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takahashicleaning · 3 months ago

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ＴＥＤにて

ジョナサン・ロシター: 汚染物資を「食べる」ロボット

（詳しくご覧になりたい場合は上記リンクからどうぞ）

このトークでは、人間のように、汚物や汚水を飲み込む事で、自身を動かす為に必要な電気を生み出し、汚染物質を清掃するロボット「Row-bot」が紹介されています。

ロボット専門家、ジョナサン・ロシターは、微生物を使った燃料電池で藻類の過剰繁殖を防いだり、水面に流出した油膜を中和しながら、水中を泳ぐ特殊なマシンが登場。

どのようにして、生物分解型の、自動汚染除去ロボットの先駆けとなりうるか！！を説��しています。

こんにちは、私はエンジニアでロボットを製作しています。もちろん、皆さんはロボットがどんなものかお分かりですね。分からなければ検索してみるとはっきりします。

では、やってみます。検索するとこんな感じです。色んな種類のロボットがあるのですが、これらは主に構造上、人型ロボットになっています。

如何にもロボットという感じです。プラスチックや金属で出来ており、モーターやギア等を備えていますからね。中には結構、親しみの湧く物もあり、抱えて抱きしめたり出来そうです。

そうでないものもあり「ターミネーター」からそのまま出てきたようです。

実際「ターミネーター」そのものでしょう。このロボットでワクワクするような凄い事が沢山出来るのです。

しかし、私は、違う種類のロボットに着目し、そんな物を作ってみたいと思っています。そこで、私は、人ではなくある物からヒントを得ました。

それは、自然の中に存在する生き物で、私達には出来ない実に凄い事をするのです。現在あるロボットにも出来ない事を色々な事。

床を這い回ったり、菜園に入り作物を食べたり、木に登ったり、水に出入りしたり、虫を捕まえて消化したりするのです。実に、興味深い事をします。

彼らは生き、呼��をし、死に、自然の中にある物を食します。現存するロボットは実際、そんな事をしません。

こんな特性をいくらか未来のロボットに取り込めたら、大いに関心を集める課題を解決する手助けになるかもしれませんよね？現在の環境が抱える２つの問題を見てみましょう。

その環境の下では、これらの動植物から見出したテクノロジーや技術を使う事ができ、問題解決の為にはロボットが使えるのです。

２つの環境問題を検討してみましょう。両方共、私達が作り出した物で人が環境と関わる中で、かなり不快な事態を引き起こしたと言える物です。

１つ目は、人口の増加と関連しています。世界中の人口が急増する中で農家や農場は、より多くの作物の生産を求められるようになりました。その為に農家は、農地により多くの化学物質を使うようになりました。化学肥料や硝酸塩、殺虫剤等です。

それらは全て穀物の生育を促す物ですが悪影響もあります。その一例として、農地に化学肥料を与え過ぎるとその全てが作物には行き届かず、多くが土に留まり、雨が降ると肥料は地下水面に流れ込み、そして、地下水面から流水となって湖や川に流れ込み海へと流れて行くのです。

この化学肥料（硝酸塩）の全てが、そうした環境に流れ込むと、それに影響を受ける生物がいるのです。

例えば、藻類です。藻類は、硝酸塩や化学肥料が好物なので、そうした物質を取り込み、��件が整えば、繁殖し、大量の新しい藻類が増えるでしょう。

これをブルームと言います。困った事に藻類が、こうした形で繁殖すると水中の酸素が不足するのです。この事態に陥ると即座に他の水中の生物は生き残れなくなるのです。

では、私達は何をすべきでしょう？藻類を食べ、それを消費し、安全な物にするロボットを試作しています。

それが１つ目の問題です。

２つ目の問題もやはり人が生み出した物で、石油による汚染と関わりがあります。石油は、私達が使用するエンジンやボートから流出します。

時折、タンカーのオイルタンクから海中にドッと漏れ出し、石油が海に流れ込みます。油田からの汚染を食べてしまうロボットを使って、この問題を処理できれば良いですよね？

これが私達の仕事です。汚染物質を食べるロボットを作るのです。

実際、そのロボットを作る為に、２つの生物からヒントを得ました。右側にウバザメが見えます。ウバザメは、大きな体つきをしています。

肉食ではないので一緒に泳ぐ事が出来ます。ご覧の通りです。サメは口を大きく開けて水中を泳ぎ、プランクトンを集めています。

動き回り続ける為に、その体内でエネルギーを使っているのです。そんなロボットが私達に作れないものか？海を泳ぎながら汚染物質を食べ尽くす。

ウバザメのような？出来るかどうかやってみましょう。別の生物からもヒントを得ました。ここにマツモムシの写真があります。本当に可愛らしい虫です。水中で泳ぐ時、ぺダルのような脚で前に進みます。

私達は、これら２つの生物をヒントにして、その両方を繋げ、新種のロボットを作ったのです。実際、この虫からヒントを得て、作ったのでこのロボットは水面に浮かび、水面を漕ぎます「Row（漕ぐ）- bot（ロボット）」という名前です。

漕ぐロボットなのです。どんなものでしょう？ここに何枚かRow-botの写真があります。お見せしましょう。最初に見たロボットとは、全く違っていますね。

グーグルは間違っています。ロボットは、むしろこんな感じです。

ここにRow-botを持って来ました。お見せしますね。大きさが分かるでしょうし、他のロボットとは違っていると分かるでしょう。これはプラスチックで出来ています。Row-botを構成しているパーツ。これが何故特別なのか？見てみましょう。

Row-botは、３つのパーツから出来ていて、それら３つは本当に生物の一部のようです。脳があり、体があり、胃があります。エネルギーを生み出す為には胃が必要なのです。どのRow-botにも、これら３つのパーツがありますが、それはどんな生物も同様です。

では、１つずつ見て行きましょう。プラスチックで出来た体があり、それは、水面に浮かぶのです。その側面に水かきがあります。動く手助けとなるオールです。

まるで、マツモムシのようです。体はプラスチックですが、ここには柔らかいゴム製の口が、こことここにあり、その口は２つです。

何故、口が２つあるのでしょう？１つは、食べ物を取り入れ、もう片方は、食べ物を排出するのです。つまり、口とお尻が、ある事が分かります。お尻と言うか。ロボットなので形は関係ありません。

物が出て行く場所で、正に本物の生物のようです。ウバザメにも似てきました。それは体です。

２つ目のパーツ��、胃かもしれません。ロボットにエネルギーを供給し、汚染物質を処理する必要があるので、汚染物質が中に入り何かを行います。

真ん中のこの部分には、微生物燃料電池という電池があります。これを置いて燃料電池をお見せします。

これはバッテリーを装備する代わりとなり、従来の電力装置の代わりとなるものです。１つお見せしましょう。これは、ロボットの胃です。本当に胃の働きをします。

こちらの側から汚染物質という形で、エネルギーを入れる事が出来るからで、それが電気を生み出すのです。

これは何でしょう？微生物燃料電池と呼ばれるものです。少しだけ化学燃料電池に似ています。それを学校で見かけたかもしれないし、ニュースで見たかもしれません。

化学燃料電池は、水素と酸素を取り込み、反応させて電気を生み出します。技術は、十分に確立されたものでアポロ宇宙計画で使われました。

40〜50年前の事です。それより少しだけ新しいのが、微生物燃料電池です。原理は同じです。片側に酸素を入れますが、もう片側には、水素を入れる代わりにスープを少量入れます。

そのスープの中には、生きた微生物が入っています。少し有機物質を入れると、それは、廃棄物やサンドイッチの残りといった残飯かもしれませんが、そこに入れると微生物が、それを食べ、それが、電気に変わるのです。

そればかりか。適切な微生物を選べば、汚染物質を処理する為に微生物燃料電池が使えるのです。適切な微生物を選べば、微生物は藻類を食べます。

別の種類の微生物を選べば、石油溶剤や原油を食べるでしょう。この胃がどうやって汚染物質を処理する為に使われているか、だけでなく、どうやって汚染から電気を生み出すのに使われているかが分かるでしょう。

ロボットは、食べ物を胃の中に入れ、消化して電気を作り、自然環境の中で動き回る為に電気を使う行為を繰り返すのです。電気を使う行為を繰り返すのです。

Row-botを作動させると何が起こるか見てみましょう。水を漕ぐとどうなるか？ビデオを２つお見せします。最初にお見せするのは、開いた口です。

前方と後方の口が開き、十分に開ききるとロボットは前方に漕ぎ始めます。食べ物を取り込み、処理物を排出する為に水中をかき分けています。ひとしきり動き終えると止まり口を閉じます。

ゆっくりと口を閉じるのです。そして、そこに留まり食べ物を消化します。

もちろん。これは、微生物燃料電池で微生物を含んでいます。本当は出来るだけ早く、沢山のエネルギーを微生物から出したいのですが、微生物に無理は利かず、毎秒ミリワット又は、マイクロワットといったごく少量の電気しか作り出せません。これを分かりやすく説明すると

例えば、あなたのスマートフォンは、特に、新型のものでは、約１ワットが必要です。それは、微生物燃料電池と比較すると千倍、百万倍のエネルギーとなります。

それをどう使えるのでしょうか Row-botが消化を完了し、食べ物を取り入れるとすべての食物を消化するまでじっと待ちます。

それには、数時間。時には、数日かかります。典型的なRow-botのサイクルは次のようなものです。口を開け、動き、口を閉じ、その場にじっとして待つのです。

一旦、食べ物を消化すると再び同じ事をして動き回るのです。しかし、本当の生物のようだと思いませんか？

まるで私達が行なっている事のようです。土曜日の夜に外出して口を開け、腹を満たし、テレビの前に座って消化をします。十分消化したら同じ事を繰り返します。

このサイクルを繰り返すと最後には他の事が出来る程の余分なエネルギーが得られます。

最後には、他の事が出来る程の余分なエネルギーが得られます。例えば、メッセージを送ります。こんなメッセージです「最近これだけ汚染物質を食べたよ」とか「こんな食べ物に出くわしたよ」とか「僕はここにいるよ」とか。

「僕はここにいるよ」と位置情報メッセージを送る能力は、非常に重要なものです。以前、目にした油膜の事や藻類の過剰繁殖を考えると求められるのは、自然の中でRow-botを浮かべて、全ての汚染物質を食べ尽くし、その後、回収する事です。

何故でしょう？今のロボット。私がここに持って来たRow-botは、モーターやワイヤーがあり、それ自体が生物分解性でないパーツで出来ています。

現在のRow-botは、有害な電池のような物が付いています。それを自然の中に放置する事は出来ないので、それを探知する必要があり、仕事を終えてしまったら回収する必要があるのです。

従って使用出来るRow-botの数は制限されます。一方で、少しばかり生物のようなロボットであるなら、命の終焉となり朽ち果てます。だから、こんなロボットが、プラスチック製ではなく、そこらに捨てておくと生分解する別の素材で出来ていたら最高ですよね？

そうなったら、ロボットの使い方が変わります。10〜100個のロボットを自然に放ち、それらを追跡し、ロボットが生命維持活動を終えた時。

回収するのでなく、千、百万、十億個のロボットを自然環境に放つ事が出来ます。ばら撒くだけで良いのです。命の終わりには、ロボットが朽ち果てるのが分かっているので心配には及びません。

これは、ロボットに関する概念とその使い方を変えます。問題は、そんな事が可能かということです。可能だと私達は実証しました。

生物分解性のロボットを作る事は可能です。

実に、興味深い事にこのロボットを作るには、ありふれた素材が使えるのです。いくつかご紹介しましょう。驚きですよ。ゼリーからロボットが作れるのです。

現在あるモーターを付ける代わりに人工筋肉と呼ばれる物が使えるのです。人工筋肉は、スマート素材で電気をその素材に通すと収縮したり、曲がったり、捻れたりします。

本物の筋肉のようです。モーターを取り付ける代わりに、この人工筋肉を付けるのです。人工筋肉は、ゼリーから作れるのです。ゼリー少しと塩少々を用意し、少しばかり細工をすると人工筋肉が出来上がるのです。

先程、紙から微生物燃料電池の胃も作れると言いました。先程、紙から微生物燃料電池の胃も作れると言いました。生物分解性の素材からロボットの全体が出来るのです。

野外に放置するとその後、朽ち果てます。心の底からワクワクします。これは、私達のロボットに対する概念を全く変えてしまいそうです。それだけでなく、これらのロボットを使って出来る事への考え方が、実に、クリエイティブな物にもなるのです。

一例をご紹介しましょう。

ロボットを作るのにゼリーが使えたら。ゼリーを食べますよね？こんなものを作っては如何でしょう？グミベアー・ロボットです。ここにいくつか予め用意しておきました。

さあここにグミの小袋があります。レモン味です。グミベアーを食べます。この熊はロボットっぽくないですね？でもそういうふりをします。

１つ口の中に放り込みます。レモン味。美味いですね。あまり噛まないように気をつけます。ロボットですから嫌でしょうし、そして、飲み込みます。胃の中に入��ます。

そこで、ロボットは動き、思考し、曲ったりくねったりします。何かをするのです。更に、腸の方まで移動して、潰瘍やがんが、あるかどうかを見極め、注射のような事をするかも知れません。

一旦、その仕事を終えたらロボットは胃で消化されたり、それを望まなければ、そのまま消化器官を通り、トイレに流され、環境の中で安全に分解されます。これは、又、私達のロボットへの概念を変えます。

はじめに汚染物質を食べるロボットをご紹介しました。次に、私達が食べられるロボットでした。これが、将来のロボットとの関わりのヒントを与えてくれると思います。

こういう新産業でイノベーションが起きるとゲーム理論でいうところのプラスサムになるから既存の産業との

戦争に発展しないため共存関係を構築できるメリットがあります。デフレスパイラルも予防できる？人間の限界を超えてることが前提だけど

しかし、独占禁止法を軽視してるわけではありませんので、既存産業の戦争を避けるため新産業だけの限定で限界を超えてください！

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