超教育協会は2021年12月8日、ソニー・インタラクティブエンタテインメント toio事業推進室 課長／toio開発者の田中 章愛氏を招いて、「デジタル・STEAM時代こそ夢中になれるリアルなプログラミングを ～ロボットtoioの事例から～」と題したオンラインシンポジウムを開催した。

シンポジウムの前半では、ソニーが展開するロボットトイ「toio」の開発者である田中氏が、開発に至った背景、toioの仕組み、使い方、遊びと学びへの活用方法、学校の授業に採用されている例などについて詳しく紹介。後半は、超教育協会理事長の石戸 奈々子をファシリテーターに参加者を交えての質疑応答が実施された。その前半の模様を紹介する。

＞＞　後半のレポートはこちら

＞＞　シンポジウム動画も公開中！Youtube動画

「デジタル・STEAM時代こそ夢中になれる
リアルなプログラミングを～ロボットtoioの事例から～」

■日時：2021年12月8日（水）12時～12時55分

■講演：田中 章愛氏
ソニー・インタラクティブエンタテインメント
toio事業推進室 課長／toio開発者

■ファシリテーター：石戸 奈々子
超教育協会理事長

田中氏は約30分間の講演において、ソニーのキューブ型ロボットトイ「toio（トイオ）」について、その機能やプログラミング教育での活用事例などを紹介した。主な内容は以下のとおり。

【田中氏】

ソニー・インタラクティブエンタテインメントは、ソニーの中で「Play Station」と「toio」を作っている会社です。toioは、「つくって、あそんで、ひらめいて」とのキャッチコピーのとおり、創意工夫を引き出すロボットトイです。白いキューブ型の小さなロボットで、レゴ®ブロックをくっつけるなどして自分の好きなキャラクターに変身させて遊ぶことができます。

▲　スライド1・「つくって、あそんで、ひらめいて」
遊びながら学べるロボットトイ

また、toioはロボットを使ったゲーム機のような製品でもあり、カートリッジを差し替えると全く違った遊び方ができるほか、ゲーム感覚で「プログラミング」も楽しめます。toioは高性能なセンサーとプログラミング機能を搭載し、UnityというゲームエンジンやJavaScriptというコンピュータ言語で本格的なプログラミングができるようになっています。誰もが楽しんで使えることに加え、専門的な知識があれば高い機能を持たせることもできるロボットです。

最近ではtoioを学校の教材として使えるという声をいただき、熊本県人吉市の小学校などを皮切りにプログラミングが必修化された小学校や中学校に導入いただいた事例があります。最近では千葉県流山市にも全面的に導入していただくことになっています。

▲　スライド2・小学校で必修化された
プログラミング授業の教材にも採用されている

toioで大切にしているコンセプトは、「触って夢中になれるデジタル体験」です。「作ったものが動き出す」という体験は、画面の中では触れることができませんが、目の前で起こると身近な存在になります。おもちゃが目の前で動き出す体験、自分の思い通りに動かすことができる体験ができれば楽しくて夢中になるでしょう。それが、子どもたちが生まれ持っている感性、プログラミング的な思考を育むのではないかと考えています。

toioに使われている重要な技術に「今、自分がどこにいるかという『絶対位置』を正確に検出できる」技術があります。紙の上に特殊なパターンを印刷し、そのパターンを光学式センサーで読み込むことで、XとYの座標のような「番地」がリアルタイムに分かる技術です。これにより「きびきび動ける」「ゲーム的な動きができる」ようになっているのです。この「絶対位置を正確に検出できる」技術を搭載しているロボットは非常に珍しいです。

この技術が搭載されているので、toioを2台使うと例えば相手の位置を追いかけっこする動きや、連動するような動きなど、様々なゲーム的な動きを実現できます。

▲　スライド3・光学式センサーで
「絶対位置」を瞬時に判別する技術が搭載されている

toioは、思い通りにプログラミングができて、ストレスなく思い通りに動かして楽しめます。ゲームも簡単に作れます。パソコンやタブレットを使わずに紙のカードと本を使って行うアンプラグドのプログラミング学習から、パソコンやタブレットを活用したビジュアルプログラミング、さらにはJavaScriptなどを用いたテキストプログラミングまで、段階的に学習体験できるのが特長です。

▲　スライド4・パソコンを使わずに始め、
3段階にステップアップしながら学べる

アンプラグドは、絵本作家の方と一緒に作った教材です。パソコンを全く使わないので、マウスやキーボードの使い方も覚えなくてかまいません。絵本形式で問題が出てきて、カードを並べて、迷路をどうやってクリアするかをキャラクターの「ロジーボ」に教えてあげるという内容です。机を皆で囲みながら親子でも、友達とでも体験できます。

▲　スライド5・パソコンもキーボードもマウスも使わずに
「プログラミング的思考」を体感できる

アンプラグドの中には「順次、分岐、反復」というプログラミングに非常に重要な要素が網羅されています。学校のグループワークで使われた例では、他の人のプログラムに割り込んで「こうやろうよ」とディスカッションにつながったという報告や、意図どおりプログラムできて実際に目の前で動くと感動する、といった感想をたくさんいただいています。成功体験ができることで、夢中になれます。楽しくてもっと工夫したくなって、身の回りのものを組み合わせて工作したり、レゴブロックを組み合わせたりすると、自分だけの作品ができます。こういった体験がSTEM教育にもつながっていくと考えます。

▲　スライド6・遊んでいるようで、
しっかりプログラミングの基本要素を学ぶことができる

人々が生まれてからずっと身近に慣れ親しんでいるリアルな世界では、手を使って触って、いろんなことを理解します。何が起こるかの予測も簡単です。私はロボット研究者として、現実世界の価値について考えました。触ることができない映像の世界の中で起こる、おもちゃが動き出すようなことを、小学生から現実の世界で、身近な延長として体験できたら、ロボットプログラミングでいろんなことが実現できるという理解につながり、プログラミングもより身近な存在になる、そして、すべての小学生にとって「あたりまえ」の存在になるのではないかと考えています。

▲　スライド7・ロボットとプログラミングが
身近な存在になってほしい

toioでは、スクラッチ型の本格的なビジュアルプログラミングもできますので、子どもだけでなく大人も夢中になれます。ご家族で楽しんでいただいています。

例えば「トイオの大喜利」という、ネタに基づいて作品を考える大会を開催しています。他には、toioを12台同時に使ってAR作品を作った例、AIを組みあわせてサッカーロボットを作った例などユニークなアイデアを実現した作品があり、子どもから大人、そして世界的な研究者やアーティスト・クリエイターにも手軽に動かせる小型高性能ロボットとして活用いただいています。

▲　スライド8・toioの様々なユーザーから
プログラミング作品が多数公開されている

他には、今年に入ってから再開したいろんなワークショップでも使っていただいています。

この夏には、一般社団法人xDiversity代表理事で筑波大学 図書館情報メディア系准教授・デジタルネイチャー開発研究センター センター長の落合 陽一さん、ソニーコンピュータサイエンス研究所の遠藤 謙さんと一緒に義足をプログラミングで動かすワークショップを開きました。2台のtoioを使って紙の足を動かすことで義足の動かし方を知ろうというものです。コピー用紙で作った足を動かすだけなら簡単だったのですが、片側を厚紙の足にすると、歩き方が全く変わってしまい、どうしたら早く歩けようになるかを考えなければならなくなりました。toioは再現性が高く正確に動くので、何度も何度も試しながら自分で仮説を立てて、それを検証していくことができます。ワークショップの会場は大変盛り上がりました。

ロボットコンテストにも使っていただいています。先日は追手門学院 大手前中・高等学校の生徒さんがtoioを使った渋滞シミュレーションを作りWROというロボコンで発表されました。「車をたくさん動かす、けれどぶつからない」というもので、この作品は世界大会に出場しています。

▲　スライド9・toioを使った渋滞シミュレーションが、
ロボコン世界大会に出場した

他にも、MIT MediaLabの研究室でtoioをたくさん組み合わせた合体変形ロボットが作られたり、アート作品に活用されたりもしています。

▲　スライド10・たくさんのtoioを使った
ロボットアート（左）と合体変形ロボット（右）。

今年の秋には、日本ロボット学会のワークショップも使われました。中学生向けで、迷路をクリアしながら目的地に着くデリバリーロボットです。自宅の机の上で試せる、オンラインのワークショップです。実際にやってみると、壁にひっかかって上手く動かない、でも動かさなければならない、といった現実的な問題を試すことができます。

このワークショップでは、toioは手軽に使えるだけでなく、移動ロボットに必要な技術を全て網羅して体験できると高く評価いただきました。

▲　スライド11・日本ロボット学会のワークショップでも
toioの技術が高く評価された

デリバリーロボットのワークショップで使ったtoioの迷路探索は、実はとても簡単なプログラムで動いています。toioには上部に磁石が動いたかどうかが分かるセンサーがついています。ここに磁石付きの突起のついた部品を付けるだけで、磁石が引っ込んだらぶつかったと分かるようになります。ぶつかったら曲がる。ぶつかっていなかったらまっすぐ進む、一度通った場所は座標を使って記録しておいてスキップする。それだけで迷路を潜り抜けられるようになります。

コロナの影響で注目度が配達（デリバリー）ロボットの需要が高まり、世界的に普及が進んでいますが、小中学生でも自分たちの力でプログラミングして、作る体験をすることができます。リアルな体験を通して身近に感じることで、うまく付き合いながら使いこなす素養ができます。

▲　スライド12・世の中で注目を集めているロボットも、
自分で作ってみて身近に感じられる

プログラミングする、ロボットを触る、動かすとはどんなことなのかを体験することで、将来ロボットを作る職業に就かないとしても、「ロボットはこんなところが難しい」「こんな考え方で動いているんだ」といった感覚を持てるようになります。そうなれば、「誰のために何をするロボット」も考えやすくなりますし、ユーザーとしても理解が深まり使いやすくなるのではないか、私達はそのように考えています。

最後に、そもそもなぜtoioを作ったのかの背景をご紹介します。

私は、高専ロボコンに出ていた頃に、チームの仲間と苦楽を共にしながら一緒に試合に出て自分たちのアイデアで勝負すること、モノづくりに情熱を燃やすことは楽しいなと思いました。

▲　スライド13・高専時代のチームアップでの
ロボコンへの出場等が、田中氏の「楽しい」原体験

toioは2012年、ソニーコンピュータサイエンス研究所でAlexis Andréというインタラクション研究者の仲間との出会いがきっかけで研究開発がスタートしました。社内ユーザーテストで子どもたちに触ってもらったところ大喜びされて、早く発売してくれという声をたくさんいだたきました。

2013年には研究発表も行いました。当時プログラムは完成していたのですが、ハードウェアとしてはまだまだでした。社内でプロジェクト化されてからはベンチャー気質なチームとなってどんどん試作を行い、製品化につなげました。2016年にセンサーを内蔵化できたことが大きかったです。

2017年に東京おもちゃショーで製品発表とソニーのクラウドファンディング・ECサイトで先行予約販売を行い、2018年には体制強化のためSIE（ソニー・インタラクティブエンタテインメント）にチーム全員が異動、2019年には一般発売開始となりました。

▲　スライド14・2019年に発売された
toioのラインナップ

そこからは先述のように学校教材としても使っていただいています。toioを使って子どもたちが、工作も、ゲームも、プラグラミングも、思い思いに工夫して楽しんで、私達が目指す「『実世界でインタラクティブエンタテインメント』をつくろう！」を実現してくれれば嬉しいと思います。

▲　スライド15・教材としてのtoioも創意工夫をして、
ロボット作りを楽しんでほしい

＞＞　後半へ続く