今回はTEIで発表された、インタラクションによる発電インタフェースを持つワイヤレスデバイスPeppermillを紹介します。

開発者はVoodooIOでおなじみののNicolas Villar！

インタラクションのためのアクションで発電し、その電力をフィードバックに利用する、これが、Human-powered user interfaceのコンセプトです。Nicolasらは、このコンセプトを実証するためにDCモータとシンプルな回路を用いて、インタラクションにより発電する入力デバイスを実装しています。本デバイスは、ミル型の形状をしており、回転させることにより、回路に電力が供給されるだけでなく、回転方向や速度を伝達するセンサとしても機能します。実際のアプリケーションとして、回転で視聴するビデオ素材やボリュームを操作可能なマルチメディアブラウザを実装しています。

本インタフェースの回路は、モータの軸が回転した際、逆起電力（EMF＝electromotive force）が生成される原理を利用しています(*フレミングの”右”手の法則！)。このとき出力される電圧は、モータの回転率に比例します。また、軸の回転方向を逆にした場合、電流の極性も反転します。

デバイスの構成として、小型DCモータを利用しています。このモータは、ロータリセンサとして、回転方向と速度を検出するだけでなく、3.3Vの電源を提供します。実験の結果、6V駆動、104:1のギアボックスを持つモータが最適とのこと。回路図は以下の通り。

Annotation

行為と結果が同じ場所で起きることがTangible Interface、Enbodied Interactionの醍醐味なわけですが、アクションとリアクションに発電(Energy Harvesting)まで絡んでくるともう痺れるしかないですね。

電源は、それを供給するためのケーブルや容積という意味で、作品・プロダクトを設計する上での大きな制約のうちの1つです。10年代は、エネルギー問題がデザインの制約の中心になり、発電や蓄電に関するinnovattiveなテクノロジーを組み込んだシステムが登場するでしょう。

Afterword

27日まで入院中です…

Meta Info

:: desiner
Nicolas Villar
Steve Hodges

::affiliation
Microsoft Research, Cambridge

::Publications
The peppermill: a human-powered user interface device
Tangible and embedded interaction(TEI) 2010
Pages 29-32
Year of Publication: 2010

::URL
Peppermill

Abstract

Scratch Inputは，ユニークな音に依存した音響ベースの入力テクニックである．このユニークな音とは，木や布などの肌理のある材質の表面に対する爪の擦過音によって作られる音である．擦過音は，聴診器によりキャプチャ/アンプリファイされ，マイクに接続し，電子信号へ変換される．評価実験では，5分の訓練の後,15名が，1回のタップ，2回のタップ，I，V，N，Wの文字のジェスチャによる入力行為を5回行った結果，約90%の正答率を得た．

表面に対する擦過音を採用した理由は，擦過音の持つ2つの特徴による．まず，第1に，擦過音は，3000Hz以上の高周波で構成されており，住宅やオフィスの環境音と容易に区別可能である．例えば，声は90-300Hz, 歌は80-1200Hz，家電の振動音は50-60Hzである．第2に，音の伝達効率，空中よりも固体/液体のほうが高い．発生する音が小さい場合でも，信号は固体を通じて容易に伝達されるのである．

Scratch Inputのアプリケーション例として，テーブルを使ったモバイル操作アプリケーションと，壁を使った音楽プレイヤー操作アプリケーションを紹介する．前者は，テーブルを前後にこするとノーマルモード，Sを描くとサイレントモード，Aを描くとスピーカーフォンモードへ切り替わる．後者は，テーブルを2回たたくと一時停止，および再生の切り替え，Vを描くとボリュームモード，検索モードの切り替え，円を連続して描くと，ボリュームの増減，および，検索の前後進を実行できる．

Idea

音の伝達モデルの相違を利用したインタラクションデザイン

Meta Info

:: desiner
Chris Harrison
Scott E. Hudson

::affiliation
Human-Computer Interaction Institute, Carnegie Mellon University

::Publications
Scratch Input: Creating Large, Inexpensive, Unpowered and Mobile finger Input Surfaces.
UIST 2008
Pages: 205-208
Monterey, CA, USA
October 19-22, 2008.

::URL
Scratch Input
Surface scratch control input via Make

# いつの間にか11月の第1週が終わろうとしています.
# 10月は業務が色々と大変で疲れました．．．

Abstract

nimioは，単体の遊具であると同時にネットワークで接続された一連のタンジブルオブジェクトで構成されるシステムであり，分散環境におけるアクティビティ視覚化のためのインプット/アウトププット機能を持つ．nimioのシステムは，12の透明なシリコン遊具で構成されている．単一のnimioは形状と色で定義される．形状は，ピラミッド，キューブ，ドーム，シリンダの4種類あり，色は赤，緑，青の3種類である．初期状態では，赤，緑，青いずれかを発光している．また，これら2つの属性は，2つのfamily group – shape groupとcolor group – として機能する．

nimioは，音と2つのレベルでの動きを検出し，音と光を提示する．まず，1つのnimioが周囲の音を検出した場合，自分以外の全てのnimiosに対して，自らの光と同色の光を発光させ，音を鳴らせる．つまり，自分が赤色であれば，他のnimiosも赤色を発光する．次に，1つのnimioがそっと移動させられた場合，自分と同じ色または同じ形状のnimosに対して，同じ色を1秒ごとに点滅させる．つまり，自分が赤色でキューブの形状をしていれば，赤色のグループとキューブのグループの全てのnimiosが赤色に点滅する．最後に，1つのnimioが激しく揺さぶられた場合，自分と同じ色または同じ形状のnimiosに対して，同じ色を5秒間点灯させる．

nimisoのインタラクションデザインは意図的に制限が設けられておらず，オフィスなどで働く特定のグループにおける協調的な振る舞いの中に存在する独立したパタンを発見することを狙いとしている．

—
色と形状を用いてデザイン属性のマトリクスを組んでいる点が興味深い．しかしながら，そのマトリクスを生かすインタラクションが実現されていない．文中には，この点について，同形状と同色のnimioに対してアウトプットを同期させていることで，曖昧さを意図的に増加させていると述べている．とはいえ，3つのアクションに対する光と音のon/offというインタラクションパタンでは，曖昧さ以前に単純化しすぎと言え，ヒトの気配が伝わったとしても，協調的な振る舞いを誘発することは困難ではないだろうか．

Idea

デザイン属性のマトリクスを組み，それぞれのフィールドにインタラクションパタンを設定することで，レイヤ構造を実現する．

Meta Info

:: desiner
Johanna Brewer
Amanda Williams
Paul Dourish

::affiliation
University of California, Irvine

::Publications
A handle on what’s going on: combining tangible interfaces and ambient displays for collaborative groups.
TEI 2007
Pages: 3-10
Baton Rouge, Louisiana, US.
February 15-17, 2007.

::URL
nimio

Abstract

Surflexは表面と裏面に4本ずつの形状記憶合金を正方形にエンベッドし，抵抗熱を用いてサーフェイスの形状を自由に変化させる発砲体である．形状記憶合金は，0-1の2通りで操作可能であり，256(2の8乗)通りの形状を実現することができる．

これまでの研究では，タンジブルインタフェースをはじめとして，オブジェクト(物理世界)を操作することで，ヴァーチャルをコントロールするシステムが主流であったのに対し，本サーフェイスでは，物理世界と情報世界の相互作用をコンセプトにおいている．すなわち，サーフェイスを操作することで，ソフトウェア上のオブジェクトの形状を変化させることができるだけでなく，ソフトウェアから実空間上のサーフェイスの形状を変化させることができる．

—
形状記憶合金の状態を示す情報が熱のみであることから，フィードバックのための情報が不足している．実際に実空間上のサーフェイスを操作した場合，ソフトウェアに渡す情報が熱だけでは，角度などを再現できないだろう．

Idea

仮想空間上のオブジェクトから実空間上のオブジェクトの形状に影響を与える．

Meta Info

:: desiner
Marcelo Coelho
Hiroshi Ishii
Pattie Maes

::affiliation
MIT Media Lab

::Publications
Surflex: a programmable surface for the design of tangible interfaces
CHI 2008
Pages 3429-3434
Florence, Italy
April 5-10, 2008

::URL
Surflex

Abstract

Slurpは、日常的な環境の中で、フィジカルオブジェクトとディスプレイの間で、ディジタルデータを抽出したり注入したりするポインタ型デバイスである。点眼器のアフォーダンスに基づき、触覚的、ならびに、視覚的フィードバックを提示している。

具体的には、フィジカルオブジェクトの前でSlurpをかざすことで、そのオブジェクトのデータを吸い出すことができる。このデータ時、デバイスに振動が加わり、デバイス内部のLEDが段階的に点灯する。次に、データをディスプレイの任意の点にかざすことで、コンピュータに抽出したデータを移動できる。この時、デバイスに振動が加わり、LEDが段階的に点滅する。

本デバイスは、IR通信ノード、フルカラーLED、Force Sensing Registor、vibrotactileアクチュエータで構成される。まず、フィジカルオブジェクトにはIRノードが設置されており、デバイスのIRノードで当該データを受信する。データを受信している間、フルカラーLEDはアナログ出力を通じて点灯し、同時に、vibrotactileアクチュエータが動作する。次に、データをコンピュータに移動させる際、タッチディスプレイにより任意の場所が決定される。デバイスを押すことで、Force Sensing Registorの値が変化し、データ注入を開始する。この時、LEDおよびvibrotactileアクチュエータが動作する。

—
Zigelbaumが、ディジタルデータを水のように扱うSlurpを開発した2つの背景として、液体のメタファおよび抽象的なディジタルデータの問題があげられる。

まず、Zigelbaumは、ディジタルデータと水を同じように扱うことを提案している。すなわち、手で操作するのが難しく、正確な操作を実行するには、なんらかの特殊な道具を必要とする、という考え方である。

次に、Zigelbaumは、抽象的なディジタルデータを題材にTUIとGUIの性質について述べている。第1に、抽象的なディジタルデータは、具体化(embody)することが難しく、GUIのような画面を主体としたインタラクションに限定されるが、物理的なフォームと一体になることでメリットを享受できる。第2に、ディジタルデータとフィジカルオブジェクトの間のマッピングは、トークンやファイコンなどの利用において見られるように、強い結び付きやアフォーダンスに欠ける。

これらから、Slurpは、水のメタファを利用し、水を扱う点眼器のようなデバイスに触覚フィードバックを付与することで、タンジブルとディジタルの間に存在するマッピングの問題の解決を試みたのである。

Idea

TUIにおけるフィジカルデータとディジタルデータのマッピングにおけるアフォーダンスの欠落をいかに解決するか。

Meta Info

:: desiner
Jamie Zigelbaum
Adam Kumpf
Alejandro Vazquez
Hiroshi Ishii

::affiliation
MIT Media Laboratory

::Publications
Slurp: tangibility spatiality and an eyedropper
CHI ‘08
Pages 2565-2574
Florence, Italy

::URL
Jamie Zigelbaum

Abstract

Siftablesは、タンジブルインタフェースとセンサネットワークを利用した小型デバイスである。本デバイスは、ワイヤレス通信機能、センサおよびディスプレイを内蔵し、デバイスをフィジカルに操作することで、ディスプレイ内のアニメーションをコントロールすることができる。例えばデバイスを振るとディスプレイ内の画像にノイズが走ったり、デバイスを傾けるとディスプレイ内の馬が走り始める。

本デバイスの構成は、20MHzAVR, フルカラーOLEDディスプレイ、4方向近接赤外線センサ、3軸加速度センサ、RF(ブルートゥース)、Flashメモリ、リチウムポリマバッテリである。

- – -
論文やデモからはわからなかったんですけど、モードの切り替えみたいなのは、PC側でやってるんでしょうか、それともデバイスごとに一意的な機能を持たせてるんでしょうか。いずれにせよ個人的には決定論的なインタラクションはエンタテイメント性に欠けると思っているので、それを差し引くとしてもこっちのほうが楽しめそうです。

Idea

センサネットワークとタンジブルインタフェースを組み合わせたSensor Network User Interface (SNUI)。

Meta Info

:: desiner

David Merrill
Jeevan Kalanithi
Pattie Maes

::affiliation
MIT Media Laboratory

::Publications
Siftables: Towards Sensor Network User Interfaces.
In the Proceedings of the First International Conference on Tangible and Embedded Interaction (TEI’07).
February 15-17 in Baton Rouge, Louisiana, USA.

::URL
Siftables from David Merrill

Abstract

Digital rubbingは、デジタルイメージを紙へコピーするためのTransPenと、コピーされたイメージを記憶している平らなボードであるMimeoPadを使った、お絵かきツールである。ユーザは、MimeoPadの上に紙を置き、TransPenでこするだけで任意のデジタルイメージを紙へ直接コピーできる。

TransPenは、追跡回路と機械駆動部とペン部分で構成される。追跡回路はペンの位置を追跡し、機械駆動部は、イメージ情報を鉛筆の描画の動きへと変換するためのものである。まず、追跡回路は、Wacom Intuos 3のタブレットスタイラスを流用している。そして、機械駆動部は、ソレノイドを利用している。TransPenは、MimeoPadからの信号に応じてソレノイドをアクチュエートさせ、イメージを紙の上に描画させるべく、鉛筆部分を前後させる。

一方、MimeoPadは、タブレット、RFIDリーダ、インタフェースボード、PCで構成される。RFIDリーダはタグのIDを認識し、該当するパタンやイメージをPCへロードする。ユーザは紙をボードの上に置き、TransPenでこする。するとボードの中に組み込まれたタブレットがペンの位置を検出し、信号をペンに送るのである。

まとめると下記のような流れになります。タブレットにイメージを投影。↓スタイラスから流用した追跡回路がタブレットのイメージに反応↓追跡回路からの信号を利用してソレノイドを前後させる↓ペンシル部分が前後することで紙へイメージを付着させる。

Idea

ペンで書くのではなく、ペンで書かされている状態、すなわち、ペンは出力装置ではなく、イメージをセンシングする入力装置として用いられている。

Meta Info

:: desiner
Woohun Lee *1
Contributors *1
Jinhee Pak *1
Seoktae Kim *1
Hyunjung Kim *
1Geehyuk Lee *2

::affiliation
*1 Korea Advanced Institute of Science and Technology
*2 Information and Communications University

::Publications
Siggraph 2007 Emerging Technologies

::URL
TransPen & MimeoPad: A Playful Interface For Transferring a Graphic Image to Paper by Digital Rubbing