1. はじめに
コンピュータは我々の「創造性」を強化し得るのだろ うか。最近ではIBMのアプリケーション「シェフ・ワト ソン」が、ヒトの発想しえなかった料理のメニューを計 算・提示し、我々は料理のアイデアにおいて新たな気づ きを得ることができた。ヒトの「創造的な」仕事には、
多くのコストがかかる一方、コンピュータはデザインの 類型やバリエーション、あるいは複合した要素との組み 合わせや融合の検討を簡易化し得る。では「創造的な」
仕事のコストを低減させるインターフェースを提案する ことは可能だろうか。転じて、我々ヒトの「創造性」と される能力・性質は、提案するインターフェースを用い た作業・処理・そこから生じる結果から強化可能である のだろうか。本研究では、任意の対象のモノの新規的な 造形の生成を行うための、対話型遺伝的アルゴリズムを 用いたインターフェース(図1)を開発した。
2.「創造性」と対話型遺伝的アルゴリズム
Csikszentmihalyiらは、「既成の意味にとらわれずに ものごとを見ることができる技能」を「知覚」という言 葉で説明し、ヒトの学習と進化に必要な「創造性」と位 置付けた*
1。本研究ではこの論理に基づき「創造性」と いう概念を扱う。対話型遺伝的アルゴリズムは、「突然 変異」等、一部に乱数的処理が含まれ、これによるモノ
の造形の生成の手続きは、偶発性にパターン創出を委ね るジェネラティブデザインの側面を見せる。しかし、イ ンターフェースが提示する個体、すなわちモノの造形に 対し、操作者が「適応度」を評価・入力するため、最終 的に出力される造形のパターンは全く偶発性に頼ってい る も の で は な い 。 こ の 一 連 の 手 続 き を 通 し 、 Csikszentmihalyiらの論じる「知覚」を、操作者に促す ことを目的に、対話型遺伝的アルゴリズムをインター フェースの処理に実装した。
3.「Project̲IGA̲type07̲x」
「Project̲IGA̲type07̲x」*
2は、本論文で扱う、任意 のモノの新規的な造形の生成を行うために開発されたイ ンターフェースである。インターフェースの提示する仮 想空間において、対象のモノの造形を示す個体群は、「遺 伝子」配列に加え、その表現型として主に「肉」「関節」
の概念が付与された描画オブジェクトから構成され、個 体が「進化」を繰り返すことで造形の創出が行われる(図 2)。同アルゴリズムが用いられる代表的な芸術作品とし てKarl Simsの「Galápagos」*
3があるが、そのシステム の個体の「進化」が、「小進化」的であるのに対し、本 研究のインターフェースでは、操作者にとって飛躍的な デザインを生成するため、個体の「進化」は「大進化」
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対話型遺伝的アルゴリズムを用いた造形研究 Designing with Interactive Genetic Algorithm
5115E022-2 望月 純
指導教員
長 幾朗
教授
MOCHIZUKI Jun Prof. CHOH Ikuro概要 : 本研究では、モノのデザインにおける初期の造形において、新規的な形態を創出をするためのインターフェース の開発を行った。開発したインターフェース「Project̲IGA̲type07̲x」のシステムには、対話型遺伝的アルゴリズム が用いられており、乱数的な処理でもって造形を生成しつつも、その造形に対しヒトの感性による評価が取り入れら れ最終的な形態を決定していくものとなっている。インターフェースの提示する仮想空間において、対象のモノは「遺 伝子」とその表現型となる「肉」「関節」を持ち、「進化」を繰り返すことで、造形が創出される。
キーワード : ジェネラティブデザイン, 対話型遺伝的アルゴリズム, プロダクトデザイン.
Keywords: Generative Design, Interactive Genetic Algorithm, Next Product Design.
図1. モノの造形を生成するインターフェース
「Project̲IGA̲type07̲x」の「RATING」表示モード。椅子を生成中のもの。
図2. 個体(椅子)の「進化」
この例ではある程度椅子としての機能を期待する「突然変異」が設定されている。
的である。モノの造形を「大進化」させるシステムは、
William Lathamの芸術作品「Mutator」*
4及び「Form Synth」*
5の理論を基に実装した。そのため、個体の構 成は改めて「ユニット組織」(図3)と定義される単位オブ ジェクトグループでまとめられ、それらに対応する「遺 伝子」に、主に5種類の「突然変異」が一定の確率で生 じることで、個体の造形は変化していく。当インター フェースにより生成されたモノの造形の例を図4に示す。
当インターフェースにより生成される造形は、3Dプリン ト用ファイルにエクスポート可能であり、実空間で模型 を 手 に 取 る こ と が で き る ( 図 5 ) 。 な お 、
「Project̲IGA̲type03」のインターフェースでは、実寸 大ペーパープロトタイピング用設計データもエクスポー ト可能(図6左)。
4.実験
「Project̲IGA̲type07̲x」には、個体を突然変異させ るにあたり、複数の突然変異率が設定パラメータとして 用意されており、例えば、椅子の造形の創出を期待する 場合には、どのような突然変異の組み合わせが有効かを 検討する必要がある。組織の増加・変形・消失のランダ ムな変異に加え、椅子の例では、「地の適当な座標に向 けて足の組織を発達させる」等のオプショナルな突然変 異処理も有効にすることで、短時間で必要な、しかし操 作者の想定の範囲から飛躍するような造形の創出を達成 することができる。乱数的処理と連立し、ある程度期待
する造形の生成を促す処理の有効性を検討する実験が行 われた。
5.デザインの原型として
インターフェースを用い生成されるモノのデザインは、
そのまま完成型とするよりは、その造形から、前述の、
操作者による「知覚」を必要とする。その意味で、生成 される造形は、デザインの粗形・原型として扱う必要が ある(図6右)。
6.参考文献
[1] Mihaly Csikszentmihalyi, Eugene Rochberg-Halton: モノの意味 大切 な物の心理学 ; 誠信書房 , p230, p321 (2011).
[2] Daniel Shiffman: NATURE OF CODE Processing で始める自然現象のシ ミュレーション ; 株式会社ボーンデジタル (2014).
[3] 若林恵 他 : WIRED Vol 20; コンデナストジャパン (2016).
[4] Jean Baptiste de Panafieu: 骨から見る生物の進化 EVOLUTION; 河出 書房新社 (2011).
[5] Pamela McCorduck: コンピュータ画家アーロンの誕生 芸術創造のプ ログラミング; 紀伊國屋書店(1998).
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図3. 「遺伝子」とその表現型の「ユニット組織」
kMuscle, fMuscle, jointなど各名称はシステムが扱う描画オブジェクトの変数 名やプロパティ。連結したユニット組織群が個体の造形となる。
図4. 生成されたモノの造形の例
椅子、住空間、自動車(初期個体)のデザインの原型。
図5. 3Dプリントされた造形の例
椅子、スタンドライト。スタンドライトは「Project̲IGA̲type̲03」のもの。
図6. デザインとしての応用
左は「Project̲IGA̲type03」を用いて生成された実寸大のスタンドライト。右は
「Project̲IGA̲type07」を用いて生成されたソファのデザイン案スケッチ。
*1: Csikszentmihalyi 他. 「モノの意味 大切な物の心理学」.
*2: C++ のソフトウェアフレームワーク「openFrameworks」を用いて 作られたデスクトップアプリケーション.
*3: Karl Sims. Galápagos(1997). 対話型GAを処理に用いたインスタレー ション作品。コンピュータディスプレイの中で仮装生物が進化する.
*4: William Latham. Mutator(1987-1990) . 仮装生物が進化する映像作品.
*5: William Latham. Form Synth(1984). プリミティブ型の図形を一定の ルールに基づき変形していく理論と絵画.
