Haptography: Digitizing our sense of touch - Katherine Kuchenbecker

ハプトグラフィー：触覚をデジタル化する ― キャサリン・クーヒェンベッカー

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Morton Bast

翻訳: Moe Shoji 校正: Tomoyuki Suzuki

I'm a mechanical engineering professor

私はペンシルバニア大学で

at the University of Pennsylvania,

機械工学の教授をしています

and my favorite hobby is photography.

趣味は写真を撮ることです

And as I travel around the world,

世界を旅する中で

このような写真を撮るのが 大好きです

I love taking photographs like these,

so I can remember all the beautiful and interesting things

自分が目にした美しくて―

興味深いものを 記憶しておけるからです

that I've seen.

But what I can't do is record and share

写真で記録して共有できないのは

これらの物の感触です

how these objects feel to touch.

And that's kind of surprising,

これは驚くべきことです

because your sense of touch is really important.

触覚はとても重要な感覚ですから

It's involved in every physical interaction you do every day,

触覚は日々の身体的な触れ合いや

手作業など

every manipulation task, anything you do in the world.

やることすべてに関わっています

So the sense of touch is actually pretty interesting.

触覚は実はとても面白いものです

It has two main components.

２つの主な要素から成っています

The first is tactile sensations,

１つ目は触れる感覚―

things you feel in your skin.

物が肌に触れる感触です

And the second is kinesthetic sensations.

２つ目は運動感覚で

This has to do with the position of your body and how it's moving,

これは身体の置かれている姿勢や

どのように動いているか

and the forces you encounter.

どんな力を受けているかなどです

And you're really good at incorporating

皆さんはこの２つの感覚を

both of these types of sensations together

とても上手く組み合わせて

to understand the physical interactions you have with the world

世界で経験している 身体的触れ合いを

理解したり

and understand as you touch a surface:

物の表面を触れるときに

is it a rock, is it a cat, is it a bunny, what is it?

これは岩か 猫か うさぎか 何かがわかるのです

And so, as an engineer,

エンジニアとして 私は

I'm really fascinated

and I have a lot of respect for how good people are with their hands.

人間の手のすごさに

魅了され 感心しています

And I'm intrigued and curious

興味があるのは

about whether we could make technology better

人間の触覚を

もっとうまく利用して

by doing a better job at leveraging

the human capability with the sense of touch.

テクノロジーを改善できないか ということです

手をうまく使うことで コンピュータなどの

Could I improve the interfaces to computers and machines

インターフェースを向上できるだろうか？

by letting you take advantage of your hands?

And indeed, I think we can,

私はできると思います

and that's at the core of a field called haptics,

そして これが「触覚学」という

and this is the area that I work in.

私が専門とする分野です

It's all about interactive touch technology.

インタラクティブな 触れることのできるテクノロジーです

And the way it works is,

どういうものかというと

as you move your body through the world,

皆さんが身体を動かすときに その動きを

if, as an engineer, I can make a system that can measure that motion,

測定するようなシステムを

エンジニアである私は構築できます

and then present to you sensations over time

そして 連続的に 皆さんに刺激を与えます

that kind of make sense,

それは 現実世界で感じるのと

that match up with what you might feel in the real world,

同じような刺激です

I can fool you into thinking you're touching something

実際には何もないのに

何かに触れているように感じます

even though there's nothing there.

So here are three examples

さて ３つの例をお見せしましょう

and these are all done from research in my lab at Penn.

どれもペンシルバニア大学の 私の研究室で行われたものです

The first one is all about that same problem that I was showing you:

１つ目は

すでにお話ししたものです

how can we capture how objects feel

どうやって物の感触を捉えて

and recreate those experiences?

その経験を再現するか？

So the way we solve this problem

どのように解決するかと言うと

is by creating a hand-held tool

様々なセンサーを内蔵した

that has many different sensors inside.

手に持てる道具を作ります

It has a force sensor, so we can tell how hard you're pushing;

圧力センサーがあるので

押す力の強さがわかります

it has motion tracking, so we can tell exactly where you've moved it;

運動追跡センサーで

動きを精確に測定でき

振動センサー

and it has a vibration sensor, an accelerometer, inside,

つまり加速度計で

前後の動きを検知するので

that detects the shaking back and forth of the tool

that lets you know that's a piece of canvas

これが絹などではなく

and not a piece of silk or something else.

キャンバスだとわかります

Then we take the data we record from these interactions.

この表面での動きを記録したデータを

取り出します

Here's ten seconds of data.

これが10秒間のデータです

You can see how the vibrations get larger and smaller,

動きに応じて 振動が 大きくなったり

depending on how you move.

小さくなっているのがわかります

And we make a mathematical model of those relationships

これらの相関関係を表す 数学モデルを構築し

and program them into a tablet computer

タブレットPCにプログラムします

so that when you take the stylus

すると タッチペンで

スクリーンを触れると

and go and touch the screen,

that voice-coil actuator in the white bracket

白いブラケットに入っている ボイスコイルモータが

plays vibrations to give you the illusion

振動を再現して 本物の表面に触れているような

that you're touching the real surface,

錯覚をおぼえさせます

just like if you touched, dragged back and forth, on the real canvas.

本物のキャンバスに触れて

前後に動かしているかのようにです

We can create very compelling illusions.

とてもリアルな錯覚を 生み出せます

We can do this for all kinds of surfaces and it's really a lot of fun.

あらゆる表面に使え

とても楽しいです

We call it haptography -- haptic photography.

「ハプトグラフィ―」と呼んでいます

「触覚による写真」です

And I think it has potential benefits in all sorts of areas

様々な可能性があり

オンラインショッピングや

like online shopping, maybe interactive museum exhibits,

インタラクティブな美術館での展示―

where you're not supposed to touch the precious artifacts,

本来は触ってはいけないけれど

触りたくなるような 重要な文化財などに応用できます

but you always want to.

The second example I want to tell you about comes from a collaboration I have

２つ目にお話ししたいのは

ペンシルバニア大学の歯科学の

with Dr. Margrit Maggio at the Penn Dental School.

マルグリット・マッジオ博士と 手がけたものです

Part of her job is to teach dental students

彼女の仕事のひとつは 歯科学の学生に

患者の虫歯の見つけ方を

how to tell where in a patient's mouth there are cavities.

教えることです

もちろん X線写真を見ますが

Of course they look at X-rays,

but a large part of this clinical judgment comes from what they feel

診療の大部分は

さぐり針で

when they touch your teeth with a dental explorer.

歯を触れる感覚でなされます

このような診察を受けた経験があるでしょう

You've all had this happen, they go across.

触れて確認しているのは 歯が硬ければ

What they're feeling for is if the tooth is really hard, then it's healthy,

健康だけれど

but if it's kind of soft and sticky,

柔らかくてべたべたしていれば

that's a signal that the enamel is starting to decay.

エナメル質が腐敗し始めている しるしだからです

These types of judgments are hard for a new dental student to make,

こうした判断は

歯科学の新入生には難しいものです

because they haven't touched a lot of teeth yet.

まだ歯に触れた経験が浅いからです

And you want them to learn this before they start practicing

患者さんで実践する前に

練習もしておきたいですね

on real human patients.

So what we do is add an accelerometer on to the dental explorer,

そこで振動測定計を

さぐり針に付けて

マッジオ博士が異なる歯を

and then we record what Dr. Maggio feels

触れる際の感触を記録しました

as she touches different extracted teeth.

And we can play it back for you as a video

それを感触を伴うビデオとして

with a touch track --

再現できるのです

not just a sound track, but also a touch track,

サウンドトラックだけでなく 感触も記録されるので

that you can feel by holding that repeating tool.

このツールを握ることで 感触が再現されます

歯科医が記録時に触れて

You feel the same things the dentist felt when they did the recording,

診断を下した時と

and practice making judgments.

同じものに触れられます

これがサンプルその１です

So here's a sample one.

Here's a tooth that looks kind of suspicious, right?

ちょっと怪しいですね

It has all those brown stains.

茶色のしみがあり

You might be thinking, "We should definitely put a filling in this tooth."

もしかしたら

「この歯には詰め物をしなきゃ」 と思うでしょう

But if you pay attention to how it feels,

でも実は 触覚によく注目すると

all the surfaces of this tooth are hard and healthy,

この歯の表面は硬くて健康なので

so this patient does not need a filling.

この患者に詰め物は要りません

And these are exactly the kind of judgments doctors make every day

このような判断を

お医者さんは毎日行っています

and I think this technology we've invented has a lot of potential

私たちのテクノロジーは

医療教育の様々なことに

for many different things in medical training, because it's really simple

役立つ可能性があります とてもシンプルで

道具による触覚の

and it does a great job at recreating what people feel through tools.

再現性が高いからです

感じる刺激によって ゲームを

I think it could also help make games more interactive and fun

もっとインタラクティブで楽しく

リアルなものにもできるでしょう

and more realistic in the sensations that you feel.

The last example I want to tell you about is again about human movement.

最後にお話しする例も

人間の動きについてです

So if any of you have ever learned sports,

スポーツ経験者ならわかるでしょう

how do you get good at something like surfing?

どうやってサーフィンなどを覚えますか？

You practice.

練習ですね

You practice some more and more, right?

練習に練習を重ねますね

Making small corrections, maybe getting some input from a coach,

少しずつ調整して

コーチからも指導を受けて

learning how to improve your motions.

動きを改善していきます

I think we could use computers

コンピュータを使うことで

その過程をもっと効率よく 楽しくできます

to help make that process more efficient and more fun.

And so here, for example, if I have six different arm movements

これがその例です

６つの腕の動きを

that I want you to learn,

覚えたいとして

you come into my lab at Penn and try out our system.

ペンシルバニア大学の 私の研究室で

システムを試します

We use a Kinect to measure your motions, we show graphics on the screen,

「キネクト」で動きを測定し

スクリーンにグラフィックを 映し出します

and then we also give you touch cues,

そしてタッチ・キュー

haptic feedback on your arm,

つまり触覚によるフィードバックを

delivered by these haptic arm bands which have motors inside,

腕の触覚ベルトに送ります

モーターが内蔵されており

and guide you as you move.

動きを指示します

So, if we put it together,

まとめると

as you're trying to track this motion,

動きを追う中で

それてしまうと―

if you deviate -- say, maybe, your arm is a little too high --

たとえば腕が高すぎたりすると

モーターがその部分の皮膚を刺激して

we turn on the motors right there on the skin

to let you know you should move down,

「下げなさい」と教えるのです

早く動きを覚えるように

almost like a coach gently guiding you

優しく教えてくれるコーチのようですが

and helping you master these movements more quickly

さらに速く正確です

and make more precise corrections.

We developed this system for use in stroke rehabilitation,

このシステムは脳卒中患者の リハビリ用に開発されましたが

but I think there are a lot of applications,

様々な応用があると思います

ダンスの練習や

like maybe dance training or all sorts of sports training as well.

あらゆるスポーツの練習などです

So now you know a little bit about the field of haptics,

さて 触覚学について

少しわかったと思いますが

これからもっと 耳にすることになるでしょう

which I think you'll hear more about in the coming years.

I've shown you three examples.

３つの例をお見せしたので

少し時間を頂いて

I just want to take a moment

私の研究室で一緒に研究している

to acknowledge the great students who work with me in my lab at Penn

素晴らしい学生と共同研究者に

and my collaborators.

感謝の意を示したいと思います

They're a great group.

素晴らしいグループです

ご清聴ありがとうございました

I also want to thank you for your kind attention.

（拍手）

(Applause)