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夜)紙
御香宮前にて
面白研究に下ネタ 科学の裾野を広げる「イグ・ノーベル賞」の奥深さ
Newsweek より サイエンス・ナビゲーター 210928
2017年に物理学賞を受賞したマーク・アントワン・ファルダン氏と名物の「照明係」（。授賞式まで全力で楽しむのが「イグ・ノーベル賞」流（2017年9月14日）
＜猫は固体であると同時に液体で、セックスは鼻づまりを解消する？ ノーベル賞のパロディ版として30年前に始まり、多くの笑いと問いを提供してきた「イグ・ノーベル賞」の真価を、作家で科学ジャーナリストの茜灯里が解説する＞
バケツや金魚鉢などの容器に応じて変幻自在に姿を変える猫は「液体」である──そう言われたら、どう思いますか？
「そのとおりだ」と肯定する人も、「液体」は猫の身体の柔軟性の比喩であることは十分に承知しているでしょう。けれど、フランスの流動学者マーク・アントワン・ファルダン氏による「猫は固体と液体の両方になれるのか？」という論文は、2017年イグ・ノーベル物理学賞を受賞しました。
「イグ（ig）」は英語で否定を意味する接頭詞なので、イグ・ノーベル賞はいわば「裏ノーベル賞」です。この賞は、ノーベル賞のパロディ版として1991年に始まりました。毎年9月に、ノーベル賞の科学3分野（生理学・医学、物理学、化学）や、年ごとに変わる独自分野（心理学賞、科学教育賞など）で受賞者が選出されています。
30年の歴史で、日本人の受賞は27回。今年も「歩きスマホが周囲の歩行者に与える影響」の実験で、京都工芸繊維大学助教の村上久氏らが運動力学賞を受賞しました。
⚫︎不名誉な賞なのか
有名な賞のパロディ版というと、「米アカデミー賞」に対する「ゴールデン・ラズベリー賞（ラジー賞）」がよく知られています。ラジー賞は米アカデミー賞授賞式の前日に「最低の映画」を選んで表彰するものです。
ならば、イグ・ノーベル賞は「最低の研究」に与えられる賞なのでしょうか。賞の創設者で科学ユーモア誌「Annals of Improbable Research」の編集者であるマーク・エイブラハムズ氏は、「最初は笑えるが、その後考えさせる科学研究に贈る賞」と説明します。
実際、「なぜこの研究は笑えるのか」を考えると、身近な疑問を科学で解明する面白さや、疑似科学の危うさなどが浮き彫りになります。受賞者に名誉を与えるだけでなく、一般の人に楽しみながら「科学とは何か」を考えさせる、とても知的な賞なのです。
⚫︎受賞理由で笑って、真の研究目的に納得する
イグ・ノーベル賞の日本人初受賞は、1992年に資生堂の研究員たちが獲得した医学賞です。受賞理由は「『足の悪臭の原因となる化学物質の解明』。特に『自分の足が臭いと思っている人の足は臭く、思っていない人の足は臭くない』という結論に対して」。
足が臭い人は自覚しているという指摘に、クスッと笑う人は多いでしょう。
ですが、この研究はデオドラント（臭いのケア）商品の開発のために、足が臭い人と臭くない人のグループに分けて靴下から化学物質を抽出して、足の悪臭の原因物質「イソ吉草酸」を世界で初めて解明した、という至極真っ当で意義深いリサーチです。
2011年は、滋賀医科大学や医療ベンチャー企業が「火災などの緊急時に眠っている人を起こすのに適切な空気中のわさびの濃度を発見し、わさび警報装置を開発した」ことに、化学賞が与えられました。
2011年は、滋賀医科大学や医療ベンチャー企業が「火災などの緊急時に眠っている人を起こすのに適切な空気中のわさびの濃度を発見し、わさび警報装置を開発した」ことに、化学賞が与えられました。
わさびで眠っている人を起こすと聞くと「TVのドッキリ企画で使うのか？」などと考えたくなりますが、「非常ベルが聞こえない聴覚障害者に危険を知らせるために考えた技術」と知れば「実用性の高い研究だ」と腑に落ちます。
冒頭で紹介した「猫は液体」も、力が加えられた状態で材料がどのように流動し変形するかを研究する「流動学」の専門家が、従来の固体・液体の定義に疑問を投げかけたことが本質です。難しい数式ではなく「猫は液体」の言葉のインパクトで、一般の人々にも定義の問題点を分かりやすく説明したことが評価されたのです。
⚫︎疑似科学や下ネタに賞を与える意味を考える
イグ・ノーベル賞は、疑似科学に風刺の効いたコメントとともに賞を与えたり、性的な現象や排泄物を扱った研究に面白おかしく理由をつけて受賞させたりすることもあります。そのため、「悪ふざけが過ぎて、まともな研究を不当に貶めるおそれがある」という批判は常にあります。
イギリス政府の主席科学顧問であるロバート・メイ氏は1995年、「市民が科学研究に対して間違ったイメージを持ち、真剣な研究を笑いものにする恐れがある」と主張し、イグ・ノーベル賞の運営者に対して、今後、イギリス人研究者には賞を贈らないように要請しました。もっとも、この主張に対してイギリスの科学者の多くは反発しました。ある研究者は「どんな形であれ、自分の研究が評価され、世間に知られるきっかけを奪わないでほしい」と反論しました。
1991年と98年に化学賞を受賞したジャック・バンヴェニスト氏は「水は知性を持つ液体で、現在、1分子も抗体が溶けていないほど希釈しても、かつてたくさん抗体が溶けていた記憶を残していて抗原抗体反応を起こす」「水は以前溶けていた物質の情報を電磁波として放出するので、インターネットを介して情報を送ることができる」と論文で主張したことが評価されました。
科学の実験は、「再現性」が求められます。つまり、正しい主張であれば、同じ実験を誰がやっても基本的に同じ結果が得られるはずです。バンヴェニスト氏の主張は、イグ・ノーベル賞受賞前に多くの科学者によって「再現性がない」ことが示されていました。もちろん、賞の運営側もその事実は知っており、疑似科学を主張するバンヴェニスト氏と、論文掲載を許した科学誌に対する皮肉を込めて賞を与えました。
もっとも、一般の人がこの受賞が面白いと分かるには、「科学リテラシー（科学を理解する基礎能力、科学情報の取捨選択能力）」が必要です。バンヴェニスト氏の受賞は、ニュースで知る私たちにも「科学とは何か」を考える機会を与えたのです。
イグ・ノーベル賞には「下ネタ枠」があると信じられているほど、性や排泄にまつわる研究は頻繁に受賞します。
昨年は「様々な国の国民所得の格差とキスの頻度との関係を定量化しようとしたこと」に経済賞が与えられ、「ヒトの凍った大便から製造したナイフは機能的ではないと証明したこと」に材料工学賞が与えられました。
冒頭で紹介した「猫は液体」も、力が加えられた状態で材料がどのように流動し変形するかを研究する「流動学」の専門家が、従来の固体・液体の定義に疑問を投げかけたことが本質です。難しい数式ではなく「猫は液体」の言葉のインパクトで、一般の人々にも定義の問題点を分かりやすく説明したことが評価されたのです。
⚫︎疑似科学や下ネタに賞を与える意味を考える
イグ・ノーベル賞は、疑似科学に風刺の効いたコメントとともに賞を与えたり、性的な現象や排泄物を扱った研究に面白おかしく理由をつけて受賞させたりすることもあります。そのため、「悪ふざけが過ぎて、まともな研究を不当に貶めるおそれがある」という批判は常にあります。
イギリス政府の主席科学顧問であるロバート・メイ氏は1995年、「市民が科学研究に対して間違ったイメージを持ち、真剣な研究を笑いものにする恐れがある」と主張し、イグ・ノーベル賞の運営者に対して、今後、イギリス人研究者には賞を贈らないように要請しました。もっとも、この主張に対してイギリスの科学者の多くは反発しました。ある研究者は「どんな形であれ、自分の研究が評価され、世間に知られるきっかけを奪わないでほしい」と反論しました。
1991年と98年に化学賞を受賞したジャック・バンヴェニスト氏は「水は知性を持つ液体で、現在、1分子も抗体が溶けていないほど希釈しても、かつてたくさん抗体が溶けていた記憶を残していて抗原抗体反応を起こす」「水は以前溶けていた物質の情報を電磁波として放出するので、インターネットを介して情報を送ることができる」と論文で主張したことが評価されました。
科学の実験は、「再現性」が求められます。つまり、正しい主張であれば、同じ実験を誰がやっても基本的に同じ結果が得られるはずです。バンヴェニスト氏の主張は、イグ・ノーベル賞受賞前に多くの科学者によって「再現性がない」ことが示されていました。もちろん、賞の運営側もその事実は知っており、疑似科学を主張するバンヴェニスト氏と、論文掲載を許した科学誌に対する皮肉を込めて賞を与えました。
もっとも、一般の人がこの受賞が面白いと分かるには、「科学リテラシー（科学を理解する基礎能力、科学情報の取捨選択能力）」が必要です。バンヴェニスト氏の受賞は、ニュースで知る私たちにも「科学とは何か」を考える機会を与えたのです。
イグ・ノーベル賞には「下ネタ枠」があると信じられているほど、性や排泄にまつわる研究は頻繁に受賞します。
昨年は「様々な国の国民所得の格差とキスの頻度との関係を定量化しようとしたこと」に経済賞が与えられ、「ヒトの凍った大便から製造したナイフは機能的ではないと証明したこと」に材料工学賞が与えられました。
今年は「セックスでオルガズムに達した後は、薬を使ったときと同じくらいに鼻づまりが改善されることを解明した」研究が医学賞を受賞しました。
イグ・ノーベル賞の 公式ホームページは、賞の目的を「奇妙なものを讃え、想像力の豊かさに敬意を表し、科学、医療、技術への関心を高めること」と説明しています。
イグ・ノーベル賞の 公式ホームページは、賞の目的を「奇妙なものを讃え、想像力の豊かさに敬意を表し、科学、医療、技術への関心を高めること」と説明しています。
誰もが身近に感じる「下ネタ」がテーマになることで、私たちは科学により興味を持ち、科学は専門家だけのものではないことを実感します。さらに、奇妙な疑問を真剣に研究して成果を出す科学者は、私たちに敬意と親しみを感じさせます。
本家のノーベル賞は「人類の発展に最も貢献した研究」に賞を与え、"裏"ノーベル賞であるイグ・ノーベル賞は「身近で奇妙な研究」に賞を与えます。けれど、「科学者の想像力の豊かさに敬意を表する」「一般の人の科学、医療、技術への関心を高める」ことは、本家のノーベル賞もイグ・ノーベル賞も同じなのです。
◇ ◇ ◇
現在、日本では3年ぶりに「イグ・ノーベル賞の世界展」（11月3日まで、福岡市科学館）が開かれています。近くにお住まいで、本コラムでこの賞のことが気になった方は、足を運んでみてはいかがでしょうか。
本家のノーベル賞は「人類の発展に最も貢献した研究」に賞を与え、"裏"ノーベル賞であるイグ・ノーベル賞は「身近で奇妙な研究」に賞を与えます。けれど、「科学者の想像力の豊かさに敬意を表する」「一般の人の科学、医療、技術への関心を高める」ことは、本家のノーベル賞もイグ・ノーベル賞も同じなのです。
◇ ◇ ◇
現在、日本では3年ぶりに「イグ・ノーベル賞の世界展」（11月3日まで、福岡市科学館）が開かれています。近くにお住まいで、本コラムでこの賞のことが気になった方は、足を運んでみてはいかがでしょうか。
ロボット手術分野へも広がるAIの医活用
メディカルDX より 210928 加藤 泰朗
■ロボット手術の課題解決のカギはAI!?
人がメスなどを使って実施する手術を、ロボットが支援するロボット手術。その歴史は、1999年に米インテュイティヴ・サージカルの手術支援ロボット「ダ・ヴィンチ（da Vinci surgical system）」の販売に始まるといっても過言ではないだろ。
ロボット手術は、手術創が小さく出血量が少ない、術後の痛みが軽減される、機能を温存できるなど、さまざまなメリットがあることから、いまでは世界中で広く行われている。世界でダ・ヴィンチを導入した施設数の累計は5,989施設、累積症例数は850万件を超える（2020年実績）。日本でも2000年3月に慶應義塾大学病院がアジアで初めてダ・ヴィンチを導入しており、いまでは年間13万件数以上の手術がダ・ヴィンチで行われている。
ダ・ヴィンチの操作は、腹腔鏡手術と同様、患者の身体にいくつかの小さな切開部をつくって内視鏡カメラとアームを挿入し、内視鏡・メス・鉗子を遠隔操作で動かして手術を実施するというもの。
術者は、サージョンコンソールと呼ばれる操縦席に座り、内視鏡カメラで撮影された3D画像を見ながら、手元のコントローラを操作して器具を動かす。患者にとってメリットの多い術式だが、通常の開腹手術や内視鏡手術と比べて手技が特殊で、術者の操作のむずかしさや手技習熟が課題だった。
こうした課題にAIを活用しようとする動きが、日本で始まっている。注目の事例を2つ紹介する。
■手術用支援ロボットからの情報をAIが解析
ひとつめは、手術用支援ロボット「hinotori」のためのネットワークサポートシステム「Medicaroid Intelligent Network System」（MINS）だ。hinotoriは、川崎重工業とシスメックスが共同出資して設立したメディカロイドが開発した国産の手術用支援ロボットで、当メディアでも取り上げたことがある。
MINSは、IoTプラットフォームサービスなどを手がけるベンチャー企業オプティムが、メディカロイド、シスメックスと共同開発したオープンプラットフォーム。ベースシステムは、オプティムが提供するAI・IoTプラットフォームサービス「OPTiM Cloud IoT OS」だ。hinotoriに搭載された各種センサー情報や内視鏡映像、手術室全体の映像などの情報をリアルタイムでデータベース化。
こうした課題にAIを活用しようとする動きが、日本で始まっている。注目の事例を2つ紹介する。
■手術用支援ロボットからの情報をAIが解析
ひとつめは、手術用支援ロボット「hinotori」のためのネットワークサポートシステム「Medicaroid Intelligent Network System」（MINS）だ。hinotoriは、川崎重工業とシスメックスが共同出資して設立したメディカロイドが開発した国産の手術用支援ロボットで、当メディアでも取り上げたことがある。
MINSは、IoTプラットフォームサービスなどを手がけるベンチャー企業オプティムが、メディカロイド、シスメックスと共同開発したオープンプラットフォーム。ベースシステムは、オプティムが提供するAI・IoTプラットフォームサービス「OPTiM Cloud IoT OS」だ。hinotoriに搭載された各種センサー情報や内視鏡映像、手術室全体の映像などの情報をリアルタイムでデータベース化。
自社またはサードパーティによるAI解析やシミュレーションなど、新たな機能を拡張することで、hinotoriの運用支援や安全・効率的な手術室の活用支援、手技の伝承・継承支援などをサポートする。
MINSはhinotoriに標準装備される。後発のhinotoriが先行するダ・ヴィンチ市場にどのくらい食い込めるかが、ロボット手術へのAI活用のカギとなる。
■画像解析AIを手術ナビゲーションに
AIを手術ナビゲーションに利用する研究も始まっている。
AIと最新テクノロジーで健康社会の実現をめざすベンチャー企業ヒューマノーム研究所は2021年3月、東京医科歯科大学とAIを用いた手術ナビゲーションシステムの研究に関する共同研究契約を締結したと発表した。AIを活用した「外科医の手技習得育成システム整備」と「術中の医療ミスを避けるサポートシステム」の開発に向けた共同研究を開始している。
共同研究の開始に先立ち、ヒューマノーム研究所は、同社の物体検知モデル開発システム「Humanome Eyes」をカスタマイズして、東京医科歯科大学に提供。Humanome Eyesは、物体検知に必要な機能をトータルで提供するノーコードツール（プログラミングなしで、アプリなどを開発できるツール）だ。
同システムを使って、腹腔鏡下手術を専門にする医師が術中写真にアノテーションを施したデータから胃がん手術のナビゲーション用AIモデルを開発。胃がんに対して行う低侵襲手術（腹腔鏡下手術、ロボット支援下手術）における膵周囲切離ライン（膵臓領域）を予測させ、AIが術者の補助となりうることを示す結果を得られた。
現在、より多様な環境下における臓器認識や手術ナビゲーションの実現に向けて、AIモデルの改善と、現場の手術システムへの応用に向けた研究が進められている。
■世界的にも手術ロボットへのAI活用が今後のトレンドに！
医療行為のなかでも、とくに命に直結する手術。手術支援ロボットが普及する一方で、画像診断補助や業務負担軽減といった領域と比べると、AI利用は進んでいない。なかなか機械任せにとはいえないのが実情だ。
ただし、ロボット手術にAIを応用しようという動きは海外でも見られる。アメリカでは、早くも2015年に、アルファベット（米グーグルの親会社）とジョンソン・アンド・ジョンソン（J&J）が共同で立ち上げたヴァーブ・サージカルが、グーグルのAI技術とJ&Jの外科ユニットのノウハウを活かした手術支援ロボット開発を始めている。
2020年には米カリフォルニア大学バークレー校、グーグルブレイン、インテルAIラボなどからなる研究チームが、手術後の縫合をAIに学習させるアルゴリズム「Motion2Vec」を発表した。縫合の画像を繰り返し学習させることで精度が向上し、ダ・ヴィンチを使った実験では、精度は85.5%以上、誤差は平均0.94cmだったという。
社会のさまざまな分野でのAIの利用が進み、AIに関する知見は急速に深まっている。ロボット手術へのAI活用も一気に進む可能性がある。
MINSはhinotoriに標準装備される。後発のhinotoriが先行するダ・ヴィンチ市場にどのくらい食い込めるかが、ロボット手術へのAI活用のカギとなる。
■画像解析AIを手術ナビゲーションに
AIを手術ナビゲーションに利用する研究も始まっている。
AIと最新テクノロジーで健康社会の実現をめざすベンチャー企業ヒューマノーム研究所は2021年3月、東京医科歯科大学とAIを用いた手術ナビゲーションシステムの研究に関する共同研究契約を締結したと発表した。AIを活用した「外科医の手技習得育成システム整備」と「術中の医療ミスを避けるサポートシステム」の開発に向けた共同研究を開始している。
共同研究の開始に先立ち、ヒューマノーム研究所は、同社の物体検知モデル開発システム「Humanome Eyes」をカスタマイズして、東京医科歯科大学に提供。Humanome Eyesは、物体検知に必要な機能をトータルで提供するノーコードツール（プログラミングなしで、アプリなどを開発できるツール）だ。
同システムを使って、腹腔鏡下手術を専門にする医師が術中写真にアノテーションを施したデータから胃がん手術のナビゲーション用AIモデルを開発。胃がんに対して行う低侵襲手術（腹腔鏡下手術、ロボット支援下手術）における膵周囲切離ライン（膵臓領域）を予測させ、AIが術者の補助となりうることを示す結果を得られた。
現在、より多様な環境下における臓器認識や手術ナビゲーションの実現に向けて、AIモデルの改善と、現場の手術システムへの応用に向けた研究が進められている。
■世界的にも手術ロボットへのAI活用が今後のトレンドに！
医療行為のなかでも、とくに命に直結する手術。手術支援ロボットが普及する一方で、画像診断補助や業務負担軽減といった領域と比べると、AI利用は進んでいない。なかなか機械任せにとはいえないのが実情だ。
ただし、ロボット手術にAIを応用しようという動きは海外でも見られる。アメリカでは、早くも2015年に、アルファベット（米グーグルの親会社）とジョンソン・アンド・ジョンソン（J&J）が共同で立ち上げたヴァーブ・サージカルが、グーグルのAI技術とJ&Jの外科ユニットのノウハウを活かした手術支援ロボット開発を始めている。
2020年には米カリフォルニア大学バークレー校、グーグルブレイン、インテルAIラボなどからなる研究チームが、手術後の縫合をAIに学習させるアルゴリズム「Motion2Vec」を発表した。縫合の画像を繰り返し学習させることで精度が向上し、ダ・ヴィンチを使った実験では、精度は85.5%以上、誤差は平均0.94cmだったという。
社会のさまざまな分野でのAIの利用が進み、AIに関する知見は急速に深まっている。ロボット手術へのAI活用も一気に進む可能性がある。
「大阪」vs.「京都」vs.「兵庫」…関西3府県、会社員の平均給与
資産形成ゴールドオンライン より 210928
日々発表される統計や調査の結果を読み解けば、経済、健康、教育など、さまざまな一面がみえてきます。今回は、厚生労働省や総務省の調査から、「大阪府」「京都府」「兵庫県」、関西3府県の給与事情に焦点を当てていきましょう。
⚫︎大阪、兵庫、京都…関西で一番お金持ちの街は？
“関西”というとどこまでのことをいうのか……。法律上の解釈はないので、7府県を指したり、さらに「三重県」が加わったり、「福井県」を入れたり、ときには「大阪府」だけをいう場合もあったりと、境界線はさまざま。そのようななか、「大阪府」「京都府」「兵庫県」の3府県は、多くの人が関西と認識するところではないでしょうか。
総務省『令和2年国勢調査（速報）』によると「大阪府」の総人口は884万2523人と、日本の人口の7％強を占めます。また「京都府」は257万9921人、「兵庫県」は546万9184万人と、人口規模では両地域には倍近くの差があります。
次に3地域の会社員の給料事情についてみていきましょう。
厚生労働省『令和2年賃金構造基本統計調査』によると、「大阪府」の会社員の平均月収（所定内給与）は32万0400円で、推定年収（きまって支給する現金給与額と年間賞与その他特別給与額から算出）は504万2000円。47都道府県のなかでは東京都、神奈川県、愛知県に次ぎ第4位です。
一方「京都府」の会社員の平均月収は31万0800円で、推定年収は490万1000円、「兵庫県」の会社員の平均月収は30万1500円で、推定年収は489万9000円。やはり「大阪府」が頭ひとつ抜けた存在ですが、「兵庫県」と「京都府」は拮抗しています。
さらに総務省の「令和2年度課税標準額段階別所得割額等に関する調査＊」で、市町村別の年収事情を見ていきましょう。
＊所得税納付者の納付状況をまとめたもの。前出の厚生労働省調査とは対象が異なることに留意ください。
「大阪府」のトップは「箕面市」で428万2305円。「兵庫県」のトップは「芦屋市」で652万0842円。「京都府」のトップは国立国会図書館関西館や国際電気通信基礎技術研究所などがある「精華町」で384万6123円（関連記事：「大阪府」「京都府」「兵庫県」関西3府県…市町村別「年収ランキング」』。
関西トップの「芦屋市」は、全国でも「お金持ちが暮らす街」として知られ、年収ランキングでは全国1741市区町村中、堂々の5位です（関連記事：『【2021年版】全国1741市区町村「年収ランキング」』）。
「芦屋」といえば、市東北部に位置する「六麓荘町」。大阪と神戸のちょうど中間、六甲の山麓、38ヘクタールの高台に広がる瀟洒（しょうしゃ）な住宅街で、全国にさまざまな高級住宅街がありますが、「六麓荘町」は別格といわれているほど。通常、紳士協定によって街の景観を維持するケースが多いなか、ここは市の条例によって守られています。
日本有数のお金持ちが住む街を有するだけあり、「関西で一番お金持ちの市町村」のトップというのも当然の結果といえそうです。
⚫︎家計調査にみる、大阪、兵庫、京都の消費志向
関西3府県の暮らしぶりについて、総務省『家計調査家計収支編2020年』から、二人以上世帯／勤労世帯で見ていきます。参考にする『家計調査』では県庁所在地を調査対象とし、以下は大阪市のデータを用いています。大阪府全体の実情とは異なる可能性があることは留意ください。
3府県の世帯収入は「兵庫県＞大阪府＞京都府」の順。「兵庫県」と「京都府」の間には4万5000円以上の差があります。一方で消費支出は「兵庫県＞大阪府＞京都府」と順位こそ同じではありますが、「兵庫県」と「京都府」の差は1万5000円ほどに縮小します。
支出を「食料」「住居」「光熱・水道」「家具・家具用品」「被覆及び履物」「保険医療」「交通・通信」「教育」「教育娯楽」の9項目別に見ていくと、、総支出額の多い「兵庫県」が9項目中5項目でトップ。一方で「住居」（2万6200円）「教育」（1万8821円）は「大阪府」が、「家具・家事用品」（1万3052円）「被服及び履物」（1万1216円）は「京都府」が一番お金をかけています（図表1）。
［図表1］大阪、京都、兵庫の家計の比較 出所：総務省『家計調査家計収支編2020年』二人以上世帯／勤労世帯より作成 ※1 ※2
家賃の高い「大阪府」は当然「住居」にお金がかかり、また子どもの「教育」にも熱心。また「京都府」は“人の目に触れやすいもの”にお金をかけるという地域性を垣間見ることができます。
また、「平均消費性向」は全国平均61.3％に対して、「大阪府」59.1％、「京都府」59.4％「兵庫県」59.8％と3府県とも下回り、「黒字率」は全国平均38.7％に対して、「大阪府」40.9％、「京都府」40.6％、「兵庫県」40.2％。と3府県とも上回りました。
「大阪府」、「京都府」、「兵庫県」と、“関西”とまとめて語られることの多い3府県。家計調査から見えてきたのは、消費支出に対してそれぞれ異なる傾向はあるものの、「節約志向が強く、ガッチリ貯めこむ」という、多くの人が思い浮かべる“関西人”の共通のイメージでした。
※1 消費支出各項目の数値は平均値であり、加算しても合計値にはならない ※2 大阪府の勤労世帯（世帯人員3.30人、世帯主年齢47.9歳）、京都府の勤労世帯（世帯人員3.33人、世帯主年齢48.9歳）、兵庫県の勤労世帯（世帯人員3.15人、世帯主年齢50.5歳）
東大と量子コンピュータ ①産学連携研究
東大新聞オンライン より 210928
東大とIBMは7月27日、日本初の商用量子コンピューティング・システム「IBM Quantum System One」の稼働を開始した。東大が同システムの占有使用権を有し、量子イノベーションイニシアティブ協議会（図1）の参加大学・企業との連携の下、研究・教育のために利用できる。今回はIBM東大ラボの井元信之特命教授（東大特命教授室）に量子コンピュータを利用した産学連携研究について話を聞いた。（取材・上田朔）
量子イノベーションイニシアティブ協議会（QII）参加メンバーの企業および大学。（QIIホームページを基に東京大学新聞社が作成）
⚫︎少数の量子ビットでも応用の可能性あり
古典コンピュータのビットは0か1の値をとることができるが、量子コンピュータのビット（以下「量子ビット」と呼ぶ）は0と1の2状態をベクトルとして重ね合わせた状態もとることができる。つまり1量子ビットの状態は2次元のベクトルで表せるということだ。
量子ビットの数が2個、3個、4個と増えると、全体の状態を表すベクトルの次元は4次元、8次元、16次元と指数関数的に増加する。このように、多数の要素から成る量子系をシミュレートするには膨大な大きさの次元を扱う必要があり、計算量が急激に増えてしまう。
逆に、量子系自身に計算を行わせれば古典コンピュータと比べてはるかに高速に計算できるだろうというのが量子コンピュータのアイデアだった。例えば量子系のシミュレーションはもちろん量子コンピュータで高速に計算できる。
逆に、量子系自身に計算を行わせれば古典コンピュータと比べてはるかに高速に計算できるだろうというのが量子コンピュータのアイデアだった。例えば量子系のシミュレーションはもちろん量子コンピュータで高速に計算できる。
他にも、古典コンピュータではN桁の整数を素因数分解するのにNの準指数の計算時間がかかるところを、Nの3乗程度の時間で素因数分解できる量子アルゴリズムも見つかった。
しかし「古典コンピュータと比べて指数関数的に高速な計算をできる問題に固執した結果、非常に大きな技術的困難にぶつかり、2000年ごろの世界的な量子コンピュータブームは去ってしまいました」と井元特命教授は振り返る。
桁数Nの整数を素因数分解するには、最も高速な古典アルゴリズムでも計算量がNに対して準指数的に増加する。一方、量子アルゴリズムではNの3乗程度以下の計算量で済むアルゴリズムが見つかっており、巨大な整数の素因数分解では量子アルゴリズムが圧倒的に速くなる。
「今年出た論文によると、量子コンピュータが2000万量子ビットを持つようになると、スパコンでもできない2048ビット（10進数で約600桁）の素因数分解が数時間でできると見積もられています」。
桁数Nの整数を素因数分解するには、最も高速な古典アルゴリズムでも計算量がNに対して準指数的に増加する。一方、量子アルゴリズムではNの3乗程度以下の計算量で済むアルゴリズムが見つかっており、巨大な整数の素因数分解では量子アルゴリズムが圧倒的に速くなる。
「今年出た論文によると、量子コンピュータが2000万量子ビットを持つようになると、スパコンでもできない2048ビット（10進数で約600桁）の素因数分解が数時間でできると見積もられています」。
しかし今回川崎市に設置された量子コンピュータは27量子ビットなので巨大な整数の素因数分解をするには数がはるかに足りない。
さらに問題なのは量子誤り訂正だ。量子ビットの状態は外界の影響を受けて壊れてしまうので、有限な時間しか情報を保持できない。そこで量子誤り訂正では複数の量子ビットを結合して「論理量子ビット」を作り、全体で1個の量子ビットと同じ役割を担わせ、一部の量子ビットの寿命が尽きても情報を修復できるようにする。
さらに問題なのは量子誤り訂正だ。量子ビットの状態は外界の影響を受けて壊れてしまうので、有限な時間しか情報を保持できない。そこで量子誤り訂正では複数の量子ビットを結合して「論理量子ビット」を作り、全体で1個の量子ビットと同じ役割を担わせ、一部の量子ビットの寿命が尽きても情報を修復できるようにする。
「論理量子ビット1個あたり最低でも5個の量子ビットが必要なことが分かっているので、必要な量子ビット数が1桁程度増えます。計算を行うにはこれらの量子ビットに操作を加えることになりますが、そのための量子回路も非常に複雑になってしまいます」。川崎市に設置された「IBM Quantum System One」は量子誤り訂正もできない。
では、なぜ27量子ビットの量子コンピュータに企業が注目しているのか。井元特命教授は「少ない量子ビット数では指数関数的に高速な計算はできませんが、実用的に従来のコンピュータより優れた性能を出せる可能性があります」と指摘する。
では、なぜ27量子ビットの量子コンピュータに企業が注目しているのか。井元特命教授は「少ない量子ビット数では指数関数的に高速な計算はできませんが、実用的に従来のコンピュータより優れた性能を出せる可能性があります」と指摘する。
「以前は1マイクロ秒（100万分の1秒）にも満たなかった量子ビットの寿命は、今では100マイクロ秒（1万分の1秒）を超えています。そこで、量子コンピュータと古典コンピュータを繰り返し交互に使い、量子コンピュータを使う時間が一度に100マイクロ秒程度でいいようにすれば、古典コンピュータだけで計算する場合よりも高速に計算できるのではないか、というアイデアが提唱されました」
井元特命教授はVQE（変分量子固有値ソルバー）を例に挙げた。これは物質科学への応用が期待されているアルゴリズムで、物質中の電子の基底状態（最もエネルギーが低い状態）や第一励起状態（2番目にエネルギーの低い状態）のエネルギーを計算するのに役立つ。「化学系の企業の基礎研究では新物質の探索が行われていますが、VQEは物質探索のツールとなるはずです」
VQEでは古典コンピュータがパラメータθを変更し、θに対応する量子状態のエネルギーを量子コンピュータが計算する。この計算を繰り返すことでエネルギーが最小となる基底状態を見つける。
井元特命教授はVQE（変分量子固有値ソルバー）を例に挙げた。これは物質科学への応用が期待されているアルゴリズムで、物質中の電子の基底状態（最もエネルギーが低い状態）や第一励起状態（2番目にエネルギーの低い状態）のエネルギーを計算するのに役立つ。「化学系の企業の基礎研究では新物質の探索が行われていますが、VQEは物質探索のツールとなるはずです」
VQEでは古典コンピュータがパラメータθを変更し、θに対応する量子状態のエネルギーを量子コンピュータが計算する。この計算を繰り返すことでエネルギーが最小となる基底状態を見つける。
複雑な分子の基底状態のエネルギーを求めるには、あるパラメータで指定される量子状態をつくり、そのエネルギーを計算する。パラメータをさまざまに変化させてエネルギーが最も低くなるようなパラメータが見つかれば、その時のエネルギーが基底エネルギーの近似値となるわけだ。VQEでは量子状態を構成してエネルギーを計算する作業を量子コンピュータが実行し、パラメータを変更する作業を古典コンピュータに行わせる。
「27量子ビットで計算できるのは簡単な分子の電子状態に限られており、古典コンピュータでも十分計算できるようです。しかし、VQEは少ない量子ビット数でも物質探索に役立つ可能性があり、量子コンピュータの性能が上がればVQEが古典コンピュータを越える時代があと2、3年ほどで訪れるのではないかと考えています。
だからこそ、まだ27量子ビットしかなくても今から企業は量子コンピュータに投資し、人材の雇用を始めているのだと思います。今から始めないと遅いのです」
米国にあるIBMの量子コンピュータはオンラインで日本から使用することもできる。それでは、川崎市に設置された「IBM Quantum System One」を使用する意義とは何だろうか。「第一のメリットは、川崎の量子コンピュータは東大や量子イノベーションイニシアティブ協議会の参加メンバーしか使えないので待ち時間が少なくて済むことです。
米国にあるIBMの量子コンピュータはオンラインで日本から使用することもできる。それでは、川崎市に設置された「IBM Quantum System One」を使用する意義とは何だろうか。「第一のメリットは、川崎の量子コンピュータは東大や量子イノベーションイニシアティブ協議会の参加メンバーしか使えないので待ち時間が少なくて済むことです。
米国のハードウェア実機には世界中のユーザーがジョブを送っているので、待ち時間が実際の演算時間よりはるかに長くなってしまいます」。加えて、井元特命教授は実際にハードウェアを見られることの意義を挙げた。
「今まで量子コンピュータに遠隔でジョブを送っていた人達も、本体を見て湧き出る質問を次々と発し、ますます研究意欲を高めているようでした。実機が多くの人の目に触れることでこの分野が広がってゆくことを期待しています」
井元信之 特命教授（東大特命教授室） 90年論文博士（東京大学）。工学博士。大阪大学教授などを経て20年より現職。
The post 東大と量子コンピュータ ①産学連携研究 first appeared on 東大新聞オンライン.
井元信之 特命教授（東大特命教授室） 90年論文博士（東京大学）。工学博士。大阪大学教授などを経て20年より現職。
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