〜計算幾何学がもたらす、数値から解放された「直感的ペーシング」の探求〜
専門分析データ・詳細報告書
本プロジェクトの策定にあたり、最新の市場データおよび生理学的知見に基づいた詳細な調査を行っています。本稿の基礎となる学術的根拠および市場分析については、以下の報告書を併せて参照されたい。
[【Vision AuRa 調査報告書】生理学的根拠と市場転換点の分析はこちら]
1. 開発背景：「数字を見て走る」行為への問い直しと情報のジレンマ
現在、国内におけるジョギング・ランニングの推定実施人口は約758万人に上ります（公益財団法人 笹川スポーツ財団『スポーツライフ・データ2024』調査に基づく）。多くのシリアスランナーや市民ランナーが、スマートウォッチやスマートフォンのアプリを利用し、自身の走行データを厳密に管理することが一般化しました。
デバイスによるデータ管理がランニングの質を向上させた一方で、現代のデジタルテクノロジーが普及したことにより、「情報のジレンマ」ともいえる新たな課題も見えてきました。
データを確認しようとするたびに発生する、手首へのわずかな視線移動。これは走行フォームの乱れにつながる可能性や、前方への注意が一時的に途切れる要因となります。また、画面に表示される「キロ4分30秒」といった無機質な数値と、ランナー自身が感じている身体感覚との間にズレ（ギャップ）を感じる場面もあります。「あと15秒ペースを上げなければ」と走行中にペースを頭の中で計算・判断する認知的な負荷により、ランナーは「走る」こと以上に、「考える」ことへ意識を割かなければならない瞬間が存在するのです。
私たちは、「数値をより見やすく加工する」のではなく、「数値を見なくても感覚的にペースを把握できる体験」そのものを設計できないかと考えました。
「頭で考えて走る」状態から、すべてのランナーを解放したい。
こうした現代のランナーが抱える認知負荷の課題を解決するため、AIシステム開発学科の6名による学生R&Dチーム T_KANNAGI（PM：梁智徳、テックリーダー：モハメドルクマン、メインエンジニア：スヤミンミャッ、サブエンジニア：テェット トゥーサン / ゼーヤ ピョー、テストエンジニア：川西栄也）が立ち上がりました。
産学連携パートナーであるソラド株式会社様の発案・協力のもと、計算幾何学とAR（拡張現実）技術を高度に融合させ、模索を続けました。
私たちが導き出した答え――それは、「数字を見る」という行為を、「目の前のランナーを追う」という体験へ置き換えることでした。それが、次世代ARペースセッター「Vision AuRa（ビジョン・オーラ：略称 VAR）」です。
私たちが目指したのは、新しいランニングアプリの枠組みではありません。「数字を読む」から「体験する」へ――ランニングそのものを再設計することです。
2.「数値を読む」から「アバターを追う」へ。ランニング体験の再定義
次世代ARペースセッター「Vision AuRa（以下、VAR）」は、透過型AR技術を用いて、現実世界のロードや陸上トラックの上に「仮想の前走者（アバター）」を現実空間に重ねて提示するシステムです。スマートウォッチに表示される情報を、そのままARグラスへ表示するのではなく、数値確認の頻度を減らすことで認知負荷の軽減を試み、ランニングにおけるペース把握の体験を再設計することを目指しています。
『VAR』は、情報量を増やすことではなく、数値情報を視覚的な位置関係へと変換し、ランナーがアバターとの距離や動きを通じて直感的にペースを把握できるUX（ユーザー体験）の実現を目指しています。この体験を具現化するため、システムは以下の3つの設計コンセプトに基づいて構築されています。
① 前方注視によるフォーム安定化の支援
ペースを確認するために腕時計に視線を落とす動作の頻度を減らし、ランナーが視線を前方へ向けたまま自身のペースを把握できる環境を目指します。これにより、屋外における周囲の安全確認と、ランニングフォームの安定化との両立を支援することを目的としています。
② 認知リソースの最適化（Flowへの没入支援）
「目標から遅れているから、ピッチをこれくらい上げて……」と脳内で処理する認知的ストレスを低減し、人間の追従行動や競争心理を活用したペーシング体験へ置き換えます。脳の処理負荷を低減することで、走ることそのものへより集中しやすい状態を作り出し、ランナーが本来目指すべき「没入状態（Flow）」へ到達しやすい体験を目指します。
③ 伴走体験の再構築（ソーシャルプレゼンスの提示）
視界に現れるのは、無機質なテキストデータではなく、視認性を考慮した半透明の3Dアバターです。これにより、単独トレーニング環境において、より没入感のある「対戦・並走」のシチュエーションを創出します。過去の自分のベスト走行データ（ゴースト）や、遠方にいるランナーのデータを投影することで、時間的・地理的な制約を受けない伴走体験の実現を目指します。
これら3つの設計コンセプトは、本プロジェクト独自の発想だけではなく、スポーツ科学、運動生理学、認知心理学などの既存研究を設計思想の基盤としています。次章では、VARの設計を支える学術的エビデンスについて紹介します。
3. 脳と肉体を数値から解放する『VAR』の科学的根拠（既存研究と仮説）
【読者へ向けた本章の前提】 以下で紹介する内容は、現時点で『VAR』自体の効果を実証したものではなく、システムの設計思想の基盤となっているスポーツ科学や運動生理学、認知心理学の既存研究を整理したものです。今後、本システムを用いた実証実験を通じて、これらの理論が屋外ランニング環境においてどのように有効に作用するかを検証していく予定です。
『VAR』は、ランナーがより自然にペースを維持できる体験を目指した設計であり、その背景には複数の学術的知見があります。本章では、アバターを追従する体験が人間の脳と肉体に与える影響について、基盤としている2つの既存研究を紹介します。
① 主観的運動強度（RPE）の増大抑制と「疑似集団走」の仮説
長距離走において、単独で走行する（単独走）よりも、他者と集団を形成して走行する（集団走）方が、ランナーの心理的な負担や「きつさ」が軽減されることが知られています。
- 背景にある生理学理論：セントラル・ガバナー・モデル ノーケス（Noakes）らが提唱したセントラル・ガバナー・モデル（中央総督モデル）によると、人間の脳は運動中に心拍数や体温といった身体的シグナルをリアルタイムで受け取り、それを「主観的運動強度（RPE：疲れの感じ方）」として処理しています。脳は無意識下で疲労を予測し、身体に危険が生じる前にパフォーマンスにブレーキをかけます。ここで、スマートウォッチ等の数値を頻繁に目視確認し、ペース管理のために脳内で再計算（認知ストレス）を強いるプロセスは、脳の資源消費を早める要因となる可能性が指摘されています。
- 本システムにおける設計への応用 既存研究（例：長谷川ら, 2019）では、他者の存在（集団走）が知覚的ストレスを緩衝することが示唆されています。『VAR』は、ランナーの前方に視認性の高いアバターを提示することで、集団走で報告されている心理的効果を、一人でのトレーニング環境でも活用することを目指しています。 ランナーの注意を「身体内部の疲労」から「外部の動的対象（アバター）」へと逸らす効果（外部焦点化：External Focus）を狙うことで、同一の走行速度であっても脳が知覚する主観的運動強度（RPE）の増大を抑制し、結果としてパフォーマンスの持続性向上が期待されます。
② 生理的予備力の解放を促す「ケーラー効果」とゴースト機能の設計
視覚的な「競走相手」の提示が、単独走行時よりも運動出力を向上させる現象について、私たちはスポーツ心理学の先行研究を基にシステムを設計しています。
- 根拠とする先行研究：Jo Corbettら（2012） Jo Corbettらの研究（Influence of Competition on Performance and Pacing during Cycling Exercise, 2012）では、被験者に「他者と競走している」と認識させつつ、実際には「過去の自己ベスト時の自分自身の走行データ（アバター）」を対戦相手として提示する実験が行われました。その結果、単独でのタイムトライアルと比較して、有意にタイムが向上することが実証されています。 明確な視覚的目标が存在することで、一人では無意識のうちに温存してしまう「生理的予備力」の活用を促す現象であり、自分よりわずかに能力の高いパートナーと取り組むことで、単独時以上の力を発揮しやすくなる現象（ケーラー効果）の応用と言えます。
- 本システムにおける設計への応用 『VAR』のゴースト機能（過去の自己ベストデータとのAR競走）は、この心理的・生理的メカニズムに基づき企画されています。将来的には、空間音声技術による演出なども含めた、高い実在感（ソーシャルプレゼンス）の提示を目指しています。 単独トレーニング環境であっても、視覚的に並走者を提示することで、タイム短縮につながる可能性を模索しています。こうした心理学的効果をトレーニングへ応用することを目指し、私たちは今後の開発と実証に臨んでいます。
これらの知見を踏まえ、本プロジェクトではARによる視覚的フィードバックが屋外ランニング環境においてどのような効果をもたらすかを、今後の実証実験を通じて検証していきます。
4. AR市場の転換期におけるVision AuRaの戦略的優位性（USP）
① 2026年、スマートARグラス市場の動向とランニングとの親和性
近年、スマートARグラス市場はこれまでのキャズム（初期市場からメインストリームへの移行期）を超え、本格的な市場拡大期を迎えています。デバイスの軽量化やバッテリー効率の向上、そしてAI技術との統合が進む中、ハンズフリーで視界に直接情報を重畳できるARグラスにとって、ランニングを中心としたスポーツテック領域は極めて有望なユースケースとして注目されています。
② 先行事例の分析とアセットライト戦略による競争優位性
本プロジェクトの策定にあたり、過去に世界的な注目を集めながらも課題に直面したARグラス一体型ペースセッター（例：Ghost Pacer等）の先行事例をフェアに分析しました。これらの先行製品が直面した最大の障壁は、光学シースルーディスプレイや基板、バッテリーなどのハードウェアすべてを「自社専用デバイス」として独自開発・製造しようとした点にありました。その結果、製造コストの膨張や量産の遅延、そしてハードウェアのアップデートサイクルの速さに耐えきれず、市場への浸透に課題を残す結果となりました。
この歴史的教訓を踏まえ、私たち T_KANNAGI は、ハードウェアを独自開発するリスクを回避する戦略を選択しました。すでに市場で普及しつつあり、各分野のトップ企業が莫大なR&D投資を続けている既存デバイス（Apple Watch、iPhone、およびXREAL One等の最先端ARグラス）を組み合わせ、それらを「ソフトウェアで統合する」アプローチです。
市場で十分に検証されたデバイスを活用することで、ハードウェア開発に伴うコストやリスクを大幅に低減しながら、ソフトウェアによる差別化（計算幾何学アルゴリズムやUXデザイン）へリソースを集中できる点が、本プロジェクトの重要な競争優位性（USP）となっています。
③ 想定される具体的な利用シーン（ユースケース）
VARが提供する「数値情報に依存しないペーシング体験」は、日常のランニング環境に適用可能なUXの実現を目指しており、具体的には以下のようなシーンでの活用を想定しています。
陸上トラックでのインターバルトレーニング
設定した一定のペース（例：400mを○○秒）で走行するアバターを提示することで、ランナーは前走者との距離だけを手掛かりにペースを把握し、均一なトレーニング強度の維持を支援します。
自己ベスト更新を目指すペース走・レースシミュレーション
過去の自己ベストや目標タイムのペースデータを3Dアバターとして再現し、バーチャルな競走相手として活用することで、単独トレーニングでもモチベーション維持やペース管理を支援します。
日常のジョギング・ロングラン
設定した目標ペースで走行するアバターを追従することで、腕時計を頻繁に確認することなく、一定のリズムを維持しながら走行できる環境を目指します。
5. ハードウェアの限界に挑むシステムアーキテクチャと開発の現在地
① 3デバイス連携による分散演算システム（アーキテクチャ設計）
本プロジェクトでは、デバイス単体で高負荷な処理を完結させるのではなく、各デバイスのハードウェア特性を最大限に活かして処理を分担する「分散コンピューティング」の思想に基づいています。
- Apple Watch（データ取得を担うセンサーノード）：ランナーの生体ログ（心拍数）およびIMU（慣性計測装置）[*1]によるピッチや歩幅のデータをリアルタイムに高精度計測し、iPhoneへ送信するデータコレクターとしての役割を担います。
- iPhone（システム全体の演算を担う中核デバイス）：全体の主要な演算処理を受け持ちます。Watchからの走行データとスマートフォン自身のGPS情報を統合。遅延やパケットロスによる位置情報の飛びを補正するため、デッドレコニング（自律航法）[*2]や移動平均をベースとした独自の位置情報補間アルゴリズムを実装し、アバターの空間座標をリアルタイムに演算します。
- ARスマートグラス（XREAL One等 / 出力ディスプレイ）：iPhone側の演算結果（座標データ）をデバイス間通信で受け取り、グラス側の頭部トラッキング情報と同期。ランナーの視界に半透明の3Dアバターとしてリアルタイムに重畳表示する、描画処理を担う出力デバイスとして機能します。
② 本年度の到達目標（成功の定義）と進捗状況の整理
本プロジェクトはアジャイル開発手法を取り入れており、限られた研究期間の中で実用性を担保するため、現在の実装フェーズにおいて「検証済みの事実」と「本年度のゴールとして設定したクリアすべき技術的基準（成功の定義）」を以下のように切り分けて管理しています。
| 開発ステータス | 機能・検証項目 | 具体的な内容・アプローチ（成功の定義） |
| 実装・検証済み | 直線運動の描画 基本通信プロトコル ユーザー追従・追い越し | 直線コースにおいて、ユーザーの走行速度の変化に同期してアバターが可変的に直進する描画アルゴリズムを検証。アバターをユーザーが追い越した際、および引き離された際の基本的な挙動ロジックの実装を完了。 |
| 本年度の到達目標 | 曲線部の旋回制御 タイムラグの極小化 空間的な安定性の確保（ドリフト補正） | 陸上トラックのコーナリング（カーブ）進入・旋回時において、アバターがランナーの進路を滑らかに先導し、不自然な首振りやブレを抑える旋回アルゴリズムの改良。 ランナーの頭部運動とアバターの描画位置の同期遅延（システム全体の描画遅延）を極限まで抑え、視覚的な没入感を阻害しない通信および描画処理の遅延低減。 着地衝撃に伴う激しい振動（IMUのノイズ）をフィルタリングし、アバターが空間の地面（トラック面）に常に安定して表示される「地面への位置合わせ機能」[*3]と空間認識技術の統合検証。 |
③ 技術的制約および今後の研究課題
本プロジェクトにおいて、研究開発の誠実性を担保するため、現段階におけるシステムの「制約条件」を以下のように定義しています。
- 環境の制約：現段階のシステムは、高度な空間認識や進路予測を単純化するため、白線やコースが制御された「陸上トラック（または障害物のない直線コース）」での利用を前提として設計しています。
- 安全性と公道利用の課題：周囲の状況変化が激しい一般公道やクロスカントリーコースでの利用においては、GPSの遮蔽（マルチパス問題）による位置精度の低下や、他者・障害物との接触といった安全上のリスクが残されています。これら公道での実用化に向けた環境認識（遮蔽物の判定など）の組み込み、および安全基準の検証については、本年度の開発対象外とし、次世代フェーズ以降の重要な「今後の研究課題」として位置づけています。
◎専門用語のミニ解説
*[1] IMU（慣性計測装置）： 加速度や回転（角速度）を計測し、端末の姿勢や動きを推定するセンサー。ランナーの走るリズムや頭部の動きを正確に捉えるために使用します。
*[2] デッドレコニング（自律航法）： GPSの電波が届きにくい場所でも、最後に確認された位置とセンサー情報（速度や方向）をもとに、現在の位置を推測して補う技術。
*[3] 地面への位置合わせ機能： 一般に「Ground Snap（グラウンドスナップ）」と呼ばれる処理。ランナーの上下動によるノイズを抑え、アバターを路面に密着させるための技術です。
6. 神戸から発信するスポーツの未来：T_KANNAGIの開発体制と技術承継
① 学生チームによる研究開発体制
次世代ARペースセッター『Vision AuRa（VAR）』の研究・開発は、先端IT技術を学ぶ「神戸電子専門学校 AIシステム開発学科 AIアプリケーションコース」の学生6名によるチーム T_KANNAGI が担っています。各メンバーが専門領域を持ち、相互に連携するアジャイルな開発体制を構築しています。
- 梁 智徳（プロジェクトマネジメント）： プロジェクト全体の進行管理、およびペーシングUXの設計思想の統括。
- モハメドルクマン（テックリーダー）： 3デバイス間の分散演算における通信アーキテクチャの設計・検証。
- スヤミンミャッ（メインエンジニア）： 計算幾何学アルゴリズムをベースとした、アバターの位置情報補間ロジックの実装。
- テェット トゥーサン / ゼーヤ ピョー（サブエンジニア）： ARスマートグラス側へのアバター描画制御、およびセンサーデータ取得のシステム実装。
- 川西 栄也（テストエンジニア）： 実走環境における遅延計測、およびアルゴリズム改良に伴うリグレッションテストの実行。
② 産学連携による持続可能な技術承継体制
学生による研究開発プロジェクトにおいて、メンバーの卒業やチームの解散に伴う「技術の風化」は大きな課題です。検証された設計思想やソースコードが一過性の成果物で終わってしまっては、スポーツテック市場への継続的な貢献には繋がりません。
この課題に対し、本プロジェクトでは産学連携パートナーであるソラド株式会社様への技術資産の承継体制を構築しています。プロジェクト期間中に T_KANNAGI が構築した位置情報補間アルゴリズム、描画制御システム、および各種実験データやソースコードは、すべて技術資料として整理され、同社へ継続的に承継されます。
これにより、学生チームが基礎研究や初期プロトタイプ開発の検証を担い、その成果を企業が持つ開発体制や技術的知見を活かして製品化や公道実証といった次フェーズの社会実装へと発展させる、持続可能な共同開発体制を実現しています。
③ 結び：数値から解放されたランニング体験の実現に向けて
本プロジェクトが目指すのは、単に最先端のARグラスを用いたアプリケーション開発ではありません。ランナーがスマートウォッチの無機質な数値に束縛されることなく、前方の空間と自身の身体感覚に意識を集中できる「新しいペーシング体験」を提示することです。
ここ神戸の地から始まった T_KANNAGI とソラド株式会社様の連携は、スポーツ科学と先端テクノロジーの融合を目指し、着実に前進を続けています。本年度後半に予定している陸上トラックでの実証実験を通じて、設計したペーシングUXの有効性を検証し、「数値を読む」から「アバターを追う」へ──新たなランニング体験の実現を目指します。
Vision AuRaが目指す未来
Vision AuRaは、ランナーが数値ではなく身体感覚に集中できる新しいランニング体験の実現を目指しています。
本プロジェクトでは今後も実証実験を重ね、スポーツ科学とAR技術を融合した新たなトレーニング支援システムとして社会実装を目指していきます。
謝辞
本プロジェクトの推進にあたり、多大なるご支援と技術的なご助言をいただきました産学連携パートナーのソラド株式会社様、ならびに研究環境の提供や学術的なアプローチへのご指導をいただきました神戸電子専門学校の諸先生方に、チーム一同、心より深く感謝申し上げます。皆様の並々ならぬご協力と、未来のスポーツテックへの共感があってこそ、本研究開発は一歩ずつ着実な前進を遂げることができております。重ねて厚く御礼申し上げます。
コメント