Interaction)という分野をご存知でしょうか?情報システムと人との関わりについて研究する分野であり、あの落合陽一氏もこのHCIの研究をされています。HCIの※トップカンファレンスがCHI(カイ)とUIST(ウイスト)です。この2つのカンファレンスはHCIの最高峰として、研究者の注目を集めています。Printerという3Dプリンタでゼリーをデザインする研究成果を発表した方がいます。その方は宮武茉子(けまこ)さん。1年生で、これまでに朝食ロボットやホイップクリームを絞るロボットなど、独創的なロボットをいくつも開発してきました。Awardを受賞しました。2018年から2019年に朝食ロボットを開発する中で料理×工学の面白さに気づく。時代に4.「ゼリーの粘度」から、「写真の美しさ」まで。食べ物をプリントする「フードプリンタ」とはやす3Dプリンタとフードって意外な組み合わせだなと感じました。した技術はどのようなもので、いつごろから存在したのでしょうか。Fabなのではないでしょうか。砂糖をレーザーで溶かして、冷えて固まったものを積み重ねていく技術で、2006年ごろに作られました。Gastronomyけまこさん今は改良がなされて、3Dプリンタの先を注射器に変えたものや、構造物を作る際に溶かし出すプラスチックのフィラメントを食べ物に変えたものも出てきました。Printer」も、注射器の先からゼリーを出しています。やす最初に開発されてから10年以上経ってるんですね。けまこさんそうですね。広く普及しているわけではありません。最近やっと一般人でも頑張れば手の届く価格になってきましたが、開発された当時は値段も高く、研究や一部のレストランで使われる程度でした。市販されているフードプリンタの一つ、sweetin。一般人の手の届く価格とはいえ20万円くらいする。この3Dフードプリンタ、最先端の研究はどんなものなんでしょうか?けまこさんCHI2020で発表された「FoodFab」という研究が有名です。クッキーの内部構造を3Dプリンタでデザインして、格子状やハニカム状のクッキーを作る研究です。この研究のなにが嬉しいかというと、内部構造や密度によって食べたときの満腹感が変わるんですよ。けまこさん将来的には、スマートウォッチから計測した運動量と主観的な空腹の度合いから内部構造を選択し、特定のカロリー内で満腹になるクッキーを自動でプリントしてくれるようになるかもしれないんです。私もこのクッキーは食べたことないんですが、どんな食感なのか気になりますよね。知られざる食への工学的アプローチとは?やすこういった食べ物とエンジニアリングをかけ合わせた研究は日本で盛んなのでしょうか?けまこさんあまり知られていないのかもしれませんが、食に関して工学的なアプローチで研究しているところは日本にもいくつかあります。けまこさんまず、レーザーカッターとコンピュータによる判別技術を用いた調理の研究があります。ベーコンを画像認識して、脂身と赤身の部分を識別し、脂身だけレーザーで焼くという研究なんかですね。健康管理に一役買いそうです。けまこさんVRの分野だと、東京大学の鳴海先生はVRによって食材の大きさを実際よりも大きく見せることで満腹感を制御する研究をされています。東京大学の鳴海先生の研究。VRゴーグルをかけるとクッキーの大きさが変わるやす食べた量は同じでも、VRで大きく見せると満足感が変わるんですか?けまこさんそうなんです。ダイエットにもってこいですよね。けまこさんさらには、電気刺激や電気味覚なんて分野もあります。CHI2020では、五味のそれぞれに対応する電解質が入ったゲルを舌に当ててコントロールすれば、味が全て表現できるという研究を、明治大学の宮下先生が発表されていました。明治大学の宮下先生の研究。やすすごい研究がたくさんあるんですね、全然知りませんでした。時代にやす食べ物とエンジニアリングの研究がたくさんあることはわかりましたが、宮武さんはフラワーゼリーの3DプリンタでCHIに採択されたんですよね。フラワーゼリーってあの中に花が咲いてるゼリーですよね?色鮮やかなフラワーゼリー。Jellyよりけまこさんそうです!やす人間の手で作るのも難しそうですね...。これって人の手で作る場合はどうやって作るんですか?けまこさん花びら型のナイフが市販されているので、それでベースとなるゼリーに切り込みを入れ、注射器でゼリーを流し込みます。それが固まったら完成です。100均などでも売られており、容易に入手ができる。画像出典:Amazonけまこさん3Dプリンタで作るとしてもこのナイフは使うつもりだったので、研究を始めるにあたってとりあえずこのナイフは買いました。次のナイフからはパラメータを微調整するために、3Dプリンタで自作していました。宮武さんが最初に自作したフラワーゼリーナイフ。フラワーゼリーのナイフは、薄さや切っ先の角度、注射器の太さなど様々なパラメータが存在する。やす3Dプリンタを使うことで、試行錯誤を高速で進められたんですね。現代のものづくりだ...!けまこさんただ、この方法にはひとつ欠点があったんです。実家の3Dプリンタは比較的安価なものだったので、あまり精度の高いものが作れなかったんですよね。けまこさんある問題を解決するために結構な時間をかけていたんですが、結局研究室の3Dプリンタで作成してみたらすぐに解決して。今までの苦労は何だったんだと思いましたね(笑)やす花びら型のナイフの薄さや切っ先の角度、注射器の太さは試行錯誤して何パターンも試されたんですか。けまこさんそうですね。ナイフだけ印刷して、自分が3Dプリンタ役になってゼリーを作っていました。3Dプリンタで自動化したいところもまずは手動で試行錯誤し、「いけるな」と思ったら自動化していきました。けまこさん私は以前にも朝食を作るロボットやホイップクリームを絞るロボットを作っていたので、仮説検証のサイクルを回すことには慣れていました。東京大学本郷テックガレージ宮武さんがロボットを作っていた、本郷テックガレージ。東大の学生がハードウェアやソフトウェアの設計など、技術的なサイドプロジェクトを行うために利用するスペースとして利用されている。設計の際に利用されているソフトウェアはどんなものなのでしょうか。けまこさんソフトウェアは既存のものをベースにしました。3DプリンタはGコードというシンプルな仕組みのコードで動くんですが、これはCADのデータとPythonを使った動作の詳細を与えるコードから生成できるんです。座標位置の情報や、プリンタの速度、動きなどを決定する。Supportやすとはいっても、「花」をCADデータで制作するのも大変そうですし、Pythonで動作の詳細を設定するのも簡単じゃなさそうです。けまこさんまずCADに関しては、すごく便利なプラグインがあるんです。Grasshopperというプラグインなんですが、パラメータを操作するだけで形を変えられるんです。花びらの枚数をスライダーに接続して"5"にすると花びらの枚数が5枚になったり、"8"にすると8枚になったりします。Rhinocerosのスクリーンショット。画像は宮武さんから提供。けまこさんビジュアルプログラミングで3Dのオブジェクトを作るような感じです。きれいな幾何学模様などをデザインできて奥深いんです。ここにGrasshopperの本があるんですけど、これを見ると色々なオブジェクトが作れるんですよ。建築/プロダクトのための、Grasshopperクックブック』。宮武さんが参考にしていた一冊だ。画像出典:Amazonやす動作の詳細はどのように定義するのでしょうか?けまこさん座標が与えられているので、次の座標に到達するまでの挙動をsin・cosなどを活用して定義するだけです。あとは3Dプリンタがコードに沿ってゼリーにナイフを入れたり、モーターでナイフを傾けたり、ナイフを前後上下左右に動かしたりしてくれます。やすなるほど!3Dプリンタが動く仕組み、今まで知りませんでした...けまこさんCHIで発表した3Dプリンタは自分で改造したんですが、変わらずさきほどの仕組みで動いています。やす改造!?けまこさんモーターの位置を変えて、自分で新たにサーボモーターを取り付けて、さらに回路も交換しました。私が採用した3Dプリンタは、利用者が好き勝手に改造することを前提に作られてるんです。ソフトもハードも回路もオープンソースになっています。Work!"みたいなリプライが返ってきて驚きました。やす人口が少ないコミュニティならではの希少な体験ですね!羨ましい。「ゼリーの粘度」から、「写真の美しさ」まで。CHI採択のための試行錯誤とはやす今回宮武さんの制作された3Dゼリープリンタは既存のフードプリンタとどう違うのでしょうか?けまこさん既存のフード3Dプリンタではゼリーをプリントできなかったんです。普通のフード3Dプリンタだと、注射器から食べ物を少しずつ押し出して積み重ねていくか、注射器を温めて硬いものを溶かし出していくかの二択になります。けまこさん例えばチョコレートだと、温めて出したらすぐに冷えて固まるので積み重ねられます。ゼリーだと、固まるまで1時間以上かかりますし、すぐ固まるような配合にしたらおいしくなくなってしまいます。いって固まった後に出すと透明や滑らかな質感もなくなるなど、色々難点があったんです。チョコレートのファブリケーションができるmycusini。画像をよく見るとチョコレートが層状に積み重ねられているのがわかる。出典:3DPid.artsやすそんな難しいゼリーに敢えて挑戦した背景は何だったのでしょうか。今までのフード3Dプリンタは、プラスチック用の3Dプリンタの下位互換のように思えてもやっとしていた、という理由もあります。これまでの3Dプリンタにとらわれず、新しい3Dプリンタを作りたいと考え研究を始めました。やす今年のCHIまでに、どのくらいの時間をかけられたのでしょうか?けまこさん去年の5月にスタートしたので、だいたい1年間くらいですね。コロナの自粛期間は実家にいたのですが、3Dプリンタをamazonで購入して改造していました。去年の6月くらいにはプロトタイプができていました。けまこさん先生の反応もよく、手応えを感じて、定量評価やユーザースタディなど、研究上必要なことに取り組み始めました。そのために、ゼリーの粘度を計測して、温度がどれくらいのときに粘度がどうなっていると花びらがきれいに仕上がるのか試行錯誤を繰り返していました。宮武さんの試行錯誤の過程を記述したslack。ゼリーの材質から撮影手法まで幅広いこだわりを感じる。画像は宮武さんから提供。けまこさん論文の提出は9月で、そこから査読への回答です。「ここの情報がないけれど、どうなっているの」などたくさんのコメントが来ました。説明文を査読者に送り、12月に仮採択が決まりました。けまこさん仮採択が決まった後は、原稿を修正して提出して、それが認められれば本採択になります。本採択の後も動画提出や事務作業があり、この5月でやっと終わりました。思ったより長かったですね。やすカンファレンスを1つ通すだけでも、普通は1年がかりの作業なんですね。フラワーゼリープリンタを作る中で一番苦労されたのはどの部分だったのでしょうか?けまこさん理想像と実際に出来上がるゼリーのギャップを埋め合わせるのが大変でした。プロトタイプでお花を作ってみるものの「なんかかわいくない」と感じたり、母親に見せてみると「花びらのカールの向きが違う」と指摘されたり、研究室のプリンタで試作しても気泡が入り込んだりして。画像は宮武さんから提供。やすたしかに、花びらに虫食いのような穴があいていますね。けまこさんきれいなんですが、虫食いがすごく気になりました。最初と比較するとクオリティは上がっているのですが、上がるにつれてどんどん細かい部分も気になり始めたんです。話の本筋から逸れますが、この写真の撮り方はダメですね。やすどういうところがダメなんでしょう。けまこさんまずはお皿は透明な方がゼリーの透明感を引き立ててくれると思っています。透明愛好家さんっていうSNSで有名な方がいるんですが、その方の本を読んでいてインスピレーションを受けました。Twitterは15万人以上フォロワーがいる。どの写真もとても美しい。出典:Amazonけまこさんまた、砂糖をしっかり入れないと透明度が低くなるんですよ。レシピ本や料理本を読んでいて、砂糖は甘いだけじゃなく保水性などの機能があるんだなと気づきました。研究を始めた当初は、甘くなくてもいいだろうと思って砂糖を入れていなかったんですけど、そうするとゼリーが白っぽくなってしまったんです。けまこさんあと背景もだめですね。背景はざらざらのほうが質感が出て映えると思っています。光の当て方も、ちゃんと逆光で当てた方が立体感も出るし透明度も高くなるし、きれいになるんですよ。やすダメ出しのオンパレードだ...めちゃくちゃこだわりがあるんですね。論文に使う写真はきれいでなくてもいいんじゃないですか?けまこさんいえいえ、私はCHIのデザイン部門にこの論文をサブミットしたので、図や写真のきれいさは重要なんです。採択される、MIT(マサチューセッツ工科大学)やCMU(カーネギーメロン大学)の論文は、どれも非常にクオリティの高い写真を論文に使用されています。けまこさんゼリーの写真だけでなく、その他の図や写真も他の研究も参考にしながらこだわっています。参考にしたのは「Morphlour」という研究です。論文はオープンアクセスになっているので、ぜひ読んでほしいです。図や写真がめちゃくちゃ美しいです。形状をデザインし、ゆでるなどして加水することでデザインした形状へ変形させるという研究けまこさん私の論文の、この小さい部分の拡大図はMorphlourの研究を参考にして作成しています。Morphlourの研究を参考にして作成した図。フラワーゼリープリンターの構造がわかりやすく示されている。画像は東京大学から提供。やす論文で写真や図表のみやすさだけでなく、デザイン性が評価されることもあるんですね。けまこさんそうなんです。私は論文をカンファレンスに通しやすくするためだけに、写真や図表のデザインにこだわっているわけではないです。きれいな研究が大好きだからこそこだわっているんです。やすなるほど、研究に対する愛がこだわりを生んでいるんですね。宮武さんがこだわる「おいしい研究」とはやす宮武さんがこの食べ物と3Dプリンタという研究分野を選ばれたのはなぜだったのでしょうか。けまこさん私が最初に書いた論文はホイップクリームの3Dプリントに関する論文でした。この論文を書いたのは、ハワイに行きたかったからなんです。やすハワイ...?けまこさんCHI2020がハワイ開催だったので、論文を通せれば発表のためにハワイに行けたんです。人のためとかそういうことは全く考えず、ただただハワイに行きたくて(笑)。それにトップカンファと呼ばれるものに論文を通すこともやってみたかったですし。大学生らしいと思います(笑)。けまこさんいやあ、自分でも浅はかだったと思います。今年のCHI2021でも、トップカンファに論文を通すことに主眼を置いてしまっていました。通ったときも、M1で通せたのは結構いいんじゃないか?って思ってましたし。やす普通の学生だとそう考えそうです。けまこさん実際にカンファレンスで発表してみると、この意識はめっきりかわりましたね。どれだけ自分が先輩や教授に支えてもらっていたかがわかりました。自分がまだ研究者ではなくてものづくりオタクの延長線上にいるんだと気づけました。やすものづくりオタクの延長線上、ですか。感じたんですか?けまこさんファーストオーサーだったので、質疑対応でこの研究の意義や、どう他の研究につながるかを聞かれるんです。論文に書いてあることを言えばいいんですけど、それが本当に自分で考えたことではないな、と感じて。やすちゃんと発表して、質疑応答までしてるのにストイックですね。けまこさん論文を1つ書くのにも、先輩や教授に色んな手助けをしてもらってやっと書き終えているので。これからは、どんな研究をやったらこれからの食事の方向性を変えられるのか?のような、大きな問を考えていけるようになりたいと感じました。やすすごく大きなテーマですね、ぜひ頑張っていただきたいです!食べ物の研究だからこそ、見た目や機能性だけでなく「美味しさ」も追求やすお話を伺っていてふと疑問に思ったのですが、CHIは研究者共同体の間でどのような位置づけなのでしょうか。僕の研究分野だと学会発表よりジャーナルに論文を載せる方に力を入れるなと思っていまして。けまこさんそれ、実はわたしもわからなかったので先生に訊いたんですよ。情報の刷新のスピードが速いというのもありますし、デモンストレーションを見て議論したいという意図もあるみたいです。けまこさんCHIにはいくつか部門があって、ペーパーという10ページ程度の論文を提出するものだけでなく、デモ・インタラクティビティという当日実際にデモを見せるものもあります。デモを見て論文をより良くしていこうという文化があるのかもしれません。けまこさんとはいえ、デモ重視になると一発ネタも通ってしまうので、じっくり取り組んだ成果をジャーナルとして残していこうという動きもあります。ありがとうございます。最後に、宮武さんは今後どういった研究をしていきたいと思っておられますか。けまこさんまず、今後は食べ物ならではのテーマ、食感や味などについて取り組んでいきたいと思っています。普通は論文で終わりかもしれないですが、それだと読者はおいしいかどうかわからないじゃないですか。けまこさん今回の研究をやっていても、フラワーゼリーがすごくきれいなのに論文で終わってしまうのがすごく不思議に思えました。けまこさん食べ物の研究をやるなら、ちゃんとおいしいことも証明したいと思っています。研究に関わっていない人にも食べてもらえる機会を作ろうと思い、努力しています。展示会やイベントなどに出展していけたらいいなと考えているところです。今後も応援しています!今日はありがとうございました!宮武さんのウェブサイトはこちらです。フラワーゼリーだけでなく、今までの取り組みも掲載されています。Miyatakeライターやす大学院留学検討中の大学4年生。重度のカフェイン中毒で、一日のコーヒーは5杯までと決めている。やすの記事一覧を見る気になる人のTwitterをフォローしよう!@kema1015さんをフォロー@AndEngineerJpさんをフォローアンドエンジニア公式LINEでは新着記事やエンジニアに役立つ情報をお届け!日々のキャッチアップをお手伝いします!この記事をシェアTwitterFacebookLINEHatena編集部オススメコンテンツIT・Webエンジニアの「よくある転職活動のお悩み」や「転職活動の流れ」とは?マイナビITエージェントSponsoredPythonの勉強方法・手順とは?具体的なロードマップを解説!アンドエンジニア編集部2022.02.23SESはやめとけ?未経験者におすすめな理由とホワイト企業の特徴アンドエンジニア編集部2023.05.23プログラマーに向いていないと感じる。茉由2023.03.22知られざる"競技タイピング"の世界。競技タイピング日本一のmiriさんに聞くその面白さや見どころとは。編集部おすすめコンテンツIT・Webエンジニアの「よくある転職活動のお悩み」や「転職活動の流れ」とは?マイナビITエージェントSponsoredPythonの勉強方法・手順とは?具体的なロードマップを解説!アンドエンジニア編集部2022.02.23SESはやめとけ?未経験者におすすめな理由とホワイト企業の特徴アンドエンジニア編集部2023.05.23プログラマーに向いていないと感じる。茉由2023.03.22知られざる"競技タイピング"の世界。競技タイピング日本一のmiriさんに聞くその面白さや見どころとは。