レゴが次世代のエンジニアをどのように構築しているか| イノベーション| スミソニアン - 記事、デザイン、革新、技術、雑誌

ボールペン手ren弾ペン、手首に取り付けられたダーツガン、煙幕、防弾ガラス、回転ナンバープレートまたはイジェクターシートでだまされたアストンマーティンはありません。それでも、デンマークのビルンにあるレゴの研究開発施設でオタクが承認した仕掛けは、Q Branchが作り上げたものと同じくらい心地よいものです。

この物語から

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1月のロボット競技会では、6つの州と2つの国からの100以上のチームがレゴの支配権をめぐって争いました。（エリ・メイア・カプラン）

Legoの新しいMindstorms EV3キットにより、ユーザーは17種類のロボットを構築し、「インテリジェントレンガ」を介して直接プログラミングできます。（Ian Allen）

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Q Branchは、もちろん、ジェームズボンドに空想的な小道具を供給するHer下のシークレットサービス（MI6）のセクションです。 MI6の本部は、インテリジェンスコミュニティ内でレゴランドとして知られているジグラットのような要塞です。その名前は、6, 000億個以上の小さなプラスチック製のレンガを地球に供給した玩具会社にちなんでいます。住民1人あたり約80個です。レゴ社の本社は、二次方程式として整然としており秩序の整った控えめなキャンパスです。巨大な色のレンガ-アートへの企業のうなずき-は整然と積み上げられており、シンプルな長方形の建物には、Idea HouseやHead Officeなどの名前が付けられています。

レゴ独自のMI6、最高機密の研究開発ラボは、Tech Buildingと呼ばれる単調なレンガ造りの建物の2階にあります。内部では、ジーンズとフリースのプルオーバーのギアヘッドが、フランケンシュタインの怪物をジャンプスタートさせるのに十分な電子神経節に囲まれています。ワイヤーのスパゲッティと赤、緑、青、黄、紫のブロックの炎の中で、ロボットのプロトタイプの驚くべき配列があり、すべてが動作を怒らせます。これらの驚異のいくつかは、レゴの車輪で自分自身を推進します。他の人はレゴの足で滑っています。鋭く回転し、爪をはめ、赤外線ビーコンの「バグ」を探すサソリのようなロボットがあります。振動する小さな赤いボールを投げるモホークドアンドロイドがあります。そして、スマートフォンの波で揺れ、ガラガラと転がる、robot型のロボット蛇がいます。蛇の頭の前で細胞をぶら下げると、それはあなたを噛むために突進します。

3つのギズモはすべて、Mindstorms EV3のキャラクターです。これは、新進のEdisonがロボットを組み立て、PCやMacでプログラミングし、Bluetooth、ダウンロード可能なアプリ、音声コマンドで制御できるようにする、日曜大工キットの最新アップデートです。他のレゴと同様に、Mindstorms EV3はさまざまな方法で接続できる寄せ集めの部品（約600個の独立した要素）です。このおもちゃは、350ドルで売り出され、今秋に店頭に並ぶ予定ですが、歩行、会話、ストーキングを行う17種類のボット向けの3Dインタラクティブな組み立て説明書が付属しています。そして、これはレゴであるため、進取の気性に富んだ子供たちは、ハックしてコンポーネントを思いつくものに変えることが奨励されています。

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むかしむかし、教師たちは生徒を刺激して工学に従事させるためのツールを欠いていました。また、ジャダーロボットを組み立てるのに必要な技術的ノウハウにより、聴衆は高校生と大学生に限定されていました。 1998年、レゴがプログラム可能なボットの最初の波を立ち上げたときに、すべてが変わりました。 2006年の第2波までに、プログラミング言語は視覚的になり、子供たちは指令をコンピューターにつなぐだけで、ボットに何でもできるようになりました。「今日、2年生は20分で自分の壁を回避するトリケラトプスを作ることができます」と、タフツ大学の機械工学の教授であるクリスロジャースは言います。

レゴはレンガ、アクション、熱帯の夕焼けと同じくらい活気のある色合いで、初心者が構造工学の基本を学ぶ方法を作成しました。ブレーシング、張力と圧縮、荷重の制約、スケールに合わせた構築です。レゴブロックをセンサー、サーボモーター、マイクロプロセッサに組み合わせることで、初心者は基本的なプーリーやベルトからコンピュータープログラミングに至るまで、あらゆることを探ることができます。「マインドストームEV3は、マシンを再びいじくり回します」と、 レゴスパイバイオティクスシークレットエージェントトレーニングマニュアルの著者であるラルフ・ヘンペルは述べています。

マインドストームは、若いティンカーがロボット工学に挑戦することを奨励しています。「あなたの空想に制限はありません」とデンマークの大学生、ニールス・プーホルムは言います。「ほとんどのおもちゃは物語を事前に伝えます。マインドストームは探索的であり、ルールは設定されていません。火星探査機ロボットを構築する場合、ロボットアーム、ロボットヒューマノイドに再構築できます。レゴロボット工学は、設計、計画、建設、そして最も重要なのは再建について学ぶための卑劣な教育方法です。デンマークでは、「必然的に取り壊される」レゴからバベルタワーを建設することが義務付けられています。

EV3は、破壊可能なマインドストームの第3世代であり、クラウドソーシングされた第2世代です。「多くの力」と、12匹の猿と呼ばれる12人のレゴ市民開発者の1人であるMarc-AndréBazerguiは、最新版を設計するために協力しました。長年にわたり、多くの人がルービックキューブを解決し、M＆Mを色で分類し、従来のトイレをロボ洗浄機に変換するレゴボットを作りました。

いわゆる「メーカームーブメント」の一部であるマインドストームの熱狂的なオンラインコミュニティは、新しい作品の計画をレゴフォーラムにアップロードし、動画をYouTubeに投稿することでアイデアを共有しています。世界中の学童はリーグに所属し、チームがレゴロボットの設計、構築、プログラミングに挑戦するトーナメントを開催し、気候制御や輸送の安全性などのテーマに関連する特定のタスクを完了します。米国では、一見無尽蔵な発明家のディーン・カーメン（セグウェイスクーターの作者）によって設立された非営利団体であるFIRST（科学技術のインスピレーションと認識）によって競争が運営されています。毎年春に、FIRSTは6〜18歳の4つのロボット部門でチャンピオンシップを開催します。今年のセントルイスのエドワードジョーンズドームでの3日間のレゴブロックパーティーでは、650のチームがロボットの優位性と140万ドル以上の奨学金を獲得しました大学。

すべての州立中学校の半分、およびすべての小学校と高校の約4分の1が、マインドストームをカリキュラムに組み込んでいます。マサチューセッツ工科大学にはレゴチェアがあります。レゴチェアは、レゴのレンガで作られたチェスターフィールドではなく、大学のメディアラボの教授陣です。タフツでは、ロボットセットが、「基本的な心臓血管力学をレゴモデルで教える：高校のケーススタディ」のようなキャッチーなタイトルで、同数の学位論文と論争を呼び起こしました。

ロジャースはレゴと協力して、科学と数学を学習するロボットアプローチであるロボラボを開発しました。これは世界中の約50, 000の学校で使用され、15の言語に翻訳されています。彼はデザイン思考、つまりあなたが最初にその解決策を想像することによって問題を組み立てるという考えに重点を置いています。彼のアプローチは、デモンストレーション、批評、反復に基づいています。すべてが改善され、失敗さえも可能になります。「子供たちは経験に基づいた推測を行い、実験を行って理論を証明します」と彼は言います。「彼らは、正しい答えも間違った答えもないこと、問題に対処するための無限の方法があることを理解しています。工学は人生と同じくらい重要な学習です。」

サミュエル・ベケットは、「より良く失敗する」と勧めた。

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デンマーク語では、レゴはLEE-goと発音されます。英語では、文明化された世界をつかんだ建設ブームはLEEgoMAINiaと発音されます。イタリアのアーティストが、ダヴィンチのモナリザやフェルメールの真珠の耳飾りの少女など、レゴスの古いマスターの作品を丹念に作り直しました。シカゴのアーティストが、ホワイトハウス、シドニーオペラハウス、その他15の著名な建物のレゴミニスケールセットを設計しました。他の人たちは、世界最大のレゴブリッジ（122フィート）、世界最長のレゴトレイントラック（4, 923フィート）、そして世界で最も高いレゴタワー（106フィート、7インチ、45万レンガ）を組み立てるために、並外れた長さに行っています。誰もまだこれを試みていないけれども、月にスタックを構築するために400億の8スタッドレゴレンガを必要とするでしょう。

すべての重要な新しいNASA宇宙船とミッションが現在独自のレゴモデルを生み出しているだけでなく、国際宇宙ステーションに乗った宇宙飛行士が軌道上でそれらを構築しました。レゴダースベイダーの時計、レゴニンジャゴーのビデオゲーム、レゴクィディッチの試合があります。 1年後、アニメーションアドベンチャーフィルムLEGO：The Piece of Resistanceが劇場で公開されます。ウィル・フェレルとモーガン・フリーマンによって表明されたキャラクターを特徴とするこの漫画は、本物の、すごい、大ヒット作になることを約束します。最後のカウントでは、ニューヨークタイムズのベストセラーリストのトップ10の子供向けチャプターブックのうち4つはレゴのものでした。その1つであるThe Lego Ideas Bookには、タグライン「Unlock Your Imagination」があります。

想像力は、レゴを1932年に設立したオレ・カーク・クリスチャンセンによる、ジェペットのような大工であり、パンケーキの地形を持つユトランドの田舎の集落であるビルンに小さな工房を構えています。大恐pressionに打ち勝つため、クリスチャンセンは鮮やかな色の木製の車と引き寄せるアヒルを作り始めました。彼のおもちゃ会社にはビルン・マスキンスネケリよりも刺激的な名前が必要だと結論付けて、彼は「 脚を振るう 」デンマーク語の表現を切り捨てました。偶然の一致で、レゴはラテン語で「一緒に」を意味します。

ほとんどの大人が理解しているように、レゴは、クリスチャンセンがデンマークで最初の射出成形機を購入し、いくつかのプラスチック部品でおもちゃをクランクアウトした直後に、1949年に始まりました。レゴの伝説によると、彼はKiddicraftと呼ばれる英国製の中空のブロックに遭遇しました。これは、レゴブリックの先駆者である彼自身の自動バインディングブリックに影響を与えました。設計の突破口は、レンガが互いにスナップし、しっかりと保持し、それでもどういうわけか簡単にバラバラにできるスタッドとチューブのメカニズムでした。「レゴはデンマークのキャラクターの究極のシンボルです」とニールス・プオルムは言います。「彼らは、ロジックとジオメトリに依存する小さなオブジェクトを控えめにしています。おそらくデンマークには天然資源が非常に少ないため、創意工夫が大切です。」

クリスチャンセンの死の年である1958年、レゴはクリックフィット技術の特許を取得しました。同社はこれを「クラッチパワー」と呼んでいます。キーは精密工学です。レゴのデンマークのモダンプロングの許容範囲は、人間の髪の毛の10分の1である50分の1ミリです。次の半世紀にわたって、レゴは世界で最も愛されているおもちゃの1つになりました。地球上の両親の約半数は、夜中の騒乱によって目が覚め、子供の寝室にひどく打ち込まれ、レゴのレンガの上に裸足で足を踏み入れました。

「子供は素晴らしい小さな生き物です」と、同社のマーケティングチーフであるマッド・ニッパーは言いました。「酔っ払った人々の次に、彼らは地球上で唯一の本当に正直な人々です。」ミレニアムが近づくと、レゴはブランドベンダーに行くことによってその誠実さを利用しました。家族経営の会社は、子供服、ベビー用品、宝石、ビデオゲーム、テーマパークに進出しました。

しかし、デンマークの州では何かが腐っていました。 2004年までに、レゴは財政上の決定をある程度行い、破産寸前か、世界最大の玩具小売業者であるマテルによる買収の危機にwasしていました。 Kjeld Kirk Kristiansen（創業者のCEOで孫）は、元経営コンサルタントのJorgen Vig Knudstorpに任命され、レゴをレンガごとに再構築しました。 Knudstorpが行ったこと、コストの削減、スタッフの解雇、開発時間の半減、ソフトウェア部門の廃止、製品ラインの削減。空のグレートトイアティックに追いやられたように見えるレゴは、目覚しい転換を遂げました。

Knudstorpが手つかずのまま残した1つのラインはMindstormsでした。これは、MIT Media Labとのコラボレーションで15年前に始まりました。「当社のインターロックブロックの元の特許は1975年に失効しました」とニッパーは言います。「競合他社との差別化を続ける唯一の方法は、創造性によるものでした。」そして、レゴ自身の創造性とは限りません。同社は、マインドストームの革新をハードコアファンベースに外注しました。

マインドストームとその愛好家との関係は常に共生的でした。 1998年にロボットキットが登場してから数か月後、スタンフォード大学の大学院生であるKekoa Proudfootは、独自のマイクロプロセッサをリバースエンジニアリングし、設計の秘密を公開しました。他のハッカーは彼の発見に飛びつき、新しいソフトウェアとオペレーティングシステムを設計し、パフォーマンス調整を他のインターネットと共有しました。レゴの経営陣と法務チームは違反の処理方法について議論しましたが、ニッパーは会社がオープンソーシングを奨励することを提案しました。

彼は、改造者を訴えることで、マインドストームの売り上げのほぼ半分を占め、本質的には無料で働くことを喜んでいたレゴの大人の愛好家を疎外するかもしれないと彼は推論した。同社の新しいビジネスパラダイムでは、開発はファン主導でファン制御である必要があり、レゴの監督はほとんどありません。 Mindstormsソフトウェアライセンスに「ハッキングする権利」が書き込まれているほどではありません。「創造性を制限することは私たちの使命の正反対であることを理解するようになりました」とニッパーは言います。「私たちの目標は、探究と創意工夫を促進することです。」戦略は報われました。マインドストームは、レゴの歴史の中で最も売れた製品になりました。

2005年、デザインのアップグレードが予定されているキットを使用して、レゴはMindstormsユーザーパネル（MUP）に参加したいと考えている大人のファン向けに、オンラインフォーラムとWebサイトを駆け巡りました。 4人のファイナリスト（全員が秘密にされている）とレゴのエンジニアリングの脳の信頼は、ファームウェアから入力ポートまでのすべてに関する電子メールの交換に11か月を費やしました。貢献の見返りに、MUPpetsはレゴで支払われました。「可能な限り最高の関係です」と、組み込みシステムの設計を専門とするプロのエンジニアであるパネリストのラルフ・ヘンペルは言います。「お金は問題を複雑にします。同様の仕事を無料で行うことを検討する他のブランドは世界中にありません。ロボットキットのアドバンスコピーを入手することは、私にとってケーキのようなものです。」

マインドストームの最新バージョンでは、レゴはユーザーパネルを12頭のブリックヘッド（12匹のサル）に拡大し、子供たちがロボット玩具とどのように相互作用するかを研究しました。同社のシニアマーケティングマネージャーであるCamilla Bottke氏は、子供たちはロボットを自分自身の拡張機能、キャラクターや個性を持つものと同じくらい見ているとは言いません。「子供がロボットを組み立ててプログラミングしなければならなくなるまで、それは素晴らしいコンセプトだと思います」とヘンペルは語ります。「それは、デザインが機能するためにどれだけの思考といじくりが行われるかという現実が沈むときです。」

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「あなたは革命が欲しいと言っている」と懐疑的なジョン・レノンが歌った。「そうですね、私たちは皆、世界を変えたいと思っています。」デジタル革命の問題は、ディーン・カーメンと同じように、テクノロジーで遊ぶ能力とそれを理解する能力が混同されることが多いということです。

62歳のエンジニアおよび起業家は、ニューハンプシャー州マンチェスターの郊外にある彼自身のデザインの六角形の家から出てきました。彼は事実上彼のユニフォームであるものを着ています：オープンネックのボタンダウンデニムシャツとデニムパンツ。

仮面は大学を中退して、世界初のウェアラブルインスリンポンプを開発しました。彼はセグウェイを作成し続けました。階段の昇降が可能な、自己バランス型の6輪ロボット車椅子。そして、牛の糞の上で動作し、側面で飲料水を生成できる発電機。彼のすべての発明の中で、Kamenは441の国内外の特許を保有していますが、彼が最も誇りに思っているのはFIRSTです。

彼はエンジニアリングの謎を解き、イノベーターの世代を成長させるために、1989年に最初に始めました。「この国の多くの高校生、特に女性とマイノリティは、理科や数学の授業を中退しています」と彼は言います。「インセンティブも励ましもありません。」実際、彼はあらゆる種類の微妙な抑制と落胆があると主張します。「子供たちは、具体的な製品を生み出す挑戦的で実践的なプロジェクトにアクセスする必要があります。代数や三角法などの抽象的な概念が重要である理由を彼らに伝える代わりに、科学の教師は「レゴロボットを作ろう！」と言うべきです。少しの援助で、子供たちはそれを作り、問題を解決します。突然、彼らは数学と科学が非常に強力なツールであることを認識します。突然、数学と科学は関連性があり楽しいものになりました。」

仮面は、若い世代が先駆的な科学者を、たとえばNBAのスーパースターと同じくらい尊敬する時代を思い描いています。「アメリカの文化が祝うことの1つはスポーツヒーローです」と彼は言います。「運動選手の多くは、バスケットボールをバウンスして次のレブロンジェームズになることで、大金を稼ぐと考えています。それは、ごくわずかな割合であっても現実的ではありません。それでも、Kamenは教室と競技場の生来の違いがスポーツのキャリアを技術のキャリアよりも魅力的にするのに役立っていることを認めています。「アスリートが一緒に働くとき、それはチームワークと呼ばれます」と彼は言います。「理科の授業で一緒に働く場合、それは不正行為と呼ばれます。」

ロボットコンテスト（FIRSTのメジャーリーグに相当）は毎年1月に始まり、エンジニア委員会がその年の試合とルールを明らかにします。エンジニア、科学者、またはその他の大人の指導者によって監督されている高校生のチームは、キットから小型で洗練されていないマシンを設計および構築するために6週間の猶予があります。唯一の制約は、重量（ロボットが150ポンドを超えることはできません）とコストです。（エンジニアリングの利点よりも経済的な問題を緩和するために、Kamenは追加部品に4, 000ドルの給与上限を設けました。）

各チームは同じ課題に直面していますが、非常に異なる設計ソリューションを考案しています。地元の勝者は58の地域のいずれかに進出し、セントルイスでの決勝の資格を得るためにボットが戦います。チャンピオンシップは、NCAAメンズディビジョンIバスケットボールトーナメントであるマーチマッドネスのように構成されています。仮面はそれを「スマートのNCAA」と呼んでいます。4つの部門のそれぞれは、有名な科学者（アルキメデス、キュリー、ガリレオ、ニュートン）にちなんで命名されています。ファイナルフォーはアインシュタインフィールドで行われます。

最近のブランダイス大学の調査によると、ロボットコンテストに参加する子供は、科学技術のキャリアを2倍以上、工学のキャリアを4倍近く獲得する可能性があります。「ロボットは単なる乗り物です」とKamenは言います。「6週間以内に、子供にロボット工学、テクノロジー、エンジニアリングの有意義な教育を提供することはできません。しかし、ロボットを構築することで、複雑な問題に取り組んで解決する人々にとって、自信と人生がどんなものかを真剣に理解することができます。多くの子供にとって、ロボット工学は時間と注意を向ける場所を変える可能性があります。」

この特定の1月の午後、シンガポールから遠く離れた約750人の子供たちが、デラウェア大学での最初のトーナメントに時間と注意を向けています。サイエンスフェアと「ビッグバンセオリー」コスチュームボールの交差点は、国内最大の1日ロボットイベントの1つです。参加者たちは、マッドサイエンティスト、衝突テストのダミー、そしてスース博士でさえ作られなかったようなさまざまなグロテスクなものとして登場しました。

Tinkertoyテクノロジーは、フィールドハウスを真のハードウェアエンポリアムに変えました。ワークショップのキュービクルには黄褐色のラチェットと錆びたレンチが詰め込まれています。車輪、滑車、延長アームの幅の広い灰色のクラスター。どこでも、どこでもレゴ。バナーには、Bricktastic Builders、The Fellowship of the Brick、Lego-Nardo da Vinciなどのチーム名が付けられています。

ロボティクスコンペティションコートでは、最も目立つ連合国-カーボノーツとして知られるニュージャージーの若者のカルテット-は、安全メガネ、ランニングシューズ、オレンジの刑務所ジャンプスーツのように見えます。「レゴは私にインスピレーションを与え、私を現実に戻します」と、バイオメディカルエンジニアリングのキャリアを計画している高校の先輩、イブラヒムエルシャハウィは言います。「私は、単にロボットを構築することはできないことを学びました。私のアイデアは、より組織的で連続的でなければなりません。」

若い競技者は約半分の女性です。ロボティクスコンペティションでは、女の子はほとんどいません。「女の子はより美学、ロジスティック、詳細志向です」と、Charles Verhoogという名前のCarbonautが提供します。「私たちはスタイルポイントには興味がありません。」

「男は物を壊すことに夢中です」とチームメイトのCJ Geeringは言います。

別のチームの10代の少女（中国風の指のトラップで編んだピンクがかった髪の房）は、カーボノートのハドルに頭をぽんと鳴らし、「あなたは驚くでしょう」。

ブザーが鳴ります。応援団と親の過換気によってスタンドに生えたチームは、コースでフォークリフトのようなロボットを動かしました。オブジェクト：垂直のヒープからゴムリングを奪い、水平のスポークに配置します。 Carbonautボットは壁をつかみ、落とし、失速させ、突進しますが、どうにかして...熱に勝ちます。

使い古されたストックカーのように、意気揚々としたボットは「ピット」に戻り、Carbonautsはアルゴリズムを使用して速度と方向の変数を変更します。ロボットドーピングスキャンダルで味わったトーナメントに参加したことがあるかと尋ねられたチームメイトのCJゲーリングデッドパンは、「裁判官は時々電気のサンプルを求めてきますが、私たちのどれも汚染されていません。私たちが最後に望むのは、オプラと一緒に特別なテレビ番組に出演することです。」

パーティションの向こう側には、深紅のクラバット、トーク、シェフのジャケットを着たオースティン・ファとトーマス・マクルーアが、レゴのレンガのピラミッドの横にあるラウンジにいます。彼らは、ペンシルベニア州チャッズフォード出身のほとんどが中学校であるシェフ・ボット・アルディーズのメンバーです。

今年のレゴリーグチャレンジは、高齢者が直面する問題を解決することです。シェフは、磁気トレイを装備したロボットウォーカーを作り上げました。

「トレイは磁化されており、ナイフやフォークが脱落しないようにしています」とHwa氏は説明します。

「そしてスプーン」と、McClureが役立ちます。

13歳のHwaは、レゴロボット工学が彼を技術軌道に乗せたと言います。 10歳のMcClureは、エンジニアリングが彼の将来にあるかどうかは確信していません。「トピックから外れないように」と彼は言います、「しかし、私は必ずしもその仕事のラインに行くとは思わない。」

彼は指の格子を通してレゴピラミッドを熟考しています。「私はパーカッションセクションの5年生バンドにいます」と彼は言います。「ロックドラマーになるために成長する可能性は非常に高いです。」