A Study of Spatial Cognition in High-dimensional Geometric Space through Touch and Tactile Interaction

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本申請研究は、VR技術と触覚ディスプレイを統合して、数学や物理学、情報科学の分野で扱われる高次元空間やそこに定義される物理現象、多次元データ情報を直感的に理解できるシステムを構築する。更に本システムを用いた空間認知実験によって、高次元空間の認知に関する新しい理論を構築することを目的としている。当該年度はその研究の初年次の成果として、4次元空間で定義される幾何構造を3次元空間へ投影し、VR映像と接触感覚を生成してユーザに提示する4次元空間可視化システムを構築した。本システムでは、物体表面に触れることによる皮膚への刺激を計算するアルゴリズムを4次元に拡張し、仮想空間内の4次元生物が4次元物体に触れる際の、3次元皮膚への刺激を3次元パターンとして計算する。計算により得られた刺激は、30個の小型振動アクチュエータを搭載した触覚グローブにより、振動パターンとして提示する。VRゴーグルを装着して4次元空間内に没入したユーザは、その空間内の3Dスクリーンに投影された4次元空間の映像を観察し、映像に手を重ねることで、4次元物体とのインタラクションを体験することができる。本システムは、4次元空間で定義される幾何構造に対して、ユーザの手との接触「超面」（4次元であれば「胞」）を数理的に定義して、超面の接触感覚を提示しようとする初めての試みである。本システムを用いた高次元空間における接触感覚を伴うインタラクションによって、高次元の対象や高次元データの表現力が向上し、それらをより直感的に理解することが期待できる。これまでの研究成果は、数学や物理学、情報科学の教育や研究において革新的なアプローチを提供すると共に、データ解析や可視化手法の更なる発展にも貢献することが期待される。