MITテクノロジーレビューが2019年の世界トップ10の画期的テクノロジーを発表

MITテクノロジーレビューは2001年以来、毎年その年の「トップ10ブレークスルーテクノロジー」を選出しています。世界の科学技術分野で重要な役割を果たしているこのリストは、脳コンピューターインターフェース、スマートウォッチ、病気の遺伝子治療、ディープラーニングなど、多くの人気テクノロジーの台頭を正確に予測してきました。もちろん、「予測」というよりは、MITテクノロジーレビューが世界の科学技術の最前線に立って、科学技術革新の1世紀にわたる変化を目の当たりにしている、と言った方が正確です。科学研究​​の産業への移行の実現可能性分析、技術の商業化と影響力の評価です。

今年はMITテクノロジーレビュー創刊120周年の節目の年であり、2019年の「トップ10ブレークスルーテクノロジー」リストはこれまでとは少し異なります。このリストの選考には、ゲスト審査員としてビル・ゲイツ氏をお招きすることができ、大変光栄です。同氏は選考プロセスに参加し、このリストの序文を執筆しました。今年のリストに選ばれた技術のほとんども、その究極の目標は「人類の福祉」です。

ビル・ゲイツ氏が言ったように、これらの画期的な技術を見ると、「明るい未来のために戦う価値がある」と感じるでしょう。

世界の未来は私たちの手の中にある

—ビル・ゲイツ

MIT Technology Review の「トップ 10 ブレークスルー テクノロジー」の創設以来初のゲスト審査員に招待されたことを光栄に思います。数多くの科学技術の成果の中から最良のものを選ぶのは簡単ではありません。私が選定に参加した技術が、2019年に注目されるだけでなく、科学技術の歴史全体に大きな足跡を残すことを期待しているからです。また、技術革新が時間とともにどのように進化していくかについても考えるようになりました。

世界を変えた画期的な技術を考えるとき、まず頭に浮かぶのは鋤です。それは人類の革新の歴史を表しています。紀元前4000年ごろから、メソポタミアの農民は土壌に空気を送り込むために尖らせた棒を使っていました。その後、長い修理と改良を経て、私たちはついに今日の技術的な奇跡である鋤を目にすることになったのです。

しかし、鋤はいったい何の役に立つのでしょうか?鋤は創造のために使うことができます。鋤があれば、より多くの種を蒔き、より多くの食物を収穫し、より多くの食料を得ることができます。食糧が不足している地域では、耕作は人々があと数年生き延びるための保証であると言っても過言ではありません。古代や現代の多くの技術と同様に、鋤はより多くのものをより効率的に作り出し、より多くの人々が恩恵を受けることを可能にします。

培養肉は、今年の私のトップ 10 の画期的な技術の 1 つです。研究室で動物性タンパク質を栽培することは、鋤を栽培するのと同じように、より多くの人々に食料を与えることにはなりません。たとえ肉の需要が増加したとしても、世界を養うのに十分な家畜はすでに存在します。次世代のタンパク質は、より多くの肉を作ることではなく、より良い肉を作ることです。これにより、森林破壊やメタン排出に寄与することなく、人口増加と生活水準向上が進む世界に、より良い食糧を供給することができ、動物を殺さずにハンバーガーを楽しむことも可能になります。

言い換えれば、鋤は私たちの寿命を延ばし、培養肉は私たちの生活の質を向上させるのです。人類の歴史を通じて、私たちのイノベーションのほとんどは前者に行き着き、私たちの努力は報われました。世界の平均寿命は、1913 年の 34 歳から 1973 年の 60 歳、そして今日では 71 歳にまで延びました。平均寿命が延びるにつれ、私たちの関心は徐々に人生における幸福感の向上へと向かうようになってきています。画期的な技術を物質的満足度の向上と生活の質の向上という 2 つのカテゴリに分けると、2009 年のリストは今年のものとあまり変わらないと感じるかもしれません。なぜなら、ほとんどの進歩と同様に、人々の焦点の変化は非常に緩やかなので、それを検知するのが難しいからです。全体のプロセスには数年ではなく数十年かかるでしょう。私たちはまだ移行過程にあるだけだと私は信じています。

一つ明確にしておきたいのは、人類が寿命を延ばすという探求をすぐに諦めるとは思えないということです。誰もが健康で長生きするという目標の達成にはまだまだ遠い道のりがあり、多くの革新が必要です。さらに、先ほど申し上げた「質」と「量」を同時に向上させることもできます。例えば、マラリアワクチンがあれば、マラリアによる発育遅延に悩まされることがなくなり、子どもたちの命が救われ、生活の質が向上します。

歴史的な観点から見ると、私たちが今日の世界に魅了されるのは、物質的な満足感の増大と生活の質の向上が同時に達成できるようになったからです。このリストが数年後にどのような位置を占めるかを予測するとしたら、慢性疾患の治療のためのテクノロジーが大きなテーマになるだろうと私は確信しています。そして、それは単に新薬のことだけではありません (アルツハイマー病などの病気に対する新薬が見たいとは思いますが)。関節炎患者の器用さを維持するのに役立つロボット グローブや、重度のうつ病患者が必要な治療を受けられるよう支援するモバイル アプリなどのイノベーションも含まれます。

さらに先を見据えて、例えば20年後のテクノロジーランキングを見てみると、リストに載るテクノロジーのほとんどが人類の福祉の向上を目的としたものになることを期待しています。将来の賢い人たちは、「人間の幸福をどうしたら高められるか」といった、より形而上学的な問いに焦点を当てるようになると思います。人々の間に有意義なつながりを築くにはどうすればよいでしょうか?どうすれば誰もが充実した人生を送れるようになるのでしょうか?

[[258415]]

2039年のリストがこれらの問題を中心に据えられることを私は望んでいます。なぜなら、それは私たちが病気を克服し、気候変動に対処することに成功したことを意味するからです。私の考えでは、それが人類が成し遂げられる最大の進歩です。しかし、今のところ、人類を変えることができる技術革新とは、寿命を延ばし、生活の質を向上させることができる技術革新であり、私が選択した技術は、この2つの考慮に基づいています。これらのテクノロジーは、さまざまな方法で私に未来に対する楽観的な考えを与えてくれます。皆さんにもインスピレーションを与えてくれることを願っています。

私が選んだ技術は、早産を予測する簡単な血液検査から致命的な病原体を除去するトイレまで、将来、人命を救う強力な武器となるでしょう。また、心臓病患者に差し迫った問題を警告できる手首型心電図を含むウェアラブル健康モニタリングデバイス、糖尿病患者が血糖値を追跡して病気の進行を制御するのに役立つ血糖値モニター、そして世界に炭素を排出せず安全で信頼性の高いエネルギーを提供できる先進的な原子炉など、私たちの生活を向上させる可能性のあるリスト上の他のテクノロジーにも期待しています。

私が選んだテクノロジーの 1 つは、個人の充足が主な目標となる未来を垣間見せてくれるものです。それは、ユーザーに合わせてカスタマイズされ、メールの受信トレイを整理することさえできる AI アシスタントです。

これは大したことではないように聞こえるかもしれませんが、メールのチェックに費やしていた 1 日 30 分を他のことに使えるようになると、人生にさまざまな可能性が開かれます。この時間を利用してより多くのことを成し遂げる人もいると思いますが、ほとんどの人は友人とコーヒーを飲んだり、子供の宿題を手伝ったり、地域でボランティア活動をしたりして過ごしてほしいと思います。

上記のような素晴らしい人生こそ、目指す価値のある未来だと私は思います。

MITテクノロジーレビューは本日、2019年の「10のブレークスルーテクノロジー」を正式に発表しました。

MIT テクノロジーレビューによる 2019 年の画期的テクノロジー トップ 10

2019年MITテクノロジーレビューの世界トップ10の画期的技術のリストには、器用なロボット、原子力エネルギーの新たな波、早産の予測、腸内マイクロカプセル、カスタマイズされた病気ワクチン、人工肉バーガー、二酸化炭素回収、ウェアラブル心電計、下水道のないトイレ、流暢な会話ができるAIアシスタントなどが含まれています。

リストの詳細と解釈の抜粋は次のとおりです。

1. 器用なロボット

なぜ重要なのか: 機械は自己学習を通じて現実世界に対処することを学んでいます。ロボットが乱雑な現実世界に対処することを学べれば、より多くのタスクを実行できるようになります。

主任研究者: OpenAI (人工知能非営利団体)、カーネギーメロン大学、ミシガン大学、カリフォルニア大学バークレー校

成熟期間: 3～5年

機械が人間の仕事を置き換えるという話はよく聞くが、産業用ロボットは未だに扱いにくく、柔軟性に欠けている。ロボットは、組立ライン上で超高精度を保ちながら同じ動作を何度も繰り返すことができますが、対象物が少しでも移動したり、別の部品に交換されたりすると、ロボットの把持プロセスが非常に不器用になったり、対象物を逃したりしてしまいます。

現在、ロボットに人間のように物体を見て拾う方法を理解させることはできませんが、仮想空間で実験を繰り返すことで、ロボットが目の前の物体を自律的に扱うことを学習できるようになりました。

サンフランシスコに拠点を置く非営利団体OpenAIは、そうしたAIシステム「Dactyl」を発表し、ロボットアームを制御してブロックを柔軟に反転させることに成功した。このニューラル ネットワーク ソフトウェアは、強化学習を使用して、ロボットがシミュレートされた環境でビルディング ブロックをつかんで回転させる方法を学習し、その後ロボット アームが実際の操作を実行できるようにします。ソフトウェアはランダムな試行から始まり、最終目標に近づくにつれてネットワーク内の接続を徐々に強化します。

摩擦や材料のさまざまな特性などの複雑な変数をシミュレートするのは難しいため、シミュレーション演習で得た知識をロボットに現実世界の状況に適用させることができないことがよくあります。 OpenAI チームは、仮想トレーニングにランダム性を導入することでこの問題を克服しました。

現段階では、ロボットをより柔軟にするために、さらなる進歩が必要です。しかし、研究者がこの学習方法を活用できれば、将来のロボットは電子機器を組み立てたり、食器洗い機に食器を入れたり、寝たきりの人をベッドから起き上がらせたりできるようになるかもしれない。

2. 原子力エネルギーの新たな波

なぜ重要なのか:先進的な核融合炉と核分裂炉が現実のものになりつつある。炭素排出量を削減し、気候変動を抑制する取り組みにおいて、原子力エネルギーの役割はますます不可欠になりつつあるようだ。

主任研究者: Terrestrial Energy、Terra Power、NuScale、General Fusion

成熟段階:新しい原子核分裂炉は 2020 年代半ばまでに広く使用されるようになると予想されますが、核融合炉には少なくとも 10 年かかります。

過去1年間で、新しい原子炉の開発が加速し、原子力エネルギーの利用がより安全かつ安価になりました。新しい原子炉の開発には、従来の設計を覆す第4世代の原子核分裂炉、小型モジュール炉、そして永遠に実現不可能と思われる核融合炉が含まれます。カナダのテレストリアル・エナジー社やワシントンに本拠を置くテラ・パワー社など、第4世代の原子核分裂炉の開発企業は、2020年代までに原子炉を稼働させるべく（楽観的すぎるかもしれないが）、電力会社と研究開発の提携を始めている。

小型モジュール原子炉は、通常数十メガワットの電力を生成できます（従来の原子炉の場合は約 1,000 メガワット）。オレゴン州に拠点を置くニュースケールのような企業は、原子炉を小型化することで資本コストを節約し、環境および財務リスクを軽減できると主張している。

核融合も進歩しました。制御された核融合技術が2030年より前に実現するとは誰も予想していないが、MITを拠点とするGeneralFusionやCommonwealth Fusion Systemsなどの新興企業は、ある程度の前向きな進歩を遂げている。制御された核融合は単なる夢物語だと考える人は多い。しかし、核融合炉は炉心溶融を起こしたり、崩壊期間が長く放射能の高い核廃棄物を生成したりしないので、従来の原子炉よりも国民の抵抗ははるかに少ないはずだ。 (ビル・ゲイツはテラパワー社とコモンウェルス・フュージョン・システムズの投資家です。)

3. 早産の予測

なぜ重要なのか: 毎年 1,500 万人の赤ちゃんが早産で生まれており、5 歳未満の子供の死亡原因の第 1 位となっています。

主任研究者：AknaDx

成熟段階：5年以内に臨床試験に入ることができます。

簡単な血液検査で、妊婦が早産の危険にさらされているかどうかを予測できます。私たちの遺伝物質は主に細胞の中に存在します。

しかし、少量の「細胞外」DNAとRNAも血液中に浮遊しており、通常は死滅した細胞から放出されます。妊娠中の女性の場合、遺伝物質のこれらの自由断片は胎児、胎盤、母親の細胞に由来します。スタンフォード大学の生物工学者スティーブン・クエイク氏は、医学界で最も悩ましい問題の一つである、およそ10人に1人の赤ちゃんが未熟児で生まれる問題を解決する方法を発見した。

これまでは、浮遊するDNAやRNAのキャリアの情報を得るには、腫瘍の生検や羊水穿刺のために妊婦の腹部を穿刺するといった侵襲的な処置が必要だった。異なる点は、血液中の遊離遺伝物質の検出と分析が容易になったことです。

ここ数年、研究者たちは妊婦の血液中の腫瘍細胞からDNAを検出したり、妊婦の血液検査を行ったりして、ダウン症候群などの病気の有無を検査し始めている。これらの検査は、DNA の遺伝子変異を探すことに依存しています。一方、RNA は遺伝子発現を制御し、遺伝子から生成されるタンパク質の量を決定する分子です。

クエイク氏は母親の血液中に浮遊するRNAの配列を解析し、早産に関連する7つの遺伝子の発現の変動を検査した。これにより、早産する可能性のある女性を特定することができます。警告を受ければ、医師は早産を回避し、赤ちゃんの生存の可能性を高めるための措置を講じることができます。

クエイク氏は、血液検査に使われる技術は高速かつシンプルで、1回の測定にかかる費用は10ドル未満だと述べた。彼と彼の協力者は、それを商業化するためにスタートアップ企業「AknaDx」を立ち上げた。

4. 腸内マイクロカプセル

大きな特徴: 乳児や子供でも麻酔なしで腸の詳細な画像を撮影できる、飲み込める小型の装置。この装置により、貧困地域の何百万人もの子どもたちの成長を阻害する病気など、腸の病気の検出と研究が容易になる可能性がある。

主任研究者：マサチューセッツ総合病院

成熟度: 現在成人に使用中。乳児の試験は 2019 年に開始される予定です。

環境性腸疾患（EED）は、おそらくあなたが聞いたことのない、最も費用のかかる病気の 1 つでしょう。腸の炎症、腸漏れ、栄養吸収不良を特徴とするこの病気は、貧困国で蔓延しており、これらの地域の多くの人々が栄養失調、発育不全、正常な身長に達しない原因の一つとなっている。

EED の具体的な原因は誰も知らず、この病気を予防または治療する方法も誰も知りません。実用的な検査方法は、医療専門家がいつ介入し、どのように治療すべきかを知るのに役立ちます。乳児の場合は治療法がありますが、幼児の腸疾患の診断と検査には通常、麻酔と内視鏡と呼ばれるチューブを喉に挿入することが必要になります。このアプローチは費用がかかり、不快であり、EED が蔓延している地域では実行が困難です。

そこでマサチューセッツ総合病院（MGH）の病理学者兼エンジニアであるギレルモ・ティアニー氏は、 EEDの症状を検出し、組織生検も実行できる小型装置を開発しました。内視鏡検査とは異なり、プライマリケアの検査手順で簡単に使用できます。

ティアニーの飲み込み可能なカプセル顕微鏡は、柔軟なワイヤカテーテルに取り付けられ、光干渉断層撮影（OCT）と呼ばれる装置に接続されています。患者がカプセルを飲み込んだ後、医療スタッフはファイバーカプセルを引き戻しながら、死角のない消化管全体のファイバー断層撮影スキャンを実行できます。カプセルは滅菌後も再利用できる（少し不快に聞こえるかもしれないが、ティアニー氏のチームは不快感を引き起こさない技術を開発したという）。また、消化管の表面を単一細胞の解像度で画像化する技術や、数ミリメートルの深さで3D断面を撮影する技術も備えている。

この技術にはさまざまな用途があり、マサチューセッツ総合病院では食道がんの前駆症状である食道がんの検出に使用されています。 EEDに関しては、ティアニー氏のチームは錠剤を飲み込むことができない乳児に投与できる小型バージョンを開発した。これは、EEDが蔓延しているパキスタンの地域の青少年を対象にテストされており、2019年には乳児を対象とした試験が計画されている。

この小型プローブは、EED がどのように発症するか（どの細胞に影響を及ぼすか、細菌が関与しているかなど）に関する疑問に研究者が答え、介入や潜在的な治療法を評価するのに役立つだろう。

5. カスタマイズされた疾病ワクチン

意義: 各腫瘍の特定の変異を特定することで、身体の自然な防御能力が刺激され、がん細胞を標的として破壊します。従来の化学療法は健康な細胞に大きな影響を与え、腫瘍の治療に必ずしも効果的であるとは限りません。

主任研究者：ビオンテック、ジェネンテック

成熟段階：すでに臨床試験中

科学者たちは現在、初の個別化ワクチンの商品化に取り組んでいる。効果が期待通りであれば、ワクチンは確かに、その特有の変異を通じて人間の免疫系に腫瘍を認識させ、それによって複数の疾患の発生を効果的に予防することができるだろう。

さらに重要なのは、従来の化学療法とは異なり、ワクチンは体の自然な防御システムを利用して腫瘍細胞を選択的に破壊し、健康な細胞へのダメージは限定的であるということです。

さらに、初期治療後も、有害な免疫細胞は癌細胞を排除するために警戒を続けます。ヒトゲノム計画の完了から5年後の2008年に遺伝学者が癌細胞の配列を発表し、そのようなワクチンの誕生が可能になりました。

その後すぐに、研究者たちは癌細胞の DNA を健康な細胞や他の腫瘍細胞の DNA と比較し始めました。これらの癌細胞にはすべて、数百、あるいは数千もの特定の変異が含まれており、そのほとんどはそれぞれの腫瘍に固有のものでした。数年後、ドイツの新興企業であるBioNTech社は、これらの変異のコピーを含むワクチンが、体の免疫系を触媒して、これらの変異を含むすべての癌細胞を見つけ出し、傷つけ、破壊するように準備されたT細胞を生成できるという説得力のある証拠を提示しました。

現在行われている試験は少なくとも10種類の固形疾患を対象としており、世界中で560人以上のボランティアを募集することを目指している。両社は現在、何千ものカスタマイズされたワクチンを安価かつ迅速に生産するための新たな生産技術を設計している。

しかし、ワクチンを作るには患者の腫瘍を生検し、DNAの配列を解析して分析し、その情報を製造現場に迅速に届ける必要があるため、これは解決するのが難しい問題となるだろう。ワクチンは製造されると、適時に病院に届けられなければならず、少しでも遅れると致命的となる可能性がある。

6. 人工肉バーガー

意味：研究室で培養された肉や植物由来のベジタリアン肉は、環境にダメージを与えることなく、本物の肉の味と栄養価に近づくことができます。人工肉の出現により、畜産によって引き起こされる壊滅的な森林破壊、水質汚染、温室効果ガスの排出を軽減することができます。

主研究者：アメリカの人工肉会社ビヨンドミート

成熟段階：現在、植物ベースのベジタリアン肉はすでに形成されており、2020年頃には実験室で作られた肉の開発に成功する可能性があります。

国連の予測によれば、2050年には世界の人口は98億人に達し、豊かさのレベルも上昇するだろう。しかし、これは気候変動にとって良いことではありません。人間は豊かになると、より多くの肉を食べるようになる傾向があるからです。 2050年までに、人類は2005年よりも70%多くの肉を食べるようになると予測されています。人間の食用のために動物を飼育することは、環境に害を及ぼす主な原因の一つであることがわかっています。動物の種類によって異なりますが、西洋の工業的方法で 1 ポンドの肉タンパク質を生産するには、同じ量の植物性タンパク質を生産する場合よりも 4 ～ 25 倍の水、6 ～ 17 倍の土地、6 ～ 20 倍の化石燃料が必要になります。

問題は、人々がすぐに肉食をやめるわけではないということだ。言い換えれば、実験室で培養された人工肉や植物由来のベジタリアン肉は、環境悪化を抑制する効果的な方法となる可能性がある。研究室で人工肉を育てるプロセスは、動物から筋肉組織を抽出し、それをバイオリアクターに入れて培養することです。最終製品の味は改善する必要があるかもしれませんが、見た目は私たちが普段食べている肉と似ています。オランダのマーストリヒト大学の研究者たちはすでに、培養肉の大量生産に向けて取り組んでいる。

[[258416]]

彼らは、来年までに人工肉バーガーの生産コストが牛肉バーガーよりも低くなる可能性があると考えている。しかし、人工肉には欠点がないわけではなく、その生産が環境にどの程度の改善をもたらすかは大まかにしか見積もることができません。世界経済フォーラムの最近の報告によると、培養肉の生産では牛肉の生産に比べて温室効果ガスの排出量がわずか7％程度しか削減されないという。より環境に優しい代替肉としては、ビヨンド・ミートやインポッシブル・フーズなどの企業が開発した植物由来の「ベジタリアン肉」がある（ビル・ゲイツはこれら2つのアメリカの人工肉スタートアップ企業に投資している）。

動物の肉の食感と味を再現するために、エンドウ豆タンパク質、大豆、小麦、ジャガイモ、植物油を使用しています。カリフォルニア州に2万6000平方フィートの新工場を開設したビヨンド・ミートは、3万の店舗とレストランで2500万個以上のハンバーガーを販売した。ミシガン大学持続可能システムセンターの分析によると、ビヨンド・ミートのハンバーガーは従来の牛肉ハンバーガーに比べて温室効果ガスの排出量が90％少ない可能性があるという。

7. 二酸化炭素の回収

なぜ重要なのか: 空気中から二酸化炭素を直接捕捉する実用的かつ経済的な方法により、温室効果ガスの過剰排出を吸収できる可能性があります。大気から二酸化炭素を除去することは、壊滅的な気候変動を阻止する実行可能な方法の一つとなる可能性がある。

主任研究者: Carbon Engineering、Climeworks、Global Thermostat

満期期間：5～10年

たとえ現在の二酸化炭素排出量を削減したとしても、温室効果ガスによる温暖化の影響は数千年にわたって続くでしょう。国連気候変動パネルは現在、気温が危険なほど高くなるのを防ぐために、今世紀中に世界は大気中から最大1兆トンの二酸化炭素を除去する必要があると結論付けている。

昨年の夏、ハーバード大学の気候科学者デビッド・キース氏は、直接空気回収（DAC）と呼ばれる方法により、理論的には機械的に二酸化炭素を回収するコストを1トンあたり100ドル未満に削減できると計算し、嬉しい驚きを覚えた。これまでのコスト見積もりでは、この技術は桁違いに高額だったため、多くの科学者は実現可能では費用が高すぎると考えていた。しかし、直接空気回収によってコストを 100 ドル近くまで削減できるようになるまでには、まだ少なくとも数年かかるでしょう。

しかし、CO2の回収に成功したら、それを処理する方法を見つけなければなりません。 2009年にケース氏が共同設立したカナダの新興企業、カーボン・エンジニアリングは、合成燃料の生産を増やすためにパイロットプラントを拡張する計画だ。この合成燃料の主要原料の一つは回収された二酸化炭素です。 (ビル・ゲイツはカーボン・エンジニアリングの投資家です。)

大気から直接CO2を取り除くことは気候変動と戦うための難しい方法ですが、選択肢は尽きつつあります。

チューリッヒに拠点を置くクライムワークスのイタリアにある直接空気回収工場では、回収した二酸化炭素を水素とともに使用してメタンを生産し、スイスにある2番目の工場では炭酸飲料会社に二酸化炭素を販売する。ニューヨークに本拠を置くグローバル・サーモスタットも同様で、同社は昨年アラバマ州で商業用炭素回収プラントの建設を完了した。

しかし、二酸化炭素が燃料の合成やソーダの製造に使用された場合、そのほとんどは最終的に大気中に戻ります。私たちの目標は、温室効果ガスの安全な貯蔵を実現することです。その一部は炭素繊維、ポリマー、コンクリートなどの製品に封じ込められるが、大部分は地中深くに埋める必要がある。現時点では、この費用のかかる取り組みをサポートする実行可能なビジネス モデルは存在しません。

実際、工学的な観点から見ると、大気中から二酸化炭素を吸い出すことは、気候変動と闘うための最も困難で費用のかかる方法の 1 つです。しかし、排出量削減の進捗が現在非常に遅いことを考えると、私たちに選択の余地はあまりありません。

8. ウェアラブル心電図

重要性: 規制当局の承認と技術の進歩により、人々はウェアラブル デバイスを通じて心臓の健康状態を継続的に簡単に監視できるようになります。心電図を監視できるスマートウォッチは、心房細動などの生命を脅かす可能性のある心臓疾患を早期に警告することができます。

主な研究者：Apple、AliveCor、Withings

成熟度: 現在

健康モニターは本来の医療機器ではないため、激しい運動や緩んだストラップは脈拍の読み取りセンサーの妨げとなる可能性があります。医師は心電図を使って、患者が脳卒中や心臓発作を起こす前に心臓の異常を診断することができますが、検査のために定期的にクリニックに行く必要があるため、患者は適切なタイミングで治療を受けられないことがよくあります。

規制当局による新しい規制の導入と、関連するソフトウェアおよびハードウェアの革新により、ECG モニタリング スマート ウォッチが誕生しました。ウェアラブル デバイスの利便性を備え、医療機器に近い精度を提供できます。シリコンバレーのスタートアップ企業Alive Corは、血栓や脳卒中の一般的な原因である心房細動を検出できるApple Watch対応のリストバンドを発売した。

アップルは昨年、心電図（ECG）機能を搭載したApple Watchを発売し、その機能はFDAの認証を受けている。その後、健康機器メーカーのウィジングスは、心電図機能を備えた腕時計を発売する計画を発表した。現在のウェアラブル ECG モニタリング デバイスにはセンサーが 1 つしか搭載されていませんが、実際の ECG デバイスには 12 個のセンサーが搭載されています。現時点では心臓病を診断できるウェアラブルデバイスは存在しません。

しかし、それはすぐに変わるかもしれません。昨年秋、アライブコアは、特定の種類の心臓病を検出できるというアプリとデュアルセンサーシステムについて、アメリカ心臓協会に予備審査を提出した。

9. 下水道のないトイレ

重要性: エネルギー効率の高いトイレは下水道なしで使用でき、その場で排泄物を分解できます。 23億人が安全な衛生設備を欠いており、その結果多くの人が亡くなっている

主任研究者：デューク大学、サウスフロリダ大学、バイオマス制御、カリフォルニア工科大学

成熟期間：1～2年

世界中で約 23 億人が適切な衛生設備を利用できません。衛生的なトイレがないため、人々は近くの池や小川に排泄物を捨てており、下痢やコレラを引き起こす細菌、ウイルス、寄生虫が蔓延しています。世界中で9人に1人の子供が下痢で亡くなっています。

現在、研究者たちは、発展途上国でも使えるほど安価で、排泄物を処理するだけでなく分解もできる新しいタイプのトイレの開発に取り組んでいる。 2011年、ビル・ゲイツはトイレを再発明するというチャレンジを提案し、X賞を設立しました。

チャレンジが始まって以来、いくつかのチームがプロトタイプのトイレを運用してきました。すべての肥料は現場で処理されるため、大量の水を使用して遠くの処理施設に輸送する必要がありません。

（出典：ゲイツ財団）

トイレのプロトタイプのほとんどは自己完結型で下水道を必要としませんが、個室に収納され、トイレも備えた従来のトイレのように見えます。サウスフロリダ大学が設計したNEWgeneratorトイレは、細菌やウイルスよりも小さな孔を持つ嫌気性膜を使用して汚染物質をろ過します。コネチカット州のバイオマス・コントロールズ社によるもう一つのプロジェクトは、輸送コンテナほどの大きさの精製所で、肥料を加熱して土壌肥料として使用できる炭素を豊富に含む物質に変換するものである。しかし、これらのトイレには欠点が 1 つあり、あらゆる状況で使用できるわけではありません。

たとえば、バイオマス コントロールズの製品は毎日何千人ものユーザーに恩恵をもたらしているため、小規模な村には適していません。対照的に、デューク大学が開発した別のシステムは、少数の世帯でのみ利用可能です。

したがって、現在の課題は、これらのトイレをより安価にし、さまざまな規模のコミュニティに適応できるようにすることです。

「トイレの試作品を1、2個作るだけでも素晴らしいが、テクノロジーが世界に本当に影響を与える唯一の方法は、これらの装置を大量生産することだ」と、NEWジェネレーターチームを率いるサウスフロリダ大学のダニエル・イェ准教授は語った。

10. 流暢な会話を可能にするAIアシスタント

重要性: 単語間の意味関係を捉える新しい技術により、機械は自然言語をよりよく理解できるようになります。 AI アシスタントは、単純なコマンドに従うだけでなく、レストランの予約や手荷物のチェックインの調整など、会話ベースのタスクを実行できるようになりました。

主な研究者：Google、Alibaba、Amazon

成熟: 1〜2年後

私たちは、リビングルームで音楽を再生するAlexaや、スマートフォンでアラームを設定するSiriなど、AIアシスタントに慣れてきましたが、それらは実際には賢いわけではありません。これらは私たちの生活を簡素化するはずですが、実際にそうなることはめったにありません。認識できる指示の範囲は狭いため、逸脱すると簡単に誤動作する可能性があります。

しかし、最近のいくつかの開発により、デジタル アシスタントの機能が強化されます。 2018 年 6 月、OpenAI の研究者は、ラベル付けされていないテキストで人工知能をトレーニングし、手動でデータを分類およびラベル付けするのにかかるコストと時間を削減する手法を開発しました。数か月後、Google のチームが BERT と呼ばれるシステムを導入しました。システムは数百万の文章を学習した後、欠落している単語を予測する方法を学習しました。多肢選択式テストでは、空欄を埋める作業において人間と同等の成績を収めました。

これらの改善と、より優れた音声合成システムを組み合わせることで、AI アシスタントに単に命令を出すだけでなく、会話を交わすことが可能になります。会議のメモを取ったり、情報を調べたり、オンラインで買い物をしたりするなど、日常的なタスクを処理できるようになります。このような AI アシスタントはすでに利用可能であり、たとえば Google アシスタントの驚異的なアップグレードである Google Duplex は、電話に応答したり、スパムやテレマーケティングの電話をフィルタリングしたりすることもできます。レストランやサロンに電話をかけて予約を取ることもできます。

中国では、消費者はアリババのAlimeに慣れています。 Alimeは電話でパッケージの配信を調整し、顧客と交渉することもできます。

AIプログラムはあなたが必要なものを理解するのが良くなっていますが、彼らはまだ完全な文を理解することはできません。スクリプト化または統計的に生成された応答は、マシンに真の言語理解を植え付けることがどれほど難しいかを反映しています。この問題を解決すると、AIの別の進化が見られるかもしれません。物流コーディネーターから乳母、教師、さらには友人までです。