Challenges for the Future:
助成者インタビュー

視覚障がい者の安全かつ自由な外出は、多くの当事者の方たちが切実に希望する重要な課題です。コンピューター科学の領域で活躍される東京大学の入江英嗣先生が、近年のコンピューティング技術の目覚ましい進歩も取り入れ、視覚障がい者の方たちの願いが叶うよう、いかに「人に寄り添う」コンピューターの開発に取り組まれてこられたか、入江先生の思いとその道のりをお伺いしました。

【vol.6】「人に寄り添う」コンピューターを目指して~ドローンやスマートフォンを活用した、視覚障がい者向け外出支援システムの開発~入江 英嗣氏/東京大学大学院情報理工学系研究科 准教授

三菱財団の社会福祉助成では、さまざまな社会課題に取り組む先駆的な研究・事業を実施しやすくするために、研究者と事業者が連携して応募できる「連携協働型」助成を推進しています。この助成を開始した2016年度に、事業者と連携して応募いただいたのが、今回お話を伺った東京大学大学院情報理工学系研究科の入江英嗣准教授【写真1】でした。入江氏はコンピューターサイエンス分野で幅広く活躍されており、視覚障がいの当事者や支援事業者と組んで、ドローンを活用した視覚障がい者向け外出支援システムの開発を計画されました。以来、当財団では2016年、2018年、2020年と3回にわたり、入江氏の研究を支援しています。コンピューターが私たちに「より身近な存在」として急速に進化している中で、どのような取り組みをされてきたのか、興味深いお話を伺いました。

【写真1】入江英嗣氏/東京大学大学院情報理工学系研究科 准教授
【写真1】入江英嗣氏/東京大学大学院情報理工学系研究科 准教授

1980年代のコンピューターの進化と重なった科学少年の成長

「なんで空が青いのだろう?」「なぜ虫は動くのだろう?」といった素朴な疑問を持つ子供だった入江氏。その好奇心を満足させてくれたのが科学でした。1975年生まれの同氏は『ドラえもん』や『ガンダム』といった、まさに子供にとって科学の入口ともいえる良質なコンテンツが流行っていた幼少時代を過ごしました。

1983年には、素粒子の1つが発見され、物理好きになった入江氏は、すでに小学生のときに大学の先生を将来の職業に決めていました。実は、自動車メーカーで電気自動車やソーラーカーなどを手掛けていた父親から「これからはコンピューターの時代が来るよ」と日頃から言われており、その道を歩みたいと、おぼろげながらに考えていたそうです。

そんな入江氏が、本格的にコンピューターサイエンスに魅了されるきっかけになったのが、1985年に開催された「つくば科学万博」でした。同氏は「最先端のロボットや通信技術に出会って、コンピューターに興味を持つようになりました。その後、パソコンやファミリーコンピューターが普及し、性能もどんどん上がっていきました。ちょうど自分の成長とコンピューターの成長が重なっていたのです」と、当時を振り返ります。

東京大学に入学したときは、コンピューターを研究したいと決めていましたが、当時は高校にも「情報」を学べる科目はありませんでした。大学のどこでコンピューターを勉強できるのかも、よくわからなかったそうです。

「東大では3年の進級時に進路の振り分けがあり、その時点で学部・学科が決まります。そこでコンピューターをシステムとして捉えていた工学部電気工学科の田中英彦教授に師事することにしました。そういった経緯で、電子工学の修士・博士課程に進み、現在に至っています」(入江氏)。

「人に寄り添うコンピューター」を目指すようになった理由とは?

電子工学からコンピューターの道を歩み始めた入江氏は「コンピューターという、自動で計算する・思考する機械の存在自体が、学術的には面白い研究対象だと思っています」と語ります。

そこからコンピューターをどう作るか、どう使うかといったコンピューター・システムという学問の中で、同氏は「コンピューター・アーキテクチャー」「コンピューター・セキュリティー」「ヒューマン・コンピューター・インタラクション」といった分野を専門に研究するようになりました。

入江氏は「日頃から思っていることは、この“考える機械”であるコンピューターをどう使えば人間が幸福になれるのか? そのためにはコンピューターはどのように進化していくべきか? ということです」と言います。

当初は、高速なコンピューターやセキュリティ強度の高いコンピューターづくりに取り組んでいたそうですが、2010年に電気通信大学で初めて自身の研究室を立ち上げたときに、今後の研究の全体テーマとして「人に寄り添うコンピューター」を掲げたのでした。

「ちょうどiPhoneをはじめとした高性能コンピューターが私達の身近に急速に浸透した頃で、以前ならスーパーコンピューターだけしかできなかった高い計算能力を、気軽に使えるようになったので、その使い方を考えることが大事だと思い始めました」(入江氏)

いまやコンピューターは、あらゆるところに存在し、世界中で繋がって個々人の多様な情報を取得しています。その一方で、専門的な知識や社会全体の要請も加えながら、ユーザーに「お勧め情報」を提供するような、IoT、AI、ビッグデータといったキーワードに象徴されるコンピューター中心の「監視社会的な世界観」もあります。

しかし、入江氏は「むしろコンピューターは、ユーザー側の個々人が主体となり、時々の気まぐれも含めて、気軽に使えるものでもあるべき、と考えました。コンピューターの高性能化にあわせ、人間の考えや欲求を察したり、対話に振り向ける方向性もあると思います。それが“人に寄り添うコンピューター”の発想の原点になりました」と強調します。

「視覚障がい者の支援」という実用的な研究にシフトした契機

こういった問題意識の中で、人々のパートナーとなる身近なコンピューターの形態について学生たちと討論すると、まずスマートグラスが挙がりましたが、自立的に動く「お供のロボット」のイメージでドローンも候補になったのです【写真2】。

とはいえ当時は、ドローンが売り出されたばかり。自動制御での自撮りや、GPSの位置情報をもとに道案内するドローンを開発したりと、可能性を提示するような研究をしていました。それが「視覚障がい者の支援」という実用的な研究にシフトしたのは、産官学の技術シーズとニーズをマッチさせる交流会での出会いでした。

新産業創造研究機構の内原正一氏が、入江氏のドローン研究に目を留め、視覚障がい者の支援機器メーカーを経営する荒川明宏氏を紹介してくれたのです。ご自身も視覚障がいを持つ同氏と議論する中で「盲導犬ドローンの開発」というアイデアが生まれました。

「技術の出口として非常に価値があるテーマだと判断し、お二人に共同研究者としてジョインしていただき、三菱財団からの第一回目の助成を取り付け、この盲導犬ドローンのアイデアをもとにした視覚障がい者の外出支援という本研究が始まりました。ドローンがそもそもの出発点ですが、障がいを持つ当事者や支援者との出会いがあり、彼らとの議論からスタートできたことは、研究者として非常に恵まれていたと思います」(入江氏)。

本研究が進むにつれて、入江氏はある重要な点にも気づきました。もともと視覚障がい者の支援や救済という動機ではなく、あくまで多様なニーズのひとつとして、障がい者のニーズも捉えていたつもりでしたが、それでも最初は気を遣うこともありました。しかし、彼らとお付き合いする中で「障がい者=弱者」という先入観は完全に払拭されてしまったそうです。

【写真2】電通大での研究室オープンハウスでの様子。開発したスマートグラスインタフェースを実演している。
【写真2】電通大での研究室オープンハウスでの様子。開発したスマートグラスインタフェースを実演している。

視覚障がい者とのお付き合いから得られた重要な気づきとは?

たとえば、初期の議論で荒川氏から視覚障がい者向け支援機器のレクチャーを受けたとき、超音波で回りを検知する機器がありました。この機械から発せられる音を初めて聞くと「キーキー」という音しか聞こえませんでしたが、訓練すると音を聞き分けられるようになり、音の違いから自転車に乗れたり、下に落としたお金も拾えるようになると言われたのです。

「そういう訓練で高い能力を持った障がい者を支援する機器や、より訓練を効率的に行う機器など、個々人でも異なる具体的なニーズがあります。それらをきちんと理解することが大事だということを学びました」と入江氏は力説します。

また「障がいは弱者」という認識が誤りであると実感する経験もあったそうです。それは神奈川県視覚障害者福祉協会の鈴木理事長の自宅に伺ったときのことでした。

「鈴木理事長の自宅は、昼間でも電気が消されていて真っ暗でした。中へどうぞ、と言われて戸惑っていると、理事長が玄関まですたすたと歩いていらして中へ案内してくれました。このとき立場は逆転していました。つまり一人ひとりに対して、できることやできないことが違っていたり、場面場面で困ることが違うだけであることを実感した瞬間でした」(入江氏)。

この経験は「コンピューターを役立てるには、個々人のニーズを十分に理解し、それに合わせた開発をしなければいけない」という、本研究の考え方を裏打ちする貴重なケーススタディになり、今回の話の中心になる外出支援システムの開発へと繋がっていったのです。

第1回目の助成のドローン研究における改善点と新たな課題

これまで三菱財団は入江氏の研究に対し、計3回の助成をさせて頂いています。第1回目が外出支援システムの基礎研究、第2回目が1回目の研究成果を踏まえた屋外での実験を中心とした実証研究、第3回目は現在進行中の屋内での誘導支援システムです。ここまで開発の成果を得るためには、長い努力と紆余曲折の道のりがありました。その軌跡を1回目の助成研究からわかりやすく辿ってみましょう。

ユーザーの視界を検知して、目的地への経路を計算し、振動でユーザーに伝達するという発想は、研究当初から一貫しているものです。もともと「人のお供をするロボット」としてのドローンから議論に入ったため、この検知機能をドローンに担わせようとしていました。また伝達手段には、ユーザーがある特定方向への力を感じさせる「力覚デバイス」の振動を採用することを想定していたそうです。

入江氏は「検知機能については、2016年ごろはドローン搭載のセンサーが重かったので、バッテリーを降ろして、電気を地上から有線で供給する方法も考えました。そのときは飛行がふらふらして不安定でした。さらにドローン使用に関する国の規制がかけられ、ドローンがお供になれる気軽な使い方ができなくなってしまいました」と当時を回想します【動画1】

そこで対処法として、入江氏は地図の作成と、ユーザーが地図上のどこにいるかを検知する機能を分けて、ドローンは地図作成だけを担うように工夫したそうです。ユーザーの自己位置推定には、自動運転技術で目覚ましく改良を遂げた「SLAM」(Simultaneous Localization And Mapping)という技術を採用し、スマートフォンに搭載しました。

「一方、ユーザーへの伝達手段ですが、もともと視覚障がい者にとって周囲音は大事な情報だと言われていたので、周囲の音が聞こえなくならないように、触覚である振動を選んだわけです。しかし力覚デバイスは絶え間なく振動するため、ユーザーが疲労感を覚えて、意図した自由度のある楽しい歩行にならないことがわかってきました」(入江氏)

この問題を解決するために、スマートフォンを白杖と同じ要領で左右に動かすと、経路に合致した瞬間だけ振動する仕組みに変更して、体育館で障がい者にテストしてもらったそうです。ただし、この実験では機能面での目的を果たせたものの、精度面での向上という新たな課題が残りました。

【動画1】ドローンを利用した外出支援システムの実験。ユーザーの視界を検知して、目的地の経路を計算し、振動でユーザーに方向を伝達する発想から始まった。

第2回目の実証研究の構成と仕組み

その課題を踏まえて実施したのが、2018年に三菱財団が2回目の助成を行った実証実験の研究でした。ユーザーがスムーズな使用感を得られるように各機器の精度を高め、具体的な利用シーンとして公園で実験を行いました。入江氏は、ユーザーニーズに耳を傾けながら、技術の進歩を取り入れて開発を進めていきました。

この時の外出支援システムは、スマートフォン2台から構成されています【写真3】

1台目は胸に固定され、カメラとして周囲を撮ります。事前にドローンで撮影して作成した3D地図情報と照らし合わせ、現在どこにいるのか、自己位置を推定し、その位置情報をパソコンに伝えて、地図上の目的地とすり合わせ、進むべき経路(距離や方角)を計算します。

次に、白杖に付けられた2台目のスマートフォンに計算した情報を伝えます。歩く人が手元のスマートフォンを振り回すと、進むべき方角と一致した場合だけ振動するため、振動が起きた方向へ向かって進むことができました。また障害物に近づいたときは、別のタイプの振動が起こり、そこを避けるように伝えます【図1】 。
「基本的には何もせず、自由に歩けるようにして、ときどき手元のスマホを振り回して、方向を確認しながら進むという使い方です。障害にぶつかりそうになったときだけ、別の種類の振動で警報が伝えられます」(入江氏)

実際に視覚障がい者に開発システムを装着してもらい、公園の原っぱをルートに沿って歩いてもらった様子は以下のとおりです【動画2】【写真4】 一見すると簡単そうに見えますが、実は非常に難しい歩行になります。健常者でも経験的に理解できると思いますが、原っぱのような何もないところで目をつむって歩くと、直ぐにどっちを向いているか、どこまで歩いたか、感覚がわからなくなってしまうからです。

入江氏は「取っ掛かりのない場所では、目の不自由な方も思いどおりに安心して歩けません。障害物を避ける工夫も大事ですが、まず何よりも自由に快適に歩けるようにすることが本システムの一番の目的になります」と開発の狙いを解説します。

このシステムを使った視覚障がい者からは、「安心して散歩ができる」「自由な外出が確保できる」という肯定的な意見のフィードバックが寄せられ、おおむね好評だったそうです。

【写真3】バージョンアップされた外出支援システム。手元の白杖に取り付けたスマートフォンは、進むべき方向が一致したときだけ振動して、ユーザーに伝える仕組み。
【写真3】バージョンアップされた外出支援システム。手元の白杖に取り付けたスマートフォンは、進むべき方向が一致したときだけ振動して、ユーザーに伝える仕組み。
【図1】2台のスマートフォンとデータ処理用のPCとの関係。 1台目スマートフォンは自己位置推定用、もう1台は経路伝達用(進むべき方向と一致すると振動)に使った。
【図1】2台のスマートフォンとデータ処理用のPCとの関係。 1台目スマートフォンは自己位置推定用、もう1台は経路伝達用(進むべき方向と一致すると振動)に使った。
【写真4】原っぱのような、取っ掛かりが何もない場所だと、どこを向いてどこまで歩いたのか、感覚がわからなくなるため、非常に難しい歩行になるという。
【写真4】原っぱのような、取っ掛かりが何もない場所だと、どこを向いてどこまで歩いたのか、感覚がわからなくなるため、非常に難しい歩行になるという。
【動画2】新たに開発した外出支援システムを装着してもらい、公園の原っぱをルートに沿って歩いてもらった実験の様子

GPSが届かない屋内でも利用できる! フィールドを屋外から屋内へ

現在の3回目の助成では「屋内での誘導支援システム」を開発中です。ポイントはGPSが届かない屋内でも利用できること。本研究では、ホテルのエントランスから部屋、さらに部屋におけるトイレの移動など、視覚障がい者が付き添いなしで難しい移動が行えることを目的としています【動画3】。

「2回の研究成果を踏まえ、建物内で自由に移動できるシステムを目指しています。このシステムを展望すると、屋内施設であれば対象場所の地図情報を施設の所有者や管理者などが持っているため、今後の普及に向けた実現可能性が高いというメリットもあります」(入江氏)

まさに当初のコンセプトである「人に寄り添うコンピューター」の実現に向けて、さらに一歩近づくわけです。

「私が日頃から心がけていることは、シーズとニーズを固定させないことです。シーズはコンピューター技術ですが、特定技術とニーズの組み合わせにこだわって固執してしまうと、研究が前に進みません。今回は特にシステム開発パートナーとして、障がい者や支援者と密接に連携し、ニーズに関する多くの情報を得られたので、そのぶんシーズ側の柔軟性が大事でした」(入江氏)

また技術が急速に変化し、発展する時代なので、いろいろな技術を幅広く試してみる姿勢も求められます。実際にそれも研究の醍醐味であり、楽しさにつながるものだと入江氏は語ります。

「ここまでの話でおわかりの通り、この一連の研究は学術研究にまでは練れていないものでした。また社会福祉事業としても、ごく初期の試行・実験段階になります。そういう意味で、我々の取り組みを支援していただける助成プログラムはなかなか見当たらず、三菱財団さんに3回も長くご支援いただいたことには大変感謝しています」(入江氏)

【動画3】開発中の誘導支援システム。GPSが使えないホテルの中や、部屋のトイレ移動などの利用を想定。動画では目の不自由な方が廊下を歩き、曲がり角でスマートフォンが振動して知らせる。

コンピューターによってハンディを個性に変えることを目指して

将来的な社会貢献という観点から、SDGsで提唱される「誰一人取り残さない世界」のためにも、本研究の取り組みが役立ちそうです。

入江氏は「この方向に社会が向かうとき、コンピューターはパートナー足り得るものだと思います。まさに急激な技術進化によって、実現する段階に来ているのでしょう。障がい者が主体的にコンピューターを使ってハンディを埋め、一方で自分の得意なことを個性として伸ばせる形で多様性が広がる社会になれば、誰一人取り残さない世界が実現していくと思います」と力強く語ります。

実際に最近ハンディを個性にして、さらに強みになっていくケースを身近でご覧になられたそうです。。入江氏の勤務される東大では、清掃業務に従事する聴覚障がい者がハンドサインで粛々と清掃に取り組んでいます。現在のコロナ禍では、発話せずに業務をこなす必要性が高まっており、彼らの強みがいよいよ際立ってきていると感じられたそうです。

最後に入江氏は「これから高性能なコンピューターが身の回りに浸透する激しい変革期を迎え、ウェアラブルがそこかしこに存在するようになり、社会が大きく変わっていくでしょう。それはイノベーションで勝負する時代の到来を意味します。現在、価格競争に苦しむ日本企業はチャンスです。大学はイノベーションの種は多くあっても、それをプロダクトとして作る十分なリソースがありません。ぜひ三菱グループ企業の皆様と連携し、新しい社会を作っていけたらと思います」と我々に明るいメッセージを投げかけてくださいました。


プロフィール

東京大学大学院情報理工学系研究科 准教授
入江 英嗣 氏

1999年3月 東京大学 工学部電子情報工学科 卒業、同 大学院工学系研究科 情報工学専攻 修士課程修了、同 大学院情報理工学系研究科 電子情報学専攻 博士課程修了 博士(情報理工学)。2004年4月 独立行政法人科学技術振興機構CREST 博士研究員、2008年4月 東京大学 大学院情報理工学系研究科 コンピュータ科学専攻 助教(東京大学理学部情報科学科兼担)、2010年3月 電気通信大学 大学院情報システム学研究科 ネットワークシステム学専攻 准教授を経て、2015年4月から現職。最近の主な研究は「ユーザーに寄り添うオンデマンド近似計算基盤の開拓」(戦略的創造研究推進事業、さきがけ研究者)、「ウェアラブルカメラによる3Dスペースセンシングと触覚通知による、視覚障害者のための屋内ナビゲーションシステムの開発」(三菱財団社会福祉事業・研究助成)など。

取材を終えて…

新型コロナウイルス感染拡大防止のために、前回に続いてオンラインでのインタビューとなりました。これも、困難な状況をコンピューターが解決してくれる一例と言えます。このようにコンピューターは今や全く違和感なくビジネスや日常生活に浸透していますが、もし10年前、20年前に新型コロナウイルスが流行っていたらどうなっていたかを想像すると、コンピューター技術の近年の発達の恩恵を感じざるを得ません。一方で、コンピューターに管理される社会に向かう脅威も喧伝されますが、入江先生のおっしゃる「人に寄り添うコンピューター」こそ、コンピューターのあるべき姿を示唆するキーワードであるような気がしました。
【画像左】前回に引き続き、新型コロナウイルス感染拡大防止のためリモートで行われた取材の模様