東京大学とセック、建築物や都市の空間特性をリアルタイムで可視化する空間設計ソフトウェア「Convex Space Visualizer」を公開

東京大学 生産技術研究所の本間裕大准教授とソフトウェア開発を専門とするセックの研究グループは、数理最適化手法を用いて人々の動きや交流のパターンが及ぼす影響を評価・予測し、建築・都市空間の設計を支援するシステムの開発を共同で行ってきた。

その成果発信の1つとして、建築空間や都市空間において、「人々の交流が生まれやすいホットスポット」の場所を、色の濃淡としてリアルタイムに可視化するソフトウェア「Convex Space Visualizer」を、2022年9月14日よりGitHubにて無償公開した。学術的な新規性としては、本間研究室が中心となって開発した凸空間列挙アルゴリズムをセックが中心となってソフトウェア実装した点が挙げられ、本公開によって複雑なプログラム作成が不要となる。空間の形を自由に入力し、あるいは変化させながら、考え得る数万から数十万もの凸空間を網羅的に列挙し、その分析結果をリアルタイムで得ることができるため、住宅のフロアレイアウトやインテリアデザイン、あるいは駅前空間や公園空間の活用など、ユーザーとデザイナーが対話しながら、協働で理想の空間を設計していくようなシーンにおける、特に初期フェーズでの活用が期待できるとのことだ。

本成果は、2022年9月14日に「日本オペレーションズ・リサーチ学会秋季研究発表会」にて発表された。

＜研究の背景＞
近年の建築技術の向上により、複雑で多様な形状をもつ建築物が増えている。デジタル技術の活用は、そのような複雑な建築物の設計にも生かされており、建築スケール・都市スケールの双方で、コンピュータを活用した空間設計が一般的になりつつあるという。

一方で、設計された空間を人々はどのように感じるのか、その空間の認知に主眼を置いた分析は、様々な数理手法が提案されつつも難しいテーマであり、定量的な評価に課題が残っているという。結果として、特に空間設計の大まかな方針を決めるような初期フェーズでは、空間デザイナーの感性や経験則に頼らざるを得ないシーンも多々あった。その最たる例が、人々の活発な交流が期待できる公共的な空間（パブリック空間）と、それぞれの人が静かに集中できる個室的な空間（プライベート空間）の理解だ。

この「パブリックとプライベート」空間の具体的な場所が、空間の設計と評価に大きな影響を与えることは明らかだという。したがって「パブリックとプライベート」を、デザイナーは経験的に認知しているが、ユーザーへ定量的に提示することは容易ではなかったとのことだ。そこで、本間研究室では、一体感を持った空間の単位として凸空間に着目し、その分布を「パブリックとプライベート」の可視化に活用する手法を提案している。数学的には、複雑な形状の空間内で考え得る数万から数十万もの凸空間を網羅的に列挙するアルゴリズムを新規提案しており、それら凸空間を重ね合わせることによって「パブリックとプライベート」を自然に表現している。一方で、あらゆる入力データに対し安定的に出力させるには、アルゴリズムの正確な理解と煩雑な計算幾何学の処理を必要とするため、専門家でなければ実装することが非常に困難だったとのことだ。

＜研究の成果＞
そこで、本間研究室とセックは、空間設計に携わる誰もが凸空間列挙アルゴリズムを気軽に使える環境整備を目指した。その成果として、凸空間列挙に基づく空間特性を可視化するソフトウェア「Convex Space Visualizer」の開発に成功し、2022年9月14日（水）より、GitHub上にて無償公開した。また、本成果について、2022年9月13～14日に開催される日本オペレーションズ・リサーチ学会秋季研究発表会にて発表した。

本ソフトウェアは、建築空間や都市空間において、「人々の交流が生まれやすいホットスポット」の場所を、色の濃淡としてリアルタイムに可視化するものだ。これまで空間設計において感性に頼らざるを得なかった「パブリックとプライベート」に対して、定量的な可視化を可能としている。そのため、住宅のフロアレイアウトやインテリアデザイン、あるいは駅前空間や公園空間の活用など幅広い空間設計において、ゲームチェンジャーとなる可能性があるとのことだ。

分析したい空間形状はマウスで容易に入力し、また形状の微修正も簡単にできるようなインターフェースとなっている。ソフトウェア内では考え得る数万から数十万もの凸空間が高速に全列挙され、その分析結果は数秒もかからずにリアルタイムで出力されるという。これらの仕様は、空間設計にあたりデザイナーだけに頼るのではなく、ユーザーも主体的に参加することを可能とする。また、デザイナーも、提案した空間形状の意図をより説得力ある形でユーザーへ伝えることが可能となる。結果として、本ソフトウェアは、ユーザーとデザイナーとが対話しながら、協働で理想の空間を設計していくようなシーンにおける、特に初期フェーズでの活用が期待できるとのことだ。