卒業研究のご紹介
2021年版

電気電子系所属学生

光と香りを用いた日常生活のアウェアネス支援によるQOL向上システム

石川 拓実神奈川県
大学院電気電子工学専攻 博士前期課程2021年3月修了
(創造工学部ホームエレクトロニクス開発学科2019年3月卒業)
神奈川県立高浜高等学校出身

研究の目的

本研究では、遠隔共同作業者間のコミュニケーションの質と親密度を高めることで作業の質を向上させる雰囲気共有システムを提案している。提案システムでは、遠隔共同作業をする作業者の感情情報を基に雰囲気場を構築し、LED光色で雰囲気を作業者に直接伝える伝達的手法とポジティブな雰囲気に誘導する制御的手法、アロマの香りによる雰囲気制御手法の3種類の雰囲気共有手法を提案している。実験では、作業者間の会話の質と親密度および作業の質の向上効果の検証のため、共同作業ゲームを用いて提案手法と、既存のテレワーク方法である音声通話と、ビデオ通話で比較した。実験の結果、アロマの香りによる雰囲気制御時の気楽度、作業のしやすさ、作業の質が全手法の中で最も高くなり、アロマの香りによる雰囲気制御手法が作業の質を向上させる可能性を確認した。遠隔共同作業の効率を向上させるシステムを実現することで、職場に囚われない多様な働き方を実現する。

研究内容や成果等

■ 雰囲気共有と3次元雰囲気場

共同作業者間の親密度を高めるには、コミュニケーションを活発化する必要がある。コミュニケーションを活発化する手法として、江木ら(文献省略)のグループ支援を目的とした協同作業空間の雰囲気伝達手法がある。江木らの研究では、作業空間内の発話の活発度、在室メンバーの属性および空間共有度を、3次元表現や色表現を用いて出入り口で表出している。これによって会話のきっかけを作り、コミュニケーションを活発化している。一方、遠隔共同作業での雰囲気共有はされていないため、遠隔共同作業者間での雰囲気共有を実現し、コミュニケーションを活発化する取り組みが必要である。
共同作業者間のコミュニケーションを活発化するには、共同作業者間の雰囲気に適した雰囲気伝達や雰囲気制御をする必要があると考える。そのためには、各作業者から取得可能な情報を基に、雰囲気を定量的に算出する手法が必要である。大西ら(文献省略)の研究では、複数人の感情情報を基に、友好度、活発度、気楽度からなる3次元の雰囲気場を構築している。これによって雰囲気を定量的に算出している。一方、遠隔地にいる人の情報を用いた雰囲気場の構築はされていないため、遠隔地にいる人の感情情報を基にした雰囲気場の構築が必要である。
本研究では、大西らの手法を参考に、遠隔共同作業者間での雰囲気共有を可能にする雰囲気共有システムを提案する。提案システムによって遠隔共同作業者間のコミュニケーションの質を向上させて親密度を高めることで、遠隔共同作業の質を向上させる。

■ 遠隔共同作業の質を向上させる雰囲気共有システム

本研究では、遠隔共同作業のコミュニケーションの質と親密度を高めることで作業の質を向上させる雰囲気共有システムを提案する。提案システムでは、雰囲気共有手法として、LED照明を用いて雰囲気を直接的に伝える伝達手法とポジティブな雰囲気に誘導する制御手法、アロマの香りによってポジティブな雰囲気に誘導する制御手法の3種類の手法を提案する。
(1)雰囲気共有システムの構成
雰囲気共有システムの構成をFig.1に示す。雰囲気共有システムは、表情取得部、雰囲気推定部、雰囲気共有部の3部で構成する。表情取得部では、作業者のPCに搭載されたWebカメラを用いて作業者の表情を取得し、感情をSadness、Neutral、Happinessの3段階で分類する。分類結果をデータベースサーバへ出力する。雰囲気推定部はPC1台で構成され、データベースサーバとして機能すると同時に雰囲気推定を実行する。雰囲気推定部では、データベースサーバに入力された作業者の感情情報を基に、友好度、活発度、気楽度からなる3次元雰囲気場の座表値を-1から1の範囲で算出する。友好度、活発度、気楽度の各値は、-1に近いほどネガティブ(敵対、静寂、厳粛)、1に近い値ほどポジティブ(友好、活発、気楽)であることを示す。雰囲気共有部では、雰囲気推定部で算出された雰囲気場のデータを各作業者のPCで取得し、取得データを基にLED照明の光色またはアロマディフューザの香りを用いて雰囲気共有する。

Fig.1 Configuration diagram of atmosphere sharing system.agent.
(2)雰囲気共有装置による雰囲気伝達と雰囲気制御方法
雰囲気共有で用いる雰囲気は、テレワーク中に知りたい雰囲気に関するアンケート調査結果の上位2項目である友好度と気楽度とする。LED照明による雰囲気伝達時は、友好的な雰囲気の時に親しみを表現するオレンジ色、気楽な雰囲気の時に開放的で軽い気分を示す黄色で表現する。雰囲気制御時は、敵対的な雰囲気の時に攻撃性を下げてリラックスさせるクールダウンピンク、厳粛な雰囲気の時に安心感を与えてリラックスさせる緑色で表現する。アロマディフューザによる雰囲気制御時は、敵対的な雰囲気の時に怒りや敵意を低下させるラベンダーの香り、厳粛な雰囲気の時に副交感神経を活発化させるユーカリブルーガムの香りを放つ。

■ 雰囲気共有システムが作業に与える影響の評価

提案手法による遠隔共同作業時の作業への影響を検証するため、共同作業ゲームを用いた実験を実施する。
(1)雰囲気共有システムが作業に与える影響の評価方法
実験では爆弾解除の共同作業ゲームであるKeep Talking and Nobody Explodesを使用し、3種類の提案手法と既存のテレワーク方法であるZoomの音声通話のみとビデオ通話のみの2種類を合わせた合計5種類の方法で比較する。実験では、各手法20分間の実験を1グループ3名に対して実施する。検証では、定量的評価として、雰囲気推定結果の友好度、活発度、気楽度の3項目を評価する。実験参加者には、主観の定量的評価として実験参加者個人が感じる友好度、活発度、気楽度の3項目と作業の楽しさ、作業のしやすさ、作業の質、一体感、親密度、コミュニケーションの質の6項目を合わせた合計9項目を7段階で評価させる。また、主観の定性的評価として、実験参加者には実験終了ごとに、雰囲気の算出結果と主観評価を比較して感じたこと、雰囲気共有システムの改善点や気づいたことを記入させる。
(2)雰囲気共有システムが作業に与える影響の評価結果
アロマによる雰囲気制御時の雰囲気場のデータと実験参加者が感じた雰囲気の平均値をFig.2、手法別の主観の定量的評価結果の平均値をTable 1に示す。1グループに対して実施した検証の結果、アロマによる雰囲気制御時の主観の定量的評価結果の平均値は、作業のしやすさが6.3、作業の質が6.0と5種類の手法の中で最も高くなった。要因は、コミュニケーションコストがビデオ通話に対して低く抑えられた点や、アロマによる自律神経への働きによるものと考える。

Fig.2 Atmosphere estimated by the proposed system and atmosphere felt by subjects under control expression with fragrances of the aroma diffuser.

Table 1 Average Value of Subjective Questionnaires

■ おわりに

本研究では、遠隔共同作業者間のコミュニケーションの減少によって親密度を高められず、作業の質が低下する問題を解決する雰囲気共有システムを提案した。雰囲気共有手法として、LED照明の光色による雰囲気伝達手法と制御手法、アロマによる雰囲気制御手法の3種類の手法を提案した。実験では、提案手法が遠隔共同作業者間のコミュニケーションの質と親密度を高めることで、作業の質を向上させるのに効果があるかを検証した。検証の結果、遠隔共同作業でアロマによる雰囲気制御手法を使用することによって作業の質を向上させる可能性があることを確認した。提案システムを行うことで職場にとらわれない自由な働き方を実現する。
指導教員からのコメント コミュニケーションロボティクス研究室准教授 山崎 洋一
テレワークやオンライン学習でのグループワークでは、相手の様子がわからないためコミュニケーションが取りづらいという問題があります。石川さんはこの問題の解決をめざし、インターネットでのグループワークの際にチームワークを発揮させるための研究に取り組みました。キーとなる技術は、雰囲気の認識と共有です。WEBカメラから各個人の顔表情を読み取り、独自のアルゴリズムでグループの雰囲気を計算します。この雰囲気を照明やアロマで共有することにより、遠隔共同作業での雰囲気の共有を実現しています。
石川さんは、研究理論だけでなく実装面でも優れた成果をあげています。大学院では世界的な国際展示会への出展採択、国際会議での受賞など、めざましい活躍で研究室をリードしてくれました。
修士研究学生からの一言 石川 拓実
大学生活で私にとって一番大きな変化や成長のきっかけとなった言葉があります。それは、「今できないことでも、やる決断をしなければいつまでたってもできるようにならない」と教授に言われたことです。大学生活でこの言葉を意識して行動してきたことで、強く実感したことがあります。それは、「挑戦から得られる経験や学びはたくさんあり、何よりも挑戦することは楽しいことだ」ということです。挑戦することで、新たな知見を得られ、今までにない経験をすることができ、物事に対する見方が大きく変わりました。この体験は大学院に進学して国際活動をしてきたからこそ得られたものであり、人生において大変貴重なことを学ぶことができました。