第200回　TLO、デファクト標準を目指す開発へ

大学で生み出された独創的な研究成果を特許化し、企業で実用化した果実を大学の研究者に還元すると同時に、経営の原資を得るビジネスモデルを目指して技術移転組織（ＴＬＯ）が多数設立された。しかし、モデル通り順調に活動しているＴＬＯは一部に過ぎない。経営に苦心しているところが多く、また、大学に還元された利益も期待ほどではない様だ。理由は特許化して利益を得る過程に時間がかかりすぎるからだ。

新しいアイデアや開発の労苦に報いるのに、発明者に独占的な権利を認める特許が最善のやり方だろうか。問題は権利が利益を生むまでに時間がかかり、その研究開発の過程が閉鎖的であることだ。

技術開発の競争が国内からグローバルな規模となり、技術の融合が進み、変革のスピードが加速している現在、必要な技術を広く速やかに入手できる体制が望まれる。企業にとって望ましいのは、オープンな市場で必要な時期に、必要な技術を適切なコストで入手できることだが、それが可能な時代になってきた。

技術開発の成果をデファクト標準として普及させ、開発の成果を大きく拡大する戦略をとる場合には、研究開発のプロセスを技術の囲い込みではなく、支持するグループ内において開放して支持者を拡大し、開発プロセスを加速する方が標準化戦略上有利である。

大学と企業との連携においても、オープンな研究開発が望ましい。大学は新しい知を獲得し、構造化して教育を通して共有資産として成果を社会に還元するのが本来のミッションだ。知を広げるオープンな研究開発が向いており、特許化のために知を囲い込む閉鎖的な体制を持ち込むのは大学の本来の機能と両立しない。

大学の研究成果をオープンな枠組みで企業に移転し、社会に還元させるとともに、オープンな取引により大学の研究開発を促進し、デファクト標準化して次の研究のための費用をより早く得られるやり方を構築する必要がある。これからのTLOには、デファクト標準を目指して、大学と企業の関係を仲介しつつ研究を支援する新しい役割が望ましいのではないだろうか。

特許は守りの戦略には有効だが、攻めるには著しく効率が悪い。特許の古い枠組みに縛られていては日本の技術開発の競争力は低下するばかりだ。

　2020.2.27 日経産業新聞 先端技術欄 ”Techno Salon” に掲載　

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　　　第199回　水田除草のアイガモロボ　あと一歩

　水田の有機栽培を実施すると除草の負担が増加する。アイガモはイネ科の植物は食べない。アイガモを放し飼いにすれば、雑草や害虫などは食べ、稲列の間を泳いで動きまわって底の泥をはね上げるので、除草の効果があり、アイガモ農法が取り入れられた。　

　人工知能（AI）と画像処理で稲と雑草とを自動識別する手法を除草ロボット開発につなげようとする研究者がいたので、筆者はアイガモのことを思い出した。　この様な正面突破戦略で作業を省力化するのは難しいと感じた。

　アイガモは水田の中を動き回って、底の泥を巻き上げるので、水が濁り、雑草への日射を減らす上に、その糞が稲の肥やしとなるという利点もある。

　アイガモロボットが開発され、テスト中と言うので、その結果に興味を惹かれた。　ロボットは左右にクローラーを持ち、稲列の条を跨いで移動する。稲列の間に生えているのが雑草との前提で、クローラーで踏みつぶして除草する。雑草と稲とを画像で自動識別して、草を引き抜く正面突破戦略を巧みに回避している。　
   ロボットの視覚は稲列を判別し、列を跨いで走行するクローラーの方位制御と、列の末端でUターンして稲列間を往復する進路制御の役を果たす。

　開発されたロボットは長さ５０ｃｍ、幅４５ｃｍ、稲列を跨ぐので高さが50�pで、防水構造を持つ。　重さは12�sであり、1回の充電で約3時間作業を行う。　30�pの稲列間を幅15�pのクローラーが走り除草を行う。稲列の末端ではロボットがUターンするための約1mのスペースが必要だが、ロボットは人の歩く速さと同程度の速さで田の中をまんべんなく往復し除草作業を行う。

除草しないと�Tm²当たり約800本の雑草が生えるが、ロボットの除草により約200本以下に減り、効果として、除草剤を使用した従来の手法とコメの収穫の上では差がないとの成果が得られという。

　まだ課題はある。作業時間が電池の容量で制限される。約30万円以下を目指すロボットのコストなどのほかに、水田の底に柔らかな場所があると安定なクローラー走行が困難となる。　水田の除草作業をロボットに任せるためには、水田にも変更の余地を見つけなければならないのではないかと感じた。

　足が地についた開発戦略ですすめられ、全体として実用化一歩手前という印象だが、広く普及した姿を見たい。

　　2020．2.6　日経産業新聞　先端技術欄　"Techno Salon" に掲載

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 電気学会誌　Vol.137 No.12 （2017．12）より

第198回　 未来を読むセンシング技術

過去を変えることはできないが、未来は変えられるし、将来起きる事態に備えるられる。本当に欲しい情報は、既に起きた過去の情報ではなく、将来起こる事象の情報ではないか。とくに災害の発生が事前に予知できれば、大変ありがたい。

我々は気象衛星からの画像と数値解析の気象モデルを利用して台風の進路や強さを監視できるようになった。天気図上で気圧配置が分かっても、時間経過後の予測が困難であった。台風を上空から見ることができたので、気象衛星が写し出す雲の画像から台風の位置が正確にわかり、構築された気象モデルから時間的変化が正確に予測可能になった。

天空から低気圧を見下ろす新しい視座と精緻化されたモデル技術がそれを可能にした。　台風の進路予測が精度を増したので、台風そのものを抑え込めなくても災害を減らすことが可能になった。　センシング技術の大きな社会への貢献である。

ほかの分野でも同様な進歩を実現できれば、人間の予知能力の大幅拡大となる。そのための新しい視座の必要条件を考えたい。　情報に広域性と同時性とが必要だ。対象に直接接触せず、むしろ距離を置いて、俯瞰的なイメージをつかむこと。それにより、対象に非接触で全体像を把握する。

　さらに対象の時間的変化を記述するモデルが必要で、対象の未来の挙動を明らかにできる。　モデルのリアリティを強化するための実測データが欲しい。データは限られた点に過ぎなくても、モデルがあるため全体像の精度を補強できる。　気象モデルを補強する定点観測データに相当する。　

このような俯瞰的なセンシングの応用としてすぐ思いつくのは監視カメラのネットワークであろう。　人間社会の俯瞰的なイメージと、それから人々の挙動を記述するモデルはすでにできている。実測データもある。　それから未来の状況を自動的にかなり正確に予知することが可能となる。

このようなセンシングシステムが対象となる社会は高度な監視社会だとすると、望ましい社会ではない。　中国では、1億台を超える監視カメラが設置されていると言われているが、民衆の監視システムに活用されているかもしれない。　しかし、同様な俯瞰的センシングシステムが交通社会に活用されれば、ほとんどリアルタイムに予測して交通事故や渋滞の防止におおいに役に立つのではないだろうか。　

２０２０．１．９　日経産業新聞　先端技術欄　“Ｔｅｃｈｎｏ Ｓａｌｏｎ”　に掲載

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第197回     万博の目玉は未来技術にあらず

　6年先の20２5年に大阪で万博が開催される。　1970年の大阪万博で最も注目を集めたのはアメリカ館の月の石だった。　前年の1969年にアポロ11号で人が初めて月に着陸し、持ち帰った石だ。

　私は行列で1時間ぐらい待ち、ようやくたどり着いた。1センチ前後の代り映えしない小さな石が2個容器に入っているだけだった。　当時月の石には何か地球上にない新しい元素でも含まれているのではないかと言った期待もあった。　月の成り立ちを考えると、地球上の石と成分が変わりないのが当然かもしれない。　珍しさで人を呼び込む見世物だったことになる。

　その後、米国ワシントンのスミソニアン航空宇宙博物館を訪れた時、「月に触れます」との表示に惹かれて立ち止まると、階段の手すりに月の石が埋め込まれていた。大勢が触るので、表面が滑らかだった。万博ではガラス越しに見ただけだったから、直接触れさせることに驚き、巧みな展示方法だと感心した。

　さて、次の大阪万博の目玉は何だろう。　やはりＡＩの成果物で何か人を引きつけるものと言うことになろうが、未来技術のギラギラしものには、もはや人は関心を示さないのではないか。　奈良、京都、大阪は東京より長い年月、日本の中心として独特の文化を形成してきた。その歴史の重みが人達を引きつけるのではないだろうか。

　パリ万博はエッフエル塔のような当時世界一の高さの記念建造物を残した。建設当時は反対があり、その一人のモーパッサンは「反対なら、塔に上がれば良い。塔を見なくても済むからだ」と言ったそうだ。

だが、100年後の現在もパリの象徴として大勢の観客を集めている上に、電波塔としても役立っている。

　太陽の塔のような奇怪でが分かりにくいものではなく、関西文化独自の良さ、落ち着いた美しさ、日本庭園のような自然との調和を訴えるものを残してほしい。　ドローンの誕生で、俯瞰的光景のありがたみは減った。高い塔にこだわる必要はもはやない。

　50年前と違って、日本を訪れる外国人の数が大幅に増えた。彼らが期待するのは日本の独自の文化とそれを生み出した社会を理解することではないだろうか。　我々の文化を伝え、形成した社会の中身にふれてほしい。　せっかくの機会だ、単なる見世物に終わってほしくない。　

　　　2019.12.5　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Salon に掲載

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　第196回　鉄道事故の多重化を防ぐ

9月、神奈川新町駅近くの京急線踏切で横断中の大型トラックと電車との衝突事故があり、トラックの運転手が死亡しただけでなく、電車の運転手や乗客にもけが人が出た。踏切付近で特急電車が脱線して車体が大きく傾いている写真が新聞やテレビで報じられた。

  現場が鶴見駅に近く、約50年前の１963年11月9日の夜に起きた国鉄の鶴見事故を思い出した人がいただろう。 事故の経過を知るのは筆者を含めてもはや高齢者ばかりだろうが。

事故は国鉄横須賀線と並行していた国鉄貨物線で起きた貨車の脱線がきっかけだった。脱線して、横須賀線の線路に傾いた貨車に上り電車が衝突脱線し、その脱線した上り電車に下りの電車が衝突脱線して、死者16１名負傷者12１名に達した三重の大事故となった。

鶴見事故が起きたのは深夜に近く、直前の事故に電車の運転手は気づかずに現場に進入して大事故となった。また、列車の運転管理をしていた部署が事故発生を把握するにも時間を要した。

今回の京急事故と鶴見事故との違いは何か。最初の事故が起きた後、それに続く二重、三重の事故を防ぐ手段はどのように変化しているかを考えた。

まず、電車の走行密度は50年前より大幅に増加し、電車も高速化しているから、事故の規模が増大する要因がある。

踏切の数は減っているが、踏切を横断する車が特に増えている。踏切で横断事故が起きたときに接近する電車に通知し、停車させる自動化装置が普及した。

京急では踏切で事故発生後、直ちに、付近を走る電車の運転手に事故を知らせる特殊の信号機が設置されていたが、電車を自動的に停止させる装置ではなかった。今回は昼間だったから、現場が見えたが、夜だったら、発見が遅れただろう。

しかし、踏切以外で起きた事故は知らせる手段がない。もし、倒木や土砂崩れなどで最初の脱線事故が起きたら、多重化をどう防ぐか。携帯電話をはじめ、無線通信で情報を伝えるルートが50年間に大きな進歩を遂げているので、もっと積極的に活用すべきではないか。

重大な事故は人間が想定した範囲外で起こることが多い。電車は軌道しか走れないので事故が多重化しやすい。その場所や事故の因果を予測し、発生や多重化の可能性を極限まで下げることが、事故から教訓を学んだ私達の務めだろう。

     2019.10.31 日経産業新聞　先端技術欄　Ｔｅｃｈｎｏ Ｓａｌｏｎ　に掲載


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　第195回　　　産業界　シニアの知識や経験の活用を

総務省の発表によると、65歳以上の高齢者の総人口に占める比率が２８．４％に上昇したとのこと。世界最高である。　健康に恵まれ、マイペースで、仕事や趣味に励む日を送ることができればと言うのが、高齢者共通の願いだ。

だが、高齢者だけが持つ貴重な価値を活かして、社会に役立てられればさらに素晴らしい。

　科学技術の世界にもこの機会がある。

　生産における品質改善やトラブルの解決こそ、高齢者の意識や経験を駆使して解決できる問題だ。産業の品質改善や不良対策となると長年の経験がモノを言う。本やマニュアルに書けるような品質障害や、欠陥問題は意外に限られており、原因が判明し、問題が解決しても、環境や周囲との関連する事項が複雑多岐にわたり、文字などで、記録に残されないようなトラブルが多いからなのだ。

　しかも、マニュアルの知識や論理的推論を総動員しても解決できなかった問題が、原因が実際に判明すると、ベテランが過去に経験していたという類である場合が少なくない。原因発見に到達するプロセスが、理詰めの接近でなく、現状が過去の記憶に、経験の集積が仲介して一気に結びつくような飛躍を伴う場合が多いのだ。

　達人とか、生き字引と言われる高齢者の知識や経験をもっと積極的にひきだして活用する手法が必要だ。　AIに事例を蓄積して原因の所在を引き出すやり方があるが、最初に述べたようにマニュアル化し一般化できない問題が多数存在する。かって、教師データとしてトラブルをドキュメント化する作業で行き詰まり、AIがエキスパートシステム構築の試みに失敗した例がある。

　特にアナログ技術では経験と知識がモノを言う局面が多く、問題を記述しにくい。

企業の勤めを終えた高齢者達は組織の束縛から解放され、問題に正面から取り組むための時間的ゆとりと人脈がある。　特に産業技術がディジタル化し、自動化する中で、古い設備を使いこなしている中小企業が直面する問題の中で、眼に見えるアナログ的なセンサや電子回路などが環境に由来する目に見えない浮遊塵埃、静電気や磁界、振動などと結びついて複雑な品質問題をひきおこしている。

　その解決に高齢者の知識と経験が最も必要だ。

　　　２０１９．９．２４　日経産業新聞　先端技術欄Techno Salonに掲載

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　　　　　　　　　第194回　自然科学系研究論文数減少の理由は

　日本の研究開発能力が低下しているとの記事が目に付く。　

文部科学省科学技術・学術政策研究所の発表によると、日本の研究論文数が過去10年間で5%減少したとのことだ。　同じ時期における論文数の伸び率では、中国がトップで、2位が韓国だ。論文数が最大の米国は20%近く増加し、欧州のドイツ、フランスイギリスなども10%以上の伸びを示している。わが国だけがなぜ減少したのか。これには原因がある。

　自然科学分野の論文数だから、やはり理科離れの影響があるのではないか。小学校高学年では理科が好きな子が8割強なのに、高校高学年では4割以下に下がるのは、教育システムに原因が考えられる。さらに、私大の文系の入試では、数学が入らないところが多く、論理的に考える訓練の機会を自ら放棄した学生が文系に走る傾向がある。

　しかし、数学抜きの入試を突破しても、卒業するころには、ＡＩが活躍の幅を広げ、文系の卒業生たちの仕事を奪うことになりなしないかと心配だ。

　第二に大学における研究者を目指す若者の減少だ。その原因の一つと思われるのが、若い研究者の任期制だ。　助教クラスの若手研究者のほとんどと准教授の一部が任期付きのポストだ。

本来は研究の活性化を意図して導入された。　流動性の高い競争社会である米国では、優れた研究者は成果を上げ、さらに良いポストを得るしくみとして機能しているが、流動性が低い日本のアカデミアでは、短所ばかりが顕在化した。任期が迫ると、成果をあげやすい出口が見えるテーマを選んだり、リスクが大きなテーマを避ける傾向が出たりして、若い研究者の力が伸びない。

その結果、研究者の養成コースである大学院のドクターコースに進む数が減り、任期がない企業の研究者を選ぶ者が増加した。今回の論文数の減少傾向の原因には、このような制度の変化が背景にある。

　それではどうしたら良いか。理科離れについては、非常に時間がかかる対策だが、中学・高校の理科教育を改善するとともに大学入試、特に文系の入試を変革するしかない。

任期制については、できるだけ早く改めて、ドクターコースの研究者を増やすことだ。これで研究論文数をせめて欧州並みに戻したい。

２０１９．８．２９　日経産業新聞　先端技術欄　TECHNO SALONに掲載

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第193回　　　「自動」の裏に隠れた限界

統計によれば、２０１２年から１７年で交通事故件数は約２０%減少した。一方、２０１２年から１６年までに新車の自動ブレーキ搭載率は４．３%から６６．２%に急増した。　

この数字をどう見るか。自動ブレーキの増加が事故件数を減少させていると考えて良いか。

　車メーカーは自動ブレーキを「衝突被害軽減ブレーキ」と呼ぶべきと主張するが、文字通りに衝突被害軽減と認識しているドライバーは約半数、ほぼ残り半数のドライバーは危険な事態に自動的に作動するブレーキとの認識だそうである。

　古くは移動が馬車だった時代には、御者が少し居眠りをしたり、よそ見をしても馬車が追突したり、道から落ちることはなかった。馬車から自動車に変って以後、運転者は居眠りはおろかよそ見もできなくなった。

　「自動」と言う言葉には、人が手を抜いても機械が自然に役目を果たしてくれるという意味が込められているように思う。　しかし、事実は逆で、「発進」と「加速」は自動的だが、「曲がる」と「止まる」は全く自動的ではなかった。　自動車と言う機械の限界が隠されていて、運転者は片時も注意を怠れなくなった。

　車に自動と言葉が使われたのは、馬を単なる動力とみなしため、馬車の安全が馬の感覚と知能に依存していたことが忘れられていたのであろう。　人が馬の感覚と知能の役割を引き受けたので、自動と言いながら運転者は御者より忙しくなった。

現在の自動運転についても、機械に頼れるという意味の裏に、やはり機械の限界が隠れていることを改めて注意を喚起する必要を感じる。　車メーカーは衝突被害軽減ブレーキが有効である速度の上限を公表しており、その限界を認めている。　限界を支配しているのは、他の車の動きや道路などの交通環境や歩行者の行動予測である。

センサによる状況の発見は早くても、センサ情報の意味を理解する状況の認識や危険の予知に時間がかかるので、ブレーキをかけるべきと機械の知能が判断するには時間が必要だ。　仮に技術の進歩でその時間がゼロになっても、走っている車が停止するには時間を要する。　我々は自動と言う便益の裏に隠れた機械の知能の限界に常に目を向けなくてはならない。

　　２０１９．７．３０　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Salon に掲載

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第191回　因果より相関関係か

　研究の成果や主張の正当性を示す場合、原因が結果につながる論理的関係が最も重視される。　論文では得られた結果を示し、それに至る因果関係を明らかにすることで結果の正当性が承認される。　直観的には承服しがたい結果でも、因果関係が明確に示されれば、正しさを認められる。

例外は、生命現象がかかわる場合で、因果関係の成立を前提とすると、すべてが解明されていない生命現象の壁に突き当たる。　現象の機序が十分に解明されてないため、因果のつながりがそこで切れるのはやむを得ないと考えてきた。　そこで、因果に代わり、正当性を主張する根拠は現象の再現である。　過去に理研の女性研究者が主張した研究成果は、常識からは承認しがたいが、もし現象が別人または本人により再現されたら、成果は正当と見なされただろう。　再現しなかったので、捏造（ねつぞう）と判断された。

近年ビッグデータを処理した結果の中から、因果関係が見いだされる手法が明らかになった。コンピュータが膨大なデータの中から力づくで、相関を見出して因果関係を創り出すことができた。関係がないとされてきた事象の間に、相関があれば、それを裏付ける関係が存在するのではないか。ビッグデータに埋もれていて気づかなかった新しい因果関係が浮き上がることがあり得る。

実例だが、スーパーマーケットの商品の売り上げについて調べたところ、「おむつ」の売り上げと「ビール」の売り上げに相関が見られた。おむつを買うように依頼された父親が,ついでに自分用にビールを買って帰る例が多いからだそうだ。この両者の間に因果関係を主張するのは躊躇されるが、店としては有用なデータに違いない。

また、多数の監視カメラの映像から共通の特徴を持つ画像が抽出され、画像の特徴を共有する相関性が個人の同定や追跡に貢献して、その行動に関する因果関係が構築されている。相関関係から因果関係を導くのは方向が逆であるが、因果の連鎖ばかりにこだわれない。　

ビッグデータが持つ力によって、因果より相関が正しさを主張する時代になったと言えば、言い過ぎだろうか。　これがデータ駆動と言われる社会の一面かと思う。

　さらに、我々の健康や環境に関わる問題についても、強力なデータ解析力が新たな知見をもたらすことを期待したい。

　　２０１９．５．３０　日経産業新聞　先端技術欄　”Techno Salon" 掲載

　　

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　　　　　　　第190回　100年を迎える理科年表

「理科年表」と言う年次出版のデータブックがある。1925年創刊だから間もなく100年を迎える歴史を持つ。理科年表は国立天文台編で、その成果物でもあるが、丸善が編集・出版元だ。その編集長の話を聞く会があった。

理科年表は暦、天文、気象に始まり、物理、化学、地学、生物と理科全体を広くカバーし、2007年から環境が加わった。さらに電子版が追加され、全体が1000ページを超える巨大なデータブックに成長した。この100年間の大きな変化に対応しつつ発展したロングベストセラー本の一つだ。

大学などの研究者からなる編集委員会が組織され、夏に原稿が集められて、編集作業に入り、毎年11月に刊行される。変化の少ないデータの紹介だから記述内容の変化は少ないかと思っていたが、実情は毎年50%ぐらいの内容が書き換えられ、さらに新しいデータが追加されるので、毎年10ページ程度増加するそうだ。

理科年表の良い所は、単に数値データを提供するだけでなく、その背景や状況を想像させる。鉄道の時刻表と通じるところもあり、固定ファンもいるらしい。

例えば暦では、今年は日食が3回、月食が2回あるが、これから日本で見られるのは12月26日の金環食と7月17日の部分月食だ。

生物部門では、チンパンジーの血圧が136-80で人に近いのは当然だが、キリンは260-160で異常に高い。高い頭部まで血液を送らねばならないからだろうと納得がいく。一方、魚のニジマスは40-32と非常に低い。体形が紡錘型で分岐がなく、循環系が単純なためと思うが、どのようにして計ったのかと言う疑問がわいてくる。

環境では、わが国の資源の回収率が表示されている。古紙の回収率はこの30年間に約50%から80％に、スチール缶は45%から94%に上昇したが、生産量はいずれも若干減少した。　アルミ缶とPETボトルは生産量が増加しており、回収率は76%、89%と高い。わが国は人口が都市に集中しており、回収や再利用がしやすいためか、資源循環社会が実現しつつあると感じられた。

  これらの例に見られるように、数値データを知ることから、その現象の原因あるいは社会の変化までを考えることができる。
　

　2019.4.11　日経産業新聞　先端技術欄　「Techno Salon」に掲載　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　第189回　航空機で進む電動化：成層圏の汚染抑制に期待

電気自動車用のモータや電池の技術が発達しており、次に大きく進歩するのは客を運ぶ電気旅客機ではないだろうか。旅客需要の大幅な増加が予想される。一方、対流の無い成層圏に滞留する二酸化炭素の排出は特に低く抑える必要がある。

航空機は空中で燃料を含む自身の重さを動力で空中に支える必要があり、軽量化が燃費改善に直結する。現状ではモータをより強力にし、電池は一層大容量にして軽くする必要があるので、まだ時間がかかりそうだ。

約20年前、米航空宇宙局（NASA）のプロジェクトで「ヘリオス」と呼ばれる太陽光発電の無人航空機の開発プロジェクトがあった。翼上面に太陽電池を一面に貼り付け、その電力によりモータでプロペラを回転して飛ぶ。昼間に太陽電池の電力で水を電気分解して水素と酸素を蓄え、燃料電池の燃料として夜間も電力を得て飛び続ける排気ガスゼロの航空機だった。８万フイートの高度に達したと聞いたが、その後を聞かない。

電池を動力とする飛行は容易ではないが、航空機の舵面制御や客室の環境整備、離着陸の補助装置の動力に電力を採用する開発は着実に進んでいる。

従来、旅客機の方向舵や昇降舵、補助翼の制御は油圧、客室の与圧や温度調整はエンジンのタービンの抽気を使ってきた。ボーイング787型機では、エンジンに直結した発電機を大型化して空調を電力にし、翼前端の着氷防止や車輪のブレーキなどを電気に変えた。同機は、炭素繊維複合材の採用による軽量化が大きく取り上げられたが、電動化も進んだ。

この種の電動化の次の目標は電動アクチエータによる舵の制御や空港内の移動のための車輪の電動化だろう。

舵の制御は油圧パイプを電線に代えるから軽量化になる。後進できないために空港内で特殊車両により押す作業が解消し、ターミナルを自力で離れて誘導路を滑走路まで自走できる。電動化で燃料以外の流体が無くなり、配管が配線になるから、整備や検査のメリットがある。

旅客機の周囲温度はマイナス50度からプラス50度以上にもなり、飛行時には気圧も地上の3分の１以下という厳しい環境にさらされる。何より高い信頼性を確保した上、さらに軽量化しなければならない。

軽量化は排気減に直結して成層圏の大気汚染を減らす。電動化開発の成果が期待される。

　　2019.3.15　日経産業新聞　Techno Salon に掲載

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　　第186回　人と機械の協調作業：相互補完、知的分野に拡大

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　　　　　　　　　　　　第185回　就活ルール見直し：奨学金提案：企業と学生相互理解深める

経団連の会長の発言が契機となり、就職活動の時期を定めた就活ルール存続の可否が話題だ。ルールが存在するにもかかわらず、拘束されない企業が増え、青田刈りが目立ち、ルールが形骸化するのを筆者は懸念していたところだった。

今年は大学生の内定率が98%にのぼり、売り手市場とも言われる状況だ。数字でならした言い方では高い数字だが、学生にとっては一生に一度の機会、一人一人にとって、やりがいのある仕事ができる企業に自分が採用されるかどうかは、最大の関心事である。

一方、就活に関わる企業情報が入手できる時代であるのに、入社した社員の1/3が3年以内に辞めてしまうとの厚生労働省の統計がある。辞めた社員と企業双方にとって大きな損失だ。

もし、就活ルールが廃止されたら、どうなるか。ルールでは、面接など選考活動の開始が6月1日だが、それがさらに早まり、4年生ばかりでなく、3年生の学習活動にも大きく影響するだろう。また、通年採用の形をとる企業がさらに増えることも推定される。内定を得た学生は卒業までの期間が延びてしまう。

早期に面接などを行い、学生の興味や学習の成果などを十分見極めないで、内定を出した結果、時間がたつにつれて、適性や好みの違いが明確になり、内定辞退や早期退社になる場合が増える可能性がある。学生本人にとっては勿論、採用活動に割かれた企業側の努力や時間も無駄になってしまう。

筆者が気になるのは「内定」と言う不安定な関係の存在だ。学生、企業両方に未確定要素やリスクがあるので、内定という形をとるが、不安定な状態が長ければ、双方にリスクが増す。

ここで内定よりも堅い状態を認める様にして、不安定な期間を短縮できるような提案をしたい。企業は良いと思った学生に、学年末にアルバイトをしないで学業に専念できるように毎月奨学金を出す。貸す形でもよい。代わりに学生に卒論やゼミの内容について定期的に報告させる。

こうすれば、学生側は自身の専門への興味や学習した知識を企業に伝える機会が増え、企業側は学生の人柄や学習成績などを見極められ相互理解が深まる。

提案の狙いの一つは、就活ルールの縛りがなくても、学生が早く内定を早く得ようとしなくなり、企業はコストが増すので、採用活動の前倒しをしにくくなることにある。学生は勉学に長く専念してほしい。

2018.10.5　日経産業新聞　先端技術欄　“Techno Salon” に掲載

　　　　　　　　　　　　第184回　「超臨界水」使う発電に期待：地熱資源に恵まれた日本

地下深くには1000度を越えるマグマという無尽蔵の熱源があるが、掘削して到達するのが容易ではない。実際に利用可能なのは深さ数km程度の掘削で約300〜400度の蒸気が得られる火山などマグマが地表に近く存在する場所に限られる。

日本列島は地球を覆うプレート（岩板）の境界部に位置するため火山が多ｋ、米国やインドネシアに次いで地熱資源に恵まれている。現在18の地熱発電所が稼働しているが、国内総発電量の0.2%に過ぎない。利用可能とされた地熱推定発電容量の約2％で、地熱資源量は世界3位でも、発電量は同9位という状況だ。

地熱の特徴は安定な出力と設備の利用率が高さだ。　統計によると71％であり、太陽光発電の12%、風力の20%を大きく上回る。ベースロードに適するが、現状では貢献していない。

その原因は温暖化ガス低減を目指した政府のエネルギー基本計画が原子力を選択し、地熱を無視したことだ。世界有数の地熱資源量とは言え、国内のエネルギー需要と比較すると小さいことから、原子力が選択されたのであろう。

そんな地熱利用に新たな局面が訪れた。深さ5�qの地層に貯留される高温高圧状態の「超臨界水」を使う地熱発電だ。

超臨界水は、温度374℃、圧力が22MPaを超す。資源量が大幅増すだけでなく、高温高圧のため利用可能なエネルギーも増え、発電量が高まる。新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）は超臨界水による地熱発電の実現可能性を探る調査研究に着手した。

地熱には開発リスクがある。超臨界水でも、熱を取り出す井戸を掘削するリスクとコストが問題であることに変わりはない。

もう一つの問題は地元の反対だ。地熱がある所には、温泉があり、湯温や湯量への影響を恐れて根強い反対がある。温泉の井戸の深さは数百メートル程度。地熱発電の井戸は1.5〜3kmで、超臨界水はさらに深い。影響しないと思われるが、NEDOの調査研究では、地上から水を送って熱だけを取り出す発電方式も検討されるなど、地元への配慮がうかがえる。

国立公園や国定公園の内部に井戸や発電所などを建設することには環境省の規制がある。現在は一律禁止ではなく、多少緩和された。

　地域のエネルギーにとどまらず、将来のベースロードの役割を新しい地熱発電に期待したい。

2018.9.7 日経産業新聞　先端技術欄　”Techno Salon"　に掲載

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第182回　センサ技術の体系化：　千差万別の知識の整理

　センサ技術は個々のニーズに合わせて、個別のセンサ開発に利用されてきた。実績が増えると技術が整理されて、知見が集積し、新しいセンサの開発が効率よく進む。

知識を整理し、統合して成果を得る過程を技術の体系化と呼ぶ。センサ技術の場合、検出対象が非常に広いため、体系化が容易ではない。対象で分類するのが常道だが、特に化学センサの場合には対象物質の数が多くて整理できない。

筆者はセンサの出力信号で分類できることに着目した。エネルギーの出入りに注目すれば話は簡単になる。例えば、出力信号に含まれるエネルギーはどこからきたか、対象からなのか、センサの電源からなのかで区別する。前者はエネルギー変換型、後者はエネルギー制御型と信号変換のプロセスで分類できる。

　信号変換に利用される物理法則でも分類が可能だ。物理法則の中で、信号変換に使われるのは数少ない。電場や磁場の性質を記述する場の法則と、物質の性質を記述する物性法則に限られる。

場の法則を利用したセンサは構造や形状寸法が特性を左右するので構造型センサと呼ぶ。物性法則を利用するセンサは形状や寸法よりは、材料が特性を左右するので、物性型センサと呼ぶ。構造型は設計により優れた特性が得られるが、量産には適さない。一方、物性型は材料で特性が支配されるが、量産に向き、自動車や家電品に多数使用されている。

印刷技術をもとに、微細加工技術が成長し、高精度のデバイスが量産可能になった。構造型と物性型の特徴を併せ持つセンサの大量生産が可能になり、大きな革新となった。

化学センサでは、対象物質を特定した上、濃度を出力するので選択性が必要だ。選択性を対象特有の性質のみに依存する方式と、前処理で共存物質を分離して、濃度を決定する方式に分かれる。

あらゆるモノがネットにつながるIoT社会では、センサはネットに接続するので、出力信号の伝送路が注目される。専用経路なのか、他のセンサと共用なのか。　有線か無線かで、伝達の速さは変わる。このようにセンサの出力で、センサの原理や構造を切り分け、体系化できる。

その効果は教育の現場で現れた。体系化した知識を講義した結果、学生の興味が高まり聴講数が急増した。次は本来の狙いであるセンサ開発の効率化に貢献することを願っている。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　2018.7.27　日経産業新聞　先端技術欄　「Techno Salon」に掲載

第181回　研究者に必要な能力:　論理性では破れぬ壁も

　日本の研究開発力が相対的に低下したと報じられている。研究者の一人として気になっていた。将来の日本の研究開発力を高めるには、強い志を持ち、柔軟な頭脳を持つ若い人たちが研究開発に多数従事し、そこで、挙げる成果に期待するしかない。

たまたま、目にした5月29日付日本経済新聞夕刊に掲載された『理系研究職は狭き門』と言う記事に触発された。企業の研究者を目指す女性の就活ストーリーで、研究者を目指す人に望ましい能力が具体的に示されており、選考の過程なども記されていた。

企業の研究者の選考では、研究者が直接面接するのが最善の方法で、人事担当者も社内の研究者に選考を任せているという話だった。自社にどのような人材が望ましいか、求める人物像が頭の中にある人事担当者でも研究者となると別なのであろう。

この記事で第一に専門の合致、次に人柄が重要としていた。一方、米国では、研究チームには異なる専門家を集める傾向がある。多様な知識、異なる課題への接近が良い結果を生むという。私も同意見で、従来の延長ではなく、新しい成果を生み出すには、一様ではなく、多様な接近が必要と思う。そうした多様な専門家が共同作業をする場合に、人柄が非常に重要なのは理解できる。

　研究者に向いているか探るには、直接会って話をするのが最も早道だ。出来上がった社会や学問の枠組みにとらわれず、やや批判的な考えを持つ人の方が研究者に向いていると私は信じている。企業の面接となると、既成の枠組みへの批判や否定的な考えを述べるのは勇気がいるだろうが、自分の考えが明確であれば、それを述べた方が良い。

その記事では、さらに必要な能力として、論理性とズームレンズのような自在で柔軟な視点をあげていた。後者は異なる専門家がチームを作ることに通じるので賛成だ。　だが、論理性については、因果関係を論理で確立するやり方が通じない壁が近年現れたように思っている。特に研究の対象が生体や生命現象に関わる例やビッグデータを人工知能（AI）で処理して結論を導くような場合だ。

この壁を破るのは因果でなく相関関係だろう。言葉を変えると再現性である。工学の世界で、因果関係を明らかにしようとひたすら努めてきた私は少なからず戸惑いを感じるが、研究が新しい世界に入ると、論理が通じない壁もある。

　　　　２０１８．６．２２　日経産業新聞先端技術欄　「Techno Salon」 に掲載

第180回　新幹線の新型車両：見えない床下大きな進歩　　

2020年頃に量産予定という東海道山陽新幹線の新型車両N700Sが発表された。現用のN700AのAはアドバンスド（進歩）、Sはスプリーム（最高）を意味するそうだが、発表された先頭車の外観は注意深く見ないとN700Aと変わらない。

大きな変化は床下に設置される電力変換機器だ。外観ではわからないが、小型軽量が特徴という。最も重要な変化は電力変換デバイスに炭化ケイ素（SiC）製を採用したことで、電力損失が減り、２分の１以下に小型化した。損失が減ったので機械を使った強制冷却が不要で、車両走行による風で冷却出来る。

新幹線の電力システムは25KV、60Hzの交流を架線から集電し、トランスで1500Vに下げ、1500Hzの交流でパルス幅変調して電圧可変の直流に変換する。さらにインバーターで周波数可変の三相交流に変換して誘導電動機を駆動するシステムになっている。電圧と周波数を変えることで速度を加減する「VVVF方式」と呼ばれる。また、制動時には電動機が発電機となり、電力を架線に戻す。

従来の課題は大型のトランスだった。その大きさと重量のため、インバーターなどの電力変換システムとトランスをそれぞれ別の車両の床下に分散配置せざるを得なかったため、車両の連結部分を往復する電力配線が多く複雑だった。また、列車の編成にも制約があった。

SiCを用いた小型軽量の電力変換システムになり、トランスと同じ車両に搭載可能になったのが大きな進歩だ。車種を整理して減らせるだけでなく、12両や8両の列車編成も可能になり、運用上のメリットを生じる。消費電力も減る。

軽量化で得られた余裕を乗り心地の改善などに振り向けることが可能になるだけでなく、地震の際の非常制動の停止距離を短くできて安全面の向上も図れる。

日本が得意とするパワーデバイス技術の進歩で得られた小型軽量化のメリットが、目につきにくくとも床下の機器の進歩につながったことは喜ばしい。車両の軽量化は性能面だけでなく、運用面にも利益をもたらす。量産に向けて、SiCデバイスの歩留まりと信頼性の向上が課題だろう。

昨年末、N700Aの台車に亀裂が入り、事故に発展する前に発見された重大インシデントがあった。原因は台車製作時の加工のミスにあったようだ。小型軽量化が安全を担う部分の強度不足にならないように十分留意してほしい。
  

          2018.5.25　日経産業新聞　先端技術欄“Techno Salon”に掲載

第179回　人の眠り阻む自動化：　監視不要への道まだ遠く

　人が眠いのに眠らせないというのは、残酷な拷問のようなものだと聞いて考えた。技術が進歩した結果、拷問ではないが、眠くても眠らせない状態に追い込んでいるような状況が身近にありはしないか。

　エネルギーや素材を生産する重化学工業のプラントの運転は、ほとんど自動化されているが、無人化されてはいない。人が監視作業を常時しなければならないからだ。

プラントがもし異常な状態になれば、人は教えられた手順に従って、直ちに異常の原因を調べ、正常に戻す復旧作業をするか、運転を安全に停止しなければならない。だが、正常な状態が続けば、監視するだけでは眠くなる。

　プラントでは、運転日報を作成したり、現場を定期的に巡回したりする作業もある。広大な現場の巡回は苦痛なので、多数のセンサやカメラなどを現場に配置して巡回作業を自動化した結果、さらに眠りやすくなった。

　話題の自動運転技術は進歩して「レベル3」になると、条件付き自動運転と言われる。目的地と経路を設定すれば、あとは車任せ、常時監視の必要はない。しかし、もし異常な状態が発生したら、人が介入して自身で運転するか、停止するかを決断し実行しなければならない。だから眠くても寝ることはできない。

　このように自動化技術は人を筋肉労働からは解放したが、決して眠らせてはくれない。事故が起きたら、責任を免れない。

人が眠くなるのは、体がそれを要求するからだ。だが、技術の進歩は人を眠らせない方向に進んでいるような気がしてならない。機能が複雑化、高度化するなかで、監視作業をなくした完全な自動化への道はまだ遠い。

　長時間飛行を続ける渡り鳥や、のべつ泳いているクジラやイルカなどは脳が複数の区分にわかれていて、交代で休ませるそうである。人の脳は分割して休ませることはできないから、睡眠を十分にとって、眠くならないようにしてもらわなければならない。

　一方、人が眠くなって、居眠りしそうになった状態を検出して警告を発するセンサ技術が進んでいる。これは、人を監視する作業の自動化でもある。

自動化技術の完成は道半ばであるために、人は自動化システムの監視を強要される一方で、自身がシステムから監視される立場にあると言わねばならない。

2018.4.6　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Salon に掲載
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あらゆるモノがネットにつながるIoT社会で最初に恩恵を受けるのはモノづくりの分野だろう。機械と機械とがつながり、無駄や待ち時間が解消するからだ。この世界ではさらに大きな変化が予想される。ものづくりの革新と言われる加算的生産方式の拡大だ。

3次元構造を持つものづくりは、設計の基準に合った原材料を、加工によって機能を発現するのに必要な部分のみを残し、不必要な部分を除去する。加工には切削や開孔、力を加えて曲げる塑性加工など形状を変化させる過程がある。

加工前後に機能部分の質量がどう変わるかに注目すると、切削の様に質量が減少する場合を減算的、機能部分が付加される場合を加算的と区別できる。

機械加工でない電子回路の生産でも絶縁基板上に銅箔を張り付け、電流が流れる回路部分のみを基板上に残して、不要な部分を溶かして作る。原材料から機能実現に必要な部分以外を差し引く形で作られるため、廃棄物処理や廃液回収などの負担を残すことになる。

原材料はそれ自身の生産や輸送などの観点から、平板や丸棒などの形状に加工され、寸法が標準化される。

その原材料を製品に加工する生産が減算的な過程になるのは仕方がない。だが、原材料の供給の形を変えれば、加算的な加工が可能になる。鋳型に流し込む鋳造やプラスチックの加工に多用される射出成型、近年３Dプリンターが実現した積層造形法はそれにあたる。

　機能の実現に必要な部分のみを付加する加算的な生産が主流になれば、原材料の利用率は向上し、加工後の処理の負担が減るので、少しずつでだが、加算的なものづくりが増えつつある。

加算的生産の例を電子回路基板で示すと、絶縁体の基板の上に電流が流れる導体部分のみを印刷などの方法で付加する。基板に搭載する集積回路は、純粋なシリコンに不純物を必要な個所に必要な量を表面から拡散させ、機能部分を構成する加算的工程といえよう。液晶表示デバイスも薄膜トランジスタなどの制御素子や接続回路や電極をガラス基板上に作り上げる加算的な工程になっている。

長い間続いてきた減算的な生産を加算的に換えるには、多くの課題を解決しなければならない。資源を有効に利用するには、原材料の供給段階から不要部分を作らない加算的な加工工程に改めるのが効率的だ。IoT社会のものづくりがその背中を押すことになるだろう。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　2018.2.9　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Salon に掲載

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　　　　　　　　　第176回　　品質保証部の権限　：　顧客の立場で検査を

　日本の著名な企業の品質検査の不正が明るみに出て、企業の信用が落ちたことに関連して、かって米国の企業の品質保証部長と会った時の話を思い出した。彼は開口一番、自分がサインしなければ、この会社は製品を何一つ出すことが出来ないと断言した。

それだけの権限があるのだと言いたかったのだろう。さらに品質保証部門は、製造や販売とは全く独立した組織でなくてはならないと述べた。では、その組織の立場はどうなのかとの筆者の問いに対して、それは製品を使う人、顧客の立場だと明快に答えた。

今回、問題になった企業では、品質保証部門にこれだけの権限を与えていただろうか、検査に従事していた人たちが顧客の立場で検査していたかと考えると、今回の検査の形骸化という問題の本質が見えてくる。

　日本製品の品質の高さが世界に知れ渡たり、高価でも持てはやされた時代においても、つくる人の製品の品質に対する強い思いが込められているから、高い品質が保たれると言いう認識であり、検査が厳しいからと言いうのではなかった。品質の片面しか見ていなかったのだ。

品質を高め、欠陥をなくすためにつくる人たちが自主的に組織したQC(品質管理)サークルやZD(無欠陥)運動などがこれまで実施されてきた。今、検査が正しく行われなかったり、不適格な材料が購入され使用された事実が判明しても、結果として不良品が出たり、事故が起こったりいないではないかという反論が聞こえてくる。

ただ、このような検査の不始末が公になって、責任を明確にしなければならなくなると、責任を取らされるのは品質保証部門であり、検査の担当者である。つまり問題になった企業の品質保証部門は、権限が不明確で、必要な人員が手当てされてなくても、責任は追及されるという分の悪い部門ということになる。

今回検査の不始末が表沙汰になったきっかけが多くの場合、内部告発であった事実に注目したい。一部の経営者の品質に対する認識の甘さ、ルールをきちんと守らない身勝手さを追求する冷めた目の持ち主が日本の企業の中に育ってきたのではないかと思われる。

その人たちが品質保持の見えにくかった残りの片面の欠如を認識して勇気をもって声を上げ始めたのではないだろうか。これが日本製品の品質の高さを再び、世界に認めさせる兆しになればよいのだが。

　

2018.1.12　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Salon 掲載

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            第175回　計測の誤差から不確かさへ　:　手続き記録、評価透明性も

十年ほど前に電気学会から教科書を依頼された時、今までと異なる新しい電気電子計測の教科書を書こうと決めた。計測の評価指標が誤差から不確かさへと変わっていく流れがあったが、当時の教科書には全く反映されていなかったからだ。従来の教科書は誤差を減らす手法と、それを実現する機器技術の解説だった。

誤差は計測値と真の値との差と定義されるが、突き詰めると真の値は知り得ないため定義自体に矛盾があった。学生から真の値をどの様にして知るのかとの鋭い質問を受けた。その指摘を待つまでもなく、矛盾の解決が必要だった。

計測の本来の目的は興味を持つ対象を正しく認識し、対象のあいまいさ、不確かさを減らすことだ。誤差の代わりに残る不確かさにより、計測で得られた結果を評価するのはごく自然なことだ。　

計測の不確かさには二種類の原因がある。同じ対象を繰り返し計測した時、複数の異なる値にばらつく、統計的解析の対象となるAタイプの不確かさと、それ以外の原因によるBタイプの不確かさに大別される。

Aタイプの不確かさは値のバラツキで、繰り返した計測結果の分散あるいは標準偏差という形で得られる。Bタイプの不確かさは、値の偏りとして現れるもので、計測機器メーカーが発表する仕様による温度などの影響や、校正に使用した標準器の不確かさなどが原因だ。後者は校正により一部を減らすころができる。

バラツキと偏りの両面から計測結果を評価するため、独立した両タイプの不確かさの２乗和として合成不確かさを求める。さらに、これに係数２を乗じると、実用的な尺度である「拡張不確かさ」が得られる。係数2を使う意味は、計測値が95％の信頼度で表示した範囲に存在することを主張できるからだ。

手続きが複雑に思われるだろうが、求められた不確かさが合理的な手続きに従って得られ、知り得ない真の値を参照する必要がなくなる。さらに、不確かさの見積もりの手続きを記録として残し、評価の透明性も担保できる。後で問題が起きたときにも原因を簡単に突き止められるようになる。

「電気電子計測の基礎　―　誤差から不確かさへ」と題した筆者の教科書は最初あまり売れなかった。計測を講義される先生たちが長年の習慣を変えるのに消極的だったのかもしれない。最近では、不確かさが産業界に深く浸透してきたためか、多くの教育現場で採用されるようになった。
　

　　　　　　　　　　　　　　　　2017.12.22　日経産業新聞　先端技術欄「Techno Salon」掲載

第174回　人が築いたスポーツ文化：　ビデオ判定にない魅力も

　人が対象を見てから体を動かすまでに反応時間が必要だ。視覚でとらえた情景の変化を脳で認識し、体を動かす指令を送るのに時間がかかるからだ。

東京大学情報理工学系研究科の石川正俊教授は視覚情報を画像の画素ごとに並列処理を行い、1000分の１秒で画像を認識する超高速センサを開発した。人の視覚の反応速度の限界に石川教授は新しい並列処理のアイデアと技術開発で挑戦し、人の視覚が踏み込めない新しい世界を開拓した。

ジャンケンでも人が相手であれば、1000分の1秒で相手の出そうとする手を読んだうえでロボットが手を繰り出すので人に比べて圧倒的に早くなり、100%の勝率が実現できた。　たとえ1000分の1秒でも、後出しに違いない。機械からみると同時ではないが、人には同時とまったく区別できない。

　勝負の判定を人に依存するスポーツは多い。野球の走塁のセーフアウト、相撲の勝ち負けなど、同時と判断されれば、野球ではセーフ、相撲では取り直しとなる。前述の機械を使用して、人が同時と判定した状況の時間差を解明すれば1000分の１秒のレベルで細かく解明出来るが、たとえ出来ても採用されないだろう。人の判定をプレーヤーや観客が納得することに意味がある。

 

近頃増えてきたクレームをもとにしたスポーツのビデオ判定は、テニスボールの落下点やバレーボール選手のボールへのタッチの有無などだ。審判の目が届かなかったとの理由で、回数の制約はあるが、機械の判定が正しいとされる。

 

これがさらに進めばどうなるか。より高速度、多数の画像を使用して瞬間で変わる状況の、精緻なデータが提供されよう。しかし、技術開発の成果のおかげで、人のスポーツではなくなるのではないか。人の能力の及ぶ限界の中でスポーツが闘われるべきことに変わりはない。勝負の判定を含めて人間が築き上げたスポーツの文化を機械の力が変質させるように思えてならない。

 

例えば、相撲で行司の判定を検査役が覆し、それをビデオ画像に頼っているが、真剣に判定に努力した行司を気の毒に思う。

スピードにおいて機械の能力が、すでに人を大幅に上回っている例は計算や検索などたくさんある。機械とは競わずに、人が主人になってその能力を十分に活用することが大切だと考える。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　2017.11.10　日経産業新聞　先端技術欄「Techno Salon」に掲載 

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　　　　　第173回　人の五感センサ:　触覚のモデル化まだ困難　　　　　　　　　　

　前回、人の五感をどのように技術化すればセンサにできるかについて記した。それについてさらに考察したい。

ロボットのセンサは人の五感をモデルとした人工物と言われている。視覚、聴覚に関しては正しい。触覚は若干異なる。人の触覚センサは体中に分散しているが、同様な構造はロボットでは実現困難だ。味覚、嗅覚を実現したロボットもほとんどない。

触って、対象が存在するかどうかはロボットでも簡単な機構で実現出来る。人の触覚は対象の温度や表面の状態、材質や形状まで判別できる。センサが体中に分布するが、感度は大幅に異なる。特に指先には多数のセンサは集中しているだけなく、最も感度が高い。

　触覚が他の感覚と大きく異なる点は、対象から与えられる情報を待たずにセンサが能動的に動いて対象に接近する点だ。1点の接触でも情報が得られるが、さらに広がりを持つ接触から、表面の状態や凹凸などの情報が得られる。能動的に撫でまわせば、形状に関する情報が手に入る。撫でることで触覚情報だけから脳の中で対象の形状に関する像が形成され、認識される。典型的な例は点字を読み取りだろう。これを触覚イメージングという。触覚情報そのものは共有できないから、他人に伝えるには言葉を介する。

　体中に分布している触覚センサから他の感覚では表現できない感覚が得られる。食物の歯ごたえ、舌触り、靴のフイット感、椅子の座り心地、ベッドの寝心地など、すべて触覚センサによる感性情報だ。

これらは商品価値を左右するから、設計段階で非常に重視される。特に身近で使用する機器を、指で操作する押しボタンや回転するつまみの感覚やスイッチの感触は使い心地を左右する。しかし、指以外が接触する場合は個人差が大きく感覚の共有が困難だ。

　触覚のユニークな点はほかにもある。人が握手したり、抱き合ったりすることで相手に対して親しみがわくことだ。これは人だけかもしれないが、触覚を超えた感情表現で、それを伝えて人が親しさを共有すること、それこそが重要なのだ。

　触覚がモデル化されれば、それを人工物で再現する技術が開発され、それを介して触覚情報を伝達し、共有できるようになるだろう。だが、現時点ではモデル化が困難で、触覚情報の共有を妨げている。

触覚は実に奥が深い。

2017.10.6　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Online　に掲載

第172回　人の五感センサ：　モデル化が開発のカギ

　　センサは人の五感の技術化だと言われているが、情報の伝達や再現という視点から技術化の過程を考えてみたい。視覚や聴覚の情報がどのような構造を持つか、人の感覚受容の仕組みなどの解明からモデル化が始まる。

視覚情報の光景は二次元空間に色や明暗の異なる点の配列としてモデル化が可能だ。

人の目の構造も、水晶体レンズによる結像系の奥の網膜上に配列された、多数の光に感ずる細胞の配列からなる。

視覚情報の構造が明らかにされ、モデルが確立すれば、それを遠くに伝達し画像を再現できる。再現するテレビ受像機の構造も平面上の画素の配列だ。モデル化できれば、元の情景が無くても画像は再現され、共有される。

聴覚情報も、音を空気の圧力波の受容とモデル化し、音源が異なっても耳と類似の構造のマイクロホンで収音し、音情報として伝達・再現される。視覚や聴覚の情報はモデル化が進み、蓄積される。蓄積された情報が空間的な距離だけでなく、時間的な差異を超えて伝達され、多くの人たちの下で再現される点が重要だ。

触覚情報はモデルが確立していない。まだ、手探り段階のためか、人とロボットの触覚センサの構造は大きく異なる。触覚情報の記述が未熟で、触覚情報を正しく表現できず、伝達や共有化が容易ではない。

　味覚や嗅覚となると、対象により特有の物質と人の受容器との結びつきで識別受容される。モデル化ができても情報の伝達や再現が難しい。

味覚のモデル化では、味の基軸が確立されたことで進んだ。味覚受容器を模擬したセンサが開発された。基軸が作る空間で味覚情報が数値化され、共有が可能だ。数値化されれば、情報は時間や距離を超えて伝えられるが、直接味の再現は困難だ。

嗅覚となると、におい物質の数が膨大で、基軸が定まらないから、嗅覚情報の構造やにおいの受容が十分に解明されていない。ガス漏れ検知など、対象を限定してセンサが開発されたが、情報の共有は非常に限定的である。

センサの開発は、従来必要に迫られて局所的に行われてきた。五感情報を構造化したモデルが見えてきたので、その知見を活用すれば、より効率的に成果が得られるだろう。

2017.9.29　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Online　に掲載

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第171回　人とロボットの協調作業：国際ルールで安全確保

　ものづくりの現場、特に自動車産業では、人とロボットとがお互いに長所と短所とを相補的に補完しながら進めるのに適した作業が多い。ロボットは強力で持久力もあるが、不器用で、融通が利かない。人は非力で持久力も乏しいが、器用で融通が利く。特に重い部品を指定の場所に正しく取り付けるような作業では、協調の効果が期待されても実現できなかった。

　その理由は安全面での配慮だ。　ロボットが予期できない異常な動きをして、人と衝突し、傷を負わせ、あるいは死亡させる事故があった。ロボットが強力で、高速であればあるほど事故の損害が深刻だ。特にロボットの立ち上げ時や作業の教示、あるいは異常時の処理では、人が接近するので事故が多かった。

法律面の制約もあった。労働安全衛生規則が、ロボットの設置場所の周囲に安全柵を設けて人の接近をなくし、柵内に人が立ち入る際にはロボットの作業停止を義務付けたので、協働作業は全く不可能であった。

　ところが、協調作業実現の必要が高まった結果、法の制約の一部が緩和され、それが国際ルールともなった。安全柵を除く代わりに、ロボットの力と速度に制限が設けた。一方、作業の教示については、人がロボットの腕を直接触って動かしてガイドするハンドガイド機能が求められた。

　前述のルールの要請を満たして開発された協働ロボットは可搬重量が最大35kgだが、本体や腕の周囲が人と衝突しても人を傷つけないように柔らかい外皮で覆われ、人との接触があれば直ちに停止するように高感度なセンサが取り付けられた。また、信頼性の向上に特に配慮された。

　協働可能なロボットの効果は大きい。安全柵が除かれ、作業領域を共有できるだけでなく、ロボットが対象物の重量を支え、人が組み付けに集中できるような作業が可能になった。例えば、車のスペアタイヤやバンパーの装着などがそれに該当する。このためにはロボットが対象物を保持したまま、人が直接ロボットを動かすハンドガイド機能が役に立つ。

人と機械が相補的に協力して協働が実現できることで、人の肉体的負担は大幅に軽減され、精神的負担も除かれた。ものづくりの自動化の新しい局面とみなせるのではないか。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2017.9.1　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Online　に掲載

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第170回　低下する日本の研究力:　任期制度の弊害明らか

　近年ノーベル賞受賞者が続出したので、、日本の研究レベルが向上したかにみえる。一方で世界的なレベルで日本の研究力が相対的に低下しことがいろいろなデータから明らかだ。その有力な原因が、若い任期付き研究者の急増と大学院博士課程進学者が急減だと筆者は考えている。

筆者が任期付き研究者について知ったのは理化学研究所のフロンティア研究システであった。任期５年、再任可能で最長15年――その導入が研究を活性化したので、以後理研全体に拡大された。

  現在は大学でも助教クラスはほとんど任期付きである。理由はいろいろあるが任期なしのポストは国からの運営交付金などの経費から支出され、若手が多い任期付きのポストの財源は外部から獲得した競争的資金に依存する度合いが多いためという。

大学でも任期制の導入により研究が活性化されたかと言えば、そうではない。競争社会の米国では、公正な評価システムとポストの流動性が高い社会が背景にあり、優れた研究者が業績を上げて、さらに高いポストについていく。

逆に流動性が低いわが国では、任期付きポストのマイナス面が出てしまった。任期切れが近づくと、次のポストや再契約を獲得するために、出口が見える研究テーマや論文をまとめやすい主題を選びがちになる。結果が見えにくい野心的なテーマに挑戦できない。独立した研究者として、自身の領域を確立すべき最も大切な時期に、大きなプロジェクトで、労働力の提供に終始してしまう場合もある。

さらに、外部研究資金を獲得することを推奨する一方、大学の運営交付金を漸減させる文部科学省の政策があった。また、修士は歓迎する一方、博士の能力を正しく評価せず博士を受け入れようとしない日本企業の風潮がある。

その結果、政府が大学院重点を目指したにもかかわらず、修士を得た若者は任期のない企業に就職し、アカデミックな研究者を養成する博士過程に進むものが大幅に減少した。雇用の流動性が低い社会と、研究者の任期制度のミスマッチが深刻になった。

　この傾向が顕在化したために制度に対する反省が生じ、理研や産業技術総合研究所などでは任期なしのポストへの移行を増やしている。

　社会の流動性が高まり、研究評価のシステムが定着するには時間がかかる。今、日本の研究力を高めるには、若い人を対象にした、任期なしのポストを増やす必要がある。

2017.7.14　日経産業新聞　先端技術欄「Techno Online」に掲載

第169回　IoTのセキュリティ：機能分散型のシステムに　　

　あらゆるモノがネットにつながる「IoT」が築く社会で、情報のセキュリティは大丈夫かと誰もが思うに違いない。個人の希望がネットを介して実現して便利になる半面、ネットから個人の安全が脅かされる危険が増える。すべてをネットにつなぐのはすべてをオープンにすることだ。悪意を持つ人たちの侵入を防げないだろう。

だから、インターネットは本来、攻撃に強いネットワークとして開発されたけれども、IoT社会がサイバーテロにより破壊される状況が想像できてしまう。　どうしたら、この社会の良さを実現し、しかも安全を確保できるか。技術だけでは解決は無理だと思うが、実現できそうな範囲で主な対策をあげてみる。

まずIoT社会の一部が破壊されても、全体への被害拡大が抑えられる機能分散型のシステム構造にすべきだろう。すべてがつながり何でもできることは、最も危険だ。社会から得られる便益と社会が襲われた際の安全とは両立しがたい。そのために、必要な機能と資源を整理し、被害の拡大を限定する。特に国際的規模の攻撃に対しては、システムの大きさの最適化が必要だ。

もう一つの方法はインターネットの匿名性に制約を設け顔が見える社会にすることだ。顔も名前も見えない社会では個人の不満が社会に向けられる悪意となる。

文明社会を先導してきた情報技術は多くの便益をもたらしたものの、社会の格差を増幅し、とくに経済格差を拡大した。格差の拡大は先進国の中にとどまらず、先進国と中進国あるいは途上国との間の不満も拡大し、テロの温床になっている。

一方、専門家の倫理を改めて問い直したい。知識とスキルの偏在を利用して経済的利益に結びつける風潮があれば、是正する必要がある。専門家がリードして構築されたシステムが、知識やスキルの偏りを拡大し、経済格差を増大する構造だからだ。

しかも、一般市民は技術の中身は見えないにもかかわらず、その社会で生きてゆかねばならない。単に「踊らされていると」といった認識を持つのではなく、市民が社会を支配しているシステムを好感を持って受容するようでなければ、IoT社会は安定にならない。

2016.6.23　日経産業新聞　先端技術欄「Techno Online」に掲載

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　　　　第168回　IoTが変える社会：センサでニーズに対応

　あらゆるモノがネットにつながるIoTで、いかなる社会が実現するだろうか。筆者は徹底した「イベント駆動」の社会になると思う。実際、定められた計画に従い多くの事物が実行されるスケジュール駆動社会が、時々刻々と変わる状況に対応するイベント駆動社会に移行しつつある。

イベント駆動社会では、個人の意思や、社会のニーズが動機となるが、駆動を取り持つのが多種類のセンサ群だ。

工業生産は本来がニーズに基づくイベント駆動のはずが、生産効率を優先して見込み生産となったが、使用者な多様な要求に応える情報システム構築し、フレキシブルなイベント駆動の生産に立ち戻った。

機器の保守やインフラの補修は劣化の検出が困難なため、これまでは決まったスケジュールで実行されていた。センサ技術の進歩が劣化の早期検出を可能としたので、先手を打って補修し、大事に至る前に無駄のない保全が可能になった。

　IoTの革新の中核はイベント駆動による新しいサービスの創出であろう。製品が使用者の手に渡った後もメーカーから使用者へのサービスを長い間仲介する。自動車でセンサを始め電子技術が深く浸透したため、その技術基盤がネットに接続されて車の性能を支配する制御ソフトを書き替え、性能向上や特性変更が可能になる。

米ゼネラルエレクトリック（GE）は同社製の旅客機用ジェットエンジンにセンサを多数取り付けた。衛星回線を活用して稼働状況の情報をグローバルに収集し、交換や修理が必要な場合、部品と技術者を到着先の空港に派遣する。故障を回避するだけでなく、旅客機の空港におけるロスタイムを最小にするサービスを展開し、大きな収益源としたばかりか、このシステムを商品として販売した。

　医療は個人の健康の障害が契機のイベント駆動だが、専門知識や設備が偏在していた。個人から情報を収集し、人工知能や通信ネットワークを援用して診断や治療が行えれば医療の姿が一新する。

　カーシェアリングは車の所有と使用を切り離し、イベント駆動型の使用ニーズ情報で両者をつなぐサービスだ。特に注目されるウーバーは、個人の車と自由時間をイベントである輸送ニーズに結びつけ、過疎地域の交通サービスの向上に役立つ。

個人や社会の希望が反映されるサービスが浸透すれば、歓迎すべき社会となるだろう。次なる課題は情報のセキュリティだ。

　　　2017.5.26　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Online　に掲載

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第167回　世界を覆うシステム：人間の理解力は拡張不能

　システムやそれを構成する技術を理解するには、目的や成果などの全体像から始めて内部の細かい内容に入るトップダウン的手法と、要素や機能の解釈を積み上げて全体像に至るボトムアップ的手法だ。

目的を実現するシステムが大規模化してくると、前者では細部の内容に立ち入らないので、内部はブラックボックスとなる。後者では目的の理解が不十分だと、本末転倒となりかねない。身近な例としてパソコンを取り上げると、かなり高度で複雑なシステムであるから、内部の仕組みに立ち入らず、入り口と出口における操作や機能の把握のみで使いこなしている。

このような理解のレベルでは、故障などのトラブルが発生した時に困難な状況となる。内部の仕組みが見えないので故障が起こると原因究明に時間がかかり、生産に携わったメーカーの人達に頼らざるを得ない。多くの場合電話による問い合わせサービスや、技術者派遣による修理で切り抜ける。

テレビでも同様だ。受像機を買うと説明書のほかに回路図がついてきた昔が懐かしい。故障した時、それを参考に修理する人はごく一部だったが、製品に対する愛着を感じた。テレビの回路が真空管からトランジスタ、さらにICになるに従って回路図の添付は廃止された。そして製品の内容は非公開となり、ブラックボックスとなった。

こうなると、素人の修理が不可能で、メーカーのサービスに修理を任せるしかない。

メーカーにとって、かってはお荷物であったサービス部門が利益を生む部門になった。社会にある製品の総数量が毎年増えるため、年々市場が拡大するからである。

故障の原因である部品を識別して交換しなければならないが、その時間を短縮するために、多数の正常な部品を搭載した基板全体を交換する修復に変わった。修理もブラックボックスになった。当然費用が高価になるので、修理すれば使用できるのに廃棄される場合が増えた。製品への愛着が減ったことも背景にあるのではないか。

システムや機器の内容が高度化して複雑化する傾向は今後も進むが、それに対する人間の理解には限界が見られる。システムのっ際限の無い巨大化や複雑化を回避するために、目的に従って、構造や機能を整理するなどの対策が必要ではないか。

　　　　　　　　　　2017.5.12　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Onlineに掲載

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　化石燃料を使用した時に大気中に放出されるCO₂の量は燃料の使用量から推定できる。国別に年間の放出量が公表されている。2013年度のデータであるが、中国が1位で世界の約28％を占める。2位が米国で16％、EU全体で10%、日本は3％に過ぎない。ところが人口1人当たりの排出量となると、アメリカ・ファーストとなり、ロシアが2位、日本が3位、中国は4位だ。

発生したCO₂は植物の光合成でかなり分解され、海洋に大量に溶解して吸収される。それらの残余が大気中に残留して温室効果をもたらす。CO₂の発生量は前述のように推定できるが、植物による吸収がどの程度か、どれだけ海洋に吸収されているのかは、全地球規模で起きているために把握できない。大部分の行方が不明のまま残りから推定せざるをえない。

南極大陸を覆う厚い氷は過去の降雪が凍結したもので、降雪時の空気が氷中の気泡に含まれている。気泡中のCO₂濃度は、産業革命以前はほぼ280ppmで変わらなかったが、革命以後は増加した。定点計測されているCO₂濃度は1年の周期的増減を伴う。その平均値は近年1年間に約3ppmの増加を示し、現在は400ppmを超えた。

周期的増減は植物が芽を出す4月が極大で、植物が茂る8月が極小だ。植物による吸収はあきらかであり、植樹や緑化が温暖化対策となる。海水中のCO₂の分圧は海面では大気中の濃度に対応し、深海では産業革命以前の値に近い。海水への溶解が海の酸性化をひきおこし、将来生態系への影響が憂慮されている。

温室効果による温暖化と気候変動との間の因果関係には異論がないわけではない。米国の新政権は気候変動に対する関心が否定的で、気候変動化対策に冷淡とのことだ。オバマ前政権の気候行動計画を否定する理由は、新政権の清新さを示すためと考えられる。環太平洋経済連携協定（TPP）からの離脱やオバマ・ケアの廃止も同様の選択であろう。

我が国では地球温暖化を意識して排出量を抑えるよう努力している。しかし、地球全体の半分近くを占める米国と中国が排出を減らす努力をしない限り地球環境は改善されない。新政権はメキシコとの国境に巨大な壁を建設しつつあるが、それより砂漠に植樹し、国土を緑化したほうが米国のためになるのではないか。

　　　　　　２０１７．４．４　日経産業新聞　Techno Online に掲載


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　　　　　　　第165回　AIの活用；人を機械の下請けにするな　　

昨年は人工知能(AI)がたびたび話題となり、今年も大きな関心を呼ぶと思われる。機械であるコンピュータの知能が急速に発展し、人間の知能を超える能力が報じられ、今の学校教育では、卒業したときに、学生が期待していた知的な仕事が機械に取って代わられるかもしれないと憂慮されている。

囲碁のソフトがプロに勝つたり、対戦を勝ち抜いた棋士が将棋ソフトを利用したのではないかと疑われた例が報道された。いずれも、コンピュータの能力向上が人間の予想を超えて早いことを示している。

囲碁や将棋のように勝負のルールが明快に規定されているゲームでは、AIが膨大な対局例を記憶し、その中から最も適切な手をすみやかに選ぶのは得意だ。さらに、相互にAIが24時間疲れを知らずに対戦経験を積めば、強くなるのは当然で、生まれたときは能力がゼロの人間はかなわないと思う。

　この高い知的能力を持つ機械をライバルではなく協力者として、いかに有効に活用するかが問われている。文部科学、経済産業、総務の各省は、理化学研究所、産業技術総合研究所、情報通信研究機構に、それぞれ研究の中核組織をスタートさせた。そこではおのおのが技術の方向性を探っている状況だ。

一方、コンピュータが東京大学の入試問題に挑戦し、合格点を獲得できるかのプロジェクトでは、AIが長文の文脈の解釈や問題の意味の理解などが苦手なことが明らかになった。

人間と機械とが緊密に協力するには、人間の意図を機械が正確に理解し、機械の意図が人間に直ちに伝わるような情報交流技術が欠かせない。これからのAIは、人間の気持ちに寄り添い、空気が読めるようなマン・マシン情報交流技術の開発が重要な開発課題となるのではないか。

筆者は人間の仕事が将来どうなるかが非常に気になる。知的な仕事の一部は機械がはるかに早く的確にできるようになった時に、人間を機械の下請けにはしたくない。人間でなければできない仕事を明らかにして教育のプログラムを見直す必要がある。前述のマン・マシン情報交流技術は、その一例で、人間を知り、機械を理解できる人間でなくては開発できない。

　2017.2.7　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Online　に掲載

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第164回　国家プロジェクト：失敗を再評価、教訓学ぶ

日本には国家として技術開発を目指す大型プロジェクトがある。産業技術の飛躍的な発展を目標に掲げて、新しい技術に挑戦したことで、外国からも注目された。

その一つが「第五世代コンピュータ」の開発である。人間の頭脳の働きに似た方式のコンピュータの開発で、直列処理ではなく、並列処理で推論を実行することを目指した。1982年に始まり、7年間で国費570億円の国費が投じられた。

並列推論を実行するコンピュータはできたが、産業界に応用されなかったので失敗プロジェクトとされた。時期が人工知能（AI）の第二のブームに重なったものの、技術の方向性が十分見えないまま開発に着手したため、やや前のめりになった。現在再びAIの時代になって人材の養成に寄与したことが再評価されている。

「光応用計測制御システム」は、光信号を使用して産業プロセスの情報収集と自動制御を実行する計画で「光大プロ」と呼ばれた。特性の優れた半導体レーザーとファイバーの開発が主眼だった。石油特別会計を使用したためか、応用先として石油プラントを念頭に置いたが、光の特性を発揮できる対象ではなかった。79年から7年間で約200億円の国費が投じられたが、開発された技術が導入されなかった。

しかし、このプロジェクトの影響は光産業の発展に影響した。現在日本の電子産業の中で光技術が関わる分野が大きい。通信用フアイバー、半導体レーザー、光ディスク、発光ダイオード（LED）、太陽電池など国際的に高い技術レベルを維持している。

このプロジェクトのお手伝いをしていた筆者には忘れがたい思い出がある。ある米国大企業がこのプロジェクトに関心を持ち、たまたま訪問した筆者が説明を求められた。「200億円で、なぜ大型プロジェクトなのか」と質問された。その時期1ドルが240円ぐらいだったから、これでは大型の研究開発ができないとの疑問であった。プロジェクトは政府が掲げる「ゴー」の旗で、企業は旗を見て決断する誘い水の様な効果あると答えた。

ここに示した例は、いずれも開発された成果を産業界に展開出来なかった。開発の中核となった研究組織や企業と産業界全体との間に技術を発展させる開放的な関係が構築されなかったためと思われる。計画の背景あるいは間接的な影響などを考察して再評価すれば、それから学ぶ教訓や貴重な知見があるのではないか。

　　　　　　　　　　　　　　2017.1.24　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Onlineに掲載

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第162回　安全優先設計　異常事態の予見　人知試す

　フェイル・セーフとは機械や装置などのシステムが故障や異常時に、機能の一部や全部が失われても、人の安全が維持される安全優先設計の基本思想である。

フェイル・セーフ機能の実現には、構成する部品の故障がシステム全体の機能にどのように影響するかが把握しなければならない。また起きうる様々な故障についても発生率が非対称になるように設計する必要がある。例えばモーターの場合、故障モードとして、「動作が停止する」と「回転が制御できなくなる」という二つの故障モードが起こりうる。この場合、停止するモードが安全だ。危険側の故障発生率が、安全側の故障発生率より著しく小さければ、いざという時も、安全が維持される確率が高い。

フェイル・セーフ・システムを実現するためには、故障する可能性がある部品や機器の故障率が安全側でより高いか、故障発生そのものが防げる構成でなければならない。多くの機械では、停止するのが安全側なので、故障したときは本来の機能が失っても停止するように設計されている。

輸送に使用される車や鉄道車両も停止するのが安全側であるから、そうした設計によってフェイル・セーフシステムの要請を満たすことができる。しかし旅客機は、飛行中にエンジンが不調の場合、停止すれば揚力を失う。と言って動作を継続するのも危険なので、どちらを優先しても要請を満たせない。そのため複数のエンジンを持つ冗長なシステム構成をとる。

東日本大震災に際して、福島第1原子力発電所では、地震の振動により原子炉は自動的に停止された。発電所のフェイル・セーフ機能が働いたからである。その後低地にあった非常用電源が津波により破壊され、外部および内部からの電力供給が断たれてしまい大事故になった。同日同様の自然災害に遭遇した東北電力女川の原子力発電所では、非常用電源が高い位置にあり、津波の被害を免れた。リスクに対する予見能力の違いにより、結果が大幅に異なった例である。

フェイル・セーフ・システムの設計に当たり、事故や故障の状況を想定するのは人であり、結果が安全かどうかを判断するのも人の洞察力だ。故障や災害にあっても安全を確保するシステの設計では、異常事態をどこまで想定し深く予見できるか、人の知が試されている。

　2016.11.4　日経産業新聞　先端技術欄　TechnoOnlineに掲載

第161回　自動化システムにおける人の役割
                                           進歩する自動化技術：人のスキルをどのように保つか

　自動化技術が進歩する中で人と機械との関係の変化をとらえたい、と私は長年関心をもってきた。前回は車の自動運転をとりあげ、将来の課題を論じた。今回は自動化が早く進んだ分野で、人と機械との関係に注目し、解決すべき事項を指摘する。今後、自動化の他の分野で予想される問題を先取りしたいとの思いあるからだ。

　自動化が早く進んだ分野としてプロセス産業がある。発電所、製鉄や石油化学など、エネルギーや素材を供給する巨大な設備を持つ産業で、1960年代から自動化が進んだ。生産設備は省力化され、生産に従事する人は設備の動作を監視する事が主な仕事になった。

　異常が発生した時には、設備全体を理解した人が、出来るだけ生産を止めないで、異常を処理することが要求された。異常時には機械は頼りにならず、もっぱら人が頼りである。
　

しかし、人にとっても運転の継続か停止かを判断し、適切な処理を実行するのは容易ではない。不適切な処理が問題を拡大して収拾がつかなくなる例が多くなったので、早期に生産を停止させ、事態の悪化を防ぐ方向になった。

人の知識と経験による適切な処理を期待するより、安全な側を選ぶように変わった。

人の知識やスキルが軽視された結果、監視作業の士気は低下し、適切な処理はさらに期待できなくなった。人と機械との間に存在した相互依存関係は希薄になり両者の距離は増大してしまった。

対策には二つの方向がある。一つは人工知能（AI）などで機械の知能を強化して、人への依存を無くす方向である。人は設備や運転について、さらに無知になってしまう。

 もう一つは完全自動化に逆行するが、人と機械とが長所と短所とを相互に補完する方向である。正常な状態でも人がシステムの動作に介入支配できる。人は介入操作を経験することで、システムの理解を深め、さらに知識を更新し、スキルの低下を防止できる。一方、人の操作の誤りは機械が警告する。

後者の方向を強めたのが新幹線の運転方式だ。人が運転して加速や減速を決めるが、速度超過などの異常時には機械がシステムを支配する。自動化と言っても人が役割を分担するのであれば、人の知識と判断を重視し、相互に補完するのが合理的である。
  人の役割を減らすか増やすか、人をどこまで信頼できるかにかかっている。

　　　　　　　　　　　　　　
2016.10.4日経産業新聞 先端技術欄Techno Onlineに掲載

第160回　自動運転：人間と機械：信頼どこまで

　自動運転について、人と機械との関係性から考えてみたい。

自動車の「自動｣と言う言葉は馬に代わる内燃機関の動力が得られて、馬車との対比で始まったのではないだろうか。馬車の御者が居眠りやよそ見をしても、馬車が追突したり、道からそれることはない。動力だけでなく、馬の感覚や知能にも深く依存していたことを認識していなかったのではないか。

人が運転を引受けてから、絶えず進路や周囲に注意を向ける必要が生じた。現在の自動運転のレベル１は、これらの注意と操作の一部の自動化である。言葉を変えると、馬から取り上げた感覚と知能と操作能力を、自動化機械に置き換え馬車並みになった。

操舵と加減速の両方の操作を機械に任せるのがレベル2と定義されている。レベル1と対比すると、人が作りだした交通社会、ルールや移動環境の変化に対応しなければならなかった。このレベルでは機械の知能がお手上げとなると人の出番だから、人は機械の動作を常時監視する必要がある。人はハンドルから短時間手を離すことはできるが、もし、事故が起これば、責任をとらねばならない。現在実用化された自動運転の技術はこのレベルと考えられる。

目的地や経路の情報を認識して、強力なAIやコンピュータ能力を活用して自動化を高度化し、人による監視が不要となる段階がレベル3と言われている。このレベルでは、異常な状態を除き、人の介助は不要であるが、事故の責任は自動運転の利用者にある。異常の状態認識と介助操作を決断しなければならないのは人だから、適切な介入のためには人と機械の間の情報交流のインターフエースが重要になる。走る地域や車種を限定しないと、レベル3の早期実現は容易ではない。

いかなる場合もAIやコンピュータが運転する完全な自動化段階はレベル4とされている。人は目的と経路の設定以外には利用者に徹する。このレベルを実現するには、技術的な問題の他に法律など社会との接点にも課題が残る。

レベル4に相当する自動化はエレベータやエスカレータで実現している。これらでは、他車との交叉が無い専用の移動経路が確保されているからだ。車の場合は同じ平面で他の車や歩行者と交叉するから、移動環境のセンシングシステムが非常に重要で、それが死命を制する。社会との接点の問題は、AIで強化され、日々進歩し続ける機械を、人がどこまで信頼できるかとの根源的な問いを突き付けることになろう。

　　　　　　　　　　　　　2016.9.13　日経産業新聞　先端技術欄「Techno Online」に掲載　　　　　　

第159回　計測標準の二面性；普遍性と多様性が両立

過去数回に亘って、計測標準となる量が、物質を離れ、物理定数によって定義される例を紹介した。物質の量を定義する単位としてモルがあり、国際単位系（SI）の基本単位の一つとなっている。

モルの歴史をさかのぼると化学の世界でグラム原子やグラム分子が使われ、酸素16グラムが1モルとされた。酸素には原子量が16，17，18の同位元素が存在することがわかり、炭素12グラムを１モルとした。普遍性を追求して固有の物質に依存しない様にアボガドロ定数で定義されることに変わる予定だ。

アボガドロ定数は1モルの物質に含まれる分子や原子の数である。知られているように、この定数は純粋な分子や原子あるいは単一の化合物であれば、変わらない定数で、実測値の不確かさが10^-9(10億分の１)に大幅に改善された。

　物質の量までが普遍的な物理定数で定義されるほど計測標準の世界は変化しつつある一方で、物質の固有の特性を離れることが出来ない標準がある。それが標準物質である。標準物質は純粋な物質や正確な組成を持つ化合物でつくられており、物質分析機器の校正に使用される。

　例えば、純度の高いメタンやCOなどで作られる標準ガス、濃度が規定されている標準液、酸性やアルカリ性の度合いを示すpHの標準となるpH緩衝溶液などである。産業技術総合研究所や公の機関等の専門家により組成が値づけられて標準物質となる。物質の種類は途方もなく多いから標準物質の種類は無限とも言われる。

　標準物質を分析機器の校正に使用する場合、容器から機器に移して校正するが、使用後再び元の容器に戻すことは無い。標準物質の純度や成分の変化を嫌うからである。そのため、校正のために標準物質が消費される。標準物質は種類が多いだけでなく、消費を補う供給体制が必要不可欠である。従って、標準物質の調製と供給のために国境を越えた分業体制が構築される場合がある。

　計測標準には、物理定数によって物質を離れて普遍的に標準を定義する方向がある一面、限りなく多種多様の物質の組成や成分比など、固有の特性を調整して値づけし、標準物質として広く供給される多面性がある。

病院などで血液など検体検査が行われ、患者にも結果が知らされる。多種類の標準物質により分析値の正確さが保証されるからこそ、結果に一喜一憂することになる。

２０１６．８．２　日経産業新聞　先端技術欄「Techno Online」に掲載　

　　　　　　　　　　　第157回　温度の再定義：　物質によらない普遍性獲得　

　計測の標準として不変と思われる量を定めると、計測技術の向上によって標準の量の変動が顕在化され、さらに安定な標準に置き換わるという歴史を繰り返してきた。

温度の標準は水の三重点の温度とされ、それ以下には下げられない絶対零度との温度差の273.16分の１を1度と定義した。水の三重点は真空の容器に純水を入れ、気体の水蒸気、液体の水、固体の氷の三相が共存する状態で、容器内の温度と圧力が273.16K、612Paと一義的に定まる点である。この点は千分の１度変わっても全部氷あるいは水になったりするシャープな点でもある。この三重点による温度の定義を提案したケルビン卿の名をとって温度の単位ケルビンが定められている。

　三重点を実現する装置を三重点セルと呼び、各国は温度の国家標準としてきた。世界の三重点セルを持ちより比較した結果、その温度に約1ppmのバラツキが存在することが分かった。　原因は、純水に含まれる酸素の同位体の含有率の相違であることが推定された。ここでも物質の性質を利用した量の定義の限界が感じられる。

そこで、ボルツマン定数を利用した温度の新しい定義が話題になっている。ボルツマン定数は温度との積がエネルギーとなり、物理現象の表現にたびたび現れる。例えば、理想気体の状態方程式や気体中の音速、気体の比誘電率、熱雑音などの表現にみられる様に、物質に内在するエネルギーに比例する状態量で、その比例係数がボルツマン定数である。

温度の再定義はボルツマン定数の実測を種々の方法で実施し、値が十分な精度で得られたら、その値を固定して逆に温度を定義する。再定義を実現する条件として、二つの異なる手法でボルツマン定数の測定が行われること、そして得られた定数の値の不確かさが前述の水の三重点の不確かさを下回ることとされている。

　測定法の一つは音響気体温度計だ。気体中の音速の2乗がボルツマン定数と温度との積に比例するから、温度が分かれば音の共鳴器内の共鳴周波数からボルツマン定数が求められる。他に気体の比誘電率の変化を利用した温度計もある。測定は様々な国の計測標準研究所で、先端測定技術を駆使して行われているが、ゴールに今一歩という。

　
再定義が実現すれば、制御しにくい同位体比など、物質によらない標準の普遍性が得られ、広い温度範囲にわたり、使用される温度計の種類に依存しない特徴が得られる。また、プランクの放射則を利用して放射温度計による高温度の絶対測定が期待される。

　　　　　　　　　　2016.6.21　日経産業新聞　先端技術欄「Techno Online」に掲載

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·         　　　　　　　　　　第156回　研究の最重要成果：　開発に出口あること実証
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　技術で世界をリードしていた日本の電子ハイテク企業が韓国や台湾の企業に追いつかれ、優位性を失った例が目立つ。

技術開発に成功し最先端を経験した研究者や技術者は、自身が経験した開発の苦労から、競争相手は簡単には追いつけないと思いがちである。しかし、この期待は予想より早く打ち砕かれる。追いつかれるだけでなく、追い越されることすらある。世界の先端を走り続けることを難しくする構造的な理由があるからだ。

第１は最初の成功者により道が開け、開発に出口があることが実証されることである。未踏の研究を進める研究者にとって、本当に出口にたどり着けるか不安で、出口があるかどうかも分からない場合が多い。出口はおろか、ゴールへの道も見えないために、失敗や試行錯誤を繰り返す。その不安は研究開発のリソースに投資する経営者にとっても大きなリスクだ。出口が分かれば、無駄な努力は大幅に回避できる。

第２は出口が分かれば、失敗の確率が減る。その結果、費用や人数等のリソースを思い切って投入し研究開発を加速できる。

第３に開発や生産に関連する装置や設備についても、先覚者より完成度の高いものが手に入ることで、開発を加速できる。

したがって、失敗のリスク回避と高い効率を最優先した開発を目指すなら、先覚者の動向を見定め、二番手に徹することである。かっての日本にも、そのような選択で欧米に追いついた時期があった。

しかし、日本は今やフロントランナーの立場で動向を見定められる状況になった。

先頭を走り続けるには何が必要か。間接的な表現だが、追いつかれた企業には気になる点がある。失敗を恐れず未踏の分野に道をつけた先覚者達が高く評価されただろうか。研究の最も重要な成果は出口の存在を実証したことなのだ。彼等は成功者だけしか持ちえない達成感や成功の喜びと貴重な失敗の経験を持っている。

成し遂げた過去の成功に過度にこだわらなければ、成功をもたらした探究心や失敗の体験が、さらなる新しいトビラを開けることにつながる。特許などの知財は守りには役立つが、次の成功を保証するものではない。
　

　　　　　　　　　　　　　2016.5.31日経産業新聞　先端技術欄｢Techno Online｣に掲載

第155回　キログラムの再定義、計量標準、モノからコトへ

質量の単位であるキログラムが、物理定数であるプランク定数で定義されることになり、国際計量標準のキログラム原器の役割が変わりそうだ。4年前に本欄で紹介した時には、変化の方向性は決定していた。しかし実現するには、プランク定数の実測値の不確かさが現在のキログラム原器の持つ不確かさを下回ればと言う条件が付いていた。

再定義を実現する技術は、独立な二つの手法で確立されている。

一つ目はワット・天秤法と呼ばれる手法で、電磁的な力を介して質量をプランクの定数と結び付ける。

二つ目はＸ線結晶密度法と呼ばれる手法で、欠陥が非常に少ないシリコン結晶の球を使用して、原子の数を数える過程で密度と体積から質量を求める。その過程で、プランク定数と反比例関係にあるアボガドロ定数の値も決まる。

確立された二つの手法の不確かさが、いずれもキログラム原器の不確かさを下回ったので質料の再定義の条件を満たした。

長さや時間などの計量標準の中で、具体的な原器で定義される形で取り残されていた質量にもようやく変化の道が開かれ、2018年に予定されている国際度量衡総会で決まると、正式にキログラムの再定義が実現する。

今まではパリの国際度量衡局にある唯一の国際標準の原器に依存していた。

できるだけ使わない様に大切に保存されていたため、アクセスが困難で不便であった。それにもかかわらず原器の値に僅かな変化が見られた。厳密に言えばキログラム原器には不確かさはない。それ自体が質量の定義だからである。しかし、約50マイクログラムのわずかな変化が観測されたことが再定義のきっかけとなった。

再定義後は1889年から約130年間保持されてきたキログラム原器が廃止され、固定したプランクの定数をもとに国家標準が確立され、実用標準の値づけがなされる。ただし、キログラムの単位はそのまま使われ、その値も実用上は全く変化しない。

ここに見られる思想は、物で構成された原器を離れ、安定不変と考えられる量子的な物理定数を実測し、その値を固定した数値で標準量を定義することだ。物理学の法則体系を信頼し、定数の数値の不変性に依存する。計量標準に対する考え方が、具体的なモノから、確立され共有されたコトへの変革が進行しつつあるとみることが出来る。

2016.3.11　日経産業新聞　先端技術欄「Techno Online」に掲載

第154回　ロボットが変えた戦争：操る兵士だけが安全に

　技術の進歩が戦争の形を大きく変えてきた。近年みられるのはロボット技術による変化である。プレデターと呼ばれる米国の無人偵察・攻撃機はイラク、アフガニスタンなどで使用された。それらを操っているのは戦地から遠く離れた場所にいる兵士達だ。

爆発物の処理などにもロボットが使用された。軍事大国は例外なくそれらの開発に注力していると言う。

その特徴は操る兵士たちの安全が確保されることである。攻撃される方の安全は一層脅かされるし、目標の誤認や操作ミスにより関係のない人たちの人命が失われる場合も増える。限られた軍事大国や技術先進国が一方的に有利になり、戦争における力の非対称性がさらに顕著になった。

　無人機による攻撃にさらされる国の人達はテロなどにより報復するので、軍事大国の一般市民と言えども生命の危険にさらされる。

かっての戦争では兵士たちが戦場で命をかけて戦うものの、市民の生命は守られていた。航空機の発達で第二次世界大戦以降、戦場と銃後の区別がなくなり、国同士の総力戦となった。最も危険にさらされていた兵士たちが現在、安全な環境でロボットを操り、一般の市民の命が危険にさらされる様になって、戦争の形が大きく変化した。

戦争に使用されるロボットの重要な機能は、戦場の危険を自身が引き受け、操る兵士たちの生命を守ることだ。その機能は多くの分野で活用可能である。例えば、福島の原発の廃炉処理の様に人が近寄れない危険な環境の中で、作業者に代わり、放射能を浴びつつ仕事ができる。あるいは噴火の危険のある火山の調査で活躍している。さらに、人が直接到達不可能な深海や宇宙空間などでの調査や開発など未踏の分野で、新しい知見や資源を獲得できる。

先端的なロボット技術を非常に危険な存在である一方、社会の安全や人の生命を確実に守ることが出来る二面性を持っている。我々はこの二面性に留意しつつ、世界の平和に貢献できる新たな用途を開拓すべきであろう。

2016.2.19日経産業新聞　先端技術欄「Techno Online」に掲載

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　　　　　　　　　　　第153回　アナログレコードの音質　:　ノイズ、場の雰囲気を伝える

近年アナログレコードの人気が急上昇し、デジタルのCDが押され気味だ。　その理由が温かい音質と演奏の場の雰囲気が伝わると言うので、両者の差異を考えた。

  温かい音質は主観的だから比較の対象から外すと、場の雰囲気が残る。　アナログレコードでは、音の溝をなぞる針が発するノイズが存在する。特に盤面に付着したごみが原因でパチパチと言うノイズが加わる。　レコードが静電気を帯びやすく、それがさらにごみを吸着するのに悩まされた。

初めてCDを聴いた時、光の反射を利用した盤面に非接触の検出方式であるため、その静けさに惹きつけられた。

　　アナログとデジタル、枠組みによる音の相違がある。 デジタルは音の大きさと時間とをサンプルして符号化する。

人の可聴周波数範囲が20Hz〜20kHzであることから、サンプリング周波数を44kHzとしたため、その1/2である約20kHz以上の音は再生できない。　アナログにはその制約はないから、音質が優れているとの主張がある。　しかし、通常のアナログレコードが再生機器を含めて20kHz以上の音を十分に再生するとは思えない。

アナログレコードの音が演奏の場の雰囲気を伝える要素は何か。　レコードに針を下して曲が始まる前に聞こえるノイズが、曲の先駆けとして曲への期待感を集中させる。

アナログレコードとCDの音の相違は、物理的な制約ではなく、前述のノイズの存在ではないか。　実際にコンサートで音楽を聴く場合でも、周囲から様々なノイズが定常的に入ってくる。　せきや話し声は論外だが、人の息遣いやプログラムやチラシなどをめくるノイズである。　これら雰囲気を伝える背景ノイズの中で、音楽に集中を強要されて楽しんでいる。　アナログレコードでも、定常的なノイズが背景ノイズとして雰囲気を伝えるのではないか。

人には対象に注意を集中すればノイズが意識されない知覚特性がある。　アナログレコードでも音楽への集中により感動が得られ、ノイズは気にならない。

物理的な音質の差が存在してアナログレコードが優れているのではなく、CDには存在しないノイズと人間の知覚特性とが両者の差の原因と言うのが筆者の結論である。

一方、はじめに述べた通りノイズが気になると、そればかりが意識され、音楽に集中できないのも人間の知覚特性だ。

2016.1.19　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Online に掲載　

第152回　情報を後世に残すには：保存・再生しやすい技術を

現代の電子技術は大量の情報を広い範囲に短時間に伝える技術を確立した。伝達できる空間的距離の代わりに時間軸をとってみたらどうなるか、すなわち、どこまで先の未来に現代の情報を伝達し、後世の世代に働きかけることが出来るかを考えてみる。

デジタル技術は大量の情報を圧縮し、記録、保存する点でも大きな進歩を実現した。しかし、100年先、あるいは1000年先の将来まで保存し、伝えられるかとなると甚だ疑問である。コンパクトにするために視認性を犠牲にしたからだ。

電子媒体に記録された情報を読み出すためには専用のハードウェアとそれを駆動するソフトウェアとが必要だが、それらの継続性に問題がある。今や30年位前のフロッピーディスクを読むのは容易ではない。同じ世代間でも情報を伝えるのが困難だから、世代が変われば一層難しくなる。

大量のデータの長期保存を実現するには、高密度化はもとより、データの安定性、すなわち、情報の長期にわたる不揮発性と保存のためにエネルギーを消費しないことが必要不可欠だ。現在使われている記録手法の中では、磁気や光記録が優れているが、外部からのノイズに弱いから、今後のさらなる技術開発を期待しなければならない。

高密度に保存してかつ視認可能とするためには、電子辞書の様な変換方式が便利だが、100年先、1000年先となれば果たして可能か。

視認性を優先すれば、やはり文字と紙媒体とが頼りになろうが、必要スペースとアクセスの難しさとが壁となる。一方、現代の溢れかえった膨大な情報の中から、将来に伝えなければならない情報をどのように選ぶかが大きな課題である。伝える情報の量の豊かさに期待し、迷ったら残して後世の判断に待つ。

後世の歴史研究者の仕事まで何故、我々が考えるのかとの疑問に対する筆者の答えは、我々が生きた時代の事実と思いを正しく後世に伝えたいとの単純な願いである。

後世においても、過去の事実が偏った歴史認識とされたり、歴史の教科書の記述に異論を唱えられることを防ぐためにも、必要な情報を正しく後世に伝えなければならない。

2015.12.12　日経産業新聞　先端技術欄　Techno Online に掲載

　　　　　第151回　未来は楽観できるか：技術による課題は技術で克服

人口論で知られるマルサスは食糧生産の増加は等差級数的であるのに、人口の増加は等比級数的だから、いずれ食糧が不足し構造的飢餓は避けられないと予測した。19世紀のことである。しかし、技術の進歩により悲劇は回避された。

21世紀の今日、これからの社会を予測したのが、「楽観主義者の未来予測」（P.ディアマンディス、S.コトラー著、熊谷玲美訳　早川書店）である。この本は指数関数的に急激に発展する技術が「潤沢な物と行き渡るサービス」をもたらし、飢餓や疫病を克服し、さらに豊かな未来があると論じる。潤沢さは食料や機器から、情報、医療などのサービスにおよび、技術の構造的な変化が未来の人類社会を変革すると予測する。

水耕栽培をビルの中に展開した垂直農場、安全な飲み水を提供する浄水装置、海水の淡水化など、水資源を有効に活用する水のスマートグリッドを構築して開発途上国の生活基盤を確立する。情報基盤は、途上国でもかなり普及した携帯電話が担う。疫病の伝染や治療の実施は人の移動速度を上回らないが、情報ははるかに早く伝搬するので先回りした対策や遠隔医療が可能だ。また、人工知能が集積した膨大な知見を医療に活用する。

エネルギーについては、遺伝子を改良した藻によるバイオ燃料の高効率生産など、ややとがったアイデアが示されていて興味深い。

一世紀前と比較して、大幅に向上した日常の生活レベルを実例に示し、「世の中は悪くなるばかり」と言う不満ばかりの悲観主義を批判。「未来は貴方が思うよりは明るい」と言うメッセージをサブタイトルとしている。

ただし手放しの楽観主義ではなく、技術の早い進歩が生み出す問題も論じている。サイバー犯罪やバイオテロ、高度ロボット化による失業者の増加などが憂慮すべき課題として挙げられているが、人間性や精神面に関わる問題が多い。

対策としては技術の進歩を規制するのではなく、専門家の倫理の強化、高度に分業化して顔の見えない社会における役割分担の理解、それに適応した個人の能力を向上させる教育が必要であろう。

これからの経済の目標は生産性の向上ではなく、雇用の向上なのだ。技術がもたらす課題の克服にも、進んだ技術が活用されることが望ましい。

2015.11.20日経産業新聞　先端技術欄「Techno Online」に掲載

第149回　闇があるから光は映える：照明技術のパラダイム

　技術の世界にもパラダイムがある。その技術を確立し、維持し、発展させてきた基本的な枠組みである。しかし、それは決して不変ではない。

人々の価値観や技術に対するニーズが変化し、支配してきたパラダイムが変化する時期には、大きな変革が起こり、結果としての進歩がある。

パラダイムの変化が実現する背景には、社会の強い要請が働いていることと、その要請を実現するツールが整備されつつあることを忘れてはならない。

　筆者は、「照明によって対象を美しくみせるには暗闇が必要である」という、オランダの照明デザイナーのロヒール・ファン・デル・ハイデの主張に啓発された。照明とは光をあてて、明るく見せることと単純に信じていたからだ。　

暗闇は美しい夜景を描くキャンバスであると考えると、彼の主張は良く理解できる。それだけでなく、暗闇は夜の景観を惹きたてる役割を果たしている。

　彼は衛星画像に映る地球の夜の明るさに苦言を呈する。その画像では北半球の大都市周辺が特に明るく輝いている。なくても良い光が地球外に漏れていて、無駄なエネルギーが消費されていると言う。確かに我々が見ている大都市の夜景は、ビル内部の照明の光が建物の外部に漏れ出したものばかりであった。

照明は、必要な所に必要なだけ光をあてればよい。対象を美しく照らし出すには暗闇が無くてはならず、暗闇を残した照明を実現する小さな光源はすでにある、と彼は主張する。発光ダイオード（LED）である。光を必要な所に必要なだけ当てる照明のツールを、我々は持ち合わせているのだ。

そこで思い出したのは、東京などの大都市の夜に満天の星の輝きを見ることを、とうの昔にあきらめてしまったということだ。しかし、それは夢ではない。

足元が明るく、美しい街でありながら、暗闇をとりもどし、輝く星空を再現する。これは照明技術のパラダイムの変化ではないだろうか。

2015.8.26日経産業新聞　先端技術欄「Techno Online」に掲載

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第148回　新領域の開拓研究:結果を信じて一途に

渋谷のハチ公像は待ち合わせの場所として有名だ。ハチは渋谷駅で約10年間待ち続けたが、可愛がってくれた飼い主に再会出来なかった。ハチが待っていたのは、東大農学部の教授だった上野英三郎博士である。そのハチが上野博士と再会した姿を表現した像が東大農学部に設置されたというので見に行った。ハチが再会の喜びを全身で表しているのが良く分かり、感動的であった。今年はハチが没後80年に当たるという。

上野博士は東大で講義中に倒れ、不帰の客となったが、事実は犬のハチには伝わらなかった。主人の死を知るすべがなく、再会を信じて待ち続けた純真なハチの一途さに心がうたれる話である。

人間の世界には情報があふれかえっている時代だが、肝心な情報が得られないために、結果を信じてひたすら努力する営みがあるのではないかと探したら、身近な所にそれはあった。新しい領域を開拓する研究である。

通常、それは出口が見えない。成就してはじめて入口と出口とがつながり、全体像が見える。研究の意図が期待するあるべき姿はあるが、実際に出口があるのかどうか、また、出口への道筋も不明だから、成功に至る情報を知るすべがない。

多くの場合試行錯誤であるが、一途に研究に励むことになる。しかし、長い間の労苦が報いられないことが多い。それだけに、幸い成功した時の喜びは何よりも大きい。それが研究の原点ではないだろうか。

ところが、研究の世界でも、組織が巨大化すると、成果が人間の富や名誉などと結びつき、動機が複雑化する。また、真偽不明の情報が飛び交い、一途な研究の影が薄くなったような傾向がみられる。

上野博士とハチ公の再会の像が研究と教育の場である東大に作られたが、人間と動物とのうるわしい交流に加えて、研究の原点をも示す役割を果たしてもらいたいと言うのが筆者の勝手な願いである。

2015.7.3 日経産業新聞　先端技術欄｢Techno Online｣に掲載

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第147回　望遠鏡設置　日米の選択　：対照的な戦略

宇宙の果ての天体を観測する望遠鏡は、直径の大きい反射鏡を持つ。複数の星を識別する理論的限界を決める角度分解能が光の波長と反射鏡の直径との比で支配されるからだ。

しかし、実際の限界は、巨大な反射鏡の向きを変えると重力の影響で鏡面が変形して像が乱れ、地球の大気の揺らぎによって像がちらつくことで支配されていた。重力や大気の存在は人間活動には必要不可欠だが、天体観測に対する厳しい障壁であった。

米航空宇宙局（NASA）は無重力で空気もない宇宙空間にスペースシャトルを使って直径2.4mの反射鏡を持つ望遠鏡を打ち上げ、前記の限界の突破を企てた。それがハッブル望遠鏡である。最初はその画質が期待通りではなかったが、スペースシャトルで派遣された宇宙飛行士が船外活動で部品を交換して美しい画像が得られるようになった。

日本は地上での観測にこだわり、大気の揺らぎが少ないハワイ島の山頂にすばる望遠鏡を建設した。直径8.2mの巨大な反射鏡は姿勢変化で重力の作用が変り反射面に変化を生ずるが、200個以上のセンサーとアクチエータを使用して外力で補正した。また、大気の揺らぎの影響は、波面の乱れを補正する補償光学系で押さえ込み、美しく尖鋭な画像を得ることができた。

　重力が無く、大気もない宇宙空間に望遠鏡を移動して観測の限界を一気に突破するか、センシングと制御の技術を活用して、地上における観測の障害要因を抑え込むかの選択は対照的である。

観測の障害を一挙に除去しようとする米国の選択は理想主義的である。しかし、画質を改善するための宇宙における修理作業は容易ではない。宇宙飛行士を地上で訓練し作業を成功させた。

一方、4000ｍを超える山頂に建設されたすばる望遠鏡は、容易にとは言えないが、接近可能であるから、補償光学系や反射鏡制御のシステムを調整し、最良の画質に到達出来た。

両立しえない人間の生活環境と宇宙観測の環境の調和を図る戦略の比較は興味があるが、簡単ではない。戦略の選択を支配したのは、その国が動員できる最高の技術だったと言うべきだろう。

　　2015.5.29　日経産業新聞　先端技術欄 ｢Techno Online｣掲載

第146回　問題の先送り体質：受験勉強が原因

入試に限らず学力試験は、限られた時間内に、与えられた問題をどれだけ正しく回答したか、正答数の総和で評価される。　試験で、高い評価を獲得する戦略は、まず問題を一覧し、やさしい問題からとりかかり、難しいのは後回しにすることだ。難しい問題に時間を取られ、やさしい問題に時間不足で着手出来ないようでは高い得点が得られない。

ところが、実社会での問題解決は全く異なる。特に未開拓の分野の研究開発においては、挑戦すべき分野が決定したら解決すべき問題を明確化することから始まる。問題が認識されたら、その中で最も難しい問題から着手されなければならない。やさしい問題をすべて片づけても、最も難しい問題が残れば目的が達成されないからだ。

学校教育や入試を順調に通過して来た人達が、実社会においても、身に着けた受験戦略で切り抜けようとすると、成果が上がらないばかりか、難しい課題が先送りされる。

困難な入試を突破して来た秀才達が社会で戸惑っている姿は珍しくないのは、このような課題と評価の構造の違いに原因があるのではないか。

ここで、課題と評価の構造について一寸考察してみる。学力試験で、複数の問題が相互に関係が無いのは、個人の得意不得意を認め、出来るだけ広い範囲の才能を試験しようとの意図があるからだ。成果も正解の総和とするのが合理的だ。

一方、実社会の研究開発では、解決すべき複数の問題は独立ではない。相互に関係があるから、成果は解決した問題の数の和ではなく、むしろ積に近い。さらに問題の難易だけでなく、問題の関係性を考慮して着手の順番を決定しなければならない場合もある。

企業などで研究者や技術者の成果を評価する立場の管理者の意識の中にすら、やさしい問題の解決を成果とみなし、重要な課題が先送りされている例がみられる。

以前からよく言われる課題発見能力の育成に加えて、学生に課題と評価の構造の違いを教育した方が良いと思うのは余計なお世話だろうか。

2015.5.8　日経産業新聞　先端技術欄　｢Techno Online｣ 掲載

　　　　　　第145回　無秩序に潜む秩序　新しい科学・技術に道を拓く

　不規則な構造の中に規則的なパターンが見出されたり、無秩序な状態変化の過程に周期性の様な秩序が見出されたりすることが新しい科学や技術の発展につながる。

未熟技術であった約100年前の無線通信は、空電雑音と呼ばれる不規則なノイズに悩まされていた。そのノイズが23時間56分の周期で繰り返されることを発見した研究者がいた。

もし、周期が24時間であれば、太陽を基準にした時間の原理からノイズ源は太陽と決まるが、僅か4分の周期の差が太陽ではなく、太陽系外の宇宙から到来した電波であることを示唆していた。宇宙空間に対する地球の自転周期と一致するからだ。その発見がきっかけとなり、電波天文学と言う新しい分野が開拓され、宇宙に対する新たな窓が開かれた。

　地図の上では不規則に見える大陸の海岸線の形の間に類似性があること、特に大西洋を挟む南米の東海岸と南アフリカの西海岸の関係に気がついた研究者が、一体であった大陸が分離して移動する大陸移動説を提案した。今ではプレート（岩板）の移動として広く受け入れられている。

次に無秩序自体にも意味があることを示そう。

　複数の弾丸の表面に刻まれた擦り傷（線条痕）の無秩序なパターンの一致が、同一の銃身から発射された弾であることの証拠となる。意図的に付けられた傷よりも無秩序な模様が一致する事実が、発射した銃身を特定する貴重な情報なのだ。

物質の精製プロセスは純度を上げるのが目的だから、残留する不純物の組成に秩序を創り出すことは出来ない。しかし、原料や精製プロセス固有の影響が残留成分組成に反映するため、原料とプロセスを同定する有力な特徴となる。たとえば、使われたヒ素の中に僅かに含まれる不純物の組成が一致したことから、ヒ素の出所が明らかになり、1998年に和歌山市でおきた毒カレー事件の証拠となった。

複数の無秩序な状態が一致することはない。もし一致する場合には、共通の原因が介在している。無秩序な状態に潜む秩序が、新しい科学技術のカギとなる可能性を持つが、無秩序であること自体にも重要な意味が隠されていると言える。

2015.4.3　日経産業新聞　先端技術欄　｢Techno Online｣ に掲載

第144回　イベント駆動の社会：重視される個人の意思

　世の中の大方のことは既定のスケジュールがあり、皆がそれに合わせて動いていく。この現象を「スケジュール駆動」という。一方、個人の意思や社会の需要がきっかけになる場合は「イベント駆動」と呼ぶ。

誰でも決まった年齢になると学校に行くのはスケジュールに合わせた行動で、選択の余地は少ない。教育内容もスケジュールで決まっている。登校拒否の増加などからフリースクールが話題になるのはスケジュール駆動の問題点が顕在化したからではないか。

農業は一年の四季に合わせたスケジュール駆動だ。四季は動かせないし、天候による不作や豊作がある。収穫後の流通や貯蔵などがうまくいかないと、豊作で出来過ぎてしまった結果廃棄されることがある。植物工場ではスケジュールにしばられない生産ができる。

漁業は魚次第の一面がある産業だが、逆に資源保護のために漁期を定めるスケジュール駆動の人知が働く。

交通信号はスケジュール通りに運用したとしても、高齢者や障害者が歩道を横断している時には、センサを使って検知して信号を変えるのを待ってあげたい。

車の渋滞を最小にする信号制御は、渋滞を検出するセンサにより実現した。交通システムにおいて、鉄道やバスはスケジュール駆動だが、タクシーはイベント駆動だ。リソースを共有できない分、コストが高くなるのが、人口減少社会の課題だ。

色々な例をあげたが、最も影響力の大きい例は放送とインターネットであろう。スケジュール駆動で一方向の放送に対して、誰でも、いつでも情報を発信し、受信できる双方向でイベント駆動のインターネットが急激に普及した。

放送が持つ宿命にとらわれないイベント駆動の特徴が活用されたからであろう。

一方、発信者の顔が見えにくく、情報の真偽も不安と言う大きな危険を内包する。なりすましや情報流出が後を絶たない。近年ではサイバー攻撃の舞台にもなった。

社会の大勢はスケジュール駆動からイベント駆動に移りつつある。イベント駆動重視の社会は合理的で、多様な個性を許容し、個人の発議で動くオープンで明るい半面、悪意にもオープンな危険がある。

 
   2015年2月24日 日経産業新聞 先端技術欄　｢Techno Online｣ に掲載

第142回　排出されたＣＯ_２の行方：海水温上昇なら吸収減

米国と中国という二酸化炭素（CO₂）排出の二大国が、ようやく削減の数値目標を示したとのニュースで、問題の重要性が浸透して来たと感じた。日本は原子力発電所停止の状況の中で努力しているが、排出大国が変わらなければ、我々の努力はむなしい。

化石燃料の消費で発生したCO₂は海洋と植物をはじめとする生物圏で吸収される。大気に残留した分が、大気中の濃度増加に寄与する。化石燃料の消費量は統計データより把握できるが、海洋による吸収や植物の光合成による分解などの総量は十分に把握できていない。

　地域的に選択した計測点で、大気中のCO₂と海水中のCO₂の分圧などのデータが計測されているので、それから大気残留分を推定せざるを得ない。

　大気中の濃度は、1年の周期で変化し、4月が最高で8月が最小となる。春から夏にかけて下がるのは植物の光合成による炭素固定の影響だ。植物による固定が起きない8000メートルの上空においても約1カ月の位相遅れで周期的に変化する事実から大気中の拡散や混合が速いことが分かる。四季が不明瞭な赤道付近での計測データでも振幅は日本近辺の半分程度であるが、同様の周期を持つ増減が見られるのは、光合成による固定の影響に加えて高緯度地域の排出が影響していると解釈される。

海水中への吸収の容量は大気の約50倍とされ、大気への放出分の約三割が吸収されると推定されるが、正確な把握が困難だ。海洋におけるCO₂の分圧計測も吸収を評価する上で重要だ。海表面では接する大気に近い分圧となるが、深さが増すと工業化前の濃度に近い250ppm程度に低下するのは大気と異なり循環や撹拌が少ない為だろう。また、CO₂の海水への溶解度は温度上昇とともに低下するから、大気中の濃度増加により、さらに温度が上昇する正のフィードバックの仕組みが存在することに留意したい。

計測の原理はCO₂による赤外線の吸収を応用した手法で、CO₂が温室効果を生ずる現象と共通である。

現在の大気中の濃度は約400ppmで、1年に3ppmの割合で増加中だ。地球の環境は本当に微妙なバランスで成り立っているから、CO₂の排出を是非減らさねばならない。

  2014.12.5　日経産業新聞先端技術欄「Techno Online」に掲載

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第141回　電子産業凋落の教訓：開発体制、変化の受け入れを

　1980年から90年頃にかけて技術と製品の輸出で輝く日本の電子産業を見続けていた筆者は、今日の低迷する姿を想像出来なかった。中核をなすコンピュータ関連と通信機器産業の国際収支は赤字となり、その額は東日本大地震で原子力発電所の停止により増加した天然ガスの総輸入額に匹敵すると言う。グローバル企業の代表であるソニーも赤字に苦しんでいる。

　なぜこのような状況になったかという疑問に応えるのが、「電子立国は、なぜ凋落したか」（西村吉雄著　日経BP社）だ。

多くの要因の中で、設計と製造の企業内の統合に固執し、分業を進めなかったことが大きかった。とくに半導体の様に技術の進歩が早く、製造プロセスの変化も早い産業が、好景気と不況とが周期的に変化する中で設備投資の時期を誤った。その結果、生産設備の資本コストが負担となり､　技術の先進性を生かせなかったと指摘されている。

開発設計に専念するファブレス企業と、製造に徹する半導体受託生産会社（ファンドリー）や受託生産会社（EMS）との分業の実例は外国では多数ある。日本でもニーズを探り本の内容を決定する出版社と、高度な設備で効率よく印刷製本する印刷会社との間では古くから分業が成立していた。

電子産業の変調が目立ち始めた時期に総合電機メーカーは半導体部門を切り離し、専門企業に集約させたが、すでに遅く、劣勢を回復出来なかった。

80年代からの急激な円高やアジアにおける電子産業の急成長などの外部状況の影響は無視できないが、巨大化した総合電機メーカーが変化に速やかに対応できず衰退を重ねた。過去の成功体験から抜け出せなかったのではないか。

　どうしたら再び輝きを取り戻せるか。国家プロジェクトや研究開発助成などの国の支援が有効なのか。筆者はそうは思わない。

　産業構造の大きな変化を積極的に受け入れ、前の姿の再生ではなく、基本に立ち返り、開発やものづくりの再定義をしてゼロから出直せば、業界が持つ高い技術と優れた人材を生かして新しい電子産業の姿を出現させるのではないか。

車の電子化や交通システムの革新、センサー市場の発展など、すでに追い風が吹いているように思える。

2014.11.7　日経産業新聞先端技術欄「Techno Online」に掲載

第140回　プラント制御の無線化：連携運転で高効率な保守

　電話と言えば、携帯と言うくらい、情報を伝える機器の無線化は急激に進んだ中で取り残されていたのが、プラントの計測と制御を司るプロセス計装の信号伝送だ。

エネルギーや素材を生産する高度に自動化されたプラントの計測制御システムだから、設備の標準化も早かった。プラントの中に分散配置された大量のセンサと流れを調節するバルブなどから構成されるシステムは、プラントの巨大化に伴いセンサやバルブと運転監視を行う制御室と結ぶ配線が増加した。

配線の電気信号はセンサやバルブの動作範囲に対応し国際的に直流4〜20mAのアナログ信号に統一された。信号が4mAから始まるのは、センサ出力を統一信号まで増幅し発信する伝送器回路の電源を供給するためで、電源供給と信号伝送とをプラスとマイナスの2本で済ませるうまいやり方だ。

24時間連続運転の信頼性を確保し、外部からの干渉を排除するため、信号伝送はすべて個別の専有経路をとる。伝送距離増大に伴い配線コストが増加し、制御室周辺では配線が錯綜した。

10年ぐらい前に標準化されたフィールドバスの採用は、センサの信号伝送経路が専有から共有の1本のバスとなり、ディジタル伝送へ変わって、配線コストは低下した。

制御コンピュータやセンサ類は標準化と量産でコスト低減が期待できるが、共通バス設置の配線はプラント規模や種類により変わり標準化は困難だ。その上、配線が建物の壁を貫通したり、道路を横断すれば配線設置工事のコストが増大する。

　さらなる配線コストの低減は無線方式しかない。無線伝送方式の国際標準化が進んだ。世界中で免許不要の2.4GHz帯の周波数を使用、信号に加えてセンサやバルブなどの機器保守管理や診断データも伝送できる。

重要な課題は伝送経路がバス専有の空間から共有の空間に拡大したため、混信やノイズの侵入、外部からかく乱などへの対策だ。

浸透した無線技術の集積の中に多様な解決策が内蔵されている。それら解決策によりセキュリティが十分に確保されたとして、伝送距離の飛躍があるが、無線化プラントの将来を思い描くと、制御室とプロセスとが数十から数百キロメートル離れたテレコントロールシステムである。制御機能の集中と行き届いた遠隔監視により経営に直結した多数プラントを連携運転し、高効率な遠隔保守ができる安全なシステムだ。

2014.8.26 日経産業新聞先端技術欄 ｢Techno Online｣に掲載

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　　　　　　　　第139回　英国のものづくり復権へ戦略・政策再構築

日英両国はものづくりの強化という課題を共有する。英国の戦略や政策計画担当者が先日来日して東京大学生産技術研究所、ケンブリッジ大学、英国大使館が共催した日英ワークショップで関係者が意見を交換した。

英国はものづくりの国内総生産（GDP）に対する比率が1990〜2010年の20年間に約18%から12%に低下した。日本も同じ時期に23%から20%に低下しているが、英国の方が低下の程度が大きい。英国は複数の大学にものづくり研究所を設置し、これからのものづくりの形を探索した。

ケンブリッジ大学ものづくり研究所長のマイク・グレゴリー教授をリーダーとする大学や政府の専門家からなるチームがワークショップに参加した。ここでは彼らの取り組みを紹介しよう。

ますますグローバル化するものづくりの環境の中で国際競争力を高めるためには、いかなる戦略を立て、政策を実行するかが重要だ。ものづくりの再定義と称し、製造だけでなく研究開発から流通、サービスまで、ものづくりに関わる全ての要素とプロセスを再構築し、新しい価値を獲得する国際的なネットワークに進化させる将来像を描いた。

それを実現する戦略や政策作りに、産官学一体で取り組んだ。リーダー達がより包括的な視野を共有し、共通の認識の下で生産者と使用者のインタクティブ関係を構築することでイノベーションを生み出し得ると考えた。

そのための政策の中から、日本にも関係がありそうな具体例を紹介する。

一つは、オフショアと呼ばれた動きで海外に移ったものづくりのリソースを、オンショアと称し英国内に取り戻す企てに財政的なインセンティブを与える政策だ。

また、カタパルトというプログラムが実効をあげているという。研究成果を速やかにビジネスの成功に結び付けるための浮揚力を短期間に付与する枠組みだ。特定の技術分野に複数のカタパルトセンターが設置されて実用化を目指す研究者や技術者を支援している。

金融の世界における成功と発展のかげで進行したものづくりの弱体化を、戦略や政策の再構築により復権しようとする英国の動きには注目すべきものがあると感じた。

2014.7.4　日経産業新聞　｢テクノオンライン｣に掲載　　　　　　　

　　　　　　　　　第138回　教科書の魅力：構築した体系に出る個性

　大学や大学院などの専門教育で使用される教科書を魅力的に出来ないだろうか。専門領域の全体像を示し、専門家を目指す学生の興味を引き付け、基礎から応用まで、必要にして十分な内容を簡潔に記述した本であってほしい。　講義内容の理解に有効であるとともに、教科書単独でも理解できなくてはならない。

　教科書の理想は、発展を続ける先端分野の方向性に視野が開かれ、対象領域で定説とされる重要な知見が網羅されなければならない。著者が重要な知見を取捨選択する段階で、領域の骨組みと成長の歴史を示し、それを通じて専門領域の学問や技術を体系化することが望ましい。体系化を通じて単なる項目の羅列ではなく、著者の深い見識により専門領域の動的な全体像が示されることになる。

講義をする立場からは、授業で教科書がないと不便だし、教科書の構成が講義内容と一致するのが理想的だから、自身で教科書を書く強い動機がある。

　書いた教科書を授業に使うと教科書の問題点が良く分かる。しかし、教育と研究、特に論文作成に時間を取られる時期には教科書を書く時間がなかなかとれない。

現役から退く時期になれば、分野全体に視野が広がるので、時間の余裕もあって教科書の著作には向くが、授業が少なくなり、教科書の必要に迫られなくなってしまう。

しかし、成熟した研究者にとって教科書は、構築した学問体系を世に問える魅力がある。内容は定説ばかりで客観的でも、良い教科書といわれる本は決して無味乾燥ではない。客観的な内容にもかかわらず項目の配列や記述の軽重、構築された体系に著者の個性が出て、その思いが読者に伝わる。

一人の著者か、息のあったごく少数の著者でなければ思いが読者に伝わらないから、多数の著者の分担共著では困難だ。電子書籍の時代になっても事情は変わらないだろう。

先端的な研究をすすめ、論文を書くことに比べると、教科書を書くことは大学では従来重視されてこなかった。これからは、才能ある若い学生を集め、優れた専門家を育て、専門領域を発展させるために、魅力ある教科書の存在が欠かせない。

2014.6.13　日経産業新聞「テクノオンライン」に掲載

第137回　STAP細胞の信頼構築：再現が唯一の手段

科学における発見は、それまで全く認識されていなかった対象が見出されたことだから、広く信じてもらうのは容易なことではない。

　大発見と言われた理化学研究所のSTAP細胞についても、発表された論文について、信頼性と再現性を疑われる問題が顕在化し、細胞自体の存在が不透明になった。

問題の原点はSTAP細胞が実在するかどうかだ。しかし、問題への関心が異なる方向にそれてゆく傾向がみられるので、原点に戻したい。

生命現象が関係する事象の発見については、最終結果に至る因果関係が明確になっていなくても業績と認定される。　筆者の様な工学研究者から見ると、やや違和感を覚える。

生命が関係しない工学関係では、新技術の成果を示すだけでは説得力が不十分な場合、成果に至る過程について明確な因果関係を示すことで、成果実現への透明性と信頼性とが高まる。因果関係の明確化が科学的認識の合理性の基礎となるからだ。

しかし、STAP細胞が誕生するバイオプロセスは複雑で、未知の要素を含む生命現象が支配するから、多くの要因に影響されよう。実験者のスキルや環境条件によっても結果が変り得るから、実験過程について因果関係をすべて明確化することは困難だ。従って、第三者によって結果が独立に再現されることが信頼を得る唯一の的確な手段となる。

今回の問題に対処するため、理研のメンバーが主体となり、原点に戻って、一年くらいかけて検証実験し、存在を確かめるとのことだ。一方、存在しないことの証明も容易ではない。　あらゆる可能性を否定しなければならないからだ。

検証実験で再現した場合、実験過程のデータの詳細や環境条件を明らかにして、細胞の作製に独立に挑戦する第三者達に十分な情報を提供する必要がある。すべての実験過程に関する情報を公表し、STAP細胞実現の透明性を高め、外部組織による独立した細胞再現によって理研の研究への信頼を獲得することが最も重要である。　

　　2014年4月18日日経産業新聞 Techno Online に掲載

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五感に相当するセンサの開発では、味覚と嗅覚が遅れていた。近年これらのセンサに対するニーズが高まったために開発が加速している。　昨年11月に九州大学に味覚・嗅覚センサ研究開発センターが設立されたのはニーズに応える具体例と言えよう。

九大では、都甲潔主幹教授が味覚センサを開発し、ベンチャー企業を設立して実用化した。　味覚を数値化でき、食品メーカーなどで製品開発や品質管理に使われている。 嗅覚センサの開発も進み、高感度のにおいセンサが開発されたと聞き及んだ。　世界に味覚・嗅覚の研究拠点は多数あるが、センサの開発に特化した例は九大だけだ。ユニークな成果が出ることを願っている。

味覚・嗅覚に特化した研究拠点としては、米国のモネル化学感覚センターが知られている。　1968年にペンシルバニア大学に世界ではじめて設立された研究組織だが、現在は大学から独立した組織になった。

研究範囲は基礎から応用まで、遺伝子レベルから動物の行動まで広がり、また心理学、医学、神経科学、環境、ケミカルコミュニケーション、免疫遺伝学などの分野とも深くかかわる。　多様な専門家が研究チームを組織している。　また、政府や民間企業の支援を受け、共同研究などを推進しており、日本企業もスポンサーになっている。

同センターでは、人種による味覚や嗅覚の偏りや感覚障害についても広く研究を進めた。　個人特有の体臭が指紋の様に生涯不変で、特定の遺伝子によって支配されていることなどを明らかにした。尿の匂いなどから早期ガンを発見する研究が進みつつある。

匂いの識別は訓練されたマウスなどに頼り、人工物のセンサではない。また、研究が科学的な手法で進められ、センサの研究開発の様な工学的なアプローチとは異なる。

味覚と嗅覚は人の五感の感覚の中では最も感性に近い存在だ。　食や香りの文化を形成するので奥が深い。　したがって、異なるアプローチと多様な戦略で挑戦する必要があると思う。

ここにあげた研究組織がユニークな特徴を発揮した上に、もし知見や研究のツール、試料の提供など、相補的な連携が実現すれば、より大きな成果が得られると期待している。

2014年　3月25日　日経産業新聞　テクノオンラインに掲載

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　　　　　　　　　第133回　機械の技術継承：枠組みを作るのは人間

獲得した技術の内容やスキルがどのように次の世代に継承されるか。　機械と人間では似ているようで違いがある。

機械の場合、次世代に設計データとして機能や構造は忠実に継承される。　さらに、設計者から新しい改善が追加される。　機械の知能も同様に継承されるから性能は向上する。　チェスでは世界チャンピオンが、将棋でもプロ棋士がコンピュータに敗れている。　囲碁も人間は遠からず機械に勝てなくなるのではないか。　知能化自動機械であるロボットでも、特定の仕事については人間を十分に上回るだろう。

人間の場合には一代で獲得した知識や技術、スキルは言葉や文字を通して次世代に受け継がれる。　しかし、次世代は生まれた時は能力がゼロなので、先代が到達したレベルに達しないで終わることがある。そのため。確実に能力を積み重ねた機械に敗れるのだ。

機械が人間を超えるのは、進歩の路線が確立していてコストを問わなければ、その路線に沿った改善を積み重ねることが出来るからだ。

　では、人間はどうすればよいか。　ゲームの様にルールが決まっていて進歩の路線が確立している技術は機械に任せ、新しい枠組みを創出し、従来にない方向性を見出すことである。　人を育てる教育の目的の一つが創造力を強化することにあるのはそのためなのだ。　現在の教育が、確立された枠組みを一生懸命に教え込むのは、それを使って機械と対抗するのではない。　枠組みを離れた新しい進歩を実現することを期待するからにほかならない。　　

　人間の強みは機械を道具として利用し、人間の能力を拡張できることだ。　また、機械の知能や能力を一層改善するのも、機械自体では無く、人間なのだ。　機械とのゲームに人間が勝てなくなっても悲観することはない。　それは蓄積された人間の知がそうさせているのであり、人間が実現し得た高い到達点だからだ。

ルールがない新分野に挑戦し、そこに従来にない枠組みを創出するのは一代では不可能かもしれないが、その努力を何代も継承して分野を確立してきたのも人間なのだ。

2013年12月20日日経産業新聞｢テクノオンライン｣に掲載

　　第130回　　標準物質10年で250種整備：放射線分析用にニーズ　　

物質の濃度や成分分析の基準となり、結果の正しさを保証するのが標準物質だ。身近な例をあげると病院での血液成分分析や車検の際に測定される排ガスの分析値などの信頼性に関わる。役割は重要なのに標準物質に関する社会の認識は低い。それが無い事態を仮定しないと必要性を理解しにくい空気の様な存在だ。

標準物質は成分、濃度などが安定で、公の機関により成分などが値付けられ、認証された物質で、化学分析装置や計測機器などの校正に使用される。純粋な物質だけでは無く、成分や構成比が安定な混合物もある。
　

標準物質を校正に使用した場合、成分の変化を嫌って再使用を避けることが多いから標準物質が消費される。質量や電圧などの標準は校正操作により標準の値は変化しないので、同一の標準が何回も使用されるが、標準物質は消費される点が異なる。

標準物質の成分値を決定するために高度な分析技術が必要なだけでなく、消費を補うために継続的な供給体制も必要となる。物質の種類は非常に多いから、標準物質の整備と供給が大きな課題である。

2001年に立案された知的基盤整備計画では、特に整備が遅れていた標準物質の強化が図られ、2010年までに250種類程度の整備が計画された。計画当時、目標としたのは最も進んでいた米国立計測標準研究所（NIST）のレベルだった。実績では計画通り10年間で約250種が整備された。整備に従事された産業技術総合研究所などの関係者の努力を高く評価したい。

近年、新しいタイプの標準物質のニーズが提起され開発された。放射性物質による土壌や食品の汚染を調べる放射能分析用の標準物質である。福島第一原発事故後、放射能計測や分析の需要が急増した。低レベルの放射線を人の五感は全く感じないから、計測器による分析値の信頼性が不可欠だ。口から入る食品に関わる放射性物質の分析値に特に敏感になっている。標準物質の普及により、計測や分析の信頼性に関する理解が進み、分析値に関する無用な不安が解消されることを期待したい。

2013年10月18日　日経産業新聞　テクノオンラインに掲載

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　　　　　　　　　第129回　技術立国の戦略：ビジネスでも勝つ　

　「技術で勝ってビジネスで負ける」と言われる。日本は世界に先駆けて先端技術を開発するが、ビジネスになる時期に利益を上げるのは日本の企業ではない。外国企業がすみやかに追いつき、巨大な資本力や国の強い支援などを得てビジネスを展開し利益を得る。薄型TVやDVDなど多数の実例がある。

一方では、先端素材産業や電子部品産業の様に利益をあげ続けている日本企業もある。その差の原因は何か。企業の経営力なのか、構造的な原因があるのではないか。

出口が見えない研究開発に成功した人達は、自身が経験した苦労を思い出し、追随者は容易には追いつかないと思い込む。しかし、一度出口の存在が確認された開発は目標が見えるから、リソースを集中して加速することで先行者の予想より早く追いつく。先行した未踏の研究開発の意義は出口を見つけることとも言えるのだ。

開発した技術の優位性を確保する手段として、特許等、知的財産権戦略で守り抜く守備固めか、技術をオープンにして仲間を増やしデファクト標準または国際標準とするかの攻めの選択がある。方式や大規模なシステム構成との関連が強いほど後者の攻撃型の標準を目指す手段が有効である。

日本には開発技術の先行性を活用する国として、一貫した戦略がない。ここでは、弱い部分を強化するのではなく、強い分野を一層強くする国家の戦略が必要なのだ。長期の目標を明示し、それを実現する具体的方策を確立する戦略である。

実用化過程は技術開発における単なる「死の谷」の克服ではない。知財問題、標準化を指向した国際交渉力、生産設備の投資、環境問題、資源確保問題などが多岐にわたり複雑に関連するので、国の直接支援が必要であろう。

また、強い所を一層強くすることを目指して未踏分野を開拓するフロントランナー型の場合には、弱点を補強するキャッチアップ型より長期の目標が見えにくい。そのため洞察力に富み、目標を掲げ続ける一元的な司令塔が何より必要だ。

2013年9月13日　日経産業新聞　テクノオンラインに掲載

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　話題になるキーワードには「スマート」あるいは「インテリジェント」で修飾される言葉が多い。人気のスマートフォンに始まり、スマートグリッド、スマートコミュニティ、インテリジェントロボット、インテリジェントセンサなどだ。修飾語は違っても意味は同じという見方もあろうが、筆者には差が感じられる。
　

　スマートグリッドは、多様な発電手段と変化する電力需要とを計測制御技術と情報通信で結び付け、省エネルギーかつ利便性の最大化を目指す。インテリジェントロボットは人間の様にセンサを持ち、対象を認識し、環境に順応できる自動化機械を表している。これらに共通に見られる特徴は、頭脳に当たる中央処理機能と末端にまで広く分散化した情報処理の機能の合理的な機能分担である。

スマートには「利口な」とか「きびきびした」などの意味がある。また、「洗練された」あるいは「外見が良い」という意味もあり、日本ではむしろこちらの方が一般的だ。

システム全体として高度な機能を実現するグリッドやコミュニティでは構成要素の形が見えにくいから、「利口な」が自然に結びつく。実現する機能がわかりやすい。

一方、ロボットやセンサでは、無機的な機械や部品の形が見える。このため「外見が良い」とは自然に結び付かない。知能を持ち、状況に対する適応能力を発揮するという意味でインテリジェントと結びついた。しかし、実現する機能は理解しにくい。

さて、インテリジェントセンサであるが、海外では当初、スマートセンサと呼ぶ例が多かった。このため日本では違和感があった。近年は海外でもインテリジェントセンサと呼ぶケースが増えつつある。

　インテリジェントの名詞であるインテリジェンスには知能や知性のほかに、対象が出したがらない情報でも、必要な情報を収集する諜報機関の意味もある。アメリカのCIAの「I」に対応する。

インテリジェントセンサの真の期待は、情報の伝達を妨げるノイズや障害が存在しても、必要な情報を収集する機能であり、これは私たちの生活にとって最も重要な知能に他ならない。

2012.8.27　日経産業新聞　テクノオンラインに掲載。

　我々の日常生活は、社会のインフラを支える制御システムに深く依存している。それがサイバーテロなどの攻撃を受けることは従来予想されていなかった。

これらの制御システムはシステム固有の機器を使用し、その目的に合った特別のソフトウェアで動作していた。インターネットからも切り離されていた。このため、パソコンなどが感染するウイルスが侵入して感染することは考えられなかった。

しかし、制御システムもコストダウンや効率向上のために、標準のパソコンを機器の一部に使用する例がでてきた。また、インターネットに接続し、リモートサービスや機能向上を目指す取り組みも目立ってきた。

インターネットに接続していない場合でも、USBメモリーやDVDなどを介してデータをやりとりするケースが増加した。こうした変化が原因で制御システムのセキュリティが脆弱になった。

　そこに現れたのが特定の目標への侵入を目的とした悪意あるソフトであるマルウエア。その一例が「スタックスネット」というソフトだ。

このソフトがイランのウラン濃縮プラントに侵入し、稼働していた遠心分離機の制御機能を破壊したとされている。その巧みな構造のため、侵入された側がプラントの異常になかなか気付かなかったと言われている。

　日本でも制御機器メーカがその制御システムへの侵入を予告されたケースがあった。もし、制御システムの機能が破壊されると、電力、ガス、水道などのライフラインにとどまらず、大量移動のための交通網、重要物資の生産などの様々なシステムに異常を生じてしまう。その影響は計り知れない。
　　

現在、議論されている原子力発電所の安全性では、活断層による地震や津波の高さなど、自然災害のリスクが注目されている。だが、米国の原発ではウイルス侵入によって制御が異常になった例が実際にあった。

制御システムのサイバーテロ対策の強化を、決して忘れてはならない。

2012.7.24　日経産業新聞「テクノオンライン」に掲載

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　まもなく訪れると言われるスマート・コミュニティはどのような社会だろうか。見方により異なる側面が見えてくる。

人と人とをつなぐインターネットが、さらに人と物、物と物とをつなぐようになる。また、集中型と分散型エネルギーとを結合したエネルギーマネージメントシステムであるスマートグリッド、交通を支配するITS（高度交通システム）などを融合し、快適さと省エネとを両立した街がつくられる。その中で複数の異質な社会システムを情報でつなぐ役目を果たすのがセンサシステムと通信システムである。

　一方、無駄を排除した効率優先の社会が、ギスギスした社会であって欲しくない。センサシステムに対する期待がこの面でも大きい。

今までのセンサは機械や環境などの情報を収集して人間や機械に提供し、人間が情報を活用していた。しかし、現在は、社会におけるセンサの役割が大きく変わろうとしている。センサが収集した情報の利用者であった人間が逆にセンサの対象になった。そしてセンサが得た情報を機械が利用する形が加わった。対象となる人間の情報を利用し、機械が自動操作で人間に働きかける場面が増加した。

従来の正確な計測、計量を主たる機能に加え、人間など対象となるものがおかれた状況の意味を正しく認識し、次の行動を選択する賢さがセンサシステムに新しく要求されている。

たとえば、交差点における歩行者の中から高齢者や障害者を認識し、信号の変化の間隔を延ばすように制御する優しい賢さだ。あるいは、車の運転者を監視して事故をおこしそうな疲労を検出し、事故を未然に防ぐ配慮である。

　スマート社会でも当然、人間の意志や知恵が最も尊重されなければならない。

社会基盤で働く自動化機械にも、獲得したセンサ情報の背後にある意味を理解して行動する知恵が内蔵される。したがって、社会的知恵について複数の階層が形成されることになるだろう。

このような賢さの階層の中にエネルギーの合理性や安全安心の確保、さらに人間に対する優しさ、個人のプライバシー尊重などをどのように位置づけるか。その戦略と選択とがスマート社会実現の重要な課題となる。　

2012.6.19 日経産業新聞｢テクノオンライン｣に掲載

第115回　柔らかい光学系：新しい価値を生む　　　　　　　　　　　　　　

　変形を許さない硬い構造を持つ代表的工業製品は光学機器だろう。硬いレンズや反射鏡、プリズムなどが組み合わされ、相互の関係位置が固定されている。光学実験装置では硬い金属の定盤上にレーザー光源やレンズ等を固定し、さらに床面からの振動の影響も防いでいる。

　このような硬い構造に柔軟性を持ちこむと新たな価値が生まれる。内視鏡では曲げられる光ファイバの束を使い柔軟な光の経路を実現し、体内の様々な箇所が直接見られるようになった。

現在の遠近両用のメガネレンズでは対象を見る角度を変えて遠近を調節している。これをレンズの形状を変化して人間の目と同様に焦点調節が出来るようにすれば、角度を変えなくてもよいので便利になるだろう。

　柔らかい光学系の特性を状況に応じて変化させ、目的を果たすシステムは「適応光学系」あるいは「能動光学系」と呼ばれる。この応用は天文学から始まった。

巨大な反射鏡を持つ天体望遠鏡において、反射鏡の姿勢が変化するとその重さで鏡が変形して像がぼける。このため鏡の変形を補償して画質劣化を防ぐ工夫として適応光学系を使っている。

地上に設置した望遠鏡で、地球を取り巻く空気密度の揺らぎで星の像がちらついてしまう問題でも適応光学系が有効だ。

空気の揺らぎによる光の波面の乱れを検出し、多数配列した変形可能な柔らかい鏡を操作すると、揺らぎの影響を打ち消せる。日本がハワイに建設した「すばる望遠鏡」で使われて効果をあげている。

さらに、強力なレーザー光を対象に集中させるミサイル防衛システムにおいてもこの空気の揺らぎを補償する技術が生かされる。

一方、身の回りの光学製品でも応用が進む。日本が得意なマイクロマシンや液晶技術を利用して画像の改善に役立てると言った例だ。　カメラの手ぶれ防止はマイクロ振動センサを利用し光の経路を動かしている。　柔らかいレンズであらゆる収差（像のずれやゆがみ）をゼロにする技術ができないだろうか。

　2012年5月25日　日経産業新聞　テクノオンラインに掲載

測定された値をどの程度信頼できるか。測定の信頼性は誤差で評価されてきた。それが「不確かさ」で評価されるように変わりつつある。測定値と測定対象の真の値との差が誤差である。しかし、厳密に考えると真の値は知りえないから、誤差も求められない。この矛盾の存在が変化の理由である。私は大学における計測工学の講義で学生から質問を受け、この矛盾を解決したいと思ってきた。

不確かさは測定データに基づいて測定値が存在する範囲を示す。得られた測定値の不確かさを問うのであれば、分からない真の値は関係しない。もともと、測定は対象の持つ不確かさを減らす行為と見做せる。このため測定の結果に残る不確かさで測定の質を評価するのが合理的だ。

一方、我々が対象に関して持つ情報の量はビットで表現できる。1ビットの情報とは、未知の二者択一の問いに対する答えが分かって得られた情報量であり、それが情報量の単位である。

例えば、対象が持つ放射能が基準値以下である事実が分かれば1ビットが得られ、放射能に関する不確かさと不安が減る。どの位基準を下回るかが分かれば、さらにビットが増え不確かさと不安が減る。

このように測定による不確かさの減少を、獲得した情報としてビットで定量的に表せる。測定の世界でもディジタル機器技術が普及しており、測定で得られた情報量をビットで表現できる環境が整った。

しかし、現在では、不確かさは測定値が存在する範囲を標準偏差などで表示しており、まだビットを使っていない。ただ、不確かさを求め、表現する過程で、機器の構造、状態、測定条件等をも深く考慮する。この結果、値が持つ説得力は大きくなっている。さらに、将来、測定の妥当性に疑問が生じた時にも、さかのぼって対応できる。環境の測定等で数値だけが独り歩きする弊害を回避できるのではないか。

昨年光速度より早い素粒子ニュートリノの存在が話題となった。実在すれば物理学の基本が揺らぐ。しかし、測定に使用した機器に問題があったようだ。もし測定値の不確かさが同時に報道されたら、受け取る方もより冷静に理解することができたに違いない。

2012.4.17 日経産業新聞テクノオンラインに掲載

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第113回　賢いテレビとＣＭ：視聴者の反応を収集

次世代のテレビが話題となっている。テレビにスマートフォンやパソコンの機能を組み合わせたスマートテレビや音声やジェスチャなどの認識技術を導入してユーザー・インタフェースの新しい機能を実現する試みだ。

　一方、放送方式や受信機がアナログからディジタルに変わったにもかかわらず、テレビ広告には大きな変化はみられない。番組の途中や番組と番組の間に、コマーシャルの挿入する形が変わらない。番組への興味や集中が突如妨げられる。しかもコマーシャルは同一内容の単なる繰り返しが多い。その内容や表現に色々と工夫がみられるものもあるだけに残念だ。

　これに対し、情報が双方向で、ワンクリックでより詳しい情報が直ちに得られるインターネット広告はインターネット広告費の伸びが大きい。トップのテレビの広告費との差が縮まりつつある理由の一つはそこにあるのではないか。

　
　アナログテレビでは情報の流れは全く一方向であった。放送がディジタルになって改善され、双方向の情報交流の可能性が出て来たのに、広告の形はアナログ時代と変らない。テレビでも、もっと工夫の余地があると思う。

　番組の流れを断ち切るのではなく、番組と同時に提示した広告に興味を持ったら、内容や詳細を求める双方向の通信機能を活用し、視聴者の反応を収集する手法が可能だ。関心を持った視聴者に有効な情報を提供できるからスポンサーにとっても利益があろう。広告には本来説得の機能が含まれるから、双方向の情報交流が必要なのだ。

　しかし、双方向性が確立すれば、新たな問題が生ずる。広告の仕組みを通して集められた情報の集積が個人の好みや行動を浮かび上がらせ、プライバシーを侵す可能性があるからだ。個人情報の取り扱いに関するルールが必要になるかもしれない。

　次世代のスマートテレビが実現に合わせて、広告の進化も期待したい。

2012.4.3日経産業新聞テクノオンラインに掲載