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ここには、日経産業新聞のイノベーション欄のテクノサロンに寄稿した私のコラムを集めました。現代社会の問題点や日常的に感じていることなども取り上げております。





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 テクノサロン用コラム 


 

230回 軍事技術: 開発支援に求められる条件 


 ロシアによるウクライナ侵攻や台湾有事に関心が集中、日本も防衛予算を大幅に増やすとの話が出ている。新しい防衛技術の開発が話題になることが多い。

 

元来技術は人間の道具だから、軍事技術かどうかはその使用目的で決まり、技術の内部に明確な境界はないと筆者は考えている。だが、技術は実際には成果や生み出す価値で性格づけされるから、入り口は同じでも出口では明確に区別されなければならない。

 

また、技術の性格上、価値である抑止力を永く維持するために内容の秘匿が欠かせない。

 

日本の防衛力強化には先端的技術が必要で、独創的なものが望ましい。そうした技術を求めるために、防衛省が研究費を提供することが必要だろう。それを受ける研究者は国の軍事機密にかかわる以上、厳格なセキュリティ・クリアランスが不可欠だ。

 

それは3つの要素からなる。第1は研究者個人が人間として信頼できるかを問うクリアランス(審査)である。第2は研究を実施する場所と設備のセキュリティーや、研究チームのメンバーなどが機密情報を守れるかに関わる。第3は研究成果の外部発表の可否にかかわる。

 

米国ではこれらのクリアランスを通らなければ研究費は与えられない。筆者は大学に在職した時期、軍事技術かどうかよりも、クリアランスの第2、第3の制約が大学における研究や教育と全く相いれないと考え、距離を置いていた。

 

厳しい競争にさらされる企業でも、研究者は社員としてこれらのクリアランスと同様の秘密保持の義務を課せられる。外部発表より特許申請が優先され、その上退職後も秘密厳守の義務を負う。

 

米国では軍から研究費を支援されている大学教員は多い。ただし学部学生を直接指導する教授らへの支援例は少なく、研究所に在籍し限られた数の大学院生を指導する教授への支援例が多い。

 

彼らによれば、NIH(国立衛生研究所)などからの助成に比べて成果の外部発表に制約が多く、海外発表は毎回許可が必要。成果の中間報告などの提出義務が負担になるとの意見があった。

 

費用を支援された研究は成果を示さなければならないが、軍事技術は成果の実証に時間がかかり、実証自体が困難な場合も多い。委託する側は具体的なゴールを明確に示して研究を支援するべきだろう。

 

 2022.9.7 日経産業新聞 イノベーション欄 Techno Salon に掲載

 

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 229サイバー空間とデータの代表性

 

 情報の世界はリアル空間とサイバー空間に大別される。

 リアル空間は我々が日常経験している世界だ。そこでは五感を通してあるいはセンサを活用してリアル空間の情報を収集できる。空間と時間とが連続し、変化する世界だ。時間の流れのみは例外で、過去から未来へ一方向に限られる。

 

他方、サイバー空間はコンピュータシステムやインターネットが構築する仮想的世界であり、データで構成される。空間と時間がともに離散的に符号化された世界だ。情報としてのデータは離散的に10の2値で符号化され、物理的には実在しないが情報世界にのみ存在する。

 

サイバー空間では、アルゴリズムに従い情報処理が速やかに実行される。リアル空間においては当然成立する、時間の流れの一方向性や因果律などの制約に必ずしも縛られない。時間の流れは符号の配列だから逆転も可能だ。

 

リアル空間で得られたデータの処理はサイバー空間で実行する方が正確で速い。データの収集はリアル空間でセンサが担うが、実行されるが、データの処理はサイバー空間に移し、そこで実行される。

 

ただし、サイバー空間では人間がデータの意味を理解するのが困難だ。必要ならば、データをリアル空間の状態に再変換してデータの意味を理解できるようにする。

 

 忘れてはいけないのは、サイバー空間にけるデータが、すべて空間的あるいは時間的にサンプリングされたデータであることだ。データについていえば、サンプリングの正当性、空間的代表性と時間的代表性とが保証されることが前提となる。その前提が崩れると、リアル空間に戻した時に状態が再現されず情報が失われるから致命的だ。

 

 データの代表性を確保するには代表性を支配するには、センサの空間的な配置とデータ処理のサンプリング周期をサンプリング定理に従って定めることが大切だ。すなわち、センサ信号の時間的変化が速い場合はサンプリング周期を短縮し、活動が盛んな火山の様にデータの空間的変動が急激ならば、設置するセンサの密度を高める必要がある。センサ数やデータ量が増えれば、コストも増加するものの、データの代表性の適否がシステムの基本的な特性を支配する以上避けられない。

 

サイバー空間には制約がないと述べたが、リアル空間との結合に対応する「データの代表性の確保」が唯一かつ本質的で基本的な制約といえるだろう。

 

2022.8.10 日経産業新聞 イノベーション欄 Techno Salon に掲載

 

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228回 100年で激変したウイルスとの闘い


100前第一次世界大戦の最中、スペイン風邪が大流行した。当時の世界人口約20億人の20%以上が罹患し、死者数が数千万人に達したと推定されている。日本でも2300万人が感染し38万人が亡くなったとされる。

 

後に病原体はインフルエンザウイルスの変種と判明したが、当時は不明だった。ウイルスが小さすぎて光学顕微鏡では見えなかったからだ。その後実用化された電子顕微鏡によって初めて見えた。病原体に関する情報がほとんどない当時の人々はただ恐れるばかりであったろう。

 

現在の新型コロナウイルス禍はどうか。国内感染者数は現時点までに約1000万人、亡くなった方が3万人強である。 

 

100年前との大きな差異は病原体がウイルスであることはおろか、その遺伝子の塩基配列や変異までが把握されていることだ。遺伝子の知見を活用してワクチンが開発されて接種が進められており、治療や予防に役立つ薬の開発も進んでいる。これらを支えているのは、バイオ情報学の発展であり、医療技術の進歩だ。

 

この100年間に世界人口が約4倍に増加、都市に集中したことで感染の機会が増えた。移動手段として航空機が目覚ましく発達した結果、ウイルスの伝搬速度も速まった。スペイン風邪は世界に広まるのに2年かかったが、新型コロナではわずか2か月で拡散した。

 

人類にとってこの100年間に生じた最大の変化は情報通信手段の進化だろう。インターネットが構築され社会の重要なインフラに育った。必要な情報はいつでも入手可能となり感染対策も変化した。

 

それではこの先、どうなるか。ウイルスの遺伝子は今後も変異を続けるだろう。その方向性はウイルスの一般的な特性から予測することができる。

ウイルスは感染した宿主が死んでしまうと自身も生存できない。したがって、次世代を発展させるために感染力を高める変異が生き残り、宿主を直ちに倒すような変異は生き残れない特性がある。その結果、感染力は変異により高まるが、重症化率は低下する。

 

新たなワクチンの開発と接種への絶えざる努力が必要だが、免疫力が強化され、ウイルスの感染力を低下させると期待される。ウイルスとワクチンとの闘いは国民に集団免疫が形成されるまで続く。それまで生き延びて予測の正否を見届けたい。

 

2022.7.20日経産業新聞 イノベーション欄 Techno Salon に掲載

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   227回 人名漢字:機械には今も難題

 

日本語の文書作成の機械化では長らく漢字の処理が課題だった。技術の流れは二つあった。一つは今は消えてしまったが、ワープロ専用機が使う方法だ。文字の入力と保存、印刷のすべてを1台の専用機で処理した。もう一つはワープロをソフトウェア化し、パソコンの高度な処理能力を活かす方法で、今や主流になった。

 

これらの研究開発の過程で日本語の機械処理が大きく進歩した。カナ漢字変換方式の入力、文節による変換、カナ交じり文の構造や同音異義語の処理などだ。

 

パソコンの黎明期の1980年代はNECの「PC98シリーズ」がほぼ独占的な地位を占めた。漢字のフォントを読み出し専用メモリーに格納することで高速処理を実現した。この方式が他社にとって強固な参入障壁になった。

 

PC98シリーズの日本語処理に多く使われたのがワープロソフトの「一太郎」だ。当時、中央官庁も提出書類の作成に、このソフトを推奨したほどだった。

 

ところが1990年代に入ると、日本IBM が「DOS/V」規格を開発する。漢字フォントをソフトウェアのみで構成し保有する手法だ。様々な国の文字に拡張できて融通性が増しコストも下がった。一気にDOS/V規格への流れができ、PC98シリーズ全盛の時代は終わった。

 

 DOS/Vの時代、パソコンにソフトウェアを組み合わせる販売戦略で成功したのが、米マイクロソフトだ。ワープロソフトも同社の「WORD(ワード)」が大勢を占め、官庁も利用を推奨した。先行していた日本企業の技術が海外勢の巧みな商品戦略に逆転された残念な例の一つだ。

 

日本語対応ソフトが普及した今も、人名の漢字の処理には課題が残っている。漢字の種類の豊富さと人名における漢字使用の多様性が要因だ。筆者の姓を例にとれば、「ア」は文字化けすることが多いので、メールでは山「崎」を使用している。

 

マイナンバー制度が定着し、戸籍の機械処理へと進んだときに人名の漢字処理が再び問題になるだろう。かって、運転免許証の処理を機械化した時にも漢字表記が問題となり、文字の読みを強引に制限した結果として実際の人名との差違を生じた。戸籍となれば、それは許されない。

 

最近、氏名入力を誤ったことで年金業務に支障を生じた例もある。長い歴史を持つ漢字の処理が日本社会のディジタル化の障壁にならないことを願っている。

 2022.7.6 日経団業新聞 イノベーション欄 Techno Salon に掲載

              

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  226回 サイバネティックスの時代

 

 1947年、米国の数学者ノバートウィーナーはサイバネティクスと呼ぶ新らたな学問領域を提唱した。人間を含む動物の行動、自動制御される機械の動作を支配する普遍的原理として「情報の流れ」に着目した。一方、そこに使われる材料物質やエネルギーの種類は無視した。

 

 すなわち、ある目的のもとで動物の行動や機械の動作のために情報が伝達され、それに従って行動や動作が実行される。ウイーナーはサイバネテックスを動物や機械、社会に共通する通信と制御の理論だと説明づけた。

 

 彼の提案の新しさは人工物と人間を支配する仕組みが共通なことを主張した点にあり、人間機械論とも呼ばれた。両者とも階層構造のシステムを形成し、階層を超えて情報が機能を制御する。

 

 この時期、ウィーナーは信号と雑音の分離を担うフィルタに着目して情報の理論を構築した。同時期にシャノンは情報を符号化する発想に到り、ビットを情報の単位とする情報理論を展開した。

ウィーナーらの理論は制御の分野にも大きな影響を及ぼした。電気通信の世界では信号を正しく伝達するために増幅器に負のフィードバックを導入する技術が1930年代に確立されていた。次第にそれが自動制御にも応用できることが知られようになった。

 

 例えばフィードバックを用いた自動制御システムに時折現れる不安定現象が生体の動きにもみられ、原因も同様に説明できることが明らかになった。すなわち、人間が指先を目標に近づけようとすると手が震えてしまい、目標に到達できない現象だ。ウィーナーらは人間と機械は全く異なる構成要素を持つが、目的を達成するために構成されたシステムという点では共通すると考えた。

 

目的達成のために目標を定め、それに近づくように行動する。その行動がシステムに新たな情報をもたらすが、目標との距離がゼロになるように行動し、目的を達成する。人間と機械に共通するこの仕組みを支配するのがフィードバックの働きであることを明らかにした。

 

 サイバネティクスという言葉はギリシャ語の「船の舵取り」に由来する。そしてサイバネティクスを語源に持つのが、サイバーセキュリテイやサイバー人材など現代社会で隆盛を極める「サイバー」という言葉に他ならない。

 

 2022.6.22 日経産業新聞 イノベーション欄Techno Salon に掲載    

 

 

 

 

 


225 モノづくり革命は「加算的」手法で

 

モノ作りの過程において加工前後に質量がどう変わるかに注目すると、切削の様に質量が減る場合を減算的、機能部分が付け加わる場合を加算的と区別できる。

 

3次元構造を持つモノづくりは、減産的手法による部分が大きい。設計通りの機能を発現するのに必要な部分を残し、不要な原材料部分は打ち抜きや開孔切削などの加工で除去する。力を加えて曲げるなど形状を変化させる過程では、質量は変わらないがエネルギーが必要だ。

 

ねじやナット、歯車、軸受けなどの機械部品の多くは減算的手法により生産される。

 

デジタル社会を支える電子回路基板の生産にも減算的手法が使われる。絶縁基板上に銅箔を張り付け、電流が流れる回路部分だけを残して不要な銅箔を薬品で溶かして除去する。

 

 一方、加算的手法を使う場合もあり、基板上に電流が流れる導体を印刷などの方法で付加する。

 

トランジスタや抵抗などの電子部品を基板上に機械的に固定すると同時に電気的接続して電子回路やシステムを形成する。

 

液晶ディスプレーでは薄膜トランジスタなどの制御素子や電極をガラス基板上に作り上げる工程が、従来の減算的手法から加算的な手法に移行した経緯がある。

 

加算的手法の利点は機能発現に必要な部分だけを付加するため無駄が少ないことだ。一方、減算的は廃棄される原材料の量が無視出来ず、製品に残る機能部分の量を上回ることが多い。

 

 除去された原材料はたとえ回収されても、製造や輸送のコストは回収されない。電子回路基板では溶解した銅は回収されるが、廃液回収や処理の負担が残る。

 

加算的手法を使えば、原材料の製品への供給の形態が大きく変る。金属を鋳型に流し込む鋳造、樹脂を加工する射出成型などの技術はすでに確立されている。機能を発揮する部分を正確に配置し、目的の機能を実現する技術がカギを握る。

 

特に重要なのが印刷技術だ。3Dプリンターが実現した積層造形法はモノづくりの現場に革命的な変化をもたらす。こうした加算的手法では原材料の供給だけでなく、製品の設計法も変わる。

 

 加算的な生産手法が主流になれば、原材料の利用率は大幅に高まり、加工後の処理負担も減る。資源やエネルギーを有効に利用するためには、加算的手法へのシフトを加速させるのが合理的だろう。

 

 2022.5.25 日経産業新聞 イノベーション欄 テクノサロンに掲載

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224回 「ロボットの下請け」を避けられるか

 日本におけるロボットの導入は産業用途から始まった。自動車を製造する際の溶接や塗装など、人間が行うと苦痛や危険を伴う作業を優先的に代替した。ロボットによる自動化が人の雇用を奪うとの悲観的予測もあった。実際は人の苦痛や危険が除去されたことが高く評価され、雇用問題は顕在化しなかった。

 

 その後、電子機器や電子回路の生産工程にもロボットが導入された。回路基板に電子部品を実装したり、機能モジュールの動作をテストしたりする。ここでも人間の作業の多くをロボットが代替した。

しかしロボットは人の雇用を奪うどころか、むしろ増大させた。電子機器のディジタル化が進み、回路基板の高密度化や部品数の増加が顕著となる中で、ロボット導入による生産性の向上の効果はより高まったからだ。産業の発展が企業の成長につながり雇用の増大をもたらした。

 

農業の加工部門や食品産業にもロボットが導入され人の作業を一部代替したが、雇用問題が発生しなかった。

 

 ロボットの導入初期に問題となったのは雇用問題より、人との接触事故だった。ロボットの暴走や人の不注意によって負傷事故が頻繁に発生した。その結果、人とロボットの作業領域を安全柵などで分離する規制が生まれた。

 

その後の技術の進歩によって、人の安全を最優先した協調型ロボットが開発された。柵による分離を強いる必要はなくなり、ロボットが重量部品を持ち上げて保持し、人がその部品を取り付けるといった協調作業が可能になった。

 

 わが国では大企業と下請けとなる中小企業の間で、ロボットをめぐり新たな問題が発生している。大企業はロボット導入で見込まれる加工単価を基準に、部品の生産加工を中小企業に依頼する。だが生産量が少なかったり、生産加工がロボット工程に適さなかったりすることが少なくない。依頼された側の中小企業は最新鋭ではない小規模な設備を使って、ロボット導入を前提とした単価で人が生産することを強いられる。

 

 こうした問題は大企業の部門間などでもおこり得る。ロボットによる未熟な自動化がもたらすしわ寄せといえる。

今後、ロボット技術のフレキシビリティーを高め、この問題を解決しなければ、人は雇用こそ奪われなくても機械の下請けになりかねない。

2022.4.20 日経産業新聞 イノベーション欄Techno Salon に掲載

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 223回 考えずに済むのはよいことか

現代の技術開発の目標は、人間が考えなくてもよい状態にすることのように思える。話題の自動運転でも、最終目標は希望の行き先を知らせれば、後は乗客が居眠りをしていても運んでもらえる状態だ。故障や事故があってもシステムや機械が処理する。

 

近年の機械とコンピューター、人工知能(AI)の進歩は、人を取り巻く状況を大きく変えた。生産のための肉体労働はロボットが代行し、指示は人間に代わりコンピューターが与える状況に進んだ。体力の使用を機械に置き換え、一部の知力の活用も機械に委ねた結果だ。人は体を使う必要がないばかりか、頭で考えなくても済む状態に向かいつつある。

体を動かさないと健康に良くないので、ジムでのトレーニングやスポーツで体力をつける。知力も使用しないとボケるので、ゲームに興じ、テレビを見て刺激されている。果たしてこれで良いのだろうか。

 

 当然、かかる技術文明の行き先を予測した警告が発せられている。英オックスフォード大学のオズボーン氏は2013年、今後1020年の期間に米国の仕事の47%が機械に代替可能だと警告した。野村総合研究所は15年に、同じ期間に日本の労働人口の49%がコンピューターやAIに置き換えられるとの予測を示し、代替可能性の高い職業のリストを発表した。

 

それによると、手順がほぼ決まっている仕事が多く挙げられている。内容が複雑でも仕事の形式が定められていれば、現在のAIでも速やかに処理できる。だから、以前は機械化されにくいとされた仕事もかなり含まれている。

 

 一方、創作活動のように形式化されていない仕事はAIによっても代替されにくい。他者と協調したり交渉したりする必要がある仕事も同様だ。

 

コンピューターの能力が向上すれば、AIも進歩が加速される。このため進歩の速度が急激に増加し、人間の知的能力をはるかに超え、やがて人類を支配すようになるとの悲劇的な予想すらある。

 

著者は、あくまで強力なツ−ルとしてAIの能力を人が大いに活用すべきだと信じている。考えずに済むことを指向する風潮は、AIの形式の枠に思考を閉じ込めてしまう。人の文明の終わりのはじまりを意味するものに思われてならない。

                 

 

2022.3.30 日経産業新聞 イノベーション欄 Techno Salon に掲載

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222回 理科離れ対策に有効な教育支援ツール

 若い人たちの「理科離れ」が言われて久しい。小学校では理科が好きなのに、中学、高校と進むにつれて嫌いになる生徒の割合が増えるという調査結果もある。

 

理科離れは教育が問題と思われる。日本では教員養成課程の大学学部が文系と位置づけられ、数学や理科が不得手な志望者が多いことが一因と考える。

 

 自然科学系を専攻した教師が理科を教えた場合、そうでない教員とどう違うか。まず生徒が理科で学んだことを日常生活に結び付ける思考に差が出てくると思われる。理科でも物理は抽象性が高い。モデル化したり、日常で経験する事象を利用したりして理解を進めることが重要だ。

 

実験についても差が出そうだ。理科を履修してなければ、実験に苦手意識を持ちがちだ。生徒は、実験の経験が理科への興味の発端となることが多いにもかかわらずだ。

 

 著者が有効と考える手段は、教師を支援する教育ツールの提供だ。最初にお目にかかったのは米国航空宇宙局(NASA)のエームス研究センターが作成した「ティーチャーズ・キット」だった。

 

宇宙科学や探索技術への興味を持たせるため、スペースシャトルのミッションやハッブル望遠鏡の原理や成果などが美しい絵で説明されていた。

高校生レベルを対象に教室で実施できる実験やロケットの重量と燃料と推力から到達できる高度を計算する例題もが示されていた。この分野になじみのない教員でもやってみようかという気になる。

 

日本でも磁気浮上の高速列車や、探査機「はやぶさ」が小惑星から試料を採取し持ち帰ったミッション、ハワイに建設したスバル望遠鏡、ホームドアの正面に電車のドアが正確に停車する仕掛けなど、先端科学技術の話題に事欠かない。

 

 ここで、人間が新しい分野を理解する過程に2通りあることを述べたい。すなわち、全体を支配する体系を理解してから個々の事象を理解する人と、逆に身近な個々の事象の理解を積み重ねて全体の体系を理解する人とがいる。

 

学校の教育課程は前者に有利にできているようで、学校秀才にはそのタイプが多い。それも理科離れを促していると思う。後者も多数いるので、日常生活に結び付けた授業が有効だ。いずれにせよ、生徒の興味を引き出すことが最も重要だ。

                    

 2022.3.9 日経産業新聞 イノベーション欄 Techno Salon に掲載

 

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第221回 パケット交換でネットをスムーズに
 

 大量デ―タを扱うインターネットが渋滞しない理由はデータの送受に用いるパケット交換方式の仕組みにある。

 

この方式では、ディジタル符号化したデータや音声を一定の長さのパケット(小包の意味)に切り分け、頭に宛先とパケットの番号をつけ送り出す。受信側ではパケットをメモリーに収容し番号順に並び替えてデータを再現する。

 

これらの作業はそれぞれ送信者・受信者側のコンピュータやメモリなどの機器に分散して実行される。伝送路の回線はパケットの伝送のみに使われ、回線の使用時間を短縮できる。1人の送信者から複数の宛先にデータを送ることも可能だ。 回線を占有しないためほかのデータの送信にも共用できる。

 

 パケット交換方式はネットワークの一部が破壊されても、別ルートに迂回して送れる頑健性を意図して提案された。だが、分散したパケット化や解読作業を高速化することで伝送回路の効率を高める特徴が活用されている。

 

 少数の宛先に大量のデータを集中して送れば、渋滞して遅れが出たり、エラーが出たりはするが、パケットの処理速度を上げることで回避できる。

 

 これに対して固定回線の電話では回線交換方式が使われる。送信者と受信者をつなぐ回線を電話番号により切りかえて送受者を直接つなぎ回線を占有させる。確実に情報が送受できるが、回線が占有されるため、効率が悪い。第三者が交信しようとしても、話し中となる。

 

占有された回線では情報が連続して送られるのではなく、会話には考えるための空白が多い。回線交換方式を送受者間に専用道路を開通させる方式とみなすと、パケット交換方式は誰でも共用できる高速道路を建設し、通過制限速度を大幅に上げることでパケットが高速道路を使用する時間を極小化し、回線の伝送容量を大幅に増やしている。

 

 パケット交換方式の提案には当初米国の旧AT&Tのはんたいもあったという。

アナログの回線交換方式に慣れた人はディジタルのパケット交換の良さを理解しにくかったかもしれない。

 

著者は新型コロナワクチン接種を電話で予約する際、話し中で20分待たされ、予約確定に5分を要した。インターネットによる予約では待ち時間はゼロで、その差を体験できた。 

               

 2022.2.16 日経産業新聞 イノベーション欄 Techno Salon に掲載

 

 

 



220回 「やさしい問題から着手」 社会では通用せず

 大学などの入試シーズンだ。この時期になると、受験生は次のような助言を受ける。「問題にいきなり取り掛からず問題全部を一覧して、優しい問題から手を付けること。」時間は限られているので、難しい問題に時間を取られ、やさしい問題に手が付かないようでは合格がおぼつかない、というわけだ。

大学側では短時間に公平に評価しなければならない条件下で、幅広く準備してきた学生を選びたい。だから複数の問題が出題されるが、各問題に関連がないので、どれから手を付けても良い。単純に正回答の和で評価されるから、やさしい問題から着手して点数を稼ぐのが合理的だ。これらは入学後も学内の試験でも有効だ。

ところが社会では、この鉄則がまったく通用しないことを注意したい。 社会で課される問題は全く異なる。問題は多くの場合相互に深い関連がある。だから、やさしい問題をいくつ解決しても、最も難しい問題が片付かなければ解決にならない。

与えられる入試問題には正解が必ず一つあり、正解がないのは出題側の誤りだ。社会における問題は正解があるか保証されず、複数の解がある場合すらもある。

また、問題解決の趣旨を変えないかぎり、与えられた問題の内容を多少変更することも許される。問題を解決するだけでなく、さらに新たな問題を見つける能力が強く求められている。

 難関の入試を突破し、優秀な成績で卒業した秀才たちが学校と社会の評価基準の違いを正しく認識しないでいると、力を十分に発揮できない。だが、社会に出ても、学校で身に着けた手法から離れられず難しい問題を必ず先送りする人がいる。

そればかりか、やさしい問題ばかり解決して、成果を上げたと思い込み、成果を誇る人たちが結構多いように思えてならない。 それが成果を評価する側にも見られるのは、学歴社会が作り出した新たな問題ではないだろうか。

 社会では与えられた問題をじっくり検討して、問題の構造を理解し、最も困難な問題から挑戦してほしい。解決には時間がかかるかもしれない。しかし、入試と比べると、与えられた時間は長いのだ。

 就職を前にした学生諸君は、能力評価の基準や成果評価の方法が、学校と実社会とでは大きな違い差があることを理解し、社会でも力と才能を大いに発揮してほしい。

                  

20221.19日経産業新聞イノベーション欄TechnoSalonに掲載

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テクノサロン原稿

219回 決断は将来が見通せないときに 

 

 ここで取り上げる決断とは国家や企業の将来に大きくかかわる重要な決断だ。 このような決断を下す時点では、将来が見通せないために迷うことが多い。しかし、決断の時期は将来が見通せない時点が重要だ。逆説的だが、あえて主張したい。

 

見通せない状態で、将来を洞察してあえて決断を下すことに意味がある。時がたてば将来の姿が見えてくるから洞察する必要はないが、決断の意味もない。なぜならば、誰でも同じ決断を下すからだ。

 

 特に重大な決断を迫られる政治家や企業の経営者は、あえて見通せない時点でできるだけ情報を集め、将来を洞察して決断を下さなければならない。国のリーダーや経営者が一般の人たちより高い報酬を得るのは、決断のリスクをとり、その結果の責任を負うからだ。高い報酬はその重責とリスクに見合うものなのだ。

 

 もし、政治家や経営者が決断の時期を先延ばしし、状況が見通せるのを待つならば、決断の遅れによる損失を国民や企業が被ることになる。この損失はすぐには気付きにくいが、実際に国民あるいは社員が被る損失は巨大だ。世界は停まっておらず、常に変化している。この動きの行方を洞察しないと手遅れになる。

 

この20年間、成長する国々の中で、日本の経済は停滞した。かっての経済発展を支えた成功体験から離れられない企業も多かった。たとえば、世界をリードしていた半導体や液晶表示パネル、太陽光発電も技術革新やビジネスで手を緩め、力を抜いた間に先進国の中で立ち遅れた。

 

停滞の原因を探ると、先が見えにくいからと社会・技術の動きや曲がり角を洞察した早期の決断を先延ばしたため、対策が手遅れになったり、回復の時期を逸したのが真相ではないだろうか。 

成功体験の影響で、失敗回避を優先して決断を延ばしたのかもしれない。

決断の時期が早過ぎれば当然誤ることが多いが、時間があるので、誤りを訂正することが可能だ。だが、遅すぎたときには、誤りに気が付きにくいだけでなく、気が付いた時には取り返しがつかなくなっているので、最悪の事態なのだ。やはり失敗を恐れず、将来を洞察した決断が大切だ。

 会議などでは議論を尽くせば尽くすほど良い結論にたどり着くからと決断を先延ばしする主張が出ることがある。決断の対象が時間とともに変わることを認識しないと、先延ばしが失敗を招くことが多い。

 2021.12..22 日経産業新聞 イノベーション欄 Techno Salon に掲載

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218回 増加するクリーンルーム、無塵化が無人化へ?

 

日本の工場や研究設備においてクリーンルームが大きく増えた。製品が超小型精密になり、性能が高度化し、品質を保持するのにクリーンな環境が必要になったからだ。作業者は防塵服に着かえ、帽子、靴、マスクなどを着用した上でクリーンルームとの境界でエアシャワーを浴びて、身体や服などに付着している粉塵などを吹き飛ばしてから入室する。

 

室内の清浄度はJISISOの規格があり、半導体工場では、クラス3以上とされている。その清浄度は粒径0.1µm程度の粒子が空気1m3中に1000個以内、クラス4でも10000個以内と規定されている。粒径がより大きい粒子の許容個数は少ない。

医薬品やワクチンなどを生産する場所も、空気中に浮遊するダストや細菌などの数について同様の規定がある。バイオクリーンルームと呼ばれている。

 

近年、2か所の半導体工場で火災が発生し、生産が停止した。その結果、一部の半導体の供給が止まり、自動車や情報機器の生産に影響した。半導体工場は、特殊なガスや毒性の強い液体などが使用されているので、消火に配慮が必要だ。

 

クリーンルームでは、部屋内の空気は高性能のフィルタを通してダストなどを除去し、さらに温度や湿度を調整して循環させる。また、壁などの隙間から外気がダストとともに侵入しないように部屋内部の気圧を少し高く保持する。いわゆる密室構造だ。

だから、火災の場合に室内の作業者や設置された火災検知器が火災の兆候となる煙やにおいを感知するのが遅れるおそれがある。消火や避難にも支障が出る。

 

きつい、汚い、危険な職場はいわゆる3Kとして忌避される。クリーンルームはその反対なので、誰にも好かれる職場に違いないだろう。

ところが、先端的なクリーンルーム環境では、存在するダストや細菌は作業者によって持ち込まれたものが大部分を占める。呼吸により空気とともに肺に吸い込まれたダストなどは入口のエアシャワーでは防げない。

 

クリーンルーム職場では、使用する化粧品や持ち込める私物にも制約がある。

今後さらにクリーンルームの清浄度をあげようと無塵化を進めると、作業の省力化、無人化など人間の排除が必要になる。クリーンルームが最大の汚染源を忌避するのだ。

 

2021.11.24 日経産業新聞イノベーション欄TechnoSalonに掲載

            

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    217回 人間と自動化システムの役割分担

 

 いたるところで自動で動く機械やシステムが機能を果たしている。もし機械やシステムに異常が発生すると人命や環境に影響を与える恐れがある場合は、人間が監視し、人間が主役となって異常に対応する。これまで、役割分担の基本は、機械が正常なら人間は監視に徹し、機械が異常になれば人間が機械に優先して異常の原因を見つけ修復することだった。

 

ところが、システムが複雑化し、故障による異常が滅多に起きなくなると様子が変わってきた。まれに異常が生じて早急な対応を迫られた時、人間が判断に迷い、慌てて誤りを犯して、より危険な状況を招く例が増えたのだ。そこで、人間と機械の特性を考慮し役割を分担する必要が生じた。どのような役割分担が最適かについて、筆者は永年関心を持ってきた。

 

 人間は融通が利きいろいろできるが、飽きたり忘れたりする。一方、機械は与えられたことしかできないが、冷静で、飽きたり忘れたりはしない。

   

 機械が正常な時に、人間が随時介入し、機械の特性を学んだり異常処理の手順を復習できる機会を与える。機械に異常が生じ人間が慌てかねないときは、独立した冷静な機械が、人間が選択できる処理案を複数示し、人間を支援する。こうすれば、人間と機械の特性の違いをもとに相互に補完する合理的な役割分担となる。

 

ただし、起こりうる異常を予測し、あらかじめ冷静な機械に入力しておく必要がある。さらに複雑で巨大なシステムでは、異常の予測自体が困難で、想定外の異常が発生した時には無力だ。

 

 異常時の迅速な対応が難しい場合、システムが提供する本来の価値をあきらめ人間の安全を優先し、「フエイルセーフ」の方策を選択する。

 

交通システムでは、停止する方が安全なので、非常停止を実行する。多くの設備も同様だ。手順は決まっており、実行を自動化できる。

 

しかし、航空機や一部の複雑なプロセスでは安全側が明確でない。たとえば、航空機の一つしかないエンジンが上空で、不調になったら、エンジンを止めるのは安全ではない。複数のエンジンを持つシステムとして、安全性を高める方策を選ぶ。

 

いずれにせよ人間と機械と間で、情報の流れを左右する「マン・マシン・インタフェース」に十分留意し、人間が状況を判断しやすいように設計するのが安全上非常に重要だ。

 

2021.10.27日経産業新聞イノベーション欄Techno Salonに掲載


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 216回 計測標準に革新、物質依存も

 

計測標準の世界が変わりつつある。2019年に「キログラム原器」を最後に原器の世界が終わった。物理定数の数値で物理学の体系を援用して国際標準の量を定義し、量の標準を定める方式に変わった。

 

例えばアインシュタインが提案した質量とエネルギーの関係を利用し、プランクの定数から質量を定義する。真空中の光の速度が不変であることを利用し、長さを時間から定義する。電子1個の電荷素量を定数として固定化し、電流を定義する。これら物理定数の値は実測値であるから不確かさを持つ。実測値の中から、最も確かな値を定めて定義値とし、不確かさをゼロとする。

 

物理定数で定義され、物理学の体系に依存した計量標準体系は、まさに物理学の「デジタルツインだ」とも言えよう。ただ、数値標準は量子的な微細量で、現実世界との量のギャップが大きい。

 

標準供給体制は国家標準を頂点とする階層構造だ。現場で使用される計測器を持ち込み、国家標準で校正された量の変化範囲が大きい実用的な二次標準や三次標準との直接比較により校正される。

 

この段階の省力化・デジタル化が標準供給の課題だ。デジタル技術や通信技術を活用して開発された「e-トレース」の技術などがさらに活用されるべきだろう。標準電波制御の時計は校正が日常的で実施される優れた例だ。

 

一方、物質から離れられないのは、化学やバイオにおける成分分析の標準物質だ。分析システムの校正に日常的に使用される。一度使われた標準は汚染を避けて再使用されないので、標準物質を継続して供給するシステムが必要だ。

 

病院における血液分析や自動車排気ガス分析、大気成分や河川の水質分析などの精度を保つことは、我々の健康や環境維持に欠かせない。自動化され大型化した分析機器は運搬が困難だ。標準物質が分析現場まで供給され、校正に使用される。

 

標準物質の作成と供給には、高度な分析技術が必要なため、設備とスキルを持つ機関に限られる。しかし、標準物質が必要とする物質の種類は非常に多い。多様化の要求に対応するには国際的な分業が必要だ。供給を受ける側には、多様化した標準物質の作成元と供給ルートに関する情報が常に与えられていなければならない。標準物質に関しては情報と物質の両方の供給が不可欠だ。

 

202110.13 日経産業新聞 イノベーション欄 Techno Salon に掲載

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 215回 スマホ活用の人流計測、5Gで精密に

 

新型コロナウイルスのワクチン接種が進んでいるが、ウイルスは変異を繰り返して脅威を強めている。人流を抑えて感染拡大を防ごうと、政府はできるだけ家にとどまるよう要請を繰り返している。一方、その効果を疑う意見もある。

政策の効果を実証するのは人流の計測だ。従来の計測は定点観測だった。典型的なのはJR渋谷駅前のスクランブル交差点の観測だ。 人数を正確に数えても、1観測例に過ぎず、全体の流れはつかめない。新幹線や空港、高速道路の混雑状況なども、移動経路における定点観測であることに変わりはない。行き先や予想される「3密」の状況などの把握は難しい。地域全体の人流の計測結果が得られれば、政策立案や実施に役立つ。

この計測で得られる情報には、広域性と同時性が必要だ。つまり、同時に広い範囲の情報を収集する必要がある。そのためには対象に直接接触せず、むしろ距離を置いた俯瞰的なイメージにより対象の流れの全体像が把握できる。

 具体的な人流計測の実施には携帯電話を活用する。全地球測位システム(GPS)を使用する方式ではなく、基地局の位置情報から利用者の現在地を推定する方式である。

電源を入れると、通話に関係なく最寄りの基地局との自動的交信からスマホ所持者の所在情報が入手できる。対象が移動すれば、別の基地局に自動的に引き継がれるので、流れの部分として移動が捕捉される。 個人の特定は不要なので、個人情報は消去する。複数獲得された所在情報の時系列処理から人の動きの俯瞰的なイメージと、挙動が想定され、人同士のおよその社会的距離も推定できる。

 接触後の感染を予想するモデルはすでに使われており、実測データもある。 それから未来の感染状況を予知することが可能となる。 ワクチンの接種状況やウイルスの変異に伴い、モデルの修正が必要だが、ある程度の精度で感染状況の予測が可能になる。

この手法では位置の精度が基地局の数と設置状況に左右される。しかし、3密による感染が懸念される地点は基地局も多い。

スマホは通信規格が4Gから、より高速大容量の5Gに移行しつつある。 5Gは一つの基地局がカバーできる範囲が4Gより狭くなるため、基地局の数が増える。その変化は人流計測にとって、精度向上に働くからありがたい。

              

    

 

 

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 214回 在宅勤務定着で心豊かな生活を

 

 過ぎ去った日々は変えられない。それでも変えたい過去が私にはある。それは遠距離通勤だ。

特に夏がつらかった。20世紀の高度成長期、私が乗る電車には冷房が無かった。勤務先に着いても汗をぬぐうので、仕事にならなかった。

新型コロナウイルス禍は大変厳しいが、一つ良いことがあるとすれば、リモートワークの普及だろう。リモートで仕事ができる人達が通勤から外れると電車がすく。通勤しないと仕事ができない人達の苦労が和らぐ。今後、コロナ禍が収まっても元に戻してほしくない。

新たな仕事の分担体制を確立して経済活動は復旧してほしい。目的を共有し、自律的に個人の目標を立てて仕事を進め、結果で評価する自律分散協調型の体制を早く確立したい。

 戻したくないもう一つは、長時間の残業だ。ホワイトカラーの生産性を下げる元凶だ。割増し賃金がつくので、定時間で済む仕事を残業で処理する悪弊も生まれて定着した。 だから、不況になると企業の最初の施策は残業の制限か禁止だ。

一方、在宅勤務が増えて往復の通勤時間を家で過ごせるので、家の役割が変わった。疲労回復と安らぎのためだけでなく、より生産的な機能、オンラインで仕事するための空間が必要になった。 通勤が無くなり、家族が共に過ごす時間が増えた結果、空間の不足が感じられるようになった。

しかし、マンションや団地に住む人達にとり、スペースの増加は困難だ。不要な家具や電化製品などの買取業が増えたのは、スペースを作り出した結果なのか。イヤホンやヘッドホンを新たに購入したとの報告が目立つのは、オンラインの会議のためだけでなく、自分ひとりの空間を創出するためとの見方もある。

 ワクチンの接種が進めば、コロナ禍が収束に向かうと期待されている。収束後を考えると、ホワイトカラーの勤務体制が元に戻らず、結果として通勤状況も大きく変わるだろう。残業して通勤電車で自宅に帰りつく前に同僚と「ちょっと一杯」と言うのが減るのではないか。
長時間の拘束が無くなり、生じた時間の新たな過ごしかたが生まれるだろう。家族とのだんらんや近隣との新たなつながりをつくる。あるいは犬を飼って散歩を習慣とするなど、高度成長期とは異なり、心の豊かさを大切にした生き方が見えてくる。さらに生産性が向上できればすばらしい。

                   

 

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  213回   アクセルとブレーキペダルの配置
 

 自動車事故が起きると、その原因はアクセルとブレーキの踏み違いと報じられることが多い。統計によると事故は若年層と高令者層に多い。未熟な運転や身体能力の低下が影響しているようだ。

 

アクセルとブレーキはペダルの位置が隣り合っており、操作により生ずる結果が正反対だ。エレベータのドア開閉ボタンも正反対の機能を発生させる配置だが、眼で見ながら押すから誤動作を避けやすい。ペダルの場合は踏む状態が見えないから誤動作が起こりやすいと言える。人間工学的にみて危険な配置にどうしてなったのかを考えた。

 

 自動車の前身は馬車だ。馬車でもブレーキは必要だ。急な坂を下りるときや駐車時には無くてはならない。しかしアクセルはいらない。馬に代わる動力源のエンジンが開発されて自動車と呼ばれる様になってから、問題の配置が生じた。

 

手足で操作を分担する中で、両手がステアリングホイールの操作にとられ、操舵は手、加減速は足と言う分担になった。

 

一度止まると始動操作が必要な内燃機関では車輪との関係を遮断する機械的クラッチが不可欠だ。クラッチペダルは左足が受け持ち、ギアシフトは手が分担した。

 

その後、自動変速機(AT)が主流となりクラッチとペダルが不要になって、アクセルとブレーキの2個のペダルを区別して右足だけで操作するようになった。

 

長い歴史的背景があるとはいえ、現在の2ペダル配置と操作の仕組みは人間工学的には大きな危険を内蔵しつつ世界的に広く浸透してしまった。これから車が広く電動化されても、伝統的ペダル配置と手と足の分担は変わらないだろうから、誤動作を避ける設計の配慮が必要だ。

 

アクセルは右足、ブレーキペダルを左足とする解決策がある。ペダルの間隔を増す配置になるので、運転者の習熟が必要だ。現在の右足2ペダルを続けるなら、ペダルの大きさや踏んだ時の感触が大きく異なるような設計や配置が望ましい。

 

アクセルを誤って踏み予期せぬ急加速が生じた際、慌てるなと言っても無理だ。だから踏み間違いが事故に発展しないような装置やツールが色々考案されている。それらの故障や誤動作が事故に発展しないように簡単なものでなくてはならない。

 

車が走る凶器にならないように原点に立ち返って設計を検討してほしい。

 

021.7.28日経産業新聞 イノベーション欄Techno Salonに掲載                 

 

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  第212回   ホームドアに見る電車制御の変化 

  

 

 大都市の鉄道駅にホームドアが整備され、乗客の安全に大きく貢献した。ホームドアが出来ると、電車はドアの正面に正確に停車しなければならない。自動的に正しく停止させたり、運転士の操作を支援したりするシステムが使われている。

 

電車の停車位置がずれる要因はいろいろある。たとえば乗客数だ。朝夕のラッシュ時と昼間では大きく異なる。雨や雪が降れば線路と車輪の間の摩擦が変化してブレーキの効きが変わる。どうやって、解決しているのか。

 

鉄道車両で古くから使われているのが空気ブレーキだ。空気圧を利用してブレーキを車輪に押し付け、摩擦力で減速する。一方、走行中の電車のモータを発電機として使い、発電した電力を架線に戻してほかの電車が利用するのが電力回生ブレーキだ。減速のエネルギー損失がなく、省エネに優れた方式だ。

 

だた、この回生電力を消費する近くの電車や設備が無いと回生ブレーキがうまくきかない。予測困難な変動要因も多い中でどう対応しているのか。その方法は、モータの無い車両に空気ブレーキを設置し、一編成全体で回生ブレーキと空気ブレーキの能力の和を総合的に制御してブレーキ能力の変動を吸収し、常に所定の位置に停車させている。

 

かって、電車のドアは空気圧で開閉していた。開閉時には空気が流れる音がした。今やほとんど電動に変わりつつある。理由はドアに乗客の体や持ち物が挟まった際、それを検出して閉める力を弱めるようなきめ細かい制御ができるからだ。

 

電車のモータの変化にもふれよう。以前のモータは直流で動き、1台の台車に設置された2個のモータの接続を直列と並列とを切り替えながら、さらに抵抗を挿入して速度を制御していた。

現在は保守が容易な交流の誘導型モータが一般的だ。架線の電圧は大都市近郊では直流1500Vだが、インバータ装置で交流に変化させ、さらに電圧と周波数とを変化させてモータの速度とトルクを制御する方式(VVVF)に変わった。インバータ用パワー半導体もシリコンから、電力損失が少なく小型化できる炭化ケイ素(SiC)に変わりつつある。

 

いずれも床下で目立たない電車の制御が大きな変化を遂げた。共通の狙いは乗客の安全確保と省エネと保守の省力化だ。       

         

2021.6.16 日経産業新聞 イノベーション欄 TechnoSalonに掲載
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211回   MEMS技術と圧電技術、結合の時代に 

 「MEMS・エンジニアリング・フォーラム2021」が4月オンライン形式で開催された。 MEMSとは微小電子機械システムの頭文字をつないだもので、微細なセンサや高機能を持つ電子デバイスを実現する先端的技術だ。この分野では応用面の拡大が新しい材料や加工技術の開発の契機となる。

 

今回のフォーラムのハイライトは力を加えて変形させると発電する圧電材料と、MEMS技術との結合への挑戦だった。圧電デバイスとの結合技術や新たな応用例などが紹介された。圧電材料として窒化アルミニウムや窒化アルミニウム・スカンジウムなどが取りあげられた。

 

 機械と電子的な制御が一体になっているMEMSは、ICなど半導体デバイスの大量生産技術から派生した。そのルーツは、大量の微細な文字列や画像を複写して生産する印刷技術にたどり着く。

 

 半導体製造ではリソグラフィー(露光)やエッチング(食刻)といった工程がある。これら技術の高度化で三次元形状の加工ができるようになり、微細で複雑な可動機構の量産も可能になった。培った技術は圧力センサやインクジェットプリンタのノズル、三軸の加速度センサやジャイロなどに応用された。さらに、真空の空間に可動部を封入する技術により空気の粘性が無視できる高性能の共振器や複合センサが実現した。

 

一方、圧電技術は原料を粉砕、混合、成形、焼成するセラミックス生産工程を進歩させて高度な機能を実現してきた。したがって、両者の結合は木に竹をつなぐ工程になりかねない問題がある。

  MEMSの機械的駆動機能を実現する部分は、曲げに加えて圧電体内部を波動が伝搬する場合もある。MEMSのセンサの電源に圧電体から電力を供給する用法も考えられる。 無線通信が高速規格の5G時代となり、小型化した通信デバイスがMEMS とも共存可能になった。高度情報処理機能を実現するため、限られた空間に高密度配置が可能な通信デバイスとMEMS と圧電体との結合が必要となる。

 

 日本の企業は圧電材料やデバイスの研究開発・生産で独特の技術を持ち、インクジェットプリンタのヘッドやカメラの手振れを検出するセンサなどを世界に供給してきた。その強みを今後のMEMS技術の研究開発に存分に活かしてほしい。


2021.5.26 日経産業新聞イノベーション欄 
Techno Salon に掲載

 

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210回 拡張された計測、どう認識するか   

 

 前世紀末ごろから、計測の対象が生体に広がった。結果を数値で表せない場合が増えた。計量から認識の世界への計測の世界の拡張だ。

 

計量とは、センサにより得られた情報を量の体系と照合し、対象を数値で記述する。量の体系とは数値により対象の大きさや状態を表す世界で広く共有された体系だ。量の体系との照合により計測値が持つ意味が理解される。計測結果に客観性を持たせるために、量の基準として世界共通の国際計量標準が定められている。

 

計測対象の世界が質量ともに拡大した結果、対象の情報を量の体系と照合するのではなく、私たちが持ち合わせる知識の体系と対比し、対象の状態を言葉で記述する計測技術が増えた。対象が自然や人工物であれば数値で記述できるが、生体や複雑な系では困難だ。従って、言葉で表現する方が分かりやすく、例えば、病気の状態は数値では記述できないが、共有されている知識の体系に属する病名や体の状態で表現し、計測結果の伝達が可能となる。

 

量の体系ではなく、知識の体系と照合して伝達する方が便利な例が他にもある。全地球測位システム(GPS)で、測位センサ・システムによる計測結果は緯度と経度で示される。しかし、それでは自身の地上での位置を認識できない。社会システムの知識を援用して表現される地名や道路などを活用して地図で示すことで位置が認識できる。

 

このように対象が複雑化するに従い、認識の計測技術が活躍する例が増えた。

新型コロナウイルス感染における地域の状況を示すステージ3とか4の表示も単なる数値ではない。複数の変数が示す状態を順序付けした知識の表現だ。

 

複雑化する対象に対応し、計測技術に新たなパラダイムが構築されつつある。これらは、複雑な状態のセンサ情報である計測結果を人が理解しやすいように表現を変換したものだ。結果が客観性を持つには共通の知識体系の形成が必要だ。そのための新しい認識過程を構築した成果と見ることが出来る。

 

20174月のブラックホールの撮影も取り上げたい。地球上に点在する複数の電波望遠鏡を干渉計としてつなぎ、地球サイズの開口を実現し、5500万光年のかなたにあるブラックホールの電波像を得た。月の表面に置かれたゴルフボールを識別できるほどの能力と言われている。認識の限界に挑戦したものと言えるだろう。

 

2021512日  日経産業新聞 イノベーション欄 Techno Salon に掲載

 
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      209回 独創性・創造性をいかに育むか

 

 「日本人は目標が見えると協力して力を発揮するが、独創性が乏しい」と外国人に言われた。また、研究能力が高いにもかかわらず創造性が不足するとも批判された。

原因は教育にあるとされている。日本企業が求める人材に独創性より協調性を重視するともいわれてきた。そのルーツを求めると聖徳太子の「和を以て貴しと為す」にたどり着く。我々の精神風土に深く根づいている。

 

協調性は全体と自己に差があっても、自己を抑えて、全体に合わせる生き方だ。一方、独創的であるとは自己と全体との違いを主張することだ。時間的要素を加えると、協調性が収束的なのに対し、独創性は発散的だ。筆者は協調性と独創性とは全く相いれない性格と考えている。

 

 独創性や創造性を論ずるには、学問や技術の新規性を取り上げなければならない。新しい研究成果や技術開発の目新しさとはどういう意味か。独創性を主張するためには、何が必要か。

 

成果が従来の学問や技術の枠組みを超えたものでなければならないが、同時に違いを主張し、それを広く理解させ、他人に承認させる必要がある。独創的成果を明示し、文化資産として定着させるには発想を組織立てて一つの形を構築することが重要だ。

 

 研究者や技術者には独創性や創造性を身に着けさせる方策が必要だが、日本の教育システムには大きな欠陥がある。教科書には学問や技術がすでに完成されたものであるかの様に書かれている。それを知識として覚えさせる記憶重視の教育が一般的だ。

 

これに対し、独創とは既成の枠組みを破壊し、従来存在しなかった成果を立証する過程であり、一種の造反性が不可欠だ。 さらに、創造性を実現するには、まだ世の中に存在しない物の価値を洞察し、それを具現化する方策を考え、新しい価値を生み出さなければならない。

 

日本人は見える目標を示されれば実現するのは得意だが、見えない目標を創造することは不得意であったと認めざるを得ない。

 

独創性や創造性を強化する知的環境を実現しようとすると、従来の日本が求めてきたとは相いれない性格を育てなければならない。人口が減る中で教育は量より質を目指すべきだが、独創性や創造性をどう育むかが大きな課題として立ちはだかっている。

                        

 2021.3.23 日経産業新聞 先端技術欄 Techno Salon に掲載

 

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       208回 役に立たない知識を役立てる     

 

 「役に立たない科学が役に立つ」という書名の本が東京大学出版会から刊行された。著者は米国プリンストン高等研究所の現所長ロベルト・ダイクラーフと初代所長のエイブラハム・フレクスナーである。選択と集中の名のもとに研究費の配分で役に立つ研究が優先的に選択され、すぐ役に立たない基礎研究が後回しにされる状況を筆者は危惧していた。

プリンストン高等研究所は独創的な研究を行う研究者や新しい分野を切り開く研究者を集め、雑用や研究費の獲得から解放し思う存分好きな研究に打ち込めることを目指した研究者の理想郷だ。ノーベル賞受賞者も多く滞在し、アインシュタイン、湯川秀樹やフォンノイマンらも所員であった。

   フレクスナーはすぐに役立つ応用研究が過度に尊重される風潮を憂い、役に立ちそうもない基礎研究に没頭できる研究所を目指したのは次の理由だ。

  @    基礎研究の成果としての知識は使えば使うほど増える。

A  予想外な形で新しい技術やツールを生みだす。

B  好奇心で駆動される基礎研究は優れた研究者を惹きつける。

C  基礎研究の果実は人類共通の資産として公開され、個人や組織により独占されない。

研究が生み出した成果に対して最大の貢献をしたのは誰か。実例を挙げよう。無線通信技術に最大の貢献をしたのマルコーニとされているが、著者らは彼がいなくても誰かが実現したに違いないと主張する。

  世間の常識と異なるが、電磁波の性質を解明し、方程式で簡潔に記述したマクスウェルと、無線信号を運ぶ電磁波の伝搬と検出を実証したヘルツこそが最大の貢献者とする。

  同様に我々が現在大きな恩恵を受けている全地球測位システム(
GPS)もアインシュタインの研究成果のおかげだ。彼らはその成果が何の役に立つかには全く関心がなかった。

  役に立つと思われない知識が何故役に立つのか。アインシュタインの言葉が理由を示唆する。

「想像力は知識より重要だ。なぜなら、知識は今私たちが理解していることに限られるが、拘束を受けない想像力は世界のすべてを包括し、私たちがこれから理解することまでを含むからだ。」

好奇心が制約に妨げられない想像力を駆使して、自由に考究した成果こそが後世に大きく貢献する。

  一方、応用目的に厳しく制約されるのが応用研究だ。

                       

    2021.2.16 日経産業新聞 先端技術欄 Techno Salon に掲載

 

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        207回 長崎原爆を作った町今も汚染

 

 米国西部ワシントン州にハンフォードと言う町がある。第2次世界大戦中、人工の元素であるプルトニウムを生産する巨大な設備が作られた。そのプルトニウムを使い原爆が生産された。1発目はニューメキシコの爆発実験に使用され、2発目が長崎に投下され、10万人以上を殺傷し、街を焼き払った。

 

 戦後も能力を増強し、生産が続行された。ソ連との冷たい戦争の対立で核軍備の強化が図られたからだ。冷戦終了後生産が停止され、施設を運営していた企業も去った。大量の放射性廃棄物が177基の巨大な地下タンクに残された。液体の固形物を含めて200万m3、水泳用プールで85杯分とも言われる。この設備の廃棄物処理の現状がIEEE(米国電気電子学会)の会誌に報告されたので紹介する。

 

 1989年からワシントン州環境局、米国環境庁が施設を管理するエネルギー庁に協力して施設の除染、廃棄物処理が開始された。当初は30年で終了する計画で、30年後の2019年に経費168億$(約1.7兆円)で終了するはずだったが、予定の半分にも達しなかった。 エネルギー庁の新しい予測では、5500億$(約60兆円)を必要とし、60年続けなければならない。 プルトニウムは毒性が強く、人工の元素であるため処理の知見は乏しい。想定外の問題に多数遭遇した。

 施設の処理は高放射能の廃棄物と低放射能物質を区別して異なるプロセスで行われる。

低放射能の廃棄物はシリカを加えて炉で溶解後ステンレス製容器に入れて地中に保存、高放射能廃棄物は同様にシリカを加えてガラス化し、キャニスタと呼ばれるステンレス容器に入れて長期保存する。

 長期保存の場所の候補としてネバダ州の山中が予定されていた。しかし、地元の住民などの反対で、オバマ政権時代に白紙になった。トランプ政権に変わり、前政権の決定を覆し、白紙になった計画を復活しようとしたが、途中で考えが変わり再び未定となり、高放射能廃棄物の最終の行先は決まっていない。

 

 第2次世界大戦の最中の1943年、約1500人の住民を強制的に移動させて建設した設備だが、今や巨大な汚染した廃墟となっており、それを復旧するのに途方もない費用と時間がかかる予想である。60年後に緑の野が復活したとしても長崎で失われた多数の命は帰ってこない。何ともやりきれない虚しさを感じる。 

    2020.12.15 日経産業新聞 先端技術欄 Techno Salon に掲

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  206回 文化遺産としての分析技術    

 日本分析機器協会と日本科学機器協会とが共同で、経済、文化に大きな貢献をした機器技術を文化遺産として後世に伝える事業を2012年から5年間実施した。77の機器が認定され、結果を解説した「科学と産業の発展を支えた分析機器・科学機器遺産――いかにして技術基盤は築かれたか」が両協会から刊行されたが、最近電子書籍化、公開された。筆者は選定委員の一人として参加し、先人の努力に接し感動した。

 選定委員会は大正からディジタル化以前までの時期を対象とした。大正時代第1次世界大戦の影響で外国品の入手が困難となり、濾紙の国産化が進んだ時期である。最初に選定されたのは東京理化学器械同業組合が制作した理化学器械のカタログだ。昭和初期には炭鉱でメタンガス爆発事故が続出した。光の干渉縞の移動を利用した携帯型分析計が安全に貢献した。光学顕微鏡、電子顕微鏡と科学者や技術者の視野を拡張した機器が続く。

 

分析計の感度と操作性の向上を支えたのは、写真に代わり導入された自動平衡型記録計で、計測結果の表示と記録が自動化された。さらに第2次大戦後、半導体電子技術を活用して、機器の小型化、高感度化、安定度、操作性改善が進む。鉄鋼産業における蛍光X線分析装置や石油産業におけるガスクロマトグラフなどが製品の品質向上、経済の高度成長に貢献した。

 

1970年代には、高度成長の影響で大気や水質の汚染が顕在化した。車の排気成分計測の赤外線分析計やガラス電極を用いたpH計測による水質分析計などが環境改善を実現した。同時期にマイクロプロセッサが導入され、ディジタル技術を活用した操作の自動化が進んだ。また、バイオが分析対象に加わった。

 

 ディジタル技術が広く導入され、マイクロプロセッサが機器制御の主役となった結果、機器の構造や動作が見えなくなった。分析試料を投入すると、結果が数値で表示される。便利ではあるが、内部動作はブラックボックスとなった。化学分析には技術の習熟が必須であったが、不要となった。操作の熟練は機器の制御ソフトウェアに置き換わったからだ。

 

今後、再び機器遺産の選定を実施するとすれば、分析の主役になったが見えにくいソフトウェアを遺産としてどのように扱うかが問題となろう。

                     

2020.11.10 日経産業新聞 先端技術欄 Techno Salon に掲載

 

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   205回 ブランドイメージ向上に必要なもの   

 

技術開発の成果を活用して、日本企業の国際的プレゼンスを高めるためには、最終製品を攻めるか、あるいは素材を攻めるかの選択がある。

 

今までは、素材を攻める戦略が多く成功してきた。航空機の構造材料としての炭素繊維強化樹脂、電磁鋼板、リチウムイオン電池のセパレータ、液晶の保護フイルムなどだ。メーカが持つ独自技術を発展させて、新しい価値を生んだ例である。ソニーのイメージセンサも使用されるスマホやカメラと比較すると、システムコンポーネントよりは素材に近い。

生産のためのエネルギー消費や環境に対する配慮が行き届き、それらが総合した市場支配力を持っている。だが、材料であるため製品におけるメーカーのブランドの訴求力が弱いのが残念だ。

 

一方、最終製品の形で新しい製品が価値を実現した例としては、トヨタのハイブリッド車技術などがあげられる。着手が早く、製品化されてからも、改良が重ねられ、高いシェアを確保するだけでなく、競合相手に圧倒的な力の差を誇示し得た。それらの製品ではメーカーのブランド名が輝いている。

最終製品に近くなると、国際標準とか、国家固有の環境基準や安全規格などが絡んできて、技術力以外の比重が増える。極端な例として三菱航空機のMSJ(MRJ)ジェット旅客機がある。米国の形式証明の取得が障害となり、予定した納入時期の延期を繰り返している。

 

最終製品の場合には知的所有権により権利を守ることがメーカーにとって一概に有利とは言えない。むしろ、所有権利をオープンにして、技術を共有する仲間を増やした方が戦略的に有利な場合がある。トヨタがハイブリッド車技術の特許を公開したのは、そのような判断ではないかと推定される。

技術の優位性を確保するには原材料を抑えた方が広範囲に抑えられるので有利と思える。

 

 米国と中国の対立が厳しさを増しており、それが技術の対立に変質する中で、埋没しないようにブランド力をいかにして向上させるかが重要な課題だ。素材の価値を主張するメーカー企業のイメージを上げるため、PCにおける「インテルインサイド」のような表示も有効ではないだろうか。

 2020.9.29 日経産業新聞 先端技術欄 Techno Salon に掲載

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  204  遅すぎる決断は致命的

 過ぎ去った過去は改められない。将来は変えられる。国の将来を正しく洞察して、適切な決断を下し、それを実行してほしい。私たちの政治家の役割に対する期待は昔も今も変わらない。

 未知の未来に対する決断が特に重要だ。未来には未知の要素が多い。だから、決断を遅らせて、誰が考えてもこちらと言った状況になるまで決断を控える、あるいは未来が見えてから決断するのは決断とは言えない。どんな愚かな政治家でもそのような決断をするからだ。

 政治家や企業の経営者が一般より高い報酬を受けるのは、その決断において未知の将来への洞察の重さと結果の責任への対価なのだ。彼らの高い報酬は、その決断の重さと結果の責任を取るからこそ得られるのだ。

 もし、政治家や経営者が未知の未来に対して決断を下さず、誰にも未来が見えるまで決断を先延ばししていたら、国の力は衰え、企業なら危機に陥るだろう。

 決断を下す時期も非常に重要だ。適切な時期の決断でなければならない。 速すぎる決断は情報や思考不足のため、誤ることが多い。しかし、遅すぎる決断はさらに悪い。しかも、時間をかけて議論を尽くせば、必ず良い結論に到達できるとは限らない。

 未来を正しく洞察し、適切な時期に正しい決断を下し続けるのは容易ではない。それが完璧にできれば、全能の神だ。人間だから誤ることはあろう。そこで、下した決断が正しくないとわかれば、速やかに訂正し正しい方向に修正するしかない。しかしそれができるためには時間が残されていなければならない。速すぎる決断ならば、修正の時間が残されている。 遅すぎる決断には時間が残されていないから、救いようがないのだ。

今回の新型コロナウイルスの流行は、未経験な事象であり、未知な部分が少なくないから洞察力を要求される。

眼に見えない新型ウイルス禍を抑え込み、経済を回復させなければならい。未来は読みにくく、容易ではない状況だが、政治家たちにより適切な決断が正しい時期に下されているようには見えない。決断を先延ばししている様にしか思えないのが残念だ。

それが遅すぎる決断にならなければ良いのだが。

 

  2020.8.18 日経産業新聞 先端技術欄 テクノサロンに掲載

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         203回 日本の新型コロナの被害が少ない理由

 

 新型コロナウイルスは世界の国々に大きな被害を与えている中で、なぜ日本は感染患者と死亡者数が少ないか不思議に思われている。

 

 BCG接種との関係を論じた仮説に注目した。感染患者が少ないグループに属する国では、BCG接種を実施しており、患者が多い欧米では実施していない事実が関係するのではないかと言われている。

日本、韓国、台湾、タイなどは、イタリア、スペイン、フランス、アメリカなどに比べて1桁ないし2桁少ない。医療専門家の意見は懐疑的だが、専門家ではない筆者には、因果は不明だが、事実は存在する状況だ。

 

何故、特に日本で少ないかの根拠として、筆者は、第1に医療関係者の努力と技術の高さを取り上げるべきと思う。そのおかげで医療の崩壊を事前に防ぐことができた。特に初期において伝染経路を探るクラスター対策に効果があった。

 

 第2に多発国からの入国を禁止したことだ。効果はあったが、実施がやや遅れたのが残念であった。中国からの国賓訪日の予定があったからだろう。

 

3にいわゆる密閉、密集、密着など高密度を回避する分離政策が実施されたこと。罰金を強いるものではなかったにも拘らず、多くの国民が自自主的に協力したことだ。密着をともなう習慣、握手、ハグ、キスなどの習慣が日本にないことが幸いした。

人との接触を80%減らす施策で、休校、休業、オンライン授業、テレワークなどは大きな効果があった。

 

4にマスク着用が伝染の予防に効果があった。当初欧米ではマスクに懐疑的であったが、効果を認めて使用を強制するまでに変わった。日本人が清潔好きで土足で家に入らず、手洗いを頻繁に実施することもプラスに作用した。

 

2波、第3波の発生を抑えつつ、経済的な損失はこれから回復しなければならない。回復過程で、すべてを元に戻すのではなく、むしろ新しい標準として確立したいものがある。

 

例えば、テレワークやオンライン会議などを広く活用し、遠距離通勤や長時間拘束などを廃止することだ。これらは古い壁に阻まれて実現できなかった。コロナ禍のおかげで定着しかけた。

 禍を福に転じて新しいオンライン化された分散型社会が構築できれば、後世の人たちから高く評価されるに違いない。


2020.6.22 日経産業新聞 先端技術欄 Techno Salon に掲載 

 

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      202  テレビ会議のさらなる活用

人から人への新型コロナウイルスの伝染を防ぐ目的で、密閉、密集、密着を避ける企てが全国で展開されている。テレビ会議が、移動のための長距離通勤、高密度のビジネス空間に長時間にわたる拘束から解放される合理的なシステムと感じる人たちが増えた。

ビジネスの一断面である会議を取り上げると、目的は参加者が場と情報とを共有することである。会議の場を構成する要素は空間と時間と環境であるから、それらが共有できれば目的を達せる。

筆者が関係する委員会では、以前からテレビ会議を利用している。最初は違和感があった。テレビ画面のサイズが大型化され、マイクのシステムをはじめとする小さな改善の積み重ねで使い勝手が良くなった。今は大きな窓のすぐ外に遠隔の参加者がいると言う程度の感覚で自然に会議が運営できるようになった。マイクに近いせいか、書類をめくる耳障りな音が未だ課題であるが、これもいずれ解決されるだろう。遠隔地からの参加者が会議参加のために時間をかけて移動する前の状態に戻ることはない。

 空間と時間の個人差を移動と拘束で解消する不合理が情報通信技術により解決され、資料の配布や表示は以前からパソコンの利用と複写や表示技術により実現された。残るのは、会議に参加している場の認識、環境変化の克服であろう。これを解決するのは仮想現実感(VR)技術である。物理的には存在しない環境を、現象として存在を意識させるのが、VR技術だ。技術の進歩のおかげでかなり現実感が実感できるようになった。

 我が国はモノづくりの生産性は高いにもかかわらず、ホワイトカラーの生産性が低いと言われる。働き方改革と呼ばれる動きは、それによる社会のひずみの除去を目的としている。

今回の新型コロナウイルスの流行がきっかけとなったテレビ会議の浸透により、テレワークがさらに普及し、ホワイトカラーの生産性を高め、社会のひずみを解消されれば、働き方改革が大きく前進する。

 さらに、サミットなどの国際会議においてもテレビ会議が導入された。国の元首などが参加するために通常欠くことのできない警備や送迎などの作業が省略できる。国際テレビ会議で問題になるのは時差である。残念ながら生活時間の差は通信技術では解決できない。

  


   

 20205.11 日経産業新聞 先端技術欄 Techno Salon に掲載

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     第201回  原発住民の信頼獲得が要

 

9年前の2011311日、東日本大地震と津波が襲った時、東京電力の福島第一発電所と東北電力の女川発電所では損害が大きく異なった。地震の揺れで、稼働中の原子炉はすべて自動的に制御棒が挿入され、炉は停止した。約1時間後に高さが13mを越える津波が襲來し、状況が大きく変化した。福島第一では海水が侵入して大きな損害を受け、女川は敷地の高さが若干高かったので、致命的な破壊を避けられた。

福島では低地に設置された非常用の発電設備が破壊されたために原子炉の冷却に困難を生じたが、女川では同様の設備が高所に設置されていたので破壊を免れた。東北地方は明治三陸津波や昭和三陸津波などで大きな被害を経験しているため、発電所敷地の高さを余裕を見て14.8mとした決断が結果を大きく左右した。

女川の地元では多くの住民が地震と津波で家を失い、途方に暮れた。発電所は300人を超える避難者を全員受け入れ、建物内に収容した。非常食の備えが限られていたので避難者を優先し、事故直後は復旧に奔走する発電所職員は一日一食のこともあったと言う。

国際原子力機関(IAEA)は専門家による現地調査を実施した。地震と津波に襲われながら安全に停止し、厳しい状況下にも関わらず、驚くほど設備が損傷を受けていないとの調査結果を発表した。
 
 世界原子力発電事業者協会(
WANO)は女川発電所に原子力功労者賞を贈った。緊急時の対応や事前に周到な準備をしてきた結果、大地震と巨大津波にも拘らず発電所の原子炉3基をすべて停止し安全に冷却したこと、被災した地域住民を受け入れ、地域とともに困難を乗り越えたことなどを賞賛した。

原発と地域住民との関係は微妙である。大容量の発電設備が設置されても発生電力が地域で利用されることは少ない。住民との間に信頼関係が確立される前に発電が開始されると見学や立ち入りも容易ではないから住民の信頼獲得が優先されなければならない。

福島では、トリチウムを含む廃水の処理が問題になっている。原発と地域住民との間に信頼関係が確立されれば、問題の様相が変わるのではないか。女川原発が避難者を受け入れた話は、両者の間に信頼関係が確立していた証ではないかと感じる。

  2020.3.24 日経産業新聞 先端技術欄 ”Techno Salon"に掲載

 

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