タグ: マサチューセッツ工科大学 / MIT（用語）

ソフトロボティクスというサブカテゴリーは、この分野に対する多くの人々の考え方を変えた。自然現象の影響を強く受けたこの技術は、ロボットを論じるときに従来考えられていたような硬い構造とはまったく異なるアプローチを提供する。

ソフトなロボットのデザインには、製造業およびフルフィルメント分野においてすでに多くの実世界での応用例を含む、多くの利点がある。しかしより剛性の高いロボットと同様に、柔軟なロボットにも限界がある。そのため設計者は通常、与えられた仕事のためにどちらか一方を選択するか、あるいはよくて部品交換が可能な設計をすることになる。

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マサチューセッツ工科大学（MIT）のCSAILラボのチームは、そのトレードオフを少なくする技術を研究している。このプロジェクトは2017年から始まっているが、まだプロジェクトは初期段階にあり、詳細は新しい論文で概要が説明されているものの、大部分はコンピュータシミュレーションの領域である。

「これは私たちが両方の世界の良いところを得ることができるかどうかを試す、最初のステップです」と、CSAILのJames Bern（ジェームズ・バーン）博士研究員はリリースで述べている。

プロジェクトでは（シミュレーション版ではあるが）ロボットは、一連のケーブルによって制御される。適切な組み合わせでそれらを引っ張ると、ソフトな構造がハードな構造に変わる。チームは「正しい筋肉を屈曲させれば、効果的に位置を固定することができます」と、人間の腕を制御する一連の筋肉に例えた。

チームは2021年4月の会議で、発見内容を発表する予定だ。同チームは現在のところ、実際の環境でどのように動作するかを示すプロトタイプの開発に取り組んでいる。この2つの分野を組み合わせることで、人間の労働者と共同で働くより安全な作業ロボットの開発に向けた道が開けるかもしれない。

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カテゴリー：ロボティクス

タグ：MIT

画像クレジット：MIT CSAIL

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（文：Brian Heater、翻訳：塚本直樹 / Twitter）

昆虫といっても、その種類はあまりにも多いが、彼らは決してもろいものではない、たしかに、人間が足に全体重を乗せて踏めばほとんどの昆虫はつぶれてしまうが、それでもあの小さなサイズにしては、極めて頑丈で弾性のある生物に進化してきたのだ。しかし、昆虫サイズのテクノロジーとなれば、それはまた別の話となる。

超小型ドローンの歴史についても、同様のことがいえる。特にそれらの部品は、小さくなればなるほどもろくなる。またモーターも、小さくなると効率が悪くなり弱くなる。どうやって進化すべきだろう？

マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究室で開発された初期のモデルは、硬質セラミックベースの材料を使用していた。彼らはロボットを空中に飛ばすという点では成功したが、「野生のマルハナバチは毎秒1回の衝突に耐える」と自ら指摘しているようにもろい。つまり、これほど小さなものを作ろうとするなら、最初に何かに触れたときに壊れないようにする必要がある。

MITの助教授であるKevin Yufeng Chen（ケビン・ユフェン・チェン）氏「小さな空中ロボットを作るという課題は、とても奥が深い」と述べている。

彼らが「羽根を付けたカセットテープ」と呼ぶ新しいドローンモデルは、カーボンナノチューブでコーティングされたゴム製シリンダーで作られた柔らかいアクチュエーターで構成されているアクチュエーターは電力を与えると毎秒最大500回で伸び、これにより翼が動き、ドローンが飛行する。

ドローンはとても計量で約0.6グラムしかない。大きなマルハナバチ程度だ。この初期のモデルにも制約があった。電力を供給するために有線接続する必要がある。下のGIF画像では、給電をしながら飛んでいる。かなり不格好だ。また、今度のプロトタイプはトンボのような自然界に実際に存在する形状にするといった改良が、現在行われている。

画像クレジット：MIT

研究所が、画像処理能力と適度な大きさのバッテリーという制約に縛られずにこのようなロボットを作ることができれば、この小型ドローンの潜在的用途は計り知れない。現在、大規模なドローンが行っている簡単な調査から受粉や捜索、救助まであらゆることが行える。

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カテゴリー：ドローン

タグ：MIT

画像クレジット：MIT

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（文：Brian Heater、翻訳：Hiroshi Iwatani）

企業や研究者が実験室で肉を育てることにアプローチしているように、MIT（マサチューセッツ工科大学）の研究者は、植物の組織を実験室で育てる新しい方法を開発した。このプロセスは実験室環境で木材や繊維を生産することが可能で、研究者たちはすでにジニアの葉から採取した細胞を使って単純な構造体を成長させることで、このプロセスがどのように機能するかを実証している。

この研究はまだ非常に初期の段階にあるが、実験室で栽培した植物材料の潜在的な応用は大きく、農業と建築材料の両方の可能性を含んでいる。伝統的な農業は畜産に比べれば生態系へのダメージは少ないが、それでも大きな影響とコストがかかり、維持するためには多くの資源を必要とする。もちろん、小さな環境の変化でも作物の収量に大きな影響を与えることはいうまでもない。

一方、林業は環境への悪影響がより顕著だ。今回の研究者たちの研究成果を利用して、最終的には拡張性と効率性を備えた方法で建設や製造に使用する実験用木材を生産する方法が開発できれば、林業が世界的に与える影響を減らすという点で大きな可能性がある。たとえば木製テーブルを直接成長させるように、最終的には植物由来の素材を特定の形状に成長させることで、研究室が製造の一部を担うこともできると、研究チームは考えている。

研究者たちの道のりは、まだ先が長い。彼らは非常に小規模な規模でしか材料を育てておらず、最終的に異なる特性を持つ植物由来の材料を育てる方法を見つけることが、課題の1つになると考えている。また、効率を上げるためには大きな壁を克服する必要があり、研究者たちはこれらの解決策に取り組んでいる。

研究室で栽培された肉はまだ黎明期にあるが、研究室で栽培された植物材料はさらに初期の段階にある。しかし、そこに到達するまでには長い時間がかかるとしても、非常に大きな可能性を秘めている。

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カテゴリー：バイオテック

タグ：MIT、植物、農業、林業

画像クレジット：Getty Images

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（翻訳：塚本直樹 / Twitter）

MIT（マサチューセッツ工科大学）は水中で使用する新しいナビゲーションシステム（MIT News記事）を開発した。このシステムは、地上や空中でGPSが行っている方向案内を水中で実現しようとするものだ。GPSは、水中にはほとんど届かない。電磁波と水は相性が悪いからだ。潜水艦でソナーなどが使われているのはそれが理由だ。ソナーは音波を発信し他の水中物体や海底からの反射を測定する。しかしソナーをはじめとする音声信号方式は、一般的に消費電力が大きい。そのため、MITの新しいバッテリー不要システムには大きな可能性がある。

GPSは電力効率が良いシステムでもあり、カーナビゲーションからスマートフォンの地図まで、私たちの移動方法を大きく変えた理由の1つでもある。現在の水中ナビゲーション技術の制限は、音波発生発信装置を駆動するために大きくてすぐに消耗するバッテリーパックが必要なことだ。MITのシステムが利用する新しいバッテリー不要の音声ナビゲーションシステムは、自分で音波を作り出すのではなく、すでに周囲にある信号を利用する。

システムが使用している圧電材料は機械的応力を受けると電荷を生成する。応力は音波が材料に与える衝撃からも生まれる。研究チームは圧電材料を使ったセンターで音波情報をバイナリーコードに変換する方法を編み出し、周囲の海水温度や含有塩分などの測定に使っていたが、これを位置情報の決定にも使えるはずだという理論を立てた。

それは想像するほど簡単なものではない。音は水中のさまざまな表面で反射し、しばしば予想外の角度で戻ってくるからだ。しかし研究チームは、「周波数ホッピング」と呼ばれる方法でこの課題に取り組み、広い範囲の波長にわたって情報を集めた。これが深海で効果を発揮し、現在、彼らは浅い水深の雑音の多い環境でも効率を高める方法を研究している。

最終的に、このシステムや同じテクノロジーに基づく将来のバージョンでは、未来型ロボット探査潜水艦による海底の地図化の効率を高め、あらゆる自動モニタリングと海中ナビゲーションを可能にすることが目標だ。

カテゴリー：ハードウェア

タグ：MIT

画像クレジット：Reza Ghaffarivardavagh / MIT

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（翻訳：Nob Takahashi / facebook ）

MIT（マサチューセッツ工科大学）の技術者とマサチューセッツ大学ローウェル校が協力して、従来の超広角レンズのような球状の曲面カーブがなくフラットで、本物の魚眼のように像に歪みを実現したカメラ用レンズを考案した（MIT News記事）。魚眼レンズは比較的特殊なレンズで、180度以上の広い範囲をカバーすることができるが、製造コストがとても高く、重くて大きなレンズであるためスマートフォンについてるような小型のカメラには不向きだ。

平面レンズでありながら180度のパノラマをきれいに撮れるのは、これが初めてだ。技術者は片面に薄いガラスのウェハをパターニングし、曲面ガラスと同じように入射光を散乱させるために微細な三次元構造を精密に配置することでこれを実現している。

今回研究者たちが作ったものは、光のスペクトルのうちの赤外線部分に特化して設計されているが、可視光線でもそれは可能だという。赤外線であっても可視光線であっても、この技術にはさまざまな用途が考えられる。180度のパノラマを撮ることができれば、医療用画像システムや、画像データの解釈に範囲が重要なコンピュータービジョンアプリにも利用することが可能だ。

このような設計は、「メタレンズ」と呼ばれるレンズの一例となる。外側にカーブを描くレンズを作ったり、曲率の異なる複数のガラスを重ねて希望の視野を実現したりと、これまでのマクロな設計変更では達成できなかったような方法で、ミクロの特徴を利用して光学特性を変化させるレンズを作ることができる。

今回珍しいのは、完全にフラットなメタレンズでありながら、きわめて精細で正確な180度のパノラマ画像が得られることで、プロジェクトに参加していた技術者自身も驚いている。これは多くの人が想定していた最先端の科学の進歩であることは間違いない。

カテゴリー：ハードウェア

タグ：MIT

画像クレジット: MIT / Mikhail Shalaginov, Tian Gu, Christine Daniloff, Felice Hankel, Juejun Hu

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（翻訳：iwatani、a.k.a. hiwa）

マサチューセッツ工科大学（MIT）のComputer Science and Artificial Intelligence Lab（CSAIL、計算機科学と人工知能研究室）の研究者は、完全にワイヤレスなシステムを使って、動きやバイタルサインを非接触で監視するだけでなく、ビデオを使用せずより強力にプライバシーを保護するやり方で活動を追跡する手法を開発した。このシステムは、長期介護施設や介護サービス付き住居で使用することが可能で、入居者のプライバシーを尊重しつつ、より高い水準のサポートを提供できる。

開発研究チームによって「RF-Diary（RFダイアリー）」と名付けられたこのシステムは、人の生活空間のマップと様々な動きのタイプを組み合わせることによって、対象者の睡眠、読書、料理、テレビ視聴などの活動を識別することができる。研究チームは、これらのスペースの中で、既知の動作を行う人間によって生成された無線信号でシステムをトレーニングした。そして、そのトレーニングを通じて得た知識を利用して、全く新しい場所で新しい人間が行う動作を識別できるようにすることができた。

研究者たちは、このRF-Diaryシステムがビデオベースのモニタリングよりもプライバシーをより効果的に保護できるだけでなく、実際にはより正確であることも発見した。つまり、対象者は暗い場所にいるときや、物陰で視覚的なチェックが行えないときでも、個人の活動内容ラベルを正確に識別できた。全体として研究者たちは、彼らのシステムが家庭内で行われる30の活動に対して、90%以上正確にその動作を識別できることを発見した。

このテクノロジーは、公共の介護施設だけでなく、エイジング・イン・プレイス（年齢・所得・能力に関係なく、自分の家や地域で安全・安心・快適に暮らしていくこと）に役立つ。なぜなら1人暮らしの高齢の親族をサポートしたいと考えている家族たちが、最新の状況を知るための手段として利用できるからだ。

バイタルサインや一般的な動きも監視できるため、MIT CSAILチームによって開発されたこのシステムは、リソースが限られている介護施設だけでなく、物理的距離の確保が安全で責任ある行動の前提条件となるCOVID-19時代の、介護支援と遠隔モニタリングにも役立つ包括的なソリューションになるかもしれない。現在、チームは、システムを一般販売にむけて商品化するためのステップとして、実際の現場で使えるように準備をしようとしている。

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カテゴリー：セキュリティ

タグ：MIT

画像クレジット：MIT CSAIL

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（翻訳：sako）

新型コロナウイルスについて衛生機関が絶えず言ってきたアドバイスは「ウイルスにさらされた可能性のある人との接触を可能な限りなくす」というものだ。しかしこれは病院では難しい。医療関係者は適切な医療を提供するために一定の時間ごとに患者の体温や血圧などのバイタルを計測しなければならない。しかしマサチューセッツ工科大学（MIT）、ブリガム・ウイミンズ病院、Boston Dynamics（ボストン・ダイナミクス）などのコラボレーションによって、現場のヘルスケアワーカーが直接患者に接することなくこれらバイタル情報を計測できるようになるかもしれない。

発表された論文の中で、MITの研究者はBoston Dynamicsの四つ足イヌ型ロボットのカスタマイズバージョンである「Dr. Spot」を、コンタクトレスのバイタルサイン計測装備としてどのように開発したか説明している。Dr. Spotにはタブレット端末が取り付けられていて、医師や看護師は「フェイストゥーフェイス」で患者とやりとりしながら検査できる。この遠隔診療の超ローカル版は医療従事者の新型コロナ接触リスクを減らすだけでなく、個人用保護具の使用を大幅に減らして最も必要とされるときのためにとっておくのにも貢献する。

Dr. Spotは皮膚温、呼吸数、心拍、血中酸素飽和度などのバイタルサインを一度に測定できる。これらバイタルサインは患者の新型コロナ感染の進行状況を判断するときに医療者が追跡する重要な指標だ。研究目的でDr. Spotは病院に配備されたが、計測とセンサーの精度を証明するためにボランティアのいくつかの項目を測定しただけだ。

この取り組みはDr. Spotを実際に展開したり、あるいは臨床研究における似たようなシステムの可能性を証明するための研究にすぎない。しかし結果は有望だ。リモートでのバイタルモニタリングは新しい概念ではない。ただ、これを実現するための他のシステムの多くが、遠隔での患者のバイタルサイン測定を行う実際の場所を確保する必要がある。一方、Dr. Spotは現存する病院やクリニックにフレキシブルに展開できるかもしれない。

画像クレジット: MIT

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（翻訳：Mizoguchi）