やりたいことを突き詰める！　「多次元システム制御理論」の研究と教育のために大事な「高専の外とのつながり」

岐阜高専の機械工学科を卒業された山田実先生は、教員として母校の教壇に立っていらっしゃいます。「高専での学びがあったから今の研究テーマに辿りついた」と話す山田先生は、一体どんな学生生活を送ったのでしょうか。そして、今、学生たちに伝えたいことについても伺いました。

工学と情報の知識を身に付けたいという好奇心

―どんな幼少期を過ごしましたか。

私の地元である岐阜はアパレルの産地として有名で、実家は既製服をつくる工場を自営していました。製品に使う布が巻かれていた板が大量に出るため、物心ついた頃から工作が好きな少年だった私は、それを使って毎日のように何かをつくっていたと記憶しています。

小学校では模型飛行機をつくるクラブに所属していましたし、中学校の選択科目では迷わず技術を選んでいました。そんな私を見て、当時の担任も高専を勧めてくれたのでしょう。私自身、モノづくりに関する勉強をしたいと考えていたので、高専に進学することは必然だったようにも思います。

―高専に進学して良かったと感じたのはどこですか。

授業は面白かった思い出しかありません。実習は失敗することもよくありましたが、すべてが良い経験になっています。なかでも、ポケットコンピュータを使ったプログラミングに出会えたことは自分の人生で非常に大きな出来事でした。

数値計算をしたり迷路のプログラムを組んだりと、計算式を考えるのがとにかく楽しかったです。機械がコンピュータで操れることに心底驚きました。それまでコンピュータやゲームをいじったことがほとんどなかったので、一気に惹き込まれていったのです。

ただ、私が進学したのは機械工学科だったので、どちらかといえば機械がメインの学びです。いつしか「機械だけではなく情報分野の知識も身に付けたい」と考えるようになりました。将来の仕事のためというよりは、自分の好奇心が勝っていたと思います。そのために大学へ行こうと決めたのが、4年次のことでした。

―豊橋技術科学大学に進学した理由を教えてください。

知識情報工学課程に魅力を感じたからです。情報のみに特化した学科だと機械工学科からの進学はなかなか難しいのですが、ここは機械系や化学系など、さまざまな学科出身の学生を受け入れていました。研究室もバラエティに富んでいて、今振り返ってもこんなに多様な学科はないと思います。

このときに「多次元システム制御理論」に巡り会い、取り憑かれるように今も研究し続けています。

外部での刺激を、研究や指導に生かす

―現在の研究内容について教えてください。

次世代の制御理論となる「多次元システム制御理論」を、「学習制御」といった“繰り返しの制御”に応用する手法を追求しています。多次元システム制御理論は研究している人が極端に少ない分野で、体系化することを目指しています。「学習制御」とはしいて言うなら、スポーツで反復練習をして理想のフォームになるよう、体の動きを何度も修正していくイメージです。

繰り返しの動作を行うロボットは工場をはじめ、たくさんの現場で活躍しています。ただ、それは一次元的に同じ動きを繰り返すだけで、不具合が生じたらそこでおわりです。ところが、多次元システム制御理論を活用すると、端的に言えば不具合の内容を次の動作に生かせるようになります。つまり、ロボットが繰り返しの制御の中でどんどん上手い動きを見つけていきます。

―どのような点に面白さを感じますか。

数学の理論を使ったら、何でも理想通りに動いてくれる点です。数学に落とし込んで考えたら、やるべきことが明快で、論理もしっかりしている。だから研究が楽しいのだと思います。自分でやっておきながら、いざ成功するといまだに「魔法みたいだ」と嬉しくなってしまいます（笑）

特に「多次元システム制御理論」は繰り返していくことで形をつくり上げていく研究ですから、失敗を重ねて試行錯誤しながら、想像通りに動くと爽快感があります。

―現在は高専の教員と並行して研究されています。教員になられて、いかがですか。

外部とのつながりを意識するようになりました。私の研究は他の人があまりやっていないので、ほとんど閉じられた世界で進んでしまいます。そのため、学生時代から今にいたるまで、もっと人脈をつくっていたら良かったと感じることがよくあります。

そこで、近年は「公益社団法人 日本鋳造工学会」に所属し、東海支部の活動としてYFE（若手鋳造エンジニア）懇話会の幹事や懇話会長を務めてきました。また、今は「鋳造設備研究部会」の部会長をしています。そのほか、「計測自動制御学会 中部支部」の教育工学研究会にも長く所属し、6年ほど委員長を務めた経験もあります。

高専の中で働いていると、どうしても実際の企業がどのように成り立っているかが見えない部分も多いです。しかし、そこを知らない限りは学生たちに“外の世界”を教えられません。そこで、こうした活動を通して人材育成のやり方や企業の現場を知り、それらをできるだけ学校での教育に反映するようにしています。

学生たちにも外の世界とのつながりを持ってもらうべく、卒研生でチームをつくって高専のデザインコンペティション（デザコン）AMデザイン部門に応募するようにしています。これは課題に対して設計し、3Ｄプリンタで造型して作品をつくるコンテストです。他の高専生とのつながりもできますし、多様なアイデアに触れられる良い刺激になっているのではないかと思います。

自分の夢を自分で叶える場所

―そのほかに、どんな活動をされていますか。

小学校からずっと続けている剣道の経験を生かし、剣道部の顧問を受け持っています。全国の顧問の先生と話す機会があったり、剣道仲間とつながれたりするので面白いです。また、ロボット研究会の顧問として、NHKロボコンの指導もしています。

正式な部活動ではないのですが、レゴ好きな学生が友人を誘って結成した「レゴ同好会」の顧問も務めていて、レゴでロボットをつくる出前授業を年間20～30件行っています。私自身“レゴ歴”が長いので、これも楽しんでいます。

―学生を指導する上で心がけていることを教えてください。

主体性を持って取り組んでもらうことを大切にしています。大抵の卒業研究は、先生の研究テーマを起点にすることが多いようですが、私の研究室では学生にテーマを考えてもらいます。そして「こんなことをやってみたい」という提案に対し、卒業研究として成り立つようなアドバイスをしていく流れです。やはり、自分のやりたいことを突き詰めるほうが、達成感があるでしょうから。

毎年のように新しいテーマが出てくるので興味深いのですが、ときには私がまったく詳しくない分野が登場することもあって冷や汗をかきます。最近は「人工衛星の軌道を計算する研究をしたい」と言う学生がいましたが、当然ながら私は航空宇宙の専門ではありません。一緒に勉強をしているところです（笑）

―高専生にメッセージをお願いします。

高専に進学するということは、おのずと将来は工学分野や工業系の分野に行くことになります。その決断を中学生の時点でしなければならないのは、プレッシャーが大きいでしょう。しかし、その覚悟がある学生にとっては、高専は非常に良い学校です。

普通高校は大学受験のための勉強を3年間かけてみっちり詰め込みます。一方、高専は5年制で大学受験がないので、5年かけて興味のあることに取り組める環境が備わっているのです。もちろん漠然と「ものづくりが好き」というだけでも十分。高専で学生生活を過ごす中で、目指すものがきっと見えてくるはずです。やりたいことを形にしていく場所こそが、高専だからです。

ある程度の覚悟を持って高専に進学する人は、自分の夢を自分の力で叶えられるのではないかと思います。

山田 実氏
Minoru Yamada

• 岐阜工業高等専門学校 機械工学科 教授

1991年3月　岐阜工業高等専門学校 機械工学科 卒業
1993年3月　豊橋技術科学大学 知識情報工学課程 卒業
1995年3月　豊橋技術科学大学 知識情報工学専攻 修士課程 修了
1998年3月　豊橋技術科学大学 電子・情報工学専攻 博士課程後期 修了
1998年4月　岐阜工業高等専門学校 機械工学科 助手
1999年4月　同 講師
2003年4月　同 助教授
2007年4月　同 准教授
2014年4月より現職

• 山田先生 HP