科学研究 - 在人与技术之间建立新关系——恰到好处的“工具”创造价值

近年来，技术的发展让生活变得更加舒适，但同时也增加了环境负担，向可持续发展社会转型成为迫在眉睫的问题。东京大学研究生院工学系研究科的川原圭博教授领导的“ERATO川原万有信息网项目”计划构建新一代“工具”所需基础技术并使创意变成现实为目标，通过对用户来说拥有“恰到好处”的设计和性能的环境友好工具，创造出新的共生的可能性。

跨越人类隶属于工具的“分水岭”
从三个角度探讨社会应用

随着技术的发展，人们的价值观和产业结构也都发生了变化。传感器网络和IoT设备普及的现代社会与过去相比明显变得更加便利和舒适。但另一方面，被无法熟练掌握的复杂功能和过多的信息所左右的事情也时有发生。集合了所有信息的智能手机一旦丢失，不仅会产生金钱方面的损失，还会带来心理上的极大不安。人仿佛已经被工具支配了。

川原圭博
东京大学研究生院工学系研究科教授
2015年起担任ERATO研究总负责人

东京大学研究生院工学系研究科的川原圭博教授为重新定义人与科技之间更好的关系，并产生出新一代技术，发起了“ERATO川原万有信息网项目”。他表示：“这个项目的目标是，通过创造任何人都容易使用的环境友好技术，为社会带来新的价值，让我们的生活变得更好”。一项技术的发明能波及到很多领域，并一举改变技术的发展阶段。如果能消除当前的工具存在的对使用场所或知识的限制，自然就会产生新的可能性。

绪方寿人
Takram公司董事兼设计工程师
2018年起成为ERATO应用设计团队的成员

另一方面，以设计工程师的身份参与该项目的Takram公司董事绪方寿人引用活跃于1970年代的哲学家伊万·伊里奇的话作为思考现代技术问题的指南。同时也是社会文明评论家的伊里奇指出，现代社会有两种状态，一种是工具让人类最大限度地发挥出了能力和创造力，另一种是技术的进步剥夺了人类的独立性，让人类依附并隶属于工具，他将这两种状态视为 “分水岭”。绪方表示：“这虽然是半个世纪以前的人说的话，但准确指出了现代技术存在的问题。ERATO也要思考功能既不会太少也不会过剩的恰到好处的工具究竟是什么，这一点至关重要”。

该项目将未来时代所需的工具的要素归纳为“通用”、“可持续”、“具体”和“独立共生”四点，并没有单纯延伸现有的IoT研究，而是推进了具有挑战性、创造性和融合性的研究（图1）。具体来说，着眼于让传感器和计算机动作的“能源（Energy）”、实际驱动的机构“致动（Actuation）”，以及旨在自由制作传感器、计算机或者集成二者的 “制造（Fabrication）”三点，在推进技术开发的同时，研究以横跨这三个领域的形式推进社会应用的方法。

图1：ERATO川原万有信息网项目的VISION和MISSION

可以随时随地无线充电
迈向不再有“电池没电”的世界

使用传感器或计算机时，首先必须决定从哪里获得电源，使用场所因此而受到限制。如果是大型装置，这样也未尝不可，但现在已经是可以随身携带个人电脑到任何地方工作的时代了。如果能随时随地获得电力供给，很多装置使用时就可以不受场所的限制。川原介绍说：“答案之一就是无线供电。我们构筑了即使没有插座或充电线也能充电的系统”。

图2：在房间里的任意位置均可无线充电

在墙壁和地板中埋入供电装置，实现了在3平方米房间中的任意位置均可传输数十瓦电力的空间（图2）。川原表示系统采用的是考虑了安全性的设计，“说到在房间中无线充电，有人会担心电磁波的影响，在形成电磁波的电场和磁场中，该技术仅使用对人体干扰限制相对较少的磁场。根据国际指针实现了安全的设计，可在大范围内进行高效电力传输”。房间里没了插座，以及因设备而异的各种充电线后，不难想象房间的布局将会更加自由。

图3：可以裁剪的无线充电片

另外，该项目还开发了出门在外也可以无线充电的充电片。充电片中嵌入了无线传输电力的线圈，用户可以根据家具、包袋和衣服等的形状自由裁剪使用（图3）。使用该充电片能将身边的所有物品都变成无线充电产品。在实现了万有信息网的世界，“电池没电”的概念也将消失。

开发软体机器人
利用试制品反复试错

在万有信息网社会的环境里，设想传感器会移动，机器人也会积极地工作。为了在人类的日常生活空间使用，需要设法实现即使与人类接触也不会对人类造成伤害的机器人。川原介绍说：“采用柔软材料的软体机器人正成为当前的机器人开发的一个潮流。不仅是材料，我们还在研究让动作也变得轻柔”。另外，该项目还在开发仅施加微弱的力即可自由变形的材料、电力、磁力和气压等实现机械运动的装置。

图4：无泵致动器

其中之一就是“无泵致动器”（图4）。电流通过印刷在厚度不到1毫米的充电片上的电路时，充电片会缓慢收缩，产生用小指即可将其弯曲的力。另外还以在高处的细枝或电线等人类无法行走的场所自由移动的青虫为模型，开发了青虫型软体机器人（图5）。实现了由又重又硬的材料制成的传统机器人无法再现的灵活动作。川原说：“虽然乍一看可能像玩具，但再现这种动作需要新的创意和技术。这些作品会让人产生新的创意”。

图5：青虫型软体机器人

ERATO川原万有信息网项目同时还在开发可以随意制造这些产品的制造技术。以前，制造需要专业知识和专用设备，但通过利用数字数据，使得低成本大量制造成为可能。该项目正尝试利用环保材料将这种制造改进到不需要专业知识的直观水准。川原强调说：“在制造业中，首先尝试制作并反复试错非常重要”。

图6：利用“Dynablock”制作的兔子

例如，三维物体造型装置“Dynablock”能以数秒至数十秒的速度自由输出三维形状（图6）。可以从底部仅向所需的位置挤出无数堆叠的9毫米积木块，制作出三维形状。绪方介绍说：“积木块内含有磁铁，造型完成后也可以手动重新排列，进行微调。如果缩小积木块的尺寸，应该也可以应用于真正的产品设计”。除此之外，吸附可以重复使用的热可塑性树脂在模具中定型并硬化的“ProtoMold”则有望应用于包装材料（图7）。毫无疑问，今后新一代3D制造的风景将发生巨大变化。

图7：利用热可塑性树脂实现可重复使用的包装材料“ProtoMold”

新一代交通工具“poimo”
轻巧便携

图8：乘坐poimo时（左），自行车款和沙发款poimo（右）

同时体现了“能源”、“驱动”和“制造”三个主题的成果是个人交通工具“poimo”（图8）。这是用于从公共交通工具到目的地之间短距离移动的新一代交通工具。poimo为充气式，放掉空气后可以叠起来放到包里携带。另外，poimo可以做到让用户只需摆出骑乘坐姿，就能调节出适合用户自己的尺寸。

谁都希望选择适合自己的安全移动手段。绪方介绍说poimo的反响很大，对poimo的期望很高：“poimo的车身柔软，即使撞到人，也不会造成严重事故。试驾过的人都喜欢沙发款。受疫情影响，还收到了很多来自海外的咨询”。

poimo投入实用化之前还存在课题，对此川原介绍说，并不是以成品的状态发布的，而是有意预留了改进的“空间”。因为它可以作为接收外界意见的契机，可能会带来新的研究题目和联合研究。川原从自身的经验得出的结论显示，只有通过开发现场和理论之间的灵活穿梭，从而才能发现事物的本质。

川原指出，人们听取理论解释时和亲眼看到实物时的反应完全不同。实际参加试驾会的体验者对有poimo参与的未来生活提出了很多设想。川原表示“目前还在研究自动驾驶和租赁服务的可能性”。现在正与跳蚤市场APP的运营公司Mercari（东京都港区）等合作，推进实用化研究。

混合团队发起挑战
开展1+1=3的联合研究

一直在持续向多个领域扩展的该项目吸引了机械工学、信息通信、LSI技术和工业设计等广泛领域的人才，仅学生就有100多人参与。另外还在积极与海外开展交流，向海外派遣或者从海外接收的研究人员达到了10多人。川原表示：“由工程师、科学家、艺术家和设计师组成的混合团队以能源、驱动和制造三个主题为中心，向各种基础技术的开发发起了挑战”。

图9：介绍研究成果的宣传卡片

虽然各路人马的研究主题不同，但通过时常确认项目方向，确保各个主题方向一致。作品完成后会制作宣传卡片和视频，发表各自的创意（图9）。照片和视频由研究人员自己拍摄，并添加能向观看者准确表述技术内容和核心创意的信息。绪方介绍说：“疫情之前每周开一次例会，每年还会汇聚到一起交流，让各团队公布自己的创意并相互讨论，这样做可以看清一些东西”。

现在通过网络工具交流，即使人数很多，也能比以前更仔细地单独回应。绪方就指导方针表示：“虽然研究主题有时会重复，但我告诉大家更多地要考虑1+1=3的联合研究。如果两个团队能发表三篇论文，那对两个团队互相都有裨益”。

该项目将于2021年度末结束，不过其中的部分d技术和研究将在2020年成立的东京大学包容性工学合作研究机构（RIISE）内继续推进，并利用大学诞生的技术种子开展企业合作。川原和绪方的目标是在人与科技之间建立更好的关系，今后也会继续开发新一代“恰到好处的工具”。

【ERATO川原万有信息网项目展会通知】
除了展示该项目开发的各种产品原型外，在展会开幕前一天的9月17日（周五）还预定与研发小组负责人一起举行谈话会（通过YouTube Live直播）。欢迎参加！

展会时间：2021年9月18日（周六）～10月1日（周五）

详情预定近日在川原研究室官网公开。二维码如下：