企画名

参加教員

技術協力

実施期間・頻度

令和5年度 通年

企画の概要

　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作成方法について調べ、学んでもらうことを考えている。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予定である。
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。

説明会資料

4/28（金）のスタディグループ説明会資料はこちら
 

TA雇用の有無

有
 

その他、特記事項など

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。
 

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 (仮想現実) 機器やスマートフォンのAR(拡張現実) 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

基本的に個々人の作業がメインのSGでもあり，活動日の出席率は残念ながらあまり高くなく，結局セミナー形式で参加者が一緒に勉強することなどもなかった．しかしながら参加者はそれぞれで作品を作り，参加教員によるものも含め，下のように6つの作品ができた．XR非対応の作品も多いが，OpenGLなどのlow-levelなものを使ったものはXR対応には大きな手間がかかるので，1年間でそこまで作るのは難しく，一方でUnityなどのゲームエンジンを使ったものは，3D可視化したものをXR対応にすることは簡単なので (ただしインターフェイスを作るには手間がかかる) あまり本質的ではなく，何をどこまで見たいかに応じて参加者が選べば良いものと考えている．
XR対応については，今年度は大きな進展が2つあった．1つはAR対応である．稲生はこれまで主にVRアプリを作成してきたが，今年はiPadやスマートフォンを用いたAR アプリを作成し，画面のスワイプ等を用いて直感的に操作できるものを作ることに成功した．ARは特別な機器を必要としない点で普及においては大きなアドバンテージがある．もう1つはParaViewという可視化アプリのVR対応である．これによって簡単なものなら特別なプログラミング等一切しなくてもVRで観察できるようになり，松本はこれを利用していくつかの対象を観察した．
3D印刷は，誰でも手に取って見られるという点でXRより更に現実感を持って観察でき，多くの人に見せるのも簡単であり，普及・宣伝という意味での優位点はあるものの，やはり画面上やXRで可視化する方が制約なく綺麗な映像が作れ，動きのあるものも作れるので，自分の興味があるものを可視化するという観点からすると，なかなか使いづらいところがあり，今年度は残念ながら利用がなかった．3D印刷の面白い例を増やすなどして，今後の活動での利用を増やす方法について考えていきたい．

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Klein群の極限集合 (松田 凌)

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四元数の方程式を解く (金井 俊太郎)

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Stochastic Lorenz attractor (竹田 航太)

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3次元流体シミュレーションのVR可視化 (松本 剛)

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Julia集合をRiemann球面上に表示 (稲生 啓行)

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立岩 (京都府京丹後市) のドローン観測結果の3Dモデル (SG6による) のVR化 (松本 剛)

SG9報告会資料ダウンロード

参加メンバー