生物化する機械と機械化する生物：研究：Chuo Online : 読売新聞オンライン

生物化する機械と機械化する生物

吉田　昭太郎（よしだ　しょうたろう）／中央大学理工学部准教授
専門分野　有機・バイオエレクトロニクス

未来社会では生き物と機械の区別があいまいになり、融合する

　生き物は温かく柔らかい。対して、機械は冷たく硬い。これは現代の常識かもしれませんが、単に技術的な限界から生まれた区別に過ぎず、未来永劫続くものではありません。人間が電気を扱い始めて約200年、半導体電子産業は驚異的なスピードで進歩を遂げてきました。ナノテクノロジーの極限で研究開発が競われる今日の電子機械技術においても、冷たく硬い材料の利用が長らく重要視されてきました。電子部品は熱に弱く、柔らかいとすぐに故障し修理も困難になるからです。スマートフォン、家電、ロボット、人工知能といったスマートな電子機械を開発するには、どうしても冷たさや硬さに頼らざるを得ず、それが技術的な限界だったのです。

　しかし視野を広げれば、温かく柔らかい人間もまた、なぜこれほどまでにスマートなのでしょうか。洗濯機ほどではありませんが洗濯もこなし、赤ちゃんを抱きしめる際には、その温かさ柔らかさこそが適しています。近代分子生物学が明らかにしたように、人間は有機材料からなる極めて精巧な分子機械と言えます。高度な知能は、脳の細胞と分子が構築したバイオコンピュータ回路によって実現されています。運動は、筋肉細胞を分子レベルのマイクロマシンによって制御することで達成されます。エネルギーは、食事と呼吸から取り込んだ分子を、体内の分解・合成工場で処理し、全身に行き渡らせ活用されています。人間を分子機械と表現することに抵抗を感じる方もいるでしょうが、工学の視点では、この天然の分子機械の精巧さは驚嘆に値し、現代ナノテクノロジーを凌駕します。約200年で持続性の課題が指摘される電子機械に対し、生物は何億年も持続可能だった存在です。この魅力から、有機物や生物材料を用いた電子機械開発への挑戦が始まりました。筆者が専門とする「有機・バイオエレクトロニクス」という学問もその一つです。

　この分野の実用化例として、「折り畳みスマホ」にも使われている柔らかい有機材料を活かした有機EL(OLED)ディスプレイが挙げられます。また薄く曲げられどこにでも貼れる有機太陽電池も実用化が迫り、日常風景となる未来も近いかもしれません。このように、機械が冷たく硬いという常識は過去のものとなりつつあります。未来には、温かく柔らかい電子機械が社会に浸透し、生物と機械の境界が曖昧になるほど融合していくでしょう。以下では少しだけ、来るべき生物と機械が融合した社会の姿を筆者の研究も交えながら一足早くご紹介したいと思います。

生物化する人工知能と機械化する生物知能

　人工知能（AI）、特に生成AIの急速な進歩は、私たちの生活を一変させつつあります。私自身も、研究や日常生活においてAIを使わない日はなくなりました。ところで、電子技術としてのAIの今後の発展を考える上で無視できないのが、一説には原子力発電所1基分に相当するとも言われる、その莫大な電力消費量です。このまま資源を枯渇させることなくAIの利用を持続していくことは可能なのでしょうか。ここで参考とすべきは、人間の知能が極めて低いエネルギー消費で動作し、古来より持続可能であったという事実です。

　そうです。現在のAI技術を、人間の脳のように低エネルギーで動作させるためのヒントは、生物が持つ有機物ベースのバイオコンピュータ回路の仕組みを解明し、それを人工的に再構築することにあるのかもしれません。私たちの研究室では、生きた神経細胞を半導体マイクロデバイス上で培養し、脳の回路を再構築する技術開発に取り組んでいます。その鍵となるのは、脳内と同様の精巧な有機的微小環境の再現と、その回路へ情報を読み書きするための電子・化学インターフェースの構築です。中央大学の学生たちと共に、新しい技術を日々開発しています。

　さらに重要な点として、人間の知能の理解が深まるにつれて、生物の知能そのものも、電子技術との融合により拡張・進歩する可能性があるという点が挙げられます。私たちは、神経疾患、精神疾患、知的障害、発達障害などで困難を抱える方々の助けとなるような電子技術を開発していきたいと考えています。

生物化するロボットと機械化する人体

　AIの進歩に続く次の大きな技術課題は、「身体性」、すなわちロボット技術であると言われています。効率的に仕事をこなすためには、現在工場で稼働しているような、冷たく硬く頑丈な産業用ロボットが依然として重要です。しかし、よく考えてみると、私たちの身の回りにロボットはほとんどいません。なぜなら、工場内でさえ、安全のためにロボットの稼働範囲への立ち入りが制限されるほど、冷たく硬いロボットは柔らかい人間にとっては大怪我につながる危険性を孕んでいるからです。

　そこで、ロボットを柔らかく、温かみのあるものにしてみてはどうでしょうか。それが「ソフトロボティクス」と呼ばれる新しい学問領域です。私たちは、さまざまな有機材料を駆使し、極めて柔軟で人体に安全なロボットアクチュエータ（駆動装置）の開発を進めています。人と自然に触れ合えるロボットが、私たちの日常を彩る日がきっとやってくると信じています。

　そして、柔らかいロボットがもたらすもう一つの重要な可能性は、安全に「身に着けられる」という点です。これは「ウェアラブルロボティクス」と呼ばれ、人間の身体機能を拡張するパワースーツやリハビリテーション用機器として、より一層社会に溶け込んでいくでしょう。これにより、身体に障害を持つ方々の生活を力強く支援できるものと期待されます。

おわりに：技術が進んだ先に、社会は生物化するか？

　前述の通り、有機物とバイオ材料を活用した電子機械の研究が進展すれば、生物と機械が融合する未来が現実味を帯びてきます。そこでは、生物のように持続可能なエネルギー循環システムに組み込まれた電子機械が、限られた資源を基盤として、計画的な生産活動を担っているかもしれません。人々は、知能、健康、身体能力を補強する電子機械を常に身にまとい、持続可能な資源消費という制約の中で生活するようになるでしょう。このように地球の持続可能な自然システムに最適化され、進化した生物と機械が完全に「融け合った」未来において、社会は具体的にどのような成熟を迎えるのでしょうか。

　一つの可能性として、電子機械と区別がつかなくなった人間が、かつて機械に任せていた家事や知的作業を再び分担し、際限のない消費と争いが終焉を迎え、地球システム内で再生可能な限られた資源を循環させて持続していた、古の社会に回帰するのかもしれません。あるいは、予想もつかない知能の飛躍的な進歩が極限に達し、いくら大量消費しても即座に再生する資源を生み出し、際限なく増幅する欲望の中に新たな幸福を見出すことになるのでしょうか。

　私個人としては、楽観的な未来を思い描いています。人間が生物としての多様性を保ちつつ、電子機械の力で社会的に不利となる個人の特性を補い、欲望を過度に増長させることなく、限られた資源を有効に循環させ、争いの少ない社会を築けるはずだと考えています。生物が地球環境に適応して進化を遂げてきたように、社会もまた、同様の生物学的な進化を遂げるのではないでしょうか。

吉田　昭太郎（よしだ　しょうたろう）／中央大学理工学部准教授 専門分野　有機・バイオエレクトロニクス: 大分県出身。1988年生まれ。2011年東京大学工学部電子情報工学科卒業。2013年東京大学大学院情報理工学系研究科知能機械情報学専攻修士課程修了。2016年同専攻博士課程修了。博士（情報理工学）。日本学術振興会特別研究員(DC1)、東京大学生産技術研究所特任研究員、東北大学大学院工学研究科助教を経て2020年より中央大学理工学部電気電子情報通信工学科助教として有機・バイオ電子工学研究室を主宰し、2025年より現職。

取り組んでいる研究課題は、生き物のように柔らかい電子機械、生き物を材料として使った電子機械、生き物と融合して機能する電子機械を創り出す技術を開発し、生き物と電子機械の境界を無くしていくこと。

研究室ウェブページ：https://yoshidalab.r.chuo-u.ac.jp