健康と福祉の向上のためのコンピューティング技術とデータサイエンス
Q：文学ではなく科学に興味があると気付いたのはいつですか?
中学1年生の時です。両親が子ども向けの科学の本をたくさん買ってくれて、自宅には自分用の書庫がありました。中学校の最初の夏季休暇で、偶然、科学技術の歴史に関するシリーズ本を読みました。それらの本は私たちが学校で使っていた教科書とは全く違うもので、いってみれば科学的発見についての「舞台裏」について書かれたものでした。私が感銘を受けたのは、科学者たちが今日の学校で学ぶ理論や方程式にたどり着く前に、多くの間違った理論が提案されたり却下されたりしたことです。学校で暗記しなければならなかった 「退屈な」 理論や方程式が、急に生き生きと美しくなり、こうした本を開き「なるほど。分かった！」 という瞬間が何度もありました。本の影響に加えて、米国の子供用テレビ科学番組「ビークマンズ・ワールド」も大きな刺激となりました。番組で見た実験を再現しようともしました。中学2年の時は、お小遣いをすべて「ニュートンの箱」につぎ込んで、家で100回以上の物理実験に挑戦したり、とても楽しい思い出です。
Q：科学を志す動機があって、工学系の大学に入ることにしたのですね。
はい、そうです。私の両親は二人とも文学を勉強しましたが、特に父は科学技術の本を読むのが好きでした。ただ、技術的な細かいところが分からなかったので、私に理解してほしいと思っていました。父はいつも私に、女の子が科学や工学に秀でるのは本当に素敵だと言っていました。
Q：学部では何を専攻しましたか?
私は自動化についての研究室に所属しました。当時、このような技術が登場したばかりで、工学部でもあたらしい研究室だったのです。私は計測制御学科に入り、数学、物理学、コンピュータ科学の授業と、制御理論や電子計測のような非常に専門的な授業を受けました。
Q：博士課程では研究専攻を変えたと聞きましたが、まずどの分野に進んだのですか?
まず、私は交通管制の研究を始め、交通渋滞の予測とその防止に焦点を当てました。そこで学んだデータ分析、プログラミング、研究方法、デザインスタディなどのスキルが私の新しい学問分野に生かせたので、私はとてもラッキーでした。
Q：現在の研究活動を開始したのはいつですか?
博士号を取得してから全く別の分野に移った私の研究の道は少し変わっています。それは2014年の終わり頃のことで、博士論文の提出を終えたばかりの時です。当時、FitbitとApple Watchはファッショングッズとして消費者市場に登場したばかりで、スマートフォンが追い上げていました。ある日、いつものように、東大本郷キャンパスの安田講堂近くのローソンでコーヒーが出来るのを待っていた時、本棚にあったWIRED誌を見ました。その時の特集は、 「自分自身を数値化すること」 、つまり自分自身を数値化するための技術を用いて自分をトラッキングすることについての社会現象に関するものでした。自分が何年もこの概念を知らずに 「自分を数値化してきた」ことに気づいた私は、それを深く掘り下げずにはいられませんでした。Google検索を通じて、自己を数値化するということが、個人に関連する情報を収集・分析するためのハードウェアやソフトウェアのツールを開発する学際的な研究ブームの火付け役となり、新しい研究分野「パーソナル・インフォマティクス」が生まれつつあることを知りました。そのテーマについての探せるだけの論文をすべて読んだ後、研究提案書を作成し、オーストラリア政府のエンデバー・フェローシップに提出しました。半年後、メルボルン大学でパーソナル・インフォマティクスに関する最初の研究プロジェクトを始めました。このプロジェクトでは、さまざまな消費者向けウェアラブル機器のデータを統合し、ライフスタイルと睡眠の質の関係を分析する、クラウドベースの睡眠分析ウェブアプリを開発しました。過去5年間、私は人々が個人の健康データから洞察を得るのを助ける様々なアルゴリズムとシステムを開発してきました。私の研究ツールには、スマートウォッチやフィットネス・トラッカーだけでなく、組み込みセンサー(血糖測定用)やウェアラブル脳イメージング機器(脳の活動を測定するために)も含まれています。振り返ってみると、私が途中で研究分野を変更したことは、人生にとってのセレンディピティではなかったかと思います。
（注）セレンディピティ：素敵な偶然に出会ったり、予想外のものを発見すること
Q：上記の調査研究において、強調したい分野を具体的に挙げてください。
パーソナル・インフォマティクスは、健康、教育、スマートシティ、スマートホーム、ガバナンスなど、多くの状況に適用できます。私が健康にかかわるパーソナル・インフォマティクスに特に惹かれたのは個人的な理由でした。父が何年も前にガンで亡くなりましたが、彼は診断されたとき、余命わずか3カ月でした。医師たちは、彼のがんはおそらく10年前に始まっていたと診ていました。私がショックを受けたのは、発症から診断までのタイムラグが大きかったことです。発症の早い段階で病気を発見することはできるのか?さらに病気の発症を予測することは可能なのか?従来の診断方法では、これらの問題を解決できず、多くの臨床診断検査には多くの設備が必要であり、高価な装置や訓練を受けた専門家がいる病院でしか利用できないものでした。
スマートウォッチ、無線イヤホン、およびスマートフォンのようなユビキタスセンサは、家庭で誰もが使用できるより簡単な疾患診断システムのため大いに役立つと考えられます。しかし、専門家だけでなく素人でも簡単に使用できる直感的なユーザーインターフェースをどのように設計するか、ほとんどの人に正確な結果をもたらす信頼性の高いアルゴリズムをどのように開発するか、人々の個人の健康に対する意識をどのように高め、彼らがヘルスリテラシーを向上させるのをどのように支援するかなど、多くの課題があります。これらの課題に対処するには、情報科学、コンピュータサイエンス、電気工学、認知科学、生理学、心理学、公衆衛生などのさまざまな研究分野からの入力を要求します。現在のプロジェクトでは、睡眠障害、心血管疾患、糖尿病を診断するためのユビキタスシステムを開発しています。意欲のある学生の参加を楽しみにしています。
Q：現在の研究を将来、どのように社会に還元したいですか?
学術誌や学会で研究成果を発信したいと思っています。研究プロジェクトで開発した個人情報科学ツール(Webアプリやスマートフォンのアプリ)は、オンラインまたはアプリストアで無料で提供したいです。また、地域における個人情報学ワークショップやシンポジウムも開催したいと思います。
Q：京都で教えることになったきっかけは何ですか?
私が京都に来た一番の理由は、本学で働くためです。私は、革新的な教育コンセプトと哲学を持った、まったく新しい工学部を設立するというアイデアに、本当に魅了されました。
Q：IEEE TALE（注）のような国際的なコンテストに応募するよう学生たちに熱心に勧めていますが、それはなぜですか?
それは私の教育理念と関係があると思います。伝統的な教育パラダイムでは、学生は受動的な知識の受け手であると考えられています。しかし、学生たちは知識の創造者でもあることも忘れてはなりません。学生は、さまざまな世界を探究することによって、自分自身で新しい知識を生み出す可能性があります。IEEE TALEコンファレンスの学生研究コンペで優勝した本学チームは、有能で非常に活動的な学生からなり、彼らのプロジェクトには大きな可能性を感じました。新しい知識を創り出すことができますし、外部のイベントで知識をより多くの人に伝えることは価値があると思います。また、さまざまな分野の専門家からフィードバックを得ることもできます。さまざまな人たちと出会い、さまざまな意見をもらう良い機会になりました。私は私の生徒たちに早い段階でそのような機会を持ってほしいと思っています。
（注）IEEE International Conference on Teaching, Assessment, and Learning for Engineering
国際的な工学系学会IEEE Education Societyのアジア太平洋地域におけるFlagship Conference。
Q：次は質問ではなく、Liang先生のアドバイスをお聞きすることです。将来の理系女子学生に何かメッセージをお願いします。本学では、理系女子学生の入学を歓迎しており、そうした学生にアドバイスをしていただければ、何かヒントになると思います。
私がアドバイスしたいのは、学生たちが自分の殻を破り、自分自身で挑戦してほしいということです。例えば、外国語を学んだり、スポーツクラブに入ったり、海外に行くといった、新しいことに余り挑戦しようとしないのは、学生たちが間違いや失敗を恐れているからだと思います。若いので、失敗を気にすることはないと思います。学生たちは、私の両親が励ましてくれたように、さまざまな分野を探検したり、人生に冒険をしたりして楽しんでほしいと思います。
Q：ところで、日本語が上手ですね。どこで習ったのですか。
読書は外国語を学ぶ最良の方法の一つだと思います。私は大学生の頃、楽しみのために文学書や人気の科学書など、たくさんの日本語の本を読みました。学生には二つのおすすめの本があります。ひとつは、「思考の整理学」（外山滋比古著）、もう一つが「頭が冴える15の習慣」（築山節著）です。このほか、東洋経済、ニューズウイーク日本語版、ターザンなどを読みますし、ファッション雑誌も読みます。でも、最近は読書する時間があまりとれないのが、残念ですね。
Junior Associate Professor Liang Zilu
In this issue of “Tell Us Teacher” we spoke with Junior Associate Professor Liang Zilu of the Faculty of Engineering’s Department of Mechanical and Electrical Systems Engineering. Dr. Zilu told us all about her research on wearable computing and information processing technologies that will help to make people healthier and smarter.
Computing technologies and data science for better health and wellbeing
Q：When did you realize you were interested in science?
It happened when I was in the first year of middle school. My parents bought me lots of kid-friendly science books and I had my own library at home. In my first summer vacation in middle school, I happened to read a series of books on the history of science and technology. Those books were quite different from the ones that we used at school. In those books, I read about the stories—or the “behind the scenes” tales—of various scientific discoveries. What impressed me was that many wrong theories were proposed and rejected before scientists finally arrived at the theories or equations that we learn about at school. The “boring” theories and equations that I had to memorize at school suddenly became alive and beautiful to me, once I was able to link them with the “aha” moments that I read in my books. Apart from these books, a TV science program called “Beakman’s World” was also a major inspiration for me. I even tried to replicate some experiments that I watched on the program. In my second year in middle school, I invested all my pocket money in a “Newton’s Box” which allowed me to perform about 100 physics experiments at home. I remember having lots of fun with that.
Q：Was that what motivated you to eventually study engineering when you entered university?
Yes, that’s right. Another thing that triggered my desire to study science is that my parents studied literature. My father liked to read books about science and technology, but he couldn’t understand the technical details, so he wanted me to be able to understand those things. My father always told me that it is cool for girls to excel in science or engineering.
Q：What did you major in during your undergraduate studies?
I belonged to the school of automation. At the time, this kind of technology had just emerged, so it was a new school in my engineering faculty. I belonged to the department of measurement and control. We took courses on mathematics, physics, computer science, and very specific courses like control theory and electronic measurement.
Q：I heard you changed your specialty during your Ph.D. What were you studying initially?
I was researching road traffic management. and my work focused on the prediction and prevention of traffic congestion. I am very lucky because the skills I gained from my study of the field, like data analysis, programming, as well as skills like how to research and design studies, were transferrable to my new discipline.
Q：When did you start studying your current field?
My research path is a bit unusual, as I switched to a totally different field after I obtained my Ph.D. This happened around the end of 2014. I had just finished my Ph.D. thesis defense. At that time, Fitbit and Apple Watch had just appeared on the consumer market as fashion accessories, and smartphones were getting thinner and faster. One day, I went to the Lawson near Yasuda Kodo on the Hongo campus of the University of Tokyo to get my afternoon coffee. I saw a WIRED magazine on the bookshelf while waiting for my coffee. That whole issue was about the Quantified Self, a cultural phenomenon of self-tracking with technologies for the purpose of gaining knowledge about oneself. Realizing that I actually had been a “Self Quantifier” for years without knowing having a name for the concept, and I couldn’t resist delving deeper into it. Through a Google search I came to know that the Quantified Self had triggered an interdisciplinary research boom to develop hardware and software tools that help people collect and analyze personally relevant information, and a new research field called “Personal Informatics” was emerging. After reading through all the papers I could find on the topic, I crafted a research proposal and submitted it to the Australian Government’s Endeavor Fellowship. Half a year later, I started my first research project on personal informatics at Melbourne University. In that project, I developed a cloud-based sleep analysis web app that integrates data from different consumer wearables and analyzes the relationships between lifestyle and sleep quality. During the past five years, I have developed various algorithms and systems that help people to gain insights from their health data. My research tools include not only smartwatches and fitness trackers but also embedded sensors (for measuring blood glucose) and wearable brain imaging devices (for measuring brain activity). Looking back, what I learned from my unusual research path is that life is full of serendipity.
Q：What areas of Personal Informatics would like to emphasize in your research moving forward?
Personal informatics can be applied to many contexts, such as health, education, smart cities, smart homes, and governance. I was especially attracted to personal informatics related to health for a very personal reason: my father passed away from cancer many years ago. He was only given 3 months to live when he was diagnosed. The doctors said that his cancer had probably started 10 years before. It shocked me to learn how long he had been sick before doctors had diagnosed it. I wondered if it would be possible to detect diseases at earlier stages. Or, would it even be possible to predict the onset of disease? Traditional diagnosis methods seem like they can not provide solutions to these questions, and many clinical diagnosis methods are resource-intensive: they rely on expensive equipment and trained experts that are only available in hospitals.
Ubiquitous sensors such as smartwatches, wireless earbuds, and smartphones hold great promise for simpler disease diagnosis systems that can be used by everyone at home. There are many challenges though, like how to design an intuitive user interface that not only experts but also laymen can easily use, or how to develop reliable algorithms that produce accurate results for most people, or how to raise people’s awareness of personal health and help them improve their health literacy, etc. Addressing these challenges requires contributions from various research fields, such as information science, computer science, electrical engineering, cognitive science, physiology, psychology, and public health. In my current projects, we are developing ubiquitous systems for diagnosing sleep problems, cardiovascular diseases, and diabetes. I am looking forward to inviting highly motivated students to participate in these exciting research projects.
Q：In the future, how would you like to contribute to society through your research?
I want to disseminate my research findings in academic journals and at conferences. The personal informatics tools (i.e., web apps, smartphone apps) that my lab will develop in our research projects will be made available online or in app stores free of charge. Everyone will be welcome to use these tools as deemed appropriate. I also want to organize personal informatics workshops and symposiums for the community.
Q：What made you decide to come to Kyoto?
I’d say that the main reason I came to Kyoto is to work for KUAS; I was fascinated by the idea of establishing a brand-new Engineering Faculty with an innovative educational paradigm and philosophy.
Q：You have been very aggressive in encouraging your students to apply to international contests such as the IEEE TALE*, but what is your motivation for doing this?
I guess it has to do with my philosophy of education. The traditional education paradigm considers students as passive knowledge receptacles or consumers. But we should not forget that students can also be creators of knowledge. Students have the potential to create new knowledge on their own through self-directed exploration. As for the KUAS team who won the student research competition at the IEEE TALE conference, they are very talented and active students, and I could see the potential in their project. I think they are capable of creating new knowledge, and it’s worthwhile for them to distribute that knowledge to a wider audience at outside events. Another benefit of participating in events like this is that they can receive feedback from experts in different fields. It was a good opportunity for them to meet different kinds of people and to hear different opinions. I want my students to have that kind of opportunity from an early age.
* IEEE International Conference on Teaching, Assessment, and Learning for Engineering
Q：What message would you like to convey to women who want to become scientists in the future? In KUAS, we want to welcome more women to study in the STEM fields, and I would like to hear what advice you have for them.
My advice would be to break out of your comfort zone and challenge yourself. For example. I understand many students are not willing to try new things, such as learning a foreign language, joining a sports club, or going abroad, because they are afraid of making mistakes or they fear failure. I think they should not worry about failure, because they are young. I want students to enjoy exploring various disciplines and treat life as an adventure, as my parents encouraged me to do.
Q：You speak and write Japanese quite well. Where did you learn?
I believe reading is one of the best ways to learn a foreign language. When I was a university student, I read lots of books in Japanese for fun, like literature books and popular science books. By the way, there are two books I want to recommend to students: Shikou No Seirigaku by Toyama Shigehiko and Nou ga Saeru 15 no Syuukan by Tsukiyama Takashi. I also regularly skim through magazines like Toyo Keizai, Newsweek Japan, Tarzan, and less regularly, some fashion magazines that girls like. I used to read lots of books in English and Spanish as well, but now I don’t have enough time.
