生物をまねて高速泳法を創出、バレーボールの最適なボールも実現
～流体力学をスポーツに応用

2021.2.19

工学院大学工学部機械工学科スポーツ流体研究室

空気や水の流れを数学的に解く流体力学。機械系で数学を扱うことが好きだったという伊藤慎一郎教授は、機械システムの効率を上げるために流体力学を駆使してきたが、スクリューのプロペラ形状を改良しても効率は2〜3％しか上がらなかった。そこで、機械システムの改良から生物へと研究対象を変えた。空を飛ぶ鳥や水中を泳ぐ魚などに目を移すと、わからないことばかりで、いつしか生物を取り巻く流体力学にのめり込むようになっていった。特に生物の泳ぎ方から多くを学び、その結果をスポーツに活かすようになった。流体力学を切り口に伊藤教授は、研究が実践につながる面白さを学生に伝えていく。

（文／津田建二撮影／太田篤志〈アマナ〉）

第1部：
工学院大学
工学部機械工学科
スポーツ流体研究室教授
伊藤慎一郎
第2部：
工学院大学
工学部機械工学科
スポーツ流体研究室
高野芙巳生さん、
竹岡拓海さん

第2部：工学院大学工学部機械工学科スポーツ流体研究室高野芙巳生さん／竹岡拓海さん

自主性を重んじ、人に伝える能力の養成を育む指導

Telescope Magazine（以下TM） ── この研究室を選んだ理由をお聞かせください。

高野 ── 伊藤先生の講義が面白く、示される資料がわかりやすかったため興味を持ちました。また笑いもあり、なごやかな雰囲気で、学生の身になって教えていただけそうだと思いました。入ってからも思っていた通り学生の身になって教えていただいています。

竹岡 ── スポーツ（野球）をやっているので、スポーツ流体力学に関わりたかったから、この研究室を選びました。普段見えないような流体からボールを可視化することに興味を持ちました。

TM ── いま取り組んでいる研究について教えてください。

竹岡 ── 野球のボールの研究もあるのですが、伊藤先生が取り組んでいるバレーボールの研究が面白そうなのでバレーボールの空気の流れの力学特性に取り組んでいます。

高野 ── シミュレーションにAI（機械学習）を応用するという研究を行っています。ナノメートル以上の大きいものと水分子のような小さいもののシミュレーションがあるのですが、私はミクロな分子一つひとつの座標や速度をシミュレーションします。得られたデータを集めて、ここに機械学習を当てはめて、座標や速度の特長を読み取ることで、新たな知見が得られると期待しています。AIを使えば今後、時間が経ったときの座標や速度を予測することにつながります。

TM ── 現在の研究は実社会でどう役に立つと考えていますか。

高野 ── シミュレーションは実際に実現できないことを模擬する訳ですから、今はまだできていないことを、AIを使ってシミュレーションしてみることで、その様子を想像できます。今後それが実現できるようになればいいと思っています。今は、将来のエネルギー源となるメタンハイドレートの輸送や貯蔵をもっと安全に行えることにつなげたいと思います。また、この材料だけではなく他の高分子材料や金属材料に応用できることを視野に入れて研究しています。

竹岡 ── スポーツのプロチームでの使用により、ボールの特性がより鮮明にわかることで、次のオリンピックに向けてチームの戦略を立てたり、新しいボールの開発に役立てたりすることができるはずです。こうした研究を通じて日本のチームが強くなることに貢献できたらいいなと思います。