科学・数理(サイエンス)」カテゴリーアーカイブ

ノーベル医学・生理学賞2016、受賞おめでとうございます。東京工業大・大隅良典栄誉教授。

10月3日夕方に発表された、ノーベル医学・生理学賞に、東京工業大学の大隅良典栄誉教授が受賞されることが決まった。心から祝福いたします。

6時半から受賞者発表があると知っていたので、ノーベル財団のホームページでのネット中継を見ていたが、中継が不調でテレビの速報で知ることになった。大隅教授のことは全く知らなかったが、日本人受賞者の研究内容の概観を知ることくらいは教養のうちだと思い、大隅教授の研究概要をこれから調べようと思う。

大隅教授の研究内容は、たんぱく質の分解のメカニズムを解明したことらしい。専門用語で「オートファジー(自食作用)」と言うそうだ。僕は専門の数理物理以外にも科学全般に興味があるので生物学の初歩の概観くらいは知っているつもりだが、大隅教授の研究のような専門的なことになると手を挙げざる負えない。

さらに驚いたことは、今回の医学生理学賞の受賞は大隅教授の単独受賞であるということだ。日本人の単独受賞は1987年の利根川進博士以来のことである。これはどういうことかと例を挙げて言うと、2008年の物理学賞受賞者の日本人三人、南部陽一郎博士・小林誠博士・益川敏英博士の場合、一個のノーベル賞を三人で分けることになる。それも単純に三等分ではなく、南部博士が二分の一、小林・益川両博士が四分の一ずつである。賞金もそのように分割される。

毎年秋になると、ノーベル賞は日本の風物詩になってきた感がある。そして明日・明後日と物理学賞・化学賞と続く。さらに日本人の受賞が続くのか、非常に気になるところである。

人間の臓器と、セイコーの時計に共通する機構と精神。

山中伸弥先生と山中先生が発見したiPS細胞に非常に興味を持っており、先日、iPS細胞の現状を解説する動画を見ていた。iPS細胞の話はいつ聞いても非常に将来性のある、非常に魅力的な科学技術だ。改めてiPS細胞の凄さと山中先生の成した偉業に感嘆した。

ところでiPS細胞は万能細胞であるから、心臓や筋肉の細胞にも分化できる。しかし心臓や筋肉は鼓動や運動を行うわけであるから、何かしらの刺激を与えて動かしてやらなければいけない。その信号が電気信号である。

脳からの指令は電気信号として目的の臓器へと伝わる。iPS細胞から作成された臓器の卵にも、電気信号を与えることによって鼓動などの運動をさせることができる。即ち人間の体は電気信号によって高度に制御されているのだ。

この様な話を聞いてふと思い出したのが、日本が誇る世界的時計企業セイコーの腕時計だ。時計の歴史は簡単に言うと、昔からある機械式、1960年代にセイコーが開発して一気に腕時計の主役に躍り出たクォーツ式がある。ゼンマイで動く機械式に対して、電気信号で非常に正確に制御をしているのがクォーツ式である。

そしてセイコーは1990年代、機械式とクォーツ式のいいとこどりをした新機構「スプリングドライブ」を発明した。簡単に言うと、動力はゼンマイから得て、その動力によって微弱な電流を起こし、クォーツ式の原理で制御しようと言うものだ。これは世界でもセイコーにしかできない画期的最先端技術だ。(最近になって、ピアジェが似たような機構を開発した。)

ところで人間の臓器とセイコーの時計をなぜ取り上げたかというと、この「繊細な電気信号で動きを制御する」という機構が臓器と時計で非常に似ていると感じたからだ。物を作るだけなら作れるかもしれない。(いや、実際は時計を作るのは非常に難しいが。)しかしそれを自分の力(すなわちゼンマイ)で電気信号を起こし、制御するという機構は、時計界ではセイコーだけが、そして医療界では日本発の技術であるiPS細胞が大きくリードしている。

この時計作成と臓器作成、全くの異分野に思えるが、その根底に流れる思想の一部は共有しているのかもしれない。これこそジャパニーズスピリット、世界をリードする原動力である。

20年後の情報社会のリーダーになりたいのなら、「量子情報技術」に注目だ!

現在、情報社会を生き抜くため、あるいは高いポジションに就くためには、情報技術・コンピュータースキルは欠かせないと言われている。特に最近の親たちは、子供たちにコンピュータープログラミングのスキルに力を入れることに必死になっているようだ。コンピュータースキルの重要性は明らかだ。

しかし、一般の市民がコンピューター(パソコン)を買えるようになった1980年代はどうだったであろうか?当時パソコンは一部のマニアの間での機器でしかなかった。それに当時数十万円するパソコンに価値を見出せる人はほとんどいなかった。それから30年以上経ち、一般家庭にパソコンが行き届き、さらにスマートフォンのようにコンピューターが携帯できる時代になり、ようやく市民も情報技術・プログラミングスキルの重要性に気づき始めた。とは言え、それらの人たちも情報技術・プログラミングそのものの知識をどれだけ持っているかと言えば多少疑問であり、「プログラミングブーム」に流されている感もぬぐえない。

20世紀中ごろ、コンピューターの黎明期にあったような状況が、現在も起きているのではないかと僕は思っている。それは何かというと「量子情報・量子コンピューター」の分野である。はっきり言ってこれまでの「古典的情報・コンピューター」は成熟の域に達し、原理的部分は完成しきっており、市民はパッケージングされたソフトやアプリなどの末端的操作のスキル向上に励んでいる。

しかし量子情報・量子コンピューターは全く違う。量子分野では基本的素子を作る技術でさえまだまだ初歩的段階であり、現在は技術より理論が大きく先を行っている。逆に言うと、量子的な技術はこれから爆発的に発展する可能性があり、今から量子情報・量子コンピューター技術に取り組めば二世代先のトップランナーになれる可能性があるのである。その頃になっておそらく一般市民は量子の重要性に気づき、「量子プログラミングブーム」が起きるかもしれない。しかし現在は20世紀中ごろのコンピューターと同じように、市民はほとんどその可能性に気づいておらず、子供に量子情報技術を身につけさせようという親は全くといって存在しない。

現在ほとんどの人が可能性に気づいていないからこそ、量子情報技術の分野には大きなチャンスがある。さらに黎明期から取り組めば、根本的技術に対する知識の理解度も全く違うので、他と大きく差を付けられる。

もちろん、現在はまだ量子コンピューターは存在しない(量子コンピューターもどきと言われるものは存在する)。量子コンピューターを完成させるという大きな夢を持てるのも、現在の子供たちの大きな特権だ。

これから20年後・30年後には必ず量子の時代がやってくる!

AI(人工知能)への依存と危険性。人類はいつまで存在できるのであろうか。

最近、何かと話題になるAI(人工知能)。AIには大きな可能性を秘めており、ここ2、3年の間に、AIの利用、AI技術に対する投資が飛躍的に増えた感がする。具体的に挙げると、自動車の自動運転から医療における診断まで、様々な分野へAIは進出しようとしている。

確かにAIによる高度な技術に対する自動化は非常に魅力的である。しかし、AIの大きな可能性は破壊的な可能性も秘めている。このことは今でも多くの人が気付いているようだが、便利な可能性への成果が目に現れてきている現在、なかなか話題になることはない。

このAIの破壊的な可能性とはどういうことか。例えて言うと、映画「ターミネーター」のような世界と言うとわかりやすいだろうか。ターミネーターでは、人工知能をもつ殺人アンドロイドが人類を滅亡させようとしている。以前は所詮映画の中の世界に過ぎないと多くの人が思っていたが、今では非常に現実味のある話である。

もちろん、そのようなターミネーターを作ろうとしている研究者は(おそらく)いないだろう。しかし、AIの一番恐ろしいことは、コンピューターが「自我」を持つことである。自我をもったAIは人間の制御から解放され、暴走していくだろう。もちろん人類を敵にまわすAIが出てくるのも時間の問題だ。

なぜ研究者はAIを作ろうとするのか?それはもちろん人類の役に立てるためということもあるだろうが、一番の理由は単にAIの研究が面白いからというものであろう。

AIの研究が危険をはらんでいることは誰にでもわかるが、しかし誰もそれを制止することができない。まさに科学技術はパンドラの箱なのである。

はたして人類はいつまで存在することができるのであろうか。

iPS細胞臨床実用への先駆者、理化学研究所・高橋政代先生

最近、非常に気になる一人の科学者がいる。理化学研究所・多細胞システム形成研究センターの高橋政代先生だ。彼女はノーベル医学・生理学賞を受賞された山中伸弥教授が発見したiPS細胞を初めて臨床に応用した、眼科を専門とする医学者だ。

山中先生がiPS細胞を発見された時は、その成果は基礎科学の成果としての意味合いが近かった。しかしその後、iPS細胞の研究は基礎から臨床などの応用へ軸足を移しつつ、すそ野は非常に広がっていった。僕は医学の専門ではないのでその世界のことは詳しくはわからないが、医学の基礎研究を応用して臨床までもっていくには、研究的にも金銭的にも非常に膨大な労力が必要で、非常に困難な道のりであるらしいということは、いろいろな情報から聞こえてくる。

2014年、高橋政代先生は、眼の網膜に関連する「加齢黄斑変性」という病気の治療にiPS細胞から作った組織を移植し、世界で初めてiPS細胞の臨床に成功した。その成功はiPS研究の応用の到達点ではなく、スタートである。この高橋先生の臨床の成否はこれからの全てのiPS細胞の臨床の行方を左右するものであり、高橋先生へのプレッシャーも並大抵なものではなかったようだ。

そして何より忘れてはならないことは、iPSは「日本発」の研究・技術であること。山中先生が発見されたiPS細胞の研究を、世界で初めて「日本」で臨床に成功したことは、日本の医療研究・臨床、そして産業にとって非常に大きな意味がある。

ところで、高橋政代先生の旦那さんも京都大学iPS細胞研究所で教授をされている医学者である。夫婦そろって日本の、いや世界のiPS細胞研究をリードされているのであろう。

医学者と言えば機械的に患者と接しているというイメージを持つ人もいるかもしれないが、ある記事によると高橋政代先生は非常に感情的な方で、自分の研究のことを話すときに患者さんのことを思い出し、途中で涙を流すこともあるそうだ。そういえば山中伸弥先生も非常に患者想いの研究者である。このような人間味豊かな研究者が、基礎研究を本当に役に立つ臨床応用へと発展させているのかもしれない。

僕は度々、科学というものに対して、役に立つかどうかという物差しだけではなく、「科学的価値」というもので評価することが大事だと繰り返し述べてきた。しかし高橋先生、山中先生のような人間の命さえも救ってしまう「究極に役に立つ科学」には、底知れぬ価値を感じてしまう。

これからのiPS研究の臨床の成功を祈るばかりである。

熊本で大地震。気象庁および地震学者の、お粗末な後付見解

14日から熊本地方で大きな地震が相次いでいる。16日未明には、14日の地震より規模が大きい、マグニチュード7.3の地震が起きた。被害者の安全を祈るばかりである。

いつものことながら、気象庁及び地震学者の見解があまりにもひどい。はっきり言って素人レベルだ。もちろん専門家はある程度の根拠をもって言っているのであろうが、それから導き出される発言がこのレベルかと思うと情けないばかりである。

さらに14日の地震が起きた後、「震度6弱の余震が起きる可能性があるので注意してください」と気象庁及び地震学者は発言していた。この様な余震の予想などははっきり言って素人でも判断できるレベルだ。

そして現実は、16日にさらに大きな地震が起きることになる。すると気象庁及び地震学者はコロリと発言を変え、16日の地震が本震で、14日の地震は前震だったと論を覆した。全く持ってお粗末な後付見解である。

地震学という学問はもちろん基礎科学的な性質を持ち、実学一辺倒ではない。ですから地震学の全てを社会に還元しなければいけないとは思わない。しかし他の学問よりも社会への影響の大きな学問でであることは言うまでもない。地震学の主目的は防災・予知である。残念ながら地震予知に関してはまだ地震学はそれが可能なレベルには達していない。しかし防災に関しては現段階でも十分できる事はあるはずだ。

これも素人の僕の後付意見になるが、なぜ地震学者は14日の地震が前震で、後に本震が起きる「可能性」を指摘しなかったのか?このことに関してプロである地震学者は説明責任を負うべきではないだろうか。地震が起きるたびに毎回発言される地震学者の後付発言にはもううんざりである。一般市民は、現在の地震学はどれほど進歩していて、また何ができないか判断できない。今一度地震学者たちは、現在の地震学の状況を国民に正確に説明する責任があるのではないだろうか。

小保方氏ホームページ立ち上げ。そもそも科学とはどうあるべきか

4月の初め、STAP細胞の小保方晴子氏が「STAP HOPE PAGE」というタイトルのホームページを立ち上げた。「”HOPE” PAGE」と名付けたように、小保方氏にとってはわずかな希望にでもつなげるサイトなのであろう。

この「STAP HOPE PAGE 」は、世界中の研究者に対して小保方氏のSTAP細胞研究の正当性を示すのが目的で、もちろん全文英文で書かれている。内容の重点は、STAP細胞製作の手順、すなわちレシピを公開するもので、専門的な内容まで(おそらく厳密に)書かれている。

これを見て専門外の僕がどうこうと批評できるものではないが、もしかしたらというささやかな期待も少しある。

ところでそもそも科学の世界で成果をあげるとはどういうことか?ほぼどの分野でも「こうだ!」と主張しても何の成果にもならない。数学なら厳密な証明が必要だし、生物学なら実験で証明されなければならない。

例外として、数学では「予想」というものが存在し、それを証明して初めて「定理」になるのだが、しばしば証明した学者よりも予想した学者の方が圧倒的に有名であったりする。

フェルマー予想(フェルマーの大定理とも呼ばれる)はフェルマーが予想してから360年後の1995年にワイルズによって証明され、「ワイルズの定理」となったが、今でも「フェルマーの大定理」という名称の方が主流だ。ペレルマンの証明した「ポアンカレ予想」もそうであろう。

この様に理論的証明、あるいは実験証明の伴わないものは、基本的に科学とは言わない。(フェルマー予想のような一部の例外を除いては。)小保方氏が今回ホームページ上で厳密な実験レシピを示したことは、科学者としての責任を最低限果たしたものといえるだろう。

重力波観測、アメリカの研究グループ「LIGO」

現在、2月12日午前1時、アメリカのマサチューセッツ工科大学(MIT)などの研究グループ「LIGO(ライゴ)」が重力波を検出したという報告が生中継されている。この話題については2日前の僕のブログでも「噂」であると断ったうえで触れたが、今、正式に発表されることとなった。

重力波は巨大な物体の運動によって生じるもので、今回検出された重力波はブラックホール同士の衝突によって生じたものであるらしい。重力波は約100年前にアインシュタインによって提唱された「一般相対性理論」によって予言された現象だ。

アインシュタインの相対性理論には、1916年に提唱された「一般相対性理論」とは別に、その十年前、1905年に提唱された「特殊相対性理論」がある。この理論の名前とは違い、特殊相対性理論の方が非常に一般的な理論で、一般相対性理論の方がかなり特殊である。特殊相対性理論は全ての物理理論の基礎理論と言えるが、一般相対性理論は別名「重力理論」と言われている。ニュートンの重力理論に代わる理論として一般相対性理論が提唱された。

日本の一般相対性理論の大家と言えば、20世紀中ごろに活躍された内山龍雄(うちやまりょうゆう)博士がいる。内山博士の書かれた相対性理論の専門書は、日本の物理の研究者の間では非常に有名だ。内山博士が重力波を研究していたという話は聞いたことはないが、内山博士の教科書の中に書かれている重力波の章は長く熱が込められており、重力波に関しても想いめぐらせていたことであろう。

今回の重力波検出がこれからどのように発展するのか、重力波に詳しくない浅学な僕には想像できないが、次世代の重力理論である「量子重力理論」などにも影響するのだろうか、などと勝手に思っている。

とにかく、アインシュタインの理論が100年経って、また正しいことが証明された。100年経っても色あせないどころか、ますます重要さを増してくるアインシュタイン理論は恐るべきものである。

重力波観測成功か?(まだ噂だが・・・)、アメリカの研究グループ

今、アメリカの物理実験グループが重力波を検知したという話が出ている。とは言え、まだ噂であるが、このグループは2月11日の雑誌「ネイチャー」で発表すると言われている。噂段階でこのようなことをブログで言及するのはあまりよくないことかもしれないが、いま世界で行われている実験で未解決の最も大きな対象であることから、言及することにした。

重力波は巨大な天文学的物体の激しい運動によって発生する。僕自身は電磁気学の電磁波に対応するものと思っている。内山龍雄氏の一般相対性理論の教科書にも詳しい説明が載っているが、ぼくはその部分は軽く流してしまったので、詳しい説明を求められれば不安が残る。

日本でもノーベル賞受賞者の梶田博士らが率いる、東大宇宙線研究所の実験施設「KAGURA」が重力波検出に向けて動いており、再び大発見を狙っているが、アメリカのグループが発見したとなれば先を越されたことになる。

重力波はアインシュタインの一般相対性理論から出てくる帰結に対する最後の大問題だ。重力波が発見されればまたもやアインシュタインの正しさが検証されたことになる。ただし現在の重力の理論的研究では、ミクロの世界的、かつ高エネルギー的研究が模索され、その最終結論と言われている量子重力理論の建設へ興味が移っている。ただしこれはかなりの難問でまだ完成はしておらず、このような理論が必ず存在すると言う保証もない。

仮に今回の実験でアメリカに先を越されたとしても、まだまだ未解決問題は山積みである。重力波検出は本当なのか、新たな一歩が踏み進められたのか、2月11日の発表を待とう。

ホーキング博士「100年以内に人類は滅びる」に同感

宇宙物理学者、スティーブン・ホーキング博士が、「100年以内に人類は滅びる」と予言している。これには僕もかなり同感している。もちろんこの予想が外れることを願うのは言うまでもないが。

ホーキング博士が予想する絶滅の原因は、「人工ウィルス、軍拡競争、核戦争、地球温暖化、加速器を使った素粒子の実験」だ。核戦争などはほとんどの人が容易に推測できるが、人口ウィルスとは僕も全く予想できなかった。

この原因予想で物理学者らしいのは「加速器実験」だ。これは数年前にも世界的に話題になった。その時の結論から言うと、加速器が原因で絶滅することはないというものだが、確信は持てない。

なぜ加速器なのか?加速器というのは電子などの素粒子同士を高速(ほぼ光の速さ)で衝突させ、その崩壊の過程を観測するものだ。この加速器のエネルギーは年々高くなり、将来は加速器でブラックホールが作れるとも言われている。数年前に問題になったのは、この瞬間的にできたブラックホールが地球もろとも飲み込んでしまうのではないかというものである。果たしてそうなるのか?

実は現在の理論ではこの問いに厳密に答えを出せない。ブラックホール理論の基礎になっているのは、アインシュタインの一般相対性理論だ。しかしこの一般相対性理論はマクロな世界の理論であり、これをミクロの世界に適用するためには「量子重力理論」すなわちミクロな一般相対性理論が必要なのである。しかし現在、量子重力理論は完成していない。ついでに言うと、現在多くの物理学者が目指しているような量子重力理論が存在するかどうかも確かではない。量子重力理論が完成していない限り、加速器でできるブラックホールがどのような振る舞いをするか、正確には結論は出せない。

話を戻すが、僕は現在の人類文明は絶滅への要素をあまりにも多く持ち合わせていると考えている。ホキング博士が挙げている原因以外にも、人工知能がかなり危ないのではないかと僕は考えている。これは簡単に言うと、映画「ターミネーター」の世界である。多くの人は所詮映画の中の世界ではないかと思っているかもしれないが、現在の人工知能の発展はまさしくターミネーターの世界へまっしぐらなのである。そのXデーはいつか?それは人工知能が自分自身で学習していき、人間の知能を超えた時である。その後のことはどうなるか予測不可能である。しかし、人類は絶滅するということは僕には確かに思えるのである。