図1 Rutgers大学の「人間-コンピュータ・インターフェイス」の研究者は、ユニークな力フィードバック変換器を開発しました。これによって、外傷性の負傷から回復しつつある手足の段階的運動をコンピュータで制御したり監視したりすることができます。変換器は、手のグローブと足のブーツにぴったり合うように埋め込まれていて、きめられた持続時間、プログラムされた力と動きを負傷している手足に加えます。医療の専門家がリモートからコンピュータ・ネットワークを介してリハビリを監視します。そして、患者はコンピュータ化されたリハビリ運動のライブラリにアクセスができます。上の写真は、Rutgers大学の力フィードバック・ システムです。下の写真は、リモート・リハビリを行っている患者です。この研究は、NSF STIMULATEイニシアティブと障害者への対応(Aid to Persons with Disabilities)プログラムのもとでサポートされています。
（DLI2 or DLI Phase2：Digital Library Initiative, Phase2） 図2 詩人であり彫刻家のウイリアム ブレーク(William Blake)のよく知られた詩の多くは、「彩色本」として著者によって個人出版されました。それは、ブレーク自身によって、たぶん彼の妻の助けも得て、彫り込まれ、手で着色されました。これらの版が数少なかったため、彼は実際は多くの読者に与えたかったのですが、ほとんどの人は彼の詩を見る機会がありませんでした。この問題こそ、いまディジタル・ライブラリ技術の対象となっているのです。ブレークの「彩色本」の多くのディジタル複製が、現在、ウイリアム ブレーク(William Blake)書庫にあります。製作者によると、無料のWebサイトで、「きわめて異質で、広く分散されていて、しばしば厳しく制限される画像や文学の主要な芸術作品に統一してアクセスできる国際的公共のリソースと考えられる。この書庫(Archive)は、版、カタログ、データベース、および学術的なツールを十分に検索可能なテキストとイメージを備えた書庫に統合したものである」とのことです。上のイメージは、1999年1月号の「Magazine of Digital Library Research of D-Lib Magazine」で取り上げられました。これは、"Corporation for National Research Initiatives"によって製作されました。ディジタル・ライブラリ イニシアティブ(Digital Libraries Initiative)を代表して、DARPAによって援助されています。
ウイリアム ブレーク(William Blake)の「The Book of Thel、コピーO、プレート1(詳細)」
Lessingi J.Rosenwaldの収集、国会図書館、William Blake Archive
<http://www.iath.virginia.edu/blake/>のご好意による。
以上の許可を受けて使用しています。
大規模な都市環境に対するリアルタイムの視覚化システム
図３ バーチャルなロサンゼルスのダウンタウンの散歩。 このNSFサポートのUCLAのプロジェクトの目標は、土木工学、都市デザイン、および都市計画の問題解決を支援することにあります。
医療手順では、多量のデータを視覚化する機能がしばしば重要になります。臨床治療では、体の中の深い部分を見る機能 - 脳などはとくに - によって、外科手術またはその他の治療法の実施が最小の患者の苦しみでうまく行えるか否かを判断することができます。これらの基本的な要求は、リアルタイムのデータの実際的な視覚化を可能とするバーチャル・リアリティ技術によって次第に解決されつつあります。NIH/NCRRの研究者は、バーチャル・リアリティ技術を利用して、手術やその他の医療手順をシミュレートし、また、原子顕微鏡のような高分解能機器とインターフェイスを取ります。彼らはまた、外科の共同作業を構築し、評価します。このことによって、リモート・ユーザーは、基礎研究のための科学機器、分子レベルの視覚化、および外科や放射線処理計画のような治療法介入への高速アクセスが可能になります。
1999年度、NCRRは、イメージにガイドされた神経外科手術をサポートするために、拡大された現実性（バーチャル・リアリティの一形式）の研究を主導し、広範な技術研究開発をカバーするリソース・センター（resource
centers）において、8つの共同デモンストレーションを開始しました。2000年度は、これらの成果に基づき、NCRRは、明確になってきたバーチャル・リアリティの技術や環境に対する新しい用途に注目した、追加の研究開発を行うでしょう。
（7）ロボットによる外科手術（Robotic surgery）・・・（NSF、2.4.6参照）
NASA Ames Center for Bioinformatics の研究者は、明瞭で正確な人間の頭の3次元のイメージと結びついた「ソフトウェア・メス」を開発しています。それは、医師が、顔の複雑な整形外科手術を練習するのを補助し、より正確にその成果を視覚化するものです。新しいバーチャル外科手術ツール(Virtual
Surgery Cutting Tool)ソフトウェアを使用して、医師は、3次元眼鏡を掛けて、コンピュータ・モニター、または、大きな「没入できるバーチャル・リアリティ・ワークベンチ」の画面上であらゆる角度から患者の頭のイメージを見ることができます。また、このコンピュータ化された整形は、胸の整形を必要とする乳房切除患者や頭や顔の奇形をなおすために整形手術を必要とする子供などに適用することもができます。
今後、バーチャル・リアリティによって外科医は手術の前に多くの複雑な手順について予行演習することが可能になり、また、医学生のための強力な教育ツールとしても役立つでしょう。コンピュータ化された「バーチャル患者」のディジタル・ライブラリが作られて、複数の医師が、ごくまれな手術に関する情報を共有することもできるようになります。
NASAの研究者は、乳癌検出と診断で使用できる優れたプローブ(探針)を開発して、テストしています。コンピュータ化されたロボットの頭脳の外科「アシスタント」からの副産物であるこのプローブは、しこりを見て、その特徴で、それが癌であるかどうかを調べ、その病気がどのように進んでいるか予測できるように設計されています。診断を早めて、個々の処置の提案を行い、医者の手助けをします。予想機能は、訓練できるニューラルネット・ソフトウェアを使用して、対象となるものの特性やパターンを探します。
（10）戦場認識（Battlefield awareness）・・・（DARPA、2.5.1参照）
（12）情報の視覚化（Information Visualization）
情報の視覚化というのは、本来空間的なデータおよび情報をビジュアルなフォームに変換する処理です。このことによって、ユーザーは、情報をよく理解することができるようになります。HuCS
R&Dの一部として、NISTは、複雑な情報のアクセス、処理、交換のために、3次元の視覚化とコンピュータ・グラフィック技術の有用性と実現可能性を調査しています。
1999年度、NISTは、大きな集積データにアクセスする統計的なテキスト検索システムを視覚化するためのインターフェイスの利便性と拡張性を測定するための評価方法およびテスト
コーパス（言語分析用の大規模な資料。例文の集まり等。）を開発しています。また、NISTの研究者は、Webサイトを通して、ユーザー・ナビゲーション・パスを監視する視覚化システムを開発しています。これによって、利便性担当の技術者は、サイトのユーザー・インターフェイスの有効性を確認することができます。NISTは、大型スクリーンに視覚化されたドキュメントと関連情報の利用に関して調査する計画をもっていて、電子化された「最新鋭の(スマート)」ミーティング・ルームの中での人間とコンピュータの効果的な対話をサポートします。
図４ NISTは、複雑な情報のアクセス、処理、交換のために、3次元の視覚化とコンピュータ・グラフィック技術の有用性と実現可能性を調べています。上の地球の3次元モデルでは、概念的に同じドキュメントのクラスタとそれらの間の関係が表現されています。
NISTは、産業界のパートナーと協力して、製造工程を加速するための3次元視覚化の適用に関し、研究をしています。NISTの研究者は、多くのバーチャル環境と、バーチャル・リアリティ・モデル化言語(Virtual Reality Modeling Language(VRML))を含むWeb上の視覚化と共同作業用のツールの利便性と性能を解析しています。それらのツールは、高性能で「最新鋭の(スマート)」空間で分散された共同相互作用を視覚化します。これらにはまた、商品としてすぐ入手できる(commercial off-the-shelf)のソフトウェアも含まれていて、それによって、工場の中の組立ラインの視覚化を行い、また、部品の設計や組立をサポートすることができます。
（14）バーチャル・ワールド(Virtual World)
NOAAのPacific Marine Environmental Laboratory(PMEL)とOld Dominion大学は、パートナーシップを継続していて、科学者に汎用のJavaツールを提供しています。それによって、科学者たちは、GISやMatlabのような商品のカスタマイズ化されたルーチンから生成されるグラフィカル・オブジェクトを結合して、Web上の対話的な探査用に自分自身の統合されカスタマイズ化されたバーチャル・ワールド(Virtual
World)を作ることができます。
科学者がこのJavaツールキットで組み立てたバーチャル・ワールドには、それぞれ固有のグラフィカル・オブジェクト( 例えば、等高スライス、ベクトル、水深、地形)、3次元領域、事前に定義された視点の仕様、近接センサーのトリガー、およびオーディオ、ビデオ機能が含まれます。また、PMELとOld
Dominionもまた、蓄積されたデータからバーチャル・ワールドのリアルタイム生成を研究します。
図５ NOAA/PMELとOld Dominion大学は、VRMLとプロトタイプでカスタマイズ化された3次元グラフィカル・オブジェクトを含むバーチャル・ワールド(Virtual World)で、NOAAのエルニーニョ・データの3次元表示を開発しました。ユーザーは、グラフィカル オブジェクトと、Web経由でバーチャル・ワールドと対話することができます。上に表現されているのは、NOAAの熱帯太平洋のエルニーニョ・ブイのネットワークからの海洋温度で色付けされた赤道付近の太平洋の海面です。これらの3次元VRMLの描写は、ペルーのアンデス山脈から見た8Nから8Sの赤道沿いのエルニーニョ(1997年12月)とラニーニャ(1998年12月)を示しています。
NOAAは、NOAA保有データへのアクセスを必要とする研究の共同作業を推進するため、NCSA Habaneroのような高度な分散ネットワーク共同作業ツールを使用しています。Habaneroは、共同作業用フレームワークであり、インターネットを通してリモート・ロケーションから共有アプリケーションを生成し、作業するために使用できるアプリケーション・セットです。これによって、グループウェアのアプリケーションの開発者は、既存のアプリケーションを共同作業アプリケーションへ作り込んだり、または変換することが可能で、強力な共同作業のソフトウェアを短期間で作成することができるようになります。有用なHabaneroのツールには、ホワイトボード、共同作業が可能なテキスト・エディタ、Javaグラフ、およびいろいろなチャット・ユーティリティが含まれています。
ツールは、複数の地理的に分散されたデータ保管場所に保存されたプロファイルデータセットから、統合されたブラウザ・イメージを、瞬時に生成できるように、発展しつつあります。これによって、違う場所にいる複数の科学者が、これらのイメージを見て、共同作業中のすべての科学者のデスクトップ上に同時に注釈を表示させることができるようになります。すべての共同作業者が、対話的にメッセージを送信して、表示されているデータを変更することもできるでしょう。
（16）NOAAServer
NOAAは、テキスト注釈や行注釈、個々のプロファイルの強調、データ値の表示、複数ユーザーのサポートなどの強力な共同作業用の機能を備えたプロトタイプ・アプリケーションを実現してきました。また、複数のNOAAServerというデータ・サーバーへのユーザー・フィードバックとアクセスを含むようにプロトタイプを拡張させる計画ももっています。
このプロジェクトは、NCSAで開発されている共同作業用のツールとNOAAServerプロジェクトのもとで違った場所の複数の記録保管所からのデータを統合する現在開発中のグラフィックスのてこ入れをします。
（17）会話認識技術（Speech recognition technology）
NISTは、技術開発状況の追跡と進捗度の評価のためのベンチマーク・テストの開発によって、会話技術に関して、DARPAおよびNASAと協力しています。DARPAとのその作業では、NISTの研究者は、連続会話の認識とラジオやテレビのニュース放送で使われている大量で難解なボキャブラリの理解に焦点を当てています。NSAのために、NISTは、電話での会話の書取りのテスト・プロトコルと通話者認識技術を実現しつつあります。これらのテストには、イギリス、フランス、およびドイツの科学者も関わっています。
1999年度、NISTは、テストベッド上で、話し言葉に基づく情報検索技術の開発とテストを行っています。研究は、ユーザーとの対話、および、対話管理プロトコルの実験に焦点を当てています。1999年度と2000年度の会話技術研究プロジェクトは、自動会話認識とその書取り、会話ドキュメント検索、話題検出と追跡、および新しい情報抽出方法およびテストに焦点を合わせ力を注いでいます。
NISTにおいて、SIMA（製造アプリケーションのためのシステム統合）研究者は、エンジニアリング・ソフトウェア・システムと製造ソフトウェア・システムの間、および人とアプリケーション自体の間のインターフェイスの改善をする技術を開発しています。インターネットからアクセス可能な、信頼できる、科学＆工学知識のリポジトリの開発、及び、コンピュータ化された共同作業ツール、遠隔操作ツールの開発を通して、NISTは、先進的製造システム・アプリケーション間の相互運用性をサポートします。
図６ シミュレーション・ツールは、製造組立作業のモデル化で使用され、作業計画を行うエンジニアの生産性の向上を手助けします。左の写真は、人間工学モデル化ソフトウェア・システムのデモンストレーションです。バーチャルな人間が、NIST開発のコンピュータ言語で指定されたアセンブリに関する命令を使用してマイター・ソーのベースを組み立てています。人間工学シミュレーションの環境は、組立工程を確認したり、人間工学の解析を行ったり、また、実際の組立作業者のトレーニングにも使用されます。
バーチャル機械工場(Virtual Machine Shop)は、製造シミュレーション環境に対するインターフェイスの開発、テスト、および評価に使用されています。右の写真は、NISTが開発した機械工場シミュレーションを示しています。ここでは、材料が供給されて、切断工具がセットアップされて機械工具マガジンに装填されて、部品が加工され、そして、材料が処理されます。NISTは、製造シミュレーション・ソフトウェアと、エンジニアリングと作業をサポートするソフトウェアとの間のインターフェイスを開発しています。
プラントや工場の設計における仕事を援助するために、NIST R&Dは、プログラマブルな人間工学モデルをもったモデリングとシミュレーション・ソフトウェア・システムの商品化、新しい人間のモデル化プログラミング言語、および機械とオブジェクトの動きの物理学ベースのモデルの統合を進めています。これらの技術は、プラントの再構築あるいは工場新設に対する大きな投資を行う前にプロトタイプ化されたプラントのレイアウト、材料やコンポーネントの搬送、および人間の要素を「シミュレートした工場」を建設する作業を実現します。これらの努力の結果は、国際標準化機構(International
Organization for Standardization)のような標準化機構で行われる合意による標準化作業において取り上げられます。
NISTは、メーカー、販売業者、および研究者に、ビジネス・アプリケーションにおける共同作業技術の実践に必要な構造化手法、ガイドライン、および規格を提供するため、製造における共同作業に関する仕事を続けています。これはすでにロボットによるアーク溶接に関する研究を援助してきました。それは、ビデオ、さらにイメージ、オーディオ、テキスト、データベースのレコード、およびイメージ注釈などのさまざまのデータ形式のローカルおよびリモートの非同期、同期の共同作業を必要とします。この仕事のひとつの成果はオーディオ、ビデオ、およびログ・データなどの様々な時間索引が付けられたデータの流れを同期させる注釈能力をもった共同作業用のツールのプロトタイプになるでしょう。
図７ NISTの"Ceramics WebBook"は、科学者や技術者に大規模で、権威ある情報データベースへのインターネット アクセス機能を提供しています。このセラミック材質の大きい粒状欠陥のこのイメージは、WebBookの"Fractography"の章のきずカタログの中にあります。多くの高度なセラミックの強度は、材料に存在するきずや材料の本質的な破壊強度によって決まります。 強度試験の結果は、この試験が品質管理、材料開発、または設計のいずれの目的で行われたのかもこれらのひびに関する内容の中に示されていなければなりません。
（21）生体臨床医学共同実験室（Biomedical technology Collaboratory）
NCRRは、NCRRがサポートするリソース・センターで8つの共同実験用テストベッドを開始しています。これらのテストベッドは、増大しつつあるインターネットの能力、たとえば、増強された帯域幅、セキュリティ、アクセス、信頼性などの能力を最大限に利用するように設計されており、一方、遠隔ロケーションからの機器(ナノ・マニピュレータ[NanoManipulator]、電子光学顕微鏡、National Medical Resource[NMR]の分光計)の制御、共同作業のソフトウェア設計、インターネット経由の完全な結晶学的な実験、精巧な視覚化システムへのリモート・アクセス、および共同作業の薬剤開発、たん白質工学などの技術がテストされています。
（24）Medline Plus・・・（NLM、2.5.3参照）
（25）Visible Humanプロジェクト・・・（NLM、2.5.3参照）
図８ コロンビア大学の研究者は、"Visible Human"データセットから入手した解剖学的構造の3次元の高品質カラー写真の「ギャラリー」を作成しています。3次元視覚化は、完全な対話型で、大学生や卒業生の医学教育、患者の教育、および産業界で使用、再利用が可能です。この知識ベース デザインは、NLMのUMLSを使用してコロンビアで行われた作業で構築されています。写真は、"Quicktime"ムービーからのスナップショットで、ぼうこう、前立腺、および尿道の回転3次元イメージが表示されています
（27）利便性（Usability）
より多くの会社や研究所が、電子商取引、情報配信、およびネットワーク化されたアプリケーションのためにますますWebサイトに依存するようになるにつれ、利用可能なWebサイトの設計能力が、生産性や販売の増大、およびコストやユーザー不満の削減のために重要なものとなっています。NISTは、Webサイトの設計と評価を自動化して、サポートするためのツールを開発しています。これらのツールはWeb設計者が、設計段階の潜在的利便性の問題に関してサイトを分析するのを助けて、利便性の専門家がそれらの評価を速める際の補助をします。1999年度、NISTは、多くのガイドラインと現在のWebの利便性研究に基づく自動化された解析機能を拡張し、計測ツールを改良し、利便性に関し、洗練されたアイコンの効果についての研究を行いました。
（28）指紋と顔写真の規格（Fingerprint and mugshots standards）
1960年代後半にNISTは、自動的な指紋イメージの比較とマッチングのためのコンピュータ化されたアプローチを生み出すために、米国連邦捜査局(FBI：Federal
Bureau of Investigation )とパートナーを組みました。この作業は、指紋や顔写真を捕捉して格納するための標準規格と仕様、さらに指紋処理技術のテスト用の指紋および顔写真イメージのデータベースの作成を含むまでに発展してきました。NISTの研究開発は、電子イメージとその関連データ（たとえば識別マークのような）の品質、フォーマット、および転送に関する標準規格と仕様を成果として残しました。
NISTは、正式なANSIのデータとイメージの相互運用性(interoperability)規格の開発を調停して、相互運用可能なシステムのためのデータ交換規格と指紋システムのための評価方法を開発しました。NISTは、FBIの指紋と顔写真のデータのデータ交換におけるANSI規格を維持して、産業界で使用される5万以上の指紋イメージセットと顔写真評価データを記録したStandard
Reference Material CDを発行します。 NISTはまた、公共ドメインのPattern Level Classification Automation
System(PCASYS)を開発して、このシステムの300部以上のコピーを配布しました。
1999年度に、NISTは、電子記録作成者の認証を行うために、個人の指紋とディジタル化された署名を記録したスマートカードを、個人のリアルタイム・スキャンの指紋イメージと組み合わせて使用するようなシステムの開発に着手しました。登録されている正規のディジタル署名とトランザクションの電子署名との両者を使うことによって、このスマートカードで、記録の認証もデータもどちらも不正でないことを確認することができます。
1999年度、ED(教育省)は、教育コミュニティに、教育と学習を改善するためのリソースとスキルを提供するための研究開発を行っています。
EDは、各「教育における地域に即した技術コンソーシアム（Regional Technology in Education Consortia (RTEC)）」のサポートを継続しています。これは、
（30）地域に即した教育研究所（群）（Regional Educational Laboratories）
ED（教育省）の地域に即した教育研究所（群）（Regional Educational Laboratories）は、教育や学習への新しいアプローチのテストを行ったり、トレーニングと技術的な援助を提供したり、さらに、情報の普及を図ることによって、教育者や方針決定者が、効果的に学校改革戦略を実践するのを支援します。
これは、部分的には、
などのような教育技術サービスを通して、成し遂げられています。
ED（教育省）の米国障害者リハビリテーション研究所(NIDRR：National Institute on Disability and Rehabilitation Research)は、身体に障害をもつ人たちの生活を改善するための技術を研究しています。1999年度は、NIDRRのリハビリテーション・エンジニアリング研究センター(RERCs：Rehabilitation Engineering Research Centers)の内、４つが、以下のようなHuCS関連のR&Dに焦点を当てています。それは、
・情報技術アクセス、
・通信の向上、
・一般的遠隔通信アクセス、および
・遠隔リハビリテーション
です。
NIDRRは、身体に障害をもった個人のための補助器具のデータベース「ABLEDATA」、および米国リハビリテーション情報センター（NARIC：National
Rehabilitation Information Center）のリハビリテーション図書目録データベース「REHAB-DATA」をサポートしています。
2000年度には、NIDRRは、情報技術と遠隔通信のアクセス容易性に関して、次の3つのイニシアティブを提案しています。
「生産者、研究者、消費者を呼び寄せるためのデモンストレーション・センター」、
「新製品へのアクセス容易性の作込みを支援するいくつかの産業コンソーシアム」、
「新アプリケーションへの既存技術利用を探求する技術移転プログラム」。