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を公開

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きている。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。

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。

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という。

そうした中、東京大学 生産技術研究所の本間裕大准教授と、株式会社セックは、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いる。

具体的には、一体感を持った空間の単位として、誰もが視認でき対等な関係を築くことができる領域「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。

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を公開
パブリック空間とプライベート空間の特徴

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であった。

そこで、本間研究室とセックは本日、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、その成果、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。2022年9月14日より、GitHub上にて無償公開した。

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ている。今回の無償公開によって、複雑なプログラム作成が不要となる。

これにより、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に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、ユーザとデザイナーが対話しながら、協働で空間設計していくシーンでの活用が期待されている。
 
「Convex Space Visualizer」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。

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を公開

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。

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。

これらの仕様は、空間設計に当りデザイナーだけに頼るのではなく、ユーザ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へ伝えることができる。

今後も本間研究室とセックは、「Convex Space Visualizer」を一層深化させ、より多様な空間設計業務へ活用できるようなソフトウェア開発を、協働して進めていくとしている。