企画名

XRで見る・3Dで触る先端科学
 

参加教員

教員名 所属 職名
稲生 啓行(代表教員) 数学・数理解析専攻 准教授
松本 剛     物理学・宇宙物理学専攻 助教
市川 正敏 物理学・宇宙物理学専攻 講師
佐々木 洋平 摂南大学理工学部 講師
宮路 智行 数学・数理解析専攻 准教授
 

技術協力

教員名 所属 職名
山本 隆司 生物科学専攻 技術専門職員
吉川 慎 火山研究センター 技術専門員
 

企画の概要及び実施期間・頻度

このSGでは、数理科学・自然科学に表われる3次元的な対象を、XR機器や3Dプリンタを用いて観察する為の手法を学び、実際に作品を作って観察する。

 

「XR」とは、VR (仮想現実)、MR (複合現実)、AR (拡張現実) などの総称である。「VR元年」と呼ばれる2016年以来、一般向けに様々なVR機器装置が登場し、今までにない現実感・没入感をもって仮想現実の世界を楽しむことができるようになった。その後AR技術も発達し、スマートフォンなどでも気軽にARが楽しめるようになってきている。
 

もちろん数理科学・自然科学においても、様々な分野に現れる3次元的な対象を観察して理解することは重要であり、紙やディスプレイなどで2次元に投影したものを見るだけでは十分に理解できないことも多い。そのような複雑な対象を、没入型VR装置を用いてその中に入りこんで観察したり、スマートフォンARであたかも目の前に存在しているかのように観察したり、3Dプリンタで実際に出力して触ってみたりして、対象をより身近に体感し、新しい構造や現象を発見したり、より深く理解する為の手法を学ぶ。
 

具体的には、前期は2〜3週間に1度程度セミナーを行い、計算機で扱う3Dモデル形式の構造や作成方法、基本的な3DアプリケーションやXRアプリケーションのの作成方法について調べ、学んでもらう。また3Dプリンタを実際に見てもらったり、実際に没入型VR装置で,過去の作品を含めたいくつかのデモやサンプルを見てもらう体験会も実施する。
 

その上で、流体力学、分子構造やフラクタル、その他何でもいいので、3次元(もしくはそれ以上)の観察したい対象(物体・アニメーションなど)を、実際に計算したり実験データを整理したりして出力し、没入型VR装置やスマートフォンAR等で実際に観察する。標準的な方法だけでは観察が難しいものについては、より現象を理解しやすい形で表現し可視化する方法について探求する。
 

その上で、流体力学、分子構造やフラクタル、その他何でもいいので、3次元(もしくはそれ以上)の観察したい対象(物体・アニメーションなど)を、実際に計算したり実験データを整理したりして出力し、没入型VR装置やスマートフォンAR等で実際に観察する。標準的な方法だけでは観察が難しいものについては、より現象を理解しやすい形で表現し可視化する方法について探求する。

参加学生のうち興味の近い人たちでグループを作って、1つのテーマについて共同で作業してもらうことも考えている。

対面で実施することが可能であれば、夏休みに1週間程度集中して作業することを検討している。
また,3Dプリンタで出力できるような対象は実際に出力し、手にとって観察することもできる。

 

TA雇用の有無


 

その他、特記事項など

VR機器の共有については感染症対策上あまり望ましいことではないので、機器の貸し出しを(参加人数と予算にも依るが,ある程度)予定している。
 

問い合わせ先

稲生 啓行 inou*math.kyoto-u.ac.jp
(*を@に変えてください)
 

スタディグループへの登録は締め切りました。
関心のある方は macs *sci.kyoto-u.ac.jp(*を@に変えてください)までご連絡ください。

 


チューリングパターンと光る魚 (田渕辰悟)

多角形の形合わせ (三浦真人)

トーラスのピンチング変形 (松田凌)

格子ボルツマン法とビジュアルエフェクト(田渕辰悟)

VRを用いた移動・回転作用素の比較 (今井稀温)

一次元オートマトンのシミュレータ (M. Tan)

4次元点群のインタラクティブなAR可視化(稲生啓行)

複素関数の可視化 (稲生啓行)
 

活動報告

活動目的・内容

 このSGでは、数理科学・自然科学に表われる3次元的な対象を,VR機器やスマートフォンのAR機能,3Dプリンタなどを用いて観察する為の手法を学び,実際に作品を作って観察することを目的として活動を行った.
紙やディスプレイによる2次元的な表現と比べ,これらの機器を用いた 3次元的な表現によって,観察対象をより身近に体感できるだけでなく,新しい構造や現象の発見や,より深い理解に貢献することが期待され,このような手法を学ぶことは重要であるが,近年 Unityなどのゲームエンジンを使えばかなり容易に実装することができる.月に2回程度集まって情報交換などもしながら,個々人の興味に基づいた作品を作るための作業をメインに活動を行った.
活動時間以外でも,Slackなども用いて進捗報告や情報交換などを行った.

 

活動成果・自己評価

今年度は主に対面で活動した.前期はセミナー形式でXR (VRやARなどの総称) プログラミング等の勉強をすることも考えていたが,特に希望もなかったので,情報交換をしつつ,基本的には各自で自分なりの作品を作ってもらうという作業が活動の中心であった.
結果積極的に参加してくれた学生たちは何かしらの作品を作ってくれた.数学的な対象の可視化や,物理学的なシミュレーション,VRや3DCGでよく用いられる移動・回転作用素の可視化など,6つの作品ができた.
残念ながらXRに対応できた作品は1つだけであったが,実はこの作品はVRChatというソーシャルVRプラットフォーム上で作られている.VRChatで公開すると世界中どこからでも容易にアクセスして体験することができる (VR機器のない人向けのデスクトップ版もある).また代表教員の稲生はこの活動で過去に作ったVRアプリケーションをARに対応させ,スマートフォンやiPadだけで可視化できるようにした.このような多くの人がアクセスしやすい可視化方法を用いることは,普及のためにはとても重要であり,今後VRChatやAR等を用いた作品が増えることも期待している.
今年度は動きのあるものの可視化が多かったため,残念ながら3D印刷は利用されなかった.
作品の解説は,このSGのWebページ https://macs-vr.github.io/ に順次掲載していく予定である.
2023年度の活動にも参加する意思を示してくれている学生もおり,今年度の蓄積を活かして更に面白い活動や作品ができることを期待している.

 

参加メンバー

教員名 所属 職名
稲生 啓行(代表教員) 数学・数理解析専攻 准教授
松本 剛 物理学・宇宙物理学専攻 助教
市川 正敏 物理学・宇宙物理学専攻 講師
佐々木 洋平 北海道情報大学情報メディア学部 准教授
宮路 智行 数学・数理解析専攻 准教授
山本 隆司 生物科学専攻 技術専門職員
吉川 慎 火山研究センター 技術専門員
今井稀温 地球惑星科学専攻 M2
大元 隆史 物理学・宇宙物理学専攻 M2
木南 武 生命科学研究科 M2
糀谷 暁 化学専攻 M2
田渕辰悟 理学部 B4
湯 盛輝 数学・数理解析専攻 M1
松田 凌 数学・数理解析専攻 D1
三浦 真人 数理解析研究所 研究員
報告会資料ダウンロード(785KB)
ポスターダウンロード(1.02MB)