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      <title>サイエンス</title>
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      <description>サイエンス</description>
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      <![CDATA[ SIMULIA 電気の話 2 – 電気信号と品質 – ]]>
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      <pubDate>Fri, 09 Apr 2021 00:15:00 GMT</pubDate>
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      <![CDATA[ 今回は、時間的変化をする電気信号の話です。信号を綺麗に伝えるために電磁界解析が使われています。
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      <![CDATA[ 
前回の投稿では、時間的変化のある交流とない直流の話をしました。今回は、時間的変化をする電気信号の話をしようと思います。信号には、大きく分けるとアナログ信号とデジタル信号があります。ここでは、スマートフォンやPCに代表されるデジタル機器が扱っているデジタル信号について話を進めます。



デジタル機器は、内部の電気信号を使用して通信を行っています。よく、コンピューターは、「信号0と信号1でやりとしている」といいますが、まさにこれがデジタル信号です。この信号ですが、実際は信号0が信号1へ突然変化するのではなく、0から1へ向かうには、それなりの時間をかけて変化していきます。(実際には、0.1→0.2→・・・→0.8→0.9→1といった感じで少しずつ上がっていきます)また、デジタル機器が信号0と信号1を認識するために、あるしきい値があります。例えば、0.2を下回れば0と認識し、0.8を上回れば1と認識するといった具合です。これらの信号の条件を満たせば上手に通信できますが、スマートフォンのような小型な電子機器は、狭い領域にこのような信号を伝播する配線を作成する必要あります。また、電動自動車では、大きな電力を供給する近傍に小さな信号をやりとりする電子機器が設置される場合もあります。



このような環境下では、先ほどの例の本来であれば信号1を通信する信号が0.8に到達できず、0.7位までで次の信号の0が来てしまい、0.7→0.1になり信号1が通信できない場合が生じます。(実際は、信号の1つが欠けたくらいではエラー訂正機能により問題が発生することはまれです。よって、機器をリセットするような信号などはエラー訂正できないので誤作動します)このような現象を「信号を歪ませる」と言いますが、その原因は他の配線との電磁界での結合、配線設計のミス、電気回路設計上のミス、外部から電磁界の放射などと様々あります。このような信号の歪みは結果として、機器の誤作動を招き重大な事故に繋がる可能性もあります。



このような問題に対して、総合的に設計支援できるのが電磁界シミュレーターと回路シミュレーターです。



ちなみに、このような信号の問題を一般的にSI(Signal Integrity)の問題とか単にSIと呼んでいます。



このSI設計の難しさが民生品で顕著になりはじめたのは、コンピューターなどに搭載されるメモリーの速度が速くなってきた時代(2001年頃のDDRから)です。以前は、勘と経験でエイヤ！で作っていたところ、エラーが多発して色々なメーカーが回路シミュレーターを導入するようになりました。(当時は、電磁界解析でこの規模の解析ができませんでした)その後、信号速度も向上し(0.0→0.1→・・・→0.9→1の遷移時間が短くなり)、消費電力の関係から信号に使われるレベルも小さくなっています。今では0.0から1まで変化していたのが、0.0→0.5となり、0.1を下回ったら信号0、0.4を上回ったら信号1といった感じになっています。



この結果、信号が以前に比べて様々な要因で容易に歪むようになってきており、回路シミュレーターでは分からない電磁結合的な影響も大きくなってきています。そのため、最近では解析するコンピューターの性能も相まって、このようなSI問題を解決し信号の品質を保つために電磁界解析が利用されるようになっています。



今回は、信号を綺麗に伝えるために電磁界解析が使われていると言う話をしました。対象としては、IC(Integrated Circuit)、ICパッケージ、プリント基板(PCB(Printed Circuit Board))、コネクター、ケーブルなどの開発、設計が当てはまります。











SIMULIAは電磁界シミュレーションにも対応しています
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      <title>
      <![CDATA[ バーチャルでひも解く世界 9：みんなで楽しむ、ダ・ヴィンチの自立橋 ]]>
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      <link>https://blog--3ds--com.apsulis.fr/ja/topics/science/virtual-unravels-the-world-9/</link>
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      <pubDate>Thu, 01 Apr 2021 09:24:36 GMT</pubDate>
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      <![CDATA[ ダ・ヴィンチの自立橋を3Dのバーチャル環境で再現
 ]]>
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      <![CDATA[ 
ダッソー・システムズで産業機械業界のコンサルタントをしております、小林 敦志です。この「バーチャルでひも解く世界」では、主に海外のプロジェクトや日々のニュースまたは当社ならではの情報を、私の目利きでお伝えしながら、日々変容する社会・製造・ITのトレンドを皆様に共有していきたいと思っています。



以前ご紹介しましたチャレンジ、ご応募いただけましたでしょうか？自作の3Dモデルが映画に出演し、エンドロールに名前が登場するような機会はなかなか少ないと思いますので、是非とも応募していただきたいと思います。



さて、今回は、ダ・ヴィンチの最終回、自立橋 「Swing Bridge」です。







Leonardo da Vinci. Miscellaneous Designs. Codex Atlanticus (1478 – 1519), f. 71v. Milan: Biblioteca Ambrosiana.



ちなみに、当ブログでは今までコデックス（codex）を「手稿」と訳していました。冊子状の写本、手稿を意味します。コデックスに対して、巻物をヴォリューム（volume）やスクロール（scroll）といいます。



日本では、巻物は忍者がくわえるもの、として有名ですが、平安時代中期以降になると、冊子装丁が一般に利用されるようになっています。以降は公式なものが巻物、私的なものは冊子だそうです。



西欧では、ユリウス・カエサルのガリア遠征の頃、蛇腹状のほうが素早く参照できると気づき、2世紀頃にはコデックスの形が一般的になりました。場所をとらない、個別のページを開きやすい、持ち運びしやすいなどの特徴が評価されています。



ダ・ヴィンチも、日々コデックスを持ち歩き、思いついた点を、思いついたページや自分なり関係のあるページに記載したのではないか、と想像すると楽しくなりますね。



自立橋も、ダ・ヴィンチの多くのアイデアの中の一つです。レオナルド・ダ・ヴィンチは、ヴァレンティーノ公チェーザレ・ボルジアに軍事的な素養を売り込み、顧問契約を結んでいました。攻城のためには、大規模な軍隊を、素早く、安全な形で渡川させることは、重要な「業務要求」です。「移動中の軍隊が水域を通過するために、素早く梱包して輸送でき」、「小川や堀を横切って反対側に下ろし、兵士が問題なく通過でき」、「迅速に使用でき簡単に輸送できる」というのが「機能」になります。場合によっては、資材を運搬せずに現地で調達せよ、という要求もあったかもしれません。そうした複数の要求に故輝物理的形状が自立橋であったと考えるとシステムズ・エンジニアリングと全く一緒です。



コデックスに記載されたこの橋は、釘、ネジ、接着剤などの消耗品を使わずに、摩擦と重力だけで自立します。工具だけで作成でき、「モジュール化」されているため、長さや幅も、調達できる木材の強度を考慮しながら川幅に合わせて最適な構成で組むことができます。インターネットを検索すると、マッチ棒で作成した模型橋から、このビデオにあるような1トンを超える自動車に耐える橋まで、自立橋は多様な要求に対応できるという点に驚くばかりです。



なお異なる要求に対しては、別の種類の橋を提案し設計していたようです。自立橋は、組み立ては簡単ですが、架設までに時間がかかります。また攻城戦の際に堀を渡るには不便です。素早く堀を渡り、兵を素早く堀の反対側に渡すためには、旋回橋を使っていたように思えます。



自立橋の構造は、子供から大人まで、工学、構造学に興味のある方には大変刺激を与えます。インターネットを検索するとたくさんの挑戦例、実際の橋を見ることができます。



MITによる橋の再現



自立橋の検証



オスロにあるダ・ヴィンチ・ブリッジ



さらに、この構造を突き詰めて五角形や六角形や、さらに八面体の格子状にしてドームを作成するという挑戦もなされています。



ダ・ヴィンチ・ドーム



厳密に言うと、レオナルド・ダ・ヴィンチは、平面の構造からは立体の構造まではたどり着けなかったようです。しかし、アトランティコ手稿の別のフォリオに描かれていたパターンを現代の私たちが理解できるようになったのは、つい最近のことです。その手稿から導き出されるパターンが作り出す立体構成は、軽量でありながらも剛性が高いもので、この構成を使った応用技術も研究者によって発表されつつあります。



Transcription and Translation of Codex Atlanticus, fol. 899 v



現代の人々は、500年経過しても、レオナルド・ダ・ヴィンチの発明、発想からイノベーションを得ているのです。



海外の様々なトレンドを紹介する「バーチャルでひも解く世界」、いかがだったでしょうか。産業機械業界担当コンサルタントの小林でした。



＜バックナンバー＞



バーチャルでひも解く世界 8：ドローンは脱炭素社会の夢を見るか



バーチャルでひも解く世界 7：有名な空中ネジのご紹介と、皆様作成の3Dモデルの募集



バーチャルでひも解く世界 6：センサーを使わずに芯出しする



バーチャルでひも解く世界 5：カスタマイズと量産の両立



バーチャルでひも解く世界 4：GPSを使わずに地図を作成



バーチャルでひも解く世界 3：気球で大気圏外へ？ 3Dでエコな宇宙プロジェクトを実現へ



バーチャルでひも解く世界 2：英知を蘇らせる「ダ・ヴィンチ リボーン プロジェクト」



バーチャルでひも解く世界 1：CLASSトラクター、新工場での新製品開発をバーチャルで「一発合格」させたスゴ技とは
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      <![CDATA[ SIMULIA 電気の話 1 – 直流と交流 – ]]>
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      <pubDate>Thu, 18 Mar 2021 01:13:25 GMT</pubDate>
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      <![CDATA[ 電磁界は見て感じることができない為、どのような所で電磁界解析ソフトの必要性があるかイメージが難しい印象があります。まず、時間的変化のある交流とない直流についてわかりやすく説明したいと思います。
 ]]>
      </description>
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      <![CDATA[ 
電磁界は、見ることも、感じることもできないため、どのような所で電磁界解析ソフトの必要性があるかイメージが難しい印象があります。そこで、できるだけ分かりやすく説明したいと思います。



電気と言っても幅が広いのでまずは身近なところでは、電力を供給する「直流」と「交流」がありますね。



直流とは、バッテリーなどに代表されるように変動がない一定の電圧をデバイス(豆電球や電子部品)に供給します。しかし、100[V]を1000[V]に変換したい場合、変換器が複雑・大型化になってしまいます。



また、導体の抵抗成分により熱に変換されてしまい遠くまでの供給には向いていません。



一方、交流は、電圧が時間的に変化しながらデバイス(モーターなど)に供給することができます。時間的に変化する理由は、発電機の原理からきています。コイルの中に磁石を抜き差しするとある方向に電圧が発生します。この抜く方向と差し方向によって、電圧の発生する向きが異なり＋（プラス）になったり、ゼロになったり、-（マイナス）になったりします。発電機は、この抜き差しを水力や火力を使って行っています。また、モーターなどは、電気の力を運動の力に変換する発電機と逆の原理になっているので、交流はモーターなどの駆動デバイスを動かすのに向いていると言えます。更に、直流と異なり、容易に電圧の変換が行えるので長距離の供給にも向いています。(同じ電力を供給するのであれば、電圧を上げれば電流が下がるので、抵抗成分による熱の損失を防げます)



電磁界解析を使う領域の代表として、電動自動車に使われるようなモーターがあります。つい最近まで、自動車の電動化で求められる小型化・軽量化をしながらも効率を上げるという要求はモーターに対しては少なく、すでにその設計は確立されているような状況でした。しかし、電動化の流れから生まれた新しい要求により，ここ十数年で急激に電磁界解析や熱・応力・流体解析を合わせた複雑な解析要求が高まっている分野となっています。



モーターに電力を供給するには交流が良いのですが、コンセントを繋げない自動車や飛行機などはバッテリーから電力を供給する必要があります。しかし，バッテリーは直流ですので、これを交流に変換する必要があります。これを、インバーターと呼びます。また、バッテリーへ電力を貯める場合は、逆に交流を直流に変換する必要があります。これを、コンバーターと呼びます。







直流から交流を作り出すことは簡単ですが、美しいサイン波を持ちハイパワーなモーターを動かす高電圧の交流は作ることは難問の一つです。現在では、化合物半導体などを使用して、ハイパワーな綺麗な交流を作る技術がドンドンでてきています。しかし、半導体とバッテリーをそのまま接続するには両者のサイズが大きく異なるため物理的に困難になります。そのため、半導体をちょっと大きなインターポーザーに実装しパッケージ化し、そのインターポーザーをプリント基板(PCB)に実装し、と言うように徐々に大きくし、最終的にケーブルを利用して接続する構造をとります。モーターに接続する場合も同様の工程を取ります。そのため、バッテリーから半導体さらにはモーターに至るまでには、様々な配線が必要となり、これらが最終的にモーターを駆動する綺麗な交流になっているか設計上で確認する必要があります。このような設計現場で電磁界解析が使用されています。



また、直流から交流に変換する際に、不要な交流成分(ノイズ)が発生します。このようなノイズはハーネスや配線を伝播し、回路に流れ込んだり、外部に放射し他の機器へ最悪誤作動という形で影響を与えます。実際に、ノイズの伝搬経路は、一部分は測定可能であるものの全て見る事はできないため、このような箇所でも電磁界解析が必要となります。



我々の身近にあるものは、上記で紹介したような電力を供給する以外に、時間的に変化する電圧や電流も使います。それは、PCや電子回路に使用される信号やアンテナから放射される電磁波です。



これらについて、次回投稿したいと思います。



SIMULIAは電磁界シミュレーションにも対応しています
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      <![CDATA[ バーチャルでひも解く世界 7：有名な空中ネジのご紹介と、皆様作成の3Dモデルの募集 ]]>
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      <link>https://blog--3ds--com.apsulis.fr/ja/topics/science/virtual-unravels-the-world-7/</link>
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      <pubDate>Fri, 05 Mar 2021 01:23:42 GMT</pubDate>
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      <![CDATA[ ダ・ヴィンチの手稿を3D環境で再現するプロジェクト「OPEN CODEX」から、空中ネジ、ヘリコプターの元祖となった手稿についてご紹介します。
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      <![CDATA[ 
ダッソー・システムズで産業機械業界のコンサルタントをしております、小林 敦志です。この「バーチャルでひも解く世界」では、主に海外のプロジェクトや日々のニュースまたは当社ならではの情報を、私の目利きでお伝えしながら、日々変容する社会・製造・ITのトレンドを皆様に共有していきたいと思っています。



2回続きとなりますが、今回も15世紀ルネサンスの巨匠、レオナルド・ダ・ヴィンチの手稿を3D環境で再現するプロジェクト「OPEN CODEX」からご紹介します。



https://3dexperiencelab.3ds.com/en/projects/ideation/open-codex/







今回は、非常に有名な空中ネジ。ヘリコプターの元祖となった手稿です。











今までのビデオでご紹介したように、ダ・ヴィンチは空を飛ぶということに強い興味を持っていました。(前回のブログでご紹介した)木製の水道管を作る過程から想像するに、水流、言い換えると流体に関する知識、経験も蓄積されていたでしょう。ダ・ヴィンチの場合は、現在のような知識という言い方よりも、思索や、アインシュタインらが使う思考実験という言い方が適切かもしれません。



1481年頃には、スクリューを使用した水揚げ装置のスケッチを描いています。おそらく、流体の移動でのネジの動き、効果に知っており、その後、空気も流体として扱えることを知った上で、この「空中ネジ」を1489年頃に考え出したと思われます。



上部の帆布の羽根の部分は、半径８ブラッチャ、約4.6ｍと、かなり大きなものです。下段に4つの棒があるため、おそらく4名が搭乗し、ロープなどで支えられた軸部分を回転させる構造です。ダ・ヴィンチのメモには、帆布のネジを十分に速く回すと、空気を押して構造物が空中に舞い上がると記載があるそうですが、現代の私たちの目で見ると、動力的には、相当無理があるとわかります。それ以外にも、反回転の問題も見逃されています。飛行中に、生成したトルクが、ネジ部分だけでなく、基盤自体も回転させます。現代のヘリコプターのローターの部分に相当する機能が必要です。



ただ、ダ・ヴィンチもこれでOKと考えていたわけではなく、帆布部分は空気を通さないように表面にデンプンを塗ることや、紙で模型を作成して実験すること、などの記載がメモにあるそうです。



現在ですと、紙の模型でなく、バーチャルな環境で実験すれば良いですね。



羽根で水平に飛ぶのではなく、垂直に飛翔するという発想は、希有なものです。竹とんぼは紀元前の中国からあるそうですが、実際に回転翼が少しでも飛んだのは20世紀です。動力の問題は非常に大きく、ガスタービンのエンジンの登場まで実用化されていません。



ここで少しニュースがあります。



レオナルド・ダ・ヴィンチを描いたアニメーション映画が、Pixarで企画されているそうです。その名も”The Inventor”。その監督であるジム・カポビアンコさんと、弊社ダッソー・システムズの3DEXPERIENCE Labでは、ダ・ヴィンチの手稿の3Dモデルを募集しております。



LEONARDO DA VINCI 3D DESIGN CHALLENGE



簡単に紹介しますと、弊社のSOLIDWORKS, CATIA, もしくはxDesignを利用して、次の10種類のうち1つの手稿をモデル化してほしいとのこと。



1) 回転式大砲



2) アルキメデスのスクリュー



3) クレーン1つめ



4) スモークジャック（暖炉の上昇気流を使う装置ですね）



5) クレーン2つめ



6) 旋回橋



7) パドルボード



8) 車



9) 都市の一部(これは文献や周辺を読み込む必要ありますね)



10) メカニカルライオン



(気のせいかもしれませんが、やさしい順に並んでいるように見えます)



作成したモデルを弊社のコミュニティにモデルとともにPostするだけで応募が可能です。優秀な5名の方には、3Dプリンタでのモデルと、1年間のxDesignの利用権。そしてなによりも、映画のエンドクレジットに名前が載るとのことです。締め切りは4月15日。



単に作成するだけではなく、ダ・ヴィンチの頃の時代背景、目的、工学的考察などを加えてモデルを作成すると、作成自体も楽しく、自分の名前が載るかもしれないと思うと、挑戦する気持ちが湧いてくるのではないでしょうか？











海外の様々なトレンドを紹介する「バーチャルでひも解く世界」、いかがだったでしょうか。産業機械業界担当コンサルタントの小林でした。



＜バックナンバー＞



バーチャルでひも解く世界 6：センサーを使わずに芯出しする



バーチャルでひも解く世界 5：カスタマイズと量産の両立



バーチャルでひも解く世界 4：GPSを使わずに地図を作成



バーチャルでひも解く世界 3：気球で大気圏外へ？ 3Dでエコな宇宙プロジェクトを実現へ



バーチャルでひも解く世界 2：英知を蘇らせる「ダ・ヴィンチ リボーン プロジェクト」



バーチャルでひも解く世界 1：CLASSトラクター、新工場での新製品開発をバーチャルで「一発合格」させたスゴ技とは
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      <![CDATA[ バーチャルでひも解く世界 6：センサーを使わずに芯出しする ]]>
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      <link>https://blog--3ds--com.apsulis.fr/ja/topics/science/virtual-unravels-the-world-6/</link>
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      <pubDate>Tue, 16 Feb 2021 05:22:18 GMT</pubDate>
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      <![CDATA[ ダ・ヴィンチの手稿を3D環境で再現するプロジェクト「OPEN CODEX」から、今回はセンタリングドリルをご紹介します。
 ]]>
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      <![CDATA[ 
ダッソー・システムズで産業機械業界のコンサルタントをしております小林 敦志です。この「バーチャルでひも解く世界」では、主に海外のプロジェクトや日々のニュースまたは当社ならではの情報を、私の目利きでお伝えしながら、日々変容する社会・製造・ITのトレンドを皆様に共有していきたいと思っています。



今回も15世紀ルネサンスの巨匠、レオナルド・ダ・ヴィンチの手稿を3D環境で再現するプロジェクト「OPEN CODEX」からご紹介します。



https://3dexperiencelab.3ds.com/en/projects/ideation/open-codex/







今回ご紹介するビデオはセンタリングドリルです。



ビデオではややわかりにくいのですが、川の流れで水車を動かし、その動力で芯出しマシンを動作させるものです。3DのCGでは手動で回すハンドルがついていますが、主たる用途は水力起動だったようです。



水車は古くはギリシャで使われており、日本では日本書紀にも記載があるそうです。古い時代の日本での主たる用途は、みなさんご想像のように、農業用水を利用した精米、製粉が多いようです。古代ローマでも、有名な水道橋からの水力を使った小麦粉の製粉が多いようです。しかし、鋸引きなどの工業用途もあったとのこと。中世では工業用途が増えており、特にフランスに関連する調査では縫製や布製の靴作りの動力源として使われた例があります。



15世紀から17世紀ごろ、木材をくりぬいた木製の水道管がたくさんある町をイメージしてください。そうした木製の水道管を作るためにレオナルド・ダ・ヴィンチが設計したのが、水車の力を使ってドリルを動かし丸太を貫通させる、センタリングドリルを見てください。











技術的には、木の幹を台に固定し、幹の中心から芯を掘り出すため、長いハンドルで支持するという形状で、わかりやすい機構かと思います。



みなさんが錐（きり）で穴を開けるのと原理としては同じです。最初はハンドルを強く押して、刃先を幹に食い込ませながら、ハンドルを回す必要があります。食い込みができると、フックにロープをかけて、力をかけることができます。問題は、堅い木材や年輪が詰まった木材であると、非常に時間がかかることでした。研究によると、ニレ材だと１日5cmの穴を11.6メートルうがつことができますが、オーク材だと、それが1.95メートルになるそうです。



ダ・ヴィンチは、この問題に対処するため、幹の位置合わせのために2つの自動化を考えています（今でいう「からくり」に近いかと思います）。ひとつは、木材をセンタリングする部分と、もう一つは、ドリルをセンタリングする部分です。また、研究者によると、手動回転にフライホイールをつけて、少ない力で回転できるようにしたようです。







ビデオを再度、よく見てください。ビデオのオープニングにオリジナルのダ・ヴィンチの手稿が映っていますが、4軸で支えています。残念ながら4軸の仕組みですと、木材が完全な円形もしくは、完全な正方形でなければ確実に中心を固定することができません。「完全な」円や正方形を加工することは、現代においても、また材料に金属を利用しても非常に難しく、当時の技術で、かつ木材でこれを実現するのは不可能だったと推定されます。



ビデオに登場する3D CADモデルを作成したBrian Lawは、ダ・ヴィンチが考案した4軸というアイデアに変更を加え、を、一般的な3軸にしています。この形状ですと、現在でもよく見る旋盤と同じですね。



もうひとつ、問題点があります。非常に長い軸の部分です。木製の水道管ですので、非常に長い穴が必要で、そのドリルの軸も非常に長くなり、軸を支える構造が必須です。Brian Lawは3D CADモデルの作成時に、支持する構造を追加しているそうです。工学に関しては、ダ・ヴィンチが当時まだ気づいていなかった点があるようです。



なお、ビデオは少し話が飛躍しており、いきなり水道の映像が登場します。前回のブログでご紹介したように、ダ・ヴィンチは今で言う都市工学にも興味を向けていました。文献には出てきませんが、水利は城造りにも必須ですので、いかに効率よく城や城下町を作り出すか、ダ・ヴィンチが頭を捻っていた姿が想像できます。



海外の様々なトレンドを紹介する「バーチャルでひも解く世界」、いかがだったでしょうか。次回も、OPEN CODEXからご紹介する予定です。産業機械業界担当コンサルタントの小林でした。



＜バックナンバー＞



バーチャルでひも解く世界 5：カスタマイズと量産の両立



バーチャルでひも解く世界 4：GPSを使わずに地図を作成



バーチャルでひも解く世界 3：気球で大気圏外へ？ 3Dでエコな宇宙プロジェクトを実現へ



バーチャルでひも解く世界 2：英知を蘇らせる「ダ・ヴィンチ リボーン プロジェクト」



バーチャルでひも解く世界 1：CLASSトラクター、新工場での新製品開発をバーチャルで「一発合格」させたスゴ技とは
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      <title>
      <![CDATA[ バーチャルでひも解く世界 4：GPSを使わずに地図を作成 ]]>
      </title>
      <link>https://blog--3ds--com.apsulis.fr/ja/topics/science/virtual-unravels-the-world-4/</link>
      <guid>https://blog--3ds--com.apsulis.fr/ja/guid/255945</guid>
      <pubDate>Wed, 20 Jan 2021 06:45:36 GMT</pubDate>
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      <![CDATA[ ダ・ヴィンチの手稿を3D環境で再現するプロジェクト「OPEN CODEX」から、地図を作成するための機械、オドメーター、走行距離計をご紹介します。
 ]]>
      </description>
      <content:encoded>
      <![CDATA[ 
ダッソー・システムズで産業機械業界のコンサルタントをしております小林 敦志です。世界140か国、2万人が働いている当社では、自動車・航空・海洋・産業・医療業界など様々な業界において多岐にわたるプロジェクトを動かしています。この「バーチャルでひも解く世界」では、主に海外のプロジェクトや日々のニュースまたは当社ならではの情報を、私の目利きでお伝えしながら、日々変容する社会・製造・ITのトレンドを皆様に共有していきたいと思っています。



今回は、2回目と同じように15世紀、ルネサンスの巨匠レオナルド・ダ・ヴィンチの手稿を3D環境で再現するプロジェクト「OPEN CODEX」からご紹介します。



元々軍事目的から始まったGPS。今では、カーナビやスマホなど日々の生活に欠かせないインフラとなりました。GPSからは現在の座標しか入手できず、データとしての地図情報が大変重要です。



現在は国土地理院が作成した地図だけでなく、カーナビのメーカーやGoogleなど、多くの企業が、自社の専門技術を使って、用途に応じた地図を作成しています。



出典 : OPEN CODEXプロジェクト



レオナルド・ダ・ヴィンチも、地図を作成するための機械、オドメーター、走行距離計を作成しています。こちらのビデオでは、そのオドメーターの動作や利用方法を3Dのバーチャルの空間で再現しています。







第2回目でご紹介した「鳥形飛行機」とは違い、機械としての測位計は、当時の技術で既に実現されています。注目は、それを使う上での視座の高さです。



マキャヴェッリ 『君主論』 にも登場する、イタリア・ルネサンス期の軍人ヴァレンティーノ公チェーザレ・ボルジア。当時の最も先鋭的な軍人に、レオナルド・ダ・ヴィンチは建築技術監督兼軍事顧問として仕えています。ビデオにも登場するイタリアのイモラ市街の地図は、チェーザレ・ボルジアが本拠地としていた場所を示しています。（F1やフェラーリで有名なイモラサーキットと同じ都市です。）



1502年にチェーザレ・ボルジアは要塞の改善を命じる権限をダ・ヴィンチに与えています。ちなみに、最後の晩餐が描かれたのは1495年から98年ですので、この時点ではダ・ヴィンチは十分な知名度があったと思えます。



通常、鉄砲がない時代の要塞作りと言うと、外壁の高さ、厚さをどうするか、砦の高さをどうするか、防御口をどう作るか、堀をどうするかで考えるかと思います。日本でいう「総構え」であり、大学の専攻に例えると建築学がイメージとして近いかと思います。しかしダ・ヴィンチは、城の守りを建築学でなく、現代で言う都市計画の視点で考えています。都市計画には、詳細で正確な地図が必須です。当時の地図は、目立つものを中心に記載しており、特に宗教的な建築物が大きく記載されていました。ダ・ヴィンチは、現実を正確に反映した地図を作成し、そのうえでの「都市計画」をめざしていたようです。



ビデオ冒頭の地図の中心から、8つの線が引かれています。歴史家は、ダ・ヴィンチが、この中心から初めて、コンパスとオドメーターを使用し、通りや建築物を測定して、GPSを使わずに、地上でデータを収集したと仮説を立てています。YouTubeのオドメーターは、おもちゃのように見えますが、現在の地図と重ねると精度が非常に高かったことがわかります。Leonardo Da Vinci: Map of&nbsp;Imola



正確な情報を使い、全体を見ながら細部にも目を配るというのは、現代でも見習うべきかと思います。ダ・ヴィンチとボルジアは、この正確な地図を利用して、日本語で言う「総構え」と「町割り」を議論し実行に移したと想像します。地図をよく見ますと完全な碁盤目ではなく、曲線を描いていたり、T字路になっていたりしていますので、攻城戦のシナリオを仮説検証しながら、計画していたのではないでしょうか。現代では、バーチャルの空間に都市を再現し（フランスのバーチャル・レンヌ）、攻城戦ではなく、人や車の移動を仮説検証しながら、「町割り」を議論し実行しています。



ご存じのように、日本で詳細な地図ができるのは、1800年頃の伊能忠敬まで待たなければなりません。「町割り」は、城作りのためには1500年代後半の戦国時代後期と、ほぼ同時期なのですが、詳細度は違うようです。太閤検地が少し近いかもしれません。都市計画を考えるために、物理学、工学で走行距離計を作成し、建築学に適用する、というダ・ヴィンチの視座の高さ、スケール感の大きさには、驚くばかりです。



海外の様々なトレンドを紹介する「バーチャルでひも解く世界」、いかがだったでしょうか。産業機械業界担当コンサルタントの小林でした。



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      <![CDATA[ バーチャルでひも解く世界 2：英知を蘇らせる「ダ・ヴィンチ リボーン プロジェクト」 ]]>
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      <pubDate>Fri, 11 Dec 2020 06:16:25 GMT</pubDate>
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      <![CDATA[ ダ・ヴィンチの手稿を3D環境で再現するプロジェクト「OPEN CODEX」から、オルニソプター（鳥形飛行機）をご紹介します。
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ダッソー・システムズで産業機械業界のコンサルタントをしております小林　敦志です。世界140か国、2万人が働いている当社では、自動車・航空・海洋・産業機械・医療など様々な業界において多岐にわたるプロジェクトを動かしています。この「バーチャルでひも解く世界」では、主に海外のプロジェクトや日々のニュース、または当社ならではの情報を、私のセレクションでお伝えしながら、日々変容する社会・製造・ITのトレンドを皆様に共有していきたいと思っています。



今回のテーマは、イタリアのルネサンス期を代表する芸術家、技術者であるレオナルド・ダ・ヴィンチです。ダ・ヴィンチが活躍していた15世紀、日本では足利義政が東山慈照寺（銀閣寺）の造営を行い、一休が大徳寺住職になった時代でした。テクノロジーの観点では、手工業が発達し、市場が成立して、農具や織物、紙などの特産品が市場で売られるようになりました。京都の西陣織が、この頃に作られたそうです。日本では西陣織の機械ができたころ、イタリアにいるダ・ヴィンチは、解剖学の知識を活かし今で言う飛行機やヘリコプター、潜水艦、自動車など、工学的な発明をしていました。彼の工学での発明は今日でも使われる技術にも大きく影響を与えています。



500年以上経った今でも、ダ・ヴィンチの作品や研究は世界中で注目されており、昨年には、彼が遺した7,200枚の手稿を基にその生涯と天才性に迫った書籍が発刊されています。特に鳥に関する内容は現在でも学ぶべき研究レベルに達しており、今でいうバイオミミクリー（生物の機能や生体から着想を得ることで、日本では新幹線の先頭車両が有名です）の先駆けとも言えます。ダ・ヴィンチは、高速度撮影がなかった時代にかかわらず、鳥の空中での移動の手段を研究し、ハンググライダーやヘリコプターのような飛行器具の概念図を制作しています。



ダ・ヴィンチのアイデアの中には、現代の工学で検証すると彼の意図どおりに機能しないものや、少しの改善・検証で動作するものもあり、これまで多くの研究者が、彼のアイデアを模型として再現し、実際に飛翔するかどうかを検証してきました。ヘリコプターの起源となった「空を飛ぶ機械（エアスクリュー）」は、全日空のロゴマークとなっていたこともあります。当社でも2012年から、ダ・ヴィンチの手稿を3D環境で再現するプロジェクト「OPEN CODEX」を支援しています。同プロジェクトでは、アメリカやイギリス、メキシコ、フランスなど、世界中の技術者が3DEXPERIENCEプラットフォームを活用して、ダ・ヴィンチのアイデアをバーチャルで検証しようと、取り組んでいます。











バーチャル化したアイデアのいくつかは、当社のYouTubeチャンネルで解説付きで紹介されています。まずは一つ目の「ダ・ヴィンチ・リボーン　エピソード１：オルニソプター」をご覧ください。







「オルニソプター」は、見たままとして「鳥形飛行機」と呼んでおきます。この鳥形飛行機の手稿は、ダ・ヴィンチが1488年に最初に描いたとされており、設計にあたり、飛翔できる生物の羽ばたきの仕組みや骨格などを詳しく調べています。Yo動画をよく見るとわかりますが、ダ・ヴィンチが考えた構造は単純に翼を上下させるものではありません。翼自体を中程で変形し、先端部と根元とで異なる羽ばたきをさせ、揚力と推力を同時に得られるような、現代の飛行機とは異なる構造をしています。ダ・ヴィンチの手稿からは鳥のような飛翔できる生物の構造を理解していたことは想像できますが、その際に必要な動力（当時は動力を生成する機械がありませんでしたので人間の筋力になります）をどこまで把握していたかは、読み解くことができません。そこで、手稿をもとにバーチャルの環境で再現することで、ダ・ヴィンチの設計を現代の私たちの視点から工学的に理解することができます。



実際に多くのエンジニアがこの手稿に関心を寄せており、海外のコミュニティサイトでも、SOLIDWORKSのユーザー達がダ・ヴィンチの手稿をもとに、非常に詳細なバーチャルモデル化を実現しています。特に人間が操作したであろう機構部分も正確に再現していて、その精細さにはどれも驚くばかりです。



出典：OPEN CODEXプロジェクト



このような実際にはないモノ、設計できなかったモノ、設計できたであろうモノを、工学的な観点からバーチャルな環境で設計し、その動きを確認できるのは、デジタルが持つ強みかと思います。今まで博物学的に模型やCGで構造を再現するというプロジェクトを見たことはありますが、製造業として、様々なモノをバーチャルで再現して、物理的な試作と同じように構造、材料力学、操作性、実用性などを確認したという話を、これまで耳にしたことがありません。バーチャルな環境で動作まで確認するという試みに、興味を引かれる方も多いのではないでしょうか。



ちなみに、OPEN CODEXは、当社のオープン・イノベーション・ラボ「3DEXPERIENCE Lab」を通じて実現したプロジェクトであり、3DEXPERIENCE Labでは、世界中から新しいアイデアを募集しています。日本からでも応募可能です。実現したいアイデアをお持ちの方は、是非ご応募ください。



海外の様々なトレンドを紹介する「バーチャルでひも解く世界」、いかがだったでしょうか。次回は、さらに次元を”飛翔”し当社の宇宙に関するプロジェクトをご紹介する予定です。産業機械業界担当コンサルタントの小林でした。



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