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杉原厚吉研究特别教授インタビュー
研究知財?戦略機構 先端数理科学インスティテュート(MIMS)研究員?研究特別教授
杉原 厚吉

创立140周年记念事业の1つとして、明治大学先端数理科学インスティテュート(MIMS)の杉原厚吉研究特别教授による立体错视作品の特别展示「立体错视の不思议を知ろう!」が行われています。ここでは杉原研究特别教授の研究内容や、研究者を目指すきっかけとなった子ども时代のお话、そして学びや研究の面白さについて语っていただきました。

错覚の研究とそのきっかけ

―今回の特别展示は、大学创立140周年记念事业の一环として行われています。依頼を受けた际はどのように感じましたか?

大変光栄なことで、素直にうれしかったです。そして、明治大学に来て良かったと改めて感じました。明治大学にはMIMSの初代所长の故?叁村昌泰先生に声をかけていただき、2009年に特任教授として着任しました(现在は研究特别教授)。それ以前は、东京大学の大学院情报理工学系研究科におりましたが、数理工学の分野の研究や日常业务に手いっぱいで、错覚の研究はその合间に细々とやっている状况でした。叁村先生には、「明治大学では错覚の研究をメインにやっていただいて良い」と言っていただいたので、60歳になったタイミングで东大の早期退职制度を利用して、明治大学に移りました。「好きな错覚の研究をしたい」と思って赴任させていただいたことが、今回このような形で1つ成果になりましたので、改めて明治に来て良かったと感じています。

―杉原先生の研究内容について教えてください。

目で物を见て、目の前にあるものの形を判断する「立体知覚」という人间の知能の现象を调べる研究をしています。また、その手法として数学を用いて调べるというスタイルが特徴だと思います。

―研究に取り组まれたきっかけをお闻かせください。

若い顷、国立の研究所でロボットの目の开発に携わったことがきっかけです。その时は、「人间が脳でどのように情报を処理しているか」ということはさておき、「コンピュータが得意な方法でどのように情报処理すると、人间と同じように见ている物の形が判断できるか」という研究をしていました。その研究が一段落ついたところで、自分の开発した情报処理の手法と、人间が脳で判断している视覚のふるまいというのはかなり违うということに気付きました。その违いを比较することから、「なぜ人间が错覚を起こすか」ということを説明できそうだと気付いて、コンピュータでの情报処理から人间の方にも兴味が広がり、现在のような研究分野も手掛けるようになったというのがいきさつです。

もともと目で物を见る视覚の研究や、なぜ间违えるかという错覚の研究は长い歴史があり、视覚心理学とか认知科学などのいわゆる文系の学问分野でした。最近では、ロボットのためのコンピュータビジョンやバーチャルリアリティとか、数学あるいは情报処理の手法を使いながら、见る机能の代行をさせたり、错覚を起こさせたりということができるようになってきました。数理的な手法を使う研究スタイルが少しずつ広がってきています。

正しく见えることと错覚は表里の関係

―人间がどのように物を见ているか、というのはとても难しいことのように感じます。

人间が网膜に写った画像から立体の奥行きを取り出すということを、数学の问题だと定式化して解いてみます。基本的に1枚の网膜の画像(片方の目で见た时)には奥行きの情报がありません。そこから奥行きを取り出すために方程式を立てて解いてみると、无限に解(かい)があり1つに定まりません。これは当たり前のことなのですが、数学としてとらえると解(かい)が定まらないはずなのに、人间はその物を见た时に「こういう形だろう」と奥行きを理解しています。そこにギャップがあるのです。

―すると、人间の脳はどうして奥行きを理解しているのでしょうか?

数学的に答えがないはずなのに答えを出してしまっているということは、网膜にある情报以外の何かを使っているのだと考えられます。その何かを推测するために、「こんな情报を使っているかもしれない」という仮説を立て、方程式に入れてできあがった立体と、脳が判断する立体とが同じなのか、违うのかということを比较していきます。このようにして、足りない情报を人间の脳がどのように补っているかを推测し追い詰めていく、そこに数学を使っているわけです。そして、このようにしてわかってきたことの一つは、脳は直角の多い立体を思い浮かべやすいということです。

―「直角の多い立体を思い浮かべやすい」というところが、错覚につながっているのですね。

研究の成果として错覚がたくさん见つかるのですが、やろうとしていることは、错覚を探すというよりも、正しく见るために脳は何をしているかということを调べたいということです。正しく见えることと错覚を起こすことは表と里の関係で、正しく见る仕组みが分かってくると错覚が起こる仕组みもわかってくるのです。

物理や化学の世界では、物质の状态を调べるために、无重力や真空、不纯物を取り除くなどの极限状态をつくることがあります。目にとっての极限状态は、错覚を起こす立体や画像を见せることです。すると、普段の生活の中で脳が行っている情报処理の1つの侧面が极端に表れます。それが极限状态を観察することになるわけです。新しい错覚作品を作って见せてみて、自分の推测が合っているか间违っているかを确かめる。结果として、研究の中から新しい错覚の作品の具体例がたまってくるのです。

錯覚をコントロール その具体例とは

数学を使って仕组みが分かってくると、错覚の强さをコントロールできるようになってきます。错覚は目の前を実际とは违うように感じることなので、できるだけ目の前の状况を正しく判断できるようにすることが安全な社会环境づくりにつながると思っています。状况を误って知覚したことで起こることの代表例としては交通事故があります。カーブの曲がり具合や勾配などによって正しい判断がしづらい场所に、「ここは错覚が起こりやすい」という注意を促す标识を设置するなどの対策ができれば、事故を减らすことができるかもしれません。

また、マンションや戸建てなどの広告写真で部屋が広く见えていても、実际に入ってみると写真よりも狭く感じるということはありませんか?これは、カメラの広角レンズを使った一种の错覚です。そのようにして撮影された画像を、标準レンズでみた画像に変换する技术なども研究しています。これらは错覚を弱めるコントロールの活用例になります。

―错覚を强める活用例はありますか?

「安全が确保できる场面に限り」という前置きをさせていただいて、エンターテインメント方面で大きく活用できると考えています。今回の展示もそうですし、科学馆で目の仕组みを调べる展示に使われたりしています。また、アクセサリーや食器などで、见る角度によって违った形に见えるなど、身近なものに游び心を付け加えることができると思います。

―错覚に个人差はあるのですか?

错覚には、物の大きさ、向き、形、色、明るさなどたくさんの种类があります。立体に関する错覚においては、个人差はあまりありません。逆に、色に関する错覚については个人差が大きいことが知られています。

「数学ってすごい」错覚研究の原点

―杉原先生の子ども时代についてお闻かせください。

岐阜県の高山という所で高校まで育ったのですが、子どもの时の游びといえば夏は昆虫採集や川での水游び、冬はゲレンデまで歩いて行ってスキーをするのに梦中でした。そして、小学生の顷から算数や数学は好きでした。好きな理由としては、问题を解いたときに解けたか解けていないかがはっきりしているということが気持ち良いと感じていたからです。加えて中学2年の时に方程式を勉强して感动した覚えがあります。それまでつるかめ算だとか植木算だとか问题を解く方法がパターンごとに何通りもありましたが、方程式を习ったらそれを全部忘れて良いのだと。わからないものを未知数に置いて、わかっていることを式に表せばとけてしまう。一つの方法で済むということを教えてもらった时には、大変感动して「数学ってすごいな」と思ったのを覚えています。

―根っからの数学少年だったのですね。

思い返してみると、エッシャー* の作品が好きでした。その頃は今のような仕事に結びつくとは全然思っていませんでしたが、だまし絵を使った版画をいつまでも飽きないで眺めていました。1種類のタイルを平面に敷き詰めて、隙間も重なりもなく平面を埋め尽くすことができるタイリングアートの不思議さも楽しんでいましたね。エッシャーの作品は色々なところで自分の研究のヒントになっていて、今回の記念展示の1つ「何でも吸引4方向滑り台」でボールが斜面を上っていくことの不思議さの着想につながっています。また、飛騨山王宮日枝神社に奉納した賽銭箱にはタイリングアートを取り入れていて、エッシャー作品のヒントがどこか頭の中にあって作ったのかなという感じがしますね。

同じ仕组みの作品を「何でも吸引4方向滑り台」として特别展示しています

研究の楽しさは「心地良い孤独」

―学ぶことの魅力について、杉原先生のお考えをお闻かせください。

勉强とは谁かが见つけたことを追いかけ、理解して自分のものにするという作业なので、必ずしも研究とは结び付きませんが、その作业をしていく中で、段々と「まだ分からないことは何か」ということが分かるようになってきます。そのことについて考えて、自分なりの答えを见つける段阶に入ってようやく研究に近付いていくのだと思います。

―それでは、研究することの楽しさとはどういったものですか?

世界でまだ谁も気付いていなかったことを最初に気付いて、新しい知见を人类の共通财产として付け加えられることが魅力だと思います。一方で、分からないことや上手く进まず苦しいこともありますが、そういった时でも放り出さず、あきらめずに続けていると、全部ではないですが、まれに解决したいと思っていることのうちのいくつかが解决できることがあります。その时に研究を続けてきて良かったと思いますね。

―先が见えず、长く険しい道でもありますね。

1つ成果が出ると、顽张っていればまたいつか同じように新しい何かが见つけられるのだと自信のようなものがついて、焦らず孤独にコツコツと続けていくことが楽しくなってきます。もちろん周りに同じような研究者がいてわいわいやるのも楽しいのですが、自分で大事なことを见つけた瞬间がどのような时だったかを振り返ってみると、真夜中家族が寝静まった中だとか、外国出张の帰りの飞行机の中だとか、一人きりになった时が多くて、そういった时间が楽しかったと感じます。「心地良い孤独」とでも言えるかもしれませんね。この感覚をできるだけたくさんの人に味わってもらいたいですね。

―お话を伺って、杉原先生の饱くなき错覚、数理工学への情热を感じました。いつも错覚のことを考えていらっしゃるのですか?

明治大学に来てからの12年间はずっとそんな感じですね。家族からは変だと言われていますが(笑)。新しい错覚やその原理を自分で见つけることがとても楽しいですし、それを人に见せて惊いてもらえることも楽しいので、二重で楽しいと感じる日々を过ごしています。好きな研究に迈进できる环境は大変ありがたく、幸せに感じています。

―杉原先生の新たな発见を楽しみにしています。本日はありがとうございました。

*マウリッツ?コルネリス?エッシャー(1898-1972)…図形を反転または回転させて増殖させる「平面の正则分割」の手法や、错视を利用した「だまし絵」で知られるオランダの版画家

杉原研究特别教授の错覚作品を绍介する动画を明治大学公式驰辞耻罢耻产别よりご覧いただけます。

杉原 厚吉
研究?知財戦略機構 先端数理科学インスティテュート(MIMS)研究員?研究特別教授
1973年东京大学大学院工学系研究科计数工学専门课程修士课程修了后、电子技术総合研究所、名古屋大学、东京大学などを経て、2009年明治大学研究?知财戦略机构先端数理科学インスティテュート特任教授。2019年より现职。専门は数理工学。ロボットの目を开発する研究の中で、不可能図形のだまし絵を立体化する手法を见つけ、立体错视の分野へも研究を広げてきた。さまざまな不可能立体を创作し、立体错视アーティストとしても活跃。国际ベスト错覚コンテスト优胜4回、準优胜2回。错视立体作品が台湾?国立故宫博物院で特别展示されるなど、多くの科学馆?美术馆で展示の実绩を持つ。

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