マイクロソフトのHoloLens 2は、顔に本格的なコンピューターを搭載します

アレックス・キップマン氏に、マイクロソフトの複合現実ヘッドセット「HoloLens」の最新版における最も重要な進歩について尋ねれば、彼は必ず「イエス」と答えるでしょう。これは質問の回避ではなく、彼の興奮の証です。

マイクロソフトのAIと複合現実（MR）担当テクニカルフェロー、キップマン氏は、HoloLens 2の「あらゆる点」に興奮している。しかし、詳しく聞いてみると、主な改良点は3つに絞られる。初代HoloLensと比べて、より快適で、より没入感があり、そしてより独創的な価値を提供していることだ。先月、私がマイクロソフト本社を丸一日訪問した際、キップマン氏は「快適性、没入感、独創的な価値」というマントラを何度も口にした。まるで広報担当者から綿密に指導を受けたかのようだった。その後、ある編集者から新型HoloLens 2の新機能について尋ねられたとき、ヘッドギアを通して伝わってきたかのように、このマントラがまだ頭の中で鳴り響いていることに気づいた。

新しいHoloLens 2は、初代ヘッドセットよりも快適で、より没入感を高めています。対角視野は2倍以上に広がり、マイクロソフトが特許を取得した新しい画像技術を採用しています。AI処理ユニットを搭載し、マイクロソフトのクラウドサービスであるAzureに接続できるようになりました。

3,500ドルのヘッドセットが、箱から出してすぐに使える価値をより多く提供できるかどうかは、法人顧客が判断する問題だ。これは、ゲーム用でも、友達にインタラクティブなうんち絵文字を送る用でも、一般消費者がそもそも装着するようなヘッドセットでもない。「これは私やキップマンのような「知識労働者」、つまり一日中デスクに座っている人向けではない」と彼は言う。「これは、デジタルトランスフォーメーションが進む仕事に携わる人々、つまり設計や製造業、ギアシフトの調整や石油掘削装置での作業、軍人のためのものだ」

HoloLensがヘッドセットだということを少し忘れてみてください。キップマン氏は、HoloLensを、専門知識を必要とするリモートワーカーの未来世界のための本格的なコンピューターとして捉えています。そしてマイクロソフトは、HoloLensを世界で最も先進的な複合現実コンピューターにすることを決意しています。そのすべてのユースケースがまだ具体化していないとしても、その点は明らかです。

HoloLensの歴史

HoloLens 2の重要性を理解するには、その起源を知ることが役立ちます。HoloLensの原点は、11年前にまで遡ります。HoloLensは、Xboxの周辺機器であるKinectから生まれました。Kinectは、様々なセンサーを用いて深度マップを計算し、視野内の人間を認識しました。Kinectの発明者としてキップマン氏は知られており、2010年にはKinectの技術の一部をヘッドマウント型ホログラフィックコンピューターに応用し始めました。当時はProject Barabooと呼ばれていましたが、後にHoloLensへと名称が変更されました。

HoloLensが2016年に正式に発売された当時、重さ1.3ポンド（約640グラム）のヘッドマウントディスプレイは、奥行きを検知するカメラと、ホログラフィック画像を目に直接投影する光学投影システムを備えていました。装着すると、周囲の現実世界を見ながら、空中に浮かぶウェブブラウザから、浴槽の中の漫画のような魚、立体的なバイクまで、あらゆるものを見ることができました。あるいは、遠隔地の技術者が目のフレームに現れ、照明のスイッチの修理方法を教えてくれるかもしれません。現在では一般向けデバイスではなく、当時もそうでした。しかし、マイクロソフトは一般の人々が簡単に理解できる多様なアプリケーションを披露しようとしていました。

HoloLensは発売当初、開発者向けにのみ提供されていました。これは、Microsoftが新しいアプリの開発を促進したかったためです。（魅力的なアプリがなければ、ARやVRヘッドセットにお金を払う価値はありません。これは当時も今も変わりません。）その年の後半には、HoloLensのバージョンが、3,000ドルを支払える米国またはカナダの一般消費者向けに出荷されました。

初代HoloLensは、他のテクノロジー製品が成功と呼ぶような意味での「成功」ではありませんでした。売上、エコシステムへの依存、あるいは純粋なブランド力といった点においても同様です。ある意味、一般向けに大ヒット商品となることを意図していたわけではありませんでした。しかし、ホログラフィック専用OSを搭載した初の複合現実ウェアラブルデバイスであり、しかも軽量スマートグラスではありませんでした。Windows 10を搭載したケーブルレスのヘッドセットであり、実際に使える顔認識コンピューターでした。

それでも、初期のユーザーからは不満の声が上がっていました。重い、扱いにくい、没入感が足りないといった不満です。そして、マイクロソフトはそれらの声をはっきりと聞き入れました。

頭を合わせて

HoloLens 2の最も顕著なアップデートの一つは、その構造です。初代HoloLensは前部が重く、額に多くのコンポーネントが搭載されていました。この新バージョンでは、Microsoftはパーツを分割し、レンズと一部の演算処理能力を前面に配置し、残りの部分を背面に移動しました。

マイクロソフトのデザイン担当シニアディレクター、カール・レッドベター氏は、これをスプリットアーキテクチャ設計と呼んでいます。ヘッドセットの前面と背面にケーブルを配線する必要があったため、この設計には独自のエンジニアリング上の課題が伴いました。これらのケーブルはHoloLens 2ではアーム部分に内蔵されています。レッドベター氏によると、この新しいフォームファクターは、新モデルで一定レベルの快適性とバランスを実現するために不可欠だったとのことです。「HoloLensバージョン1では、私たちが知らないことがたくさんありました」と、レッドベター氏はマイクロソフトのヒューマンファクターラボを案内しながら語りました。「しかし幸いなことに、発売から3年が経ち、多くのお客様とお話することができました。」

ヒューマンファクターズ・ラボは、人間の頭部と同じくらいの数のマネキンの頭部が並ぶ巨大な空間だ。人間は机にかがみ込み、最新のデザインに取り組んでいる。耳型、ジェスチャーコントロールのリストバンド、特注の眼深度計もある。過去3年半、レベター氏と彼のチームはこれらのツールを使い、性別、民族、年齢を問わず、95%の頭部にフィットする新しいHoloLensヘッドセットを設計してきた。レベター氏によると、適切なフィット感を見つけることだけでなく、装着者への共感も重要だという。ある時、彼は意図的に大きめに作られたXboxのゲームコントローラーを私に手渡した。「ほら」と彼は言った。「君は5歳だよ」

レッドベター氏と彼のチームは、ヒューマンファクターズ研究所で600人以上の人間の頭部をスキャンしました。さらに100人の被験者がHoloLens 2のプロトタイプを装着し、「ストレステスト」を受けました。長編映画の鑑賞、テーブルゲームのジェンガでのプレイ、他の人間との会話などが求められました。目標は、装着していることを忘れさせることで、理想的には最長2時間装着し続けることでした。場合によっては「2時間以上装着しても、装着を全く外さなかった」とレッドベター氏は言います。一部のテストでは、被験者の首にセンサーを取り付け、筋肉への負荷や疲労を測定しました。レッドベター氏はこのデータに基づき、新型HoloLensは旧型に比べて3倍快適だと主張しています。

マイクロソフト訪問中にHoloLens 2の短いデモをいくつか体験しましたが、初代よりも明らかに快適です。重量もわずか数グラムですが軽くなっています。ヘッドセット背面のクリックホイールは、顔の周りでHoloLensを緩めたり締めたりするのに使用しますが、初代よりもクリック感が控えめです。マイクロソフトによると、バッテリー駆動時間は初代HoloLensと同等の約3時間半とのことです。キップマン氏は、HoloLensのバッテリーが切れる日、つまりそれだけの長時間装着する日が来るのを楽しみにしていると語っています。

素材もアップグレードされています。フロントエンクロージャーはカーボンファイバー製で、冷却性と軽量性を確保しています。ヘッドセットのカスタムプロセッサの熱を放散する陽極酸化アルミニウム製の冷却チャネルも備えています。後頭部にトーストのように固定されるシリコン製のバックパッドには、マイクロテクスチャが施され、髪の毛が抜けることなく適度なグリップ力を発揮します。

少なくともマイクロソフトのターゲット層にとって最も大きな違いとなるのは、新型ヘッドセットに採用された古い仕掛けだろう。前面の筐体が、まるでクールなクリップオンサングラスのように跳ね上げられるようになったのだ。現場や組立ラインで作業中に、ホログラムによる指示と生身の人間との会話を素早く切り替えたい時は、レンズを持ち上げるだけで済む。キップマン氏はこの仕掛けを誇らしげに披露し、この「バイザー」を持ち上げ、また引き下げる。レンズ筐体が再び下がった時、彼は「ホログラムだらけだ！」と叫んだ。

これらの新機能、つまり分割構造、冷却機構、バイザーモードを可能にするヒンジは、HoloLens 2の光学系が完成する前から開発されていたとレッドベター氏は語る。しかし、ホログラムを実現するのは光学系であり、この新しいHoloLensにおいて最も興味深い部分は光学系なのだ。

あなたの目の中の梁

昨年夏、マイクロソフトが2016年に米国特許商標庁にMEMSレーザースキャン技術を用いたディスプレイの視野拡大に関する特許を出願していたという報道がありました。MEMSとは、微小電気機械システムのことで、小型化された電気・機械部品で構成されています。学術誌によると、レーザーは数十年にわたりMEMSの研究と応用に利用されてきました。マイクロソフトの特許出願におけるこの部分は目新しいものではありません。目新しいのは、マイクロソフトが提案した、MEMSミラーを変調させてレーザーを照射することで角度を大きくし、結果として視野を広くするという手法です。

初代HoloLensでは、視野（ホログラフィックコンテンツを見る仮想の視野）はそれほど広くありませんでした。全くと言っていいほど。対象物がウィンドウに対して大きすぎたり、頭を特定の方向に動かしたりすると、見ているものが途切れたり、フレームから外れたりすることがよくありました。スタンフォード大学バーチャル・ヒューマン・インタラクション・ラボの創設ディレクター、ジェレミー・ベイレンソン氏は、2017年に「バーチャルヒューマン」の社会的影響に関するホワイトペーパーを共同執筆しました。このホワイトペーパーでは、ARヘッドセットとVRヘッドセットを用いた研究が行われています。このホワイトペーパーの中で、ベイレンソン氏はHoloLensの狭い視野の限界を痛切なほど詳細に説明しています。

「経験的な観点から言えば、視野は非常に重要であることが分かっています」とベイレンソン氏はWIREDに語った。「視野が広ければ、頭を自然に動かすことができるため、全体的な体験が向上します。」

つまり、これは明らかにマイクロソフトがHoloLensで改善する必要があった点の一つだった。そして、実際に改善された。初代HoloLensの対角視野角は34度だったが、新しいヘッドセットの視野角は「2倍以上」に広がり、対角視野角は52度になったとキップマン氏は述べている。（マイクロソフトは、この新しいアイボックスの正確な寸法を公表することを拒否した。X軸とY軸は視野角の改善を考える上で最適な基準ではないからだ。しかし、拡大の大部分は垂直方向のものだ。）

HoloLensの光学チームは、筐体を拡張しながらも1度あたり47ピクセルの解像度を維持することに成功しました。つまり、初代HoloLensは左右の目にそれぞれ1つずつ、計2つの720pディスプレイを搭載していたのに対し、この新型フェイスコンピューターは左右の目にそれぞれ2Kディスプレイを搭載していることになります。また、レンズスタックも3枚から2枚に削減されました。

HoloLens 2を装着した私自身の体験では、アイボックスの端に自分が触れる感覚がまだありました。録画されたホログラフィック動画でマイクロソフトのキャンパス建設プロジェクトの概要を説明してくれたハンナという女性のホログラムは、私が彼女に近づきすぎると、やはり頭や足がなくなってしまいました。風車の頂上も同様で、これはその日の後半に行われた地形のデモの一部でした。このデモでは、（実際の）手を使ってホログラムをピンチしたりズームしたりする新しい操作方法がありました。つまり、視野は改善され、コンテンツはより鮮明になったように見えますが、途切れることのないホログラムの段階にはまだ至っていません。

キップマン氏と、マイクロソフトの光学エンジニアリングチームを率いるズルフィ・アラム氏は共に、HoloLens 2の視覚体験はまだ完全な没入感には至っていないことを認めている。しかし、彼らが最も期待しているのは、視野を広げた機械的な手法だ。アラム氏によると、マイクロソフトが使用しているMEMSミラーは「世界最大の小型ミラー」だという。そのミラーは、会議室のテーブルの上の小さなゴミのように見えたが、手に取って覗き込むと、指先に小さな反射板があることがわかった。

通常、ヘッドセットに搭載されたDLP、LCD、またはLCoSプロジェクターでは、光の粒子が放出され、屈折してレンズで反射し、再び目に照射されます。これにより、ユーザーはホログラムを見ているように錯覚します（初代HoloLensはLCoSプロジェクターを使用していました）。HoloLensには、空間におけるユーザーの頭の位置を認識できる十分な数のセンサーが搭載されているため、これらの画像を瞳孔のどこに照射すれば、実際に何かを見ているように錯覚させるのかが分かります。HoloLens 2は、毎秒5万4000回ストロボ発光するMEMSミラーを用いて、光を分割し、すべてのピクセルで再構成します。「瞳孔を複数回複製しているのです」とアラム氏は言います。

この方法の利点は、視野を広げたいときに、機械システムの角度を変えるだけで済むことだと彼は言います。視野を広げるためにバックプレーンを大きくする必要がなく、そうなると製品全体のサイズが大きくなるのを防ぎます。HoloLenの物理的な再設計と同様に、このイノベーションも新たな課題を伴います。例えば、これら全てを適切に動作させるためのソフトウェアの開発などです。「制御ロジックが非常に複雑になります」とアラム氏は言います。

新たな現実に向けて

内部的にはこれで全てです。外部的には、HoloLensは実環境で実際に使用する企業顧客にとって使いやすいものにする必要があります。Microsoftもこの点でいくつかの取り組みを行っています。

例えば、HoloLens 2はより高度なジェスチャーコントロールをサポートしています。以前は、Redrumのような指の動きで目の前に現れるホログラフィックタイルを選択できました。また、「ブルーム」ジェスチャー（手をカップ状にする動作）を使って、ホログラフィックデスクトップのスタートメニューに戻ることもできました。ホログラフィックアプリのアイコンを長く見つめると、ハイライト表示できるようになりました。

HoloLens 2では、仮想オブジェクトに近づいて手で操作したり、回転させたり、サイズを変更したり、さらには押したり、パンチしたりできるようになりました。このヘッドセットの新しい視線追跡技術により、ホログラフィックブラウザでニュース記事を読むと、ページが自動的にスクロールします。ママ、手を使わずに操作できます。従来のジェスチャーもすべて引き続き機能しますが、Microsoftはこうした新しい種類のインタラクションこそが、複合現実（MR）をより自然に感じられる世界へと私たちを導くものだと考えています。

Microsoftはまた、クラウドベースの新しい「空間アンカー」も宣伝しています。これは、HoloLensを装着していなくてもホログラフィックアプリの機能にアクセスできるようにするものです。例えば、私がHoloLens 2を装着していて、あなたが装着しておらず、iPhoneかAndroidスマートフォンを使っているとします。アプリ開発者がそのようにアプリを開発していれば、私たち二人はMicrosoftのキャンパス建設プロジェクトのホログラフィックレンダリングを同時に見ることができるはずです。

アプリ開発者は依然としてHoloLensエコシステムの重要な構成要素であるため、MicrosoftはDynamics 365 Guidesと呼ばれるソフトウェア機能セットを展開しています。これは、HoloLensの教育アプリにそのまま組み込める、あらかじめ構築されたソフトウェア機能セットです。ATVのギアシフトの修理方法を誰かに教えたいですか？そのようなHoloLensアプリの開発には、数ヶ月ではなく、わずか数分で済むはずです、とKipman氏は言います。

しかし、マイクロソフトに18年間勤務してきたキップマン氏は、HoloLensを単なるホログラムアプリを実行するヘッドセットよりもはるかに大きな存在と捉えています。彼にとって、HoloLensは約30年ごとに起こる技術革命の一部です。1950年代にはCPU、1980年代にはGPUが登場しました。それぞれが一定量の計算ワークロードを処理する役割を担っていました。

「30年後、このパターンに注目してください」と彼は言う。「何と呼んでも構いません。私たちはホログラフィック・プロセッシング・ユニットと呼んでいますが、未来のデバイスはすべてCPU、GPU、そして何らかのAIユニットを搭載するでしょう」。HPU 1.0は、マイクロソフトのホログラフィック・プロセッシング・ユニットの最初の例だった。新しいHoloLensに搭載されているHPU 2.0は、「アルゴリズム、機械学習に最適です」とキップマンは言う。「これらのモデルを実行するために最適化されたディープラーニング・コアも開発しました」

HoloLens 2はMicrosoftのAzureクラウドサービスに直接接続できるようになりました。キップマン氏によると、これによりヘッドコンピューターが「これまでとは異なる輝きを放つ」とのことです。これは、特定のAIタスクがクラウドにオフロードされることを意味し、1センチメートルの空間マッピングと1ミリメートルの空間マッピングの違いなど、精度が向上する一方で、ヘッドセットの処理に数秒余計にかかる可能性があるとのことです。キップマン氏は、一部の企業顧客はこの遅延を許容できると主張しています。

「物流業界で今まさに注目を集めているビジョンピッキング、つまり現場の作業員がスキャナーを持たずに荷物を処理する作業であれば、もっと軽量なものが適していると思います」と、ARとMRを専門に調査するGreenlight Insightsのアナリスト、JC Kuang氏は語る。「そういう場合はGoogle GlassやVuzixの旧モデルが適しているかもしれません。しかし、例えば建築工学の現場で作業現場のデータを確認するといった、より複雑な計算プロセスを扱うような分野に進むと、クラウドでAIオペレーションを実行するHoloLensを使用するメリットがあります。」

さらに、クアン氏は、マイクロソフトがAzureをあらゆる方法で活用するのは当然だと付け加える。「拡張現実の話など抜きにして、Azureはマイクロソフトにとってますます重要な収益源へと進化しています」と彼は言う。

HoloLensをAzureに統合することは、より大きな戦略の一環なのかもしれない。キップマン氏が言うように、Microsoftが「誇大宣伝サイクル」を回避できるようにする戦略だ。彼によると、誰もが一夜にして世界を席巻すると信じている製品が、実際にはそうならないため「幻滅の谷」に陥ることがある。キャズムを乗り越えて生き残る製品もあれば、ニッチな市場で居場所を見つける製品もある。しかし、それらがコンピューティングを席巻することはないだろう。

「そして、変革をもたらすものもあります」とキップマンは言う。「それらはまさにコンピューティングのさまざまな時代と隣り合わせで存在し、民主化とイノベーションを桁違いに前進させます。複合現実こそがまさにそれだと私は信じています。しかし、ご存知のとおり、私たちはそれを過大評価していませんし、今後もそうするつもりはありません」。キップマンは、かつての自分のマントラを一時的に忘れていたが、突然、言葉が明瞭になった。

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