ニューヨーク・タイムズ紙などアメリカの主要紙によると、海外では学校の化学の授業や実験でVRを活用して学ばせる事例が増えているそうです。実際にVRは学校でどのように活用されているのでしょうか。具体的な内容を紹介していきましょう。

授業でVRを活用するメリットとは

ニューヨーク・タイムズ紙によると現在、化学や物理学の教育の現場では、仮想現実(バーチャル・リアリティ=VR)を使うシーンが増えているといいます。研究者は3D化された分子・原子の森の中を探索しながら理解を深める、あるいは実験を行うことができるようになっています。

たとえば、平面の従来のホワイト・ボードでは構造の説明が複雑なものも、VRを使うことで、目の前の空間に3D映像として浮かび上がらせることができるため、理解や応用も大変容易になるとして注目されています。

従来、化学者らは、その研究の過程で彫刻家との共同作業も同時に行ってきました。原子の構造を立体的に理解するために、金属の棒を使ってモデルを構築する必要があったからです。2013年にノーベル化学賞を受賞したMichael Levitt氏は、次のように述べています。

「これはたいへん時間のかかる仕事です。しかし、この作業を繰り返すことで初めて原子や分子の構造に対する真の理解を得ることができます」

では、その作業を物理学の法則に従い、スーパー・コンピューターが計算してくれると共に、目の前に3次元で浮かび上がらしてくれる技術があるとしたらどうでしょうか。そしてそれは、今ではVRの技術を使うことで実現できるのです。

VRプログラムを使った実験

画像: 『Science Advances』誌より advances.sciencemag.org

『Science Advances』誌より

advances.sciencemag.org

Science Advances誌という雑誌に掲載された論文の中で実際にVRのプログラムを研究に使った際にどのような違いが出たかという例が紹介されていました。実験に使用されたVR のシミュレーションは、オラクル社のスーパー・コンピューターによってプログラムされました。

研究者たちは実験プログラムのオペレーターたちにいくつかの課題を与え、物理的なモデルを使った作業や2次元の画面上での作業など従来の方法と比べ、それぞれ作業時間がどの程度変わるかを実験しました。

実験の1つではメタンの分子を模したカーボン・ナノチューブを使った作業を行いました。螺旋状に連なった分子をほどいて、逆の方向に巻き付かせるという作業、そして架空のシミュレーション上にタンパク質の結び目を作るという作業が行われました。

その後、マウス、あるいはタッチ・スクリーンとコンピューターを使い、VRのプログラム上で同じタスクを行いました。どちらのタスクも最新の物理学や化学で行われる作業に近いものになります。

そして、それぞれのタスクに要した時間を調査した結果、結び目を作るタスクでは、VRを使う方法のほうが従来の方法よりも10倍近く早いスピードで作業が終えられたそうです。

Science Advances誌内の論文の共著者である、イギリスのブリストル大学の化学、コンピュータサイエンスの研究者、David Glowacki氏は、この実験の結果を受けて「従来の実験方法は、本来できるはずのスピードよりもはるかに効率の悪い方法になっていくかもしれない」とコメントをしています。

最新テクノロジーのVRを使うことで、研究者たちは直感力をダイレクトに活かし、より早く作業を行えるようになるとGlowacki氏は示唆しています。しかし一方で、螺旋状の分子をほどき、逆方向にねじるタスクでは、作業時間はあまり変わらなかったそうです。

これについて、Glowacki氏は「この実験は、本質的には2次元の動きでもスムーズに行えるものだったから」とその理由を評しています。

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