽と胴体の間をジャバラにして、キレイに折りたたむっていうところがポイントなのかな？
須藤 まさにおっしゃる通りです。ジャバラにするっていうのが、ある種の量子化なんですね。寄せることでグリッドができて、AというパーツとBというパーツを自由自在にグリッド状に配置して組み合わせることで、モジュール化できるんですよ。そういう設計の考え方がアルゴリズムで決まっているところも面白くて。これ絶対、コンピューター使って自動で設計できるよなって思い始めたのが、こういうことをやるきっかけになっています。
抽象度が高い中にある手触り感
藤井 コンピューテーションで、同じものなんだけど今までとは違う形で作ることが実現できるというのは、本当に無限に活躍の場所がありますね。ファッションもそうだし、いいな、なんか神様っぽいじゃん。
須藤 非常に抽象度が高いですよね。でも面白いのが、具体的なんですよ。抽象度が高い中に手触り感があって。それがあると、ファッションでやっていたことが自動車の設計にも使えたり、もう同じものに見えるんですよね。
藤井 結局、全部パラメーターで記述できちゃってるから。
須藤 面白いのが、そのパラメーター空間をどう決めるかが一番重要なんですよね。ものづくりの世界って職人の世界で、「背中を見て学べ」なので、なかなか何をやっているのかが言語化されない。そこに計算機を介することによって、アルゴリズムに書き直すと、やっていることがホワイトボックス化されて、みんなが理解できるように世界がどんどん拡張されていく。技術がどんどん民主化されていく。非常にいい時代だなっていうふうに思います。
問題の解き方は無数にある
藤井 さっき「あらゆる形は折り紙で実現できる」って聞いて、ちょっと知りたいなと思ったのは、答えはひとつではない？
須藤 おっしゃる通りです。もう、無数に、無限にあります。それこそ、藤井先生が最初にレクチャーしていただいたように、最適解というものが現実だとすると、複数次元あるじゃないですか。その最適は何かというと、パレート解ってものが出てきて。お前は何者なんだ？って言われたときに、僕にこれとこれとこういう軸を与えたときのパラメーターがここらへんのパレート解に行くように努力してます、みたいな。そういう会話をよくNature Architectsでやっています。
藤井 そうなんだ、面白いな。いやでも、本当にそうですよね。結局、次元なんて無限にあるから、その中でどこにこだわって選ぶか。自分を表現するのはある意味、選ぶってことだからね、きっとね。
須藤 世の中の大体の目的関数は非線形問題なので。プロセスにものすごく依存している。人と変わったプロセスを経ていくことが面白い。いろんな寄り道をするのは大事ですね。
藤井 普通コンピューテーションを考えると、もう世界は全部デジタル化されちゃうんだよね、みたいになるんだけど。でも須藤さんの話を聞いていると、計算は計算でしかなくて、やっぱり物理は強いよね。須藤さんは物理から離れてないですよね、ゴリゴリの計算の世界で生きているのに。
須藤 何でもありになっちゃうと、何もできないじゃないですか。だから自分の思考のよりどころだったり、探索のよりどころだったり、解くべき問題をどう定めるかって考えたときに、やっぱり物理っていうのは今のところ世界共通の言語なわけですよね。こう、絶対にその軸がぶれることがない。
藤井 物理に根差したものっていうのは、再現性がある。そこはやっぱり、強いし面白いですよね。
須藤さんにとっての「#現実とは」
藤井 最後に、須藤さんにとっての「現実とは」を教えてください。
須藤 はい。私にとっての現実とは、解くべき問い、解きたい問題が山のように埋まっている宝島になります。
藤井 宝島、いいですね。宝島に見えるってところがやっぱりいいですよね？
須藤 そうなんですよね。本当に恵まれているなって思うんですけれど。やっぱり問題を解いていくほど新しい問題が見えてきて、芋づる式に興味が問題に引き寄せられていくんですよね。なので、掘れば掘るほど宝が出てくる。そういった感覚があります。
（テキスト：ヨシムラマリ）