Giới thiệu người dùng học thuật Vol. 18

Academy Users Report vol.18

Phòng thí nghiệm nhân tố và lão hóa con người, Viện nghiên cứu di động xanh, Viện đổi mới cho xã hội tương lai, Đại học Nagoya

Giải pháp cho những ảnh hưởng của việc lão hóa khi lái xe "Xã hội di động giúp người cao tuổi có một cuộc sống năng động và vui vẻ"
Tự hào về chức năng đầu tiên của thế giới, Bộ mô phỏng lái xe CAVE với bộ 5 màn hình lập thể 3D chất lượng 4K phát triển cùng với FORUM 8

Phòng thí nghiệm nhân tố và lão hóa con người, Viện nghiên cứu di động xanh, Viện đổi mới cho xã hội tương lai, Đại học Nagoya

URL: http://hflab-nu.com/

Địa chỉ: quận Chikusa, TP. Nagoya

Nội dung nghiên cứu và phát triển: Xây dựng cơ sở dữ liệu về đặc điểm con người của người già bao gồm các đặc điểm vật lý và chức năng nhận thức của họ, và nghiên cứu về mối quan hệ giữa đặc điểm của con người và hành vi lái xe

"Các nghiên cứu về con người rất sâu sắc đến nỗi việc sử dụng các công cụ tiên tiến khác nhau mới giúp chúng ta hiểu được những gì chưa biết",

Giáo sư Hirofumi Aoki, Viện nghiên cứu di động xanh, Viện đổi mới cho xã hội tương lai, Đại học Nagoya (lãnh đạo Phòng thí nghiệm nhân tố và lão hóa con người), Phó trưởng nhóm nghiên cứu, Trung tâm đổi mới sáng tạo Nagoya (COI) chuyên về kỹ thuật cơ khí, quan tâm đến mối quan hệ giữa các nghiên cứu với con người. Ông liên tục tiến hành nghiên cứu và phát triển đa dạng các quan điểm về công nghệ của con người, đồng thời chuyển lĩnh vực cốt lõi của mình sang các lĩnh vực bao gồm xây dựng, quy hoạch đô thị, vũ trụ học và ô tô. Trong quá trình này, giáo sư đã cam kết sử dụng các công nghệ thông tin và truyền thông tiên tiến (CNTT-TT), chú ý đến khả năng thực tế ảo (VR) trước những người khác và biến nó thành một công cụ bằng cách thử hết cách này đến cách khác.

Hiện tại, giáo sư đang áp dụng Trình mô phỏng lái xe quy mô lớn (DS) với độ phân giải cao có khả năng quan sát lập thể sự tương tác giữa người và máy, vì giáo sư đang nghiên cứu những ảnh hưởng mà sự lão hóa của con người gây ra đối với việc lái xe. Điều này cho phép những người nghiên cứu khám phá những gì không thể đạt được bằng các phương pháp thông thường. Để sử dụng nó một cách đầy đủ nhất trong tương lai, giáo sư sẵn sàng chuyển sang giai đoạn tiếp theo trong công cuộc nghiên cứu con người.

Năm 2013, Giáo sư Aoki chuyển đến Đại học Nagoya. Tại thời điểm đó, trường đại học chỉ định xây dựng Tổ hợp Đổi mới Quốc gia (NIC: hoàn thành vào năm 2015), được cho là cơ sở hoạt động cho dự án quốc gia về di động "Đại học Nagoya COI". Đồng thời, cơ sở còn là một trung tâm mô phỏng DS toàn diện có độ chính xác cao, với các thiết bị cốt lõi thúc đẩy các nghiên cứu ở đó. Với mục đích trên, dựa trên "UC-win/Road" phần mềm thực tế ảo ba chiều VR (3D) của FORUM8, Giáo sư Aoki và những người khác đã cùng phát triển và giới thiệu DS với các chức năng tiên tiến chưa từng có trong năm 2015.

Những thay đổi trong nghiên cứu và phát triển của chính giáo sư và dòng chảy sử dụng VR trong cơ sở

"Nền tảng của tôi (chuyên ngành của anh ấy tại Đại học Waseda) bắt nguồn từ kỹ thuật cơ khí", giáo sư Aoki nói. Ông đã chuyển đối tượng nghiên cứu của mình khi còn học cao học (Học viện Công nghệ Tokyo) sang kỹ thuật của con người, nó như mối quan hệ giữa các môi trường với nhau như tòa nhà hoặc không gian đô thị và hành vi của con người. Mặt khác, sự quan tâm của anh đối với vũ trụ khiến anh tập trung vào tên lửa như một phần của kỹ thuật cơ khí khi anh còn là sinh viên đại học. Tuy nhiên, ở trường đại học, trọng tâm của anh là chuyển sang nghiên cứu khu vực sống ngoài vũ trụ. Ông tiếp tục tiến hành nghiên cứu chung với Cơ quan Phát triển Vũ trụ Quốc gia Nhật Bản (NASDA: JAXA ở thời điểm hiện tại). Sau đó, ông chuyển đến Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và làm việc về ứng dụng đào tạo phi hành gia trong nghiên cứu chung với Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NASA), sử dụng những kiến thức thu được cho đến nay.

Trong khi đang học cao học, ông đã tạo ra 3D CG từ bản vẽ thiết kế vào năm 1996 với mục đích đánh giá ảnh hưởng của một tòa nhà lên cảnh quan thành phố. Tuy nhiên, vì điều này chỉ gây ấn tượng ở trong một thị trấn nên giáo sư đã tạo ra VR của riêng mình lần đầu tiên vào năm 1998 bằng cách kết hợp hình ảnh được thể hiện bởi ống nội soi, đưa chúng vào một diorama với chuyển động của người hoặc phương tiện do CG tạo ra trong thời gian thực . Ông đã phát triển một cơ chế mà theo đó người dùng có thể trải nghiệm nó thông qua màn hình gắn trên đầu (HMD).


Giáo sư Takashi Yonekawa, Hệ thống giao thông và xã hội, Viện nghiên cứu di động xanh, Viện đổi mới cho xã hội tương lai	Ông Shoji Takai, Kỹ sư trưởng dự án, Phòng quản lý kỹ thuật, Viện đổi mới cho xã hội tương lai	Ông Makoto Inagami, Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ, Phòng thí nghiệm nhân tố và lão hóa con người, Viện nghiên cứu di động xanh

Giáo sư Hirofumi Aoki, Phòng thí nghiệm nhân tố và lão hóa con người, Viện nghiên cứu di động xanh, Viện đổi mới cho xã hội tương lai, Đại học Nagoya (Phó trưởng nhóm nghiên cứu, Nagoya COI)

Giáo sư cũng thực hiện mô phỏng hình ảnh bằng VR trong nghiên cứu của mình (năm tài chính 1990-2000) về mối quan hệ giữa hình dạng không gian và cảm giác về hướng (nhận thức không gian) trong trạm vũ trụ (môi trường không trọng lực). Sử dụng các chức năng của VR có khả năng thể hiện sự không trọng lượng như bị lộn ngược về mặt thị giác, ông cũng tham gia nghiên cứu thiết kế các trạm không gian.

Hơn nữa, tại MIT, ông đã thực hiện nghiên cứu chung với NASA về ứng dụng mô phỏng VR vào đào tạo phi hành gia để họ có khả năng nhận dạng không gian (năm tài chính 2004-2007). Kiểm tra ý thức về hướng của đối tượng thử nghiệm trước và sau đó thực hiện các biện pháp giải quyết, hiệu quả đào tạo của VR đã được công nhận.
Năm 2007, giáo sư gia nhập Tập đoàn ô tô Toyota, vì ông muốn "làm những gì liên quan đến sản phẩm thực tế" và tham gia vào các nghiên cứu có liên quan đến con người trong một thời gian dài.

Mong muốn và kiến thức của giáo sư phù hợp và trùng hợp với thời gian mà Công ty yêu cầu. Ngoài ra, trình mô phỏng DS lớn nhất thế giới vừa được giới thiệu tại Trung tâm kỹ thuật Higashi-Fuji của Công ty cùng với ông Takashi Yonekawa (hiện là Giáo sư, Hệ thống giao thông và xã hội, Viện nghiên cứu di động xanh, Viện đổi mới cho xã hội tương lai, Đại học Nagoya) nhân viên nòng cốt. Điều đó cũng thúc đẩy ông ấy tham gia và sử dụng nó.

Kể từ đó, Giáo sư Aoki đã làm việc trên các nghiên cứu cơ bản khác nhau bằng cách sử dụng DS, trải qua các quá trình sản xuất. Ví dụ, liên quan đến Hệ thống an toàn trước sự cố (PCS), ông đã xây dựng các thời gian phanh khác nhau tùy thuộc vào các trình điều khiển dựa trên các đặc điểm riêng của tầm nhìn để ngăn ngừa va chạm từ phía sau, và đề xuất chỉ số ước tính rủi ro nhận thức "PRE" . Ông đã đo lường và đánh giá các tác động đối với trường hợp đưa nó vào kiểm soát thực tế bằng cách sử dụng DS và các phương tiện thực tế. Kết quả của nó đã được hệ thống an toàn trước sự cố PSC Công ty thông qua năm 2012.

Hướng tới nghiên cứu về các dấu hiệu lão hóa với Đại học Nagoya COI làm cơ sở

Khi giáo sư nghĩ đến việc trở lại cộng đồng học thuật một lần nữa sau khi đưa ra kết quả nghiên cứu như một cơ hội, Đại học Nagoya quyết định bắt đầu "Đại học Nagoya COI" sau khi trường thông qua "Dự án thành lập các trung tâm đổi mới khoa học quốc tế sử dụng các nguồn lực trong khu vực dựa trên sự hợp tác giữa ngành công nghiệp và học thuật (năm 2012): ứng dụng chung với tỉnh Aichi, thành phố Toyota và Tập đoàn ô tô Toyota". Giáo sư Aoki chuyển đến trường và tham gia khởi nghiệp.

Tầm nhìn của Đại học Nagoya COI là xây dựng "Xã hội di động để giúp người cao tuổi hướng đến cuộc sống năng động và vui vẻ" theo triết lý "Trung tâm đổi mới di động nơi mọi người kết nối". Các hệ thống nghiên cứu của dự án COI bao gồm 5 lĩnh vực sau:

1) Nghiên cứu về tính di động,
2) Nghiên cứu trên nền tảng thông tin,
3) Nghiên cứu về nền tảng chăm sóc sức khỏe hàng ngày,
4) Nghiên cứu về nền tảng bền vững,
và 5) Nghiên cứu về các khu vực hợp tác.

Trong số đó, Nghiên cứu về tính di động bao gồm các nghiên cứu trên ba lĩnh vực

1) Di động thông minh,
2) Đặc điểm nhân tố và lão hóa con người,
và 3) Hệ thống giao thông và thông tin.

Nghiên cứu về các đặc điểm nhân tố và lão hóa con người được thực hiện bởi 2 nhóm: Nhóm phát triển phương pháp hỗ trợ và "Nhóm nhân tố và lão hóa con người" do giáo sư Aoki đứng đầu.

Nhóm được quyết định thành lập cùng lúc đi cùng với sự khởi đầu của Đại học Nagoya COI. Đối với quy trình tiêu chuẩn hướng tới việc xây dựng nhóm, một số nội dung đã được lên như "Trình mô phỏng DS là cần thiết, nó là một cơ sở nghiên cứu cho tính di động", cũng như "hãy tạo trình mô phỏng DS đầu tiên trên thế giới với các thông số kỹ thuật cho phép áp dụng vào các nghiên cứu khác nhau". Giáo sư Tetsunori Haraguchi, phó giám đốc GREMO của trường Đại học, Giáo sư Yonekawa và Giáo sư Aoki là những người sẽ kiểm tra chi tiết, và có hai điều kiện cần được giải quyết: 1) Tầm nhìn lập thể với khả năng hiển thị rõ nét tạo cảm giác gần gũi với các phương tiện đi lại và 2) độ phân giải cao (4K) có khả năng thể hiện chính xác hình dạng của phương tiện, v.v ... tiếp cận từ xa tới.

Nhằm mục đích hiện thực hóa một xã hội nơi người cao tuổi có thể sống tích cực bằng cách kéo dài tuổi thọ khỏe mạnh và tự điều khiển cuộc sống của mình, "Phòng thí nghiệm nhân tố và lão hóa con người" đang xây dựng cơ sở dữ liệu về đặc điểm con người bao gồm các đặc điểm vật lý và chức năng nhận thức của người cao tuổi để góp phần phát triển công nghệ hỗ trợ lái xe đã được yêu cầu trước đó. Hoạt động diễn ra gồm khoảng 50 thành viên với 15 thành viên là những người nòng cốt, còn lại là các thành viên tham gia nghiên cứu chung từ trong và ngoài trường Đại học

Phòng thí nghiệm hiện tập trung vào việc thu thập dữ liệu cơ bản về chức năng nhận thức, chức năng thị giác và chức năng vận động ở người cao tuổi, thay đổi cùng với sự lão hóa. Điều này tạo ra một cơ sở để điều tra nguyên nhân giữa các vụ tai nạn liên quan đến người già và đặc điểm của người cao tuổi. Cụ thể, bằng cách sử dụng các loại thiết bị để đo lường và kiểm tra các chức năng khác nhau bao gồm trình mô phỏng DS, thu thập dữ liệu liên tục từ phòng thí nghiệm từ cùng một người mỗi năm với sự giúp đỡ của khoảng 300 người cao tuổi. Phòng thí nghiệm có 100 người, ô tô của họ được lắp máy ghi hình bảng điều khiển ghi lại quá trình lái xe hàng ngày của họ. Chúng được thiết kế để cho phép mỗi chức năng sẽ liên kết với một đặc điểm lái xe.

Những nội dung nghiên cứu của phòng thí nghiệm nhân tố và lão hóa con người, Viện nghiên cứu di động xanh

Một hoạt động khác mà Giáo sư Aoki nhấn mạnh là Hiệp hội Hệ thống hài hòa người máy(HMHS). Nó được thông qua trong "Chương trình về nền tảng đổi mới dạng mở với các doanh nghiệp, Viện nghiên cứu và Viện hàn lâm (OPERA)" (Cơ quan khoa học và công nghệ Nhật Bản) và 4 viện nghiên cứu công cộng có sự tham gia của Đại học Nagoya. Hoạt động nhằm mục đích nghiên cứu "Harmoware", một nền tảng cho con người và máy móc thông minh để cung cấp các dịch vụ hài hòa và phát triển các ứng dụng hoạt động trên nền tảng này. Ông và những người khác đã hợp tác với nhau trong việc mở rộng hệ điều hành lái xe tự động, được phát triển đầu tiên vào Harmoware ở Đại học Nagoya, lấy dữ liệu trong khi lái xe và dữ liệu của tài xế trong thời gian thực và xử lý chúng trên điện toán đám mây. Giáo sư nói rằng ông muốn chia sẻ những lợi ích của nó không chỉ trong các cảnh lái xe mà còn trong một loạt các cảnh làm việc hoặc sinh hoạt khác.

Phát triển, Sử dụng, và Tương lai của trình mô phỏng lập thể 3D kết hợp với 5 màn hình lớn

"Chính FORUM8 đã đưa ra giải pháp tốt nhất khi chúng tôi nói sẽ sản xuất trình mô phỏng DS 3D chất lượng 4K quy mô lớn đầu tiên trên thế giới", giáo sư Aoki nói.

"Tuy nhiên, vì đây là lần đầu tiên trên thế giới, nên chúng tôi đã tạo ra nó cùng với FORUM8 theo một nghĩa nào đó. Hiện tại chúng tôi cũng đang phát triển nó cùng nhau. Theo nghĩa này thì F8 là một đối tác đáng tin cậy."

Năm 2013, để chuẩn bị cho Dự án COI Đại học Nagoya và thiết lập NIC, các chức năng yêu cầu cho trình mô phỏng lái xe mới được xác định. Dựa trên điều này, các trình mô phỏng lái xe DS của nhiều công ty đã được đưa ra so sánh và kiểm tra. Cuối cùng họ quyết định phát triển DS mới dựa trên UC-win/Road của FORUM8. Sau khi hoàn thành NIC vào tháng 4 năm 2015, "Hệ thống trình diễn hiệu suất xe: DS có độ chính xác cao" (4K, 3D CAVE, 6DOF) đã được giao vào tháng 6, đây là thiết bị mô phỏng lái xe DS lập thể 3D năm màn hình lớn đầu tiên trên thế giới đem lại cảm giác thực tế và tiên tiến.

DS được cài đặt tại Phòng mô phỏng lái xe trong Phòng thí nghiệm đánh giá và kiểm tra đặc tính xe nằm ở tầng đầu tiên của NIC. Giúp khách nhận ra thiết bị mô phỏng lái xe và phương tiện trong không gian VR quy mô đầy đủ, DS được đặt ở trung tâm của căn phòng được bao quanh bởi các màn hình lớn giống như các bức tường, với một màn hình khác trên sàn nhà. Tổng cộng có 20 đơn vị máy tính cá nhân được sử dụng để hiển thị hình ảnh trên màn hình tương ứng bằng cách sử dụng máy chiếu phía sau.

DS có khả năng hiển thị các triệu chứng của khiếm khuyết trường thị giác gây ra bởi bệnh tăng nhãn áp thực tế. Ví dụ, nó cho phép nhìn thấy những ảnh hưởng khi lái xe như đi đúng làn đường hoặc đi theo chiếc xe trước đó. Ngoài ra, các bài kiểm tra liên quan đến các điều kiện gây ra lỗi khi đạp nhầm chân ga và chân phanh cũng được thực hiện trên DS, vấn đề trên đã trở thành một vấn đề trong những năm gần đây, họ quan sát hành vi lái xe sau khi xảy ra các lỗi như vậy.

Trong tương lai, giáo sư sẽ lên kế hoạch mở rộng các chức năng hỗ trợ của mình để khắc phục các rối loạn thị giác khác như thoái hóa điểm vàng và đục thủy tinh thể, cũng như các sự kiện như người đi bộ đột ngột chạy ra đường, v.v.

Các thành viên trong phòng thí nghiệm nhân tố và lão hóa con người, Viện nghiên cứu di động xanh

		Bộ mô phỏng lái xe CAVE với bộ 5 màn hình lập thể 3D chất lượng 4K　　FORUM8 đã giao bộ mô phỏng cho Đại học Nagoya để nghiên cứu và phát triển hiệu suất xe vào năm 2015

Viết bởi Takashi Ikeno
(Up&Coming '18 Ấn phẩm thu)

Mục lục

Trang sau