科学一般の最近のブログ記事

先日、アマゾン内で本を適当に検索していたら、西森秀稔、大関真之著、「量子コンピュータが人工知能を加速する」日経BP社を見かけて、おっ、これは買いだ、と即注文した。

というのは、標準的な量子ゲートの量子コンピュータについては、宮野健次郎、古澤明著、「量子コンピュータ入門」日本評論社である程度勉強したものの、最近流行の量子アニーリングについては、この本には紹介がなく、ウェブでみつけた西森秀稔氏の量子アニーリングの英語の論文を読んで分かったようなつもりになっていたからである。

すなわち、あくまでも分かったようなつもりだけで、実はさっぱりわかっていないので、何かよい入門書を求めていた、という次第である。

この本は、2015年12月8日の、NASA、USRA、グーグルのD-Wave運用テストに関する記者会見の内容から始まった。そこで、彼らは、「D-Waveの量子コンピュータは、従来のコンピュータより一億倍速い。」と言ったそうなのだが、私はつい、「一億倍」に反応した。そして以下のように読み替えてしまった。

従来のコンピュータのユーザーには酷な知らせだと思うが、個人的にも一億倍速いと思っている。
従来のコンピュータが時代遅れになるかどうか知らないけど、俺は二度と使う気がしない。

量子コンピュータの本を読んでいても、三浦事件のことを思い出すのだから、よほど印象が強烈だったらしい。

戻って、この本に従い私なりに要約してみると、ここで従来のコンピュータというとき、普通のコンピュータのことを指し、とりあえず量子ゲート型のコンピュータのことではない。ただ、量子ゲート型のコンピュータは原理的には確立しているものの、実際に使うのはいろいろ課題があって、まだまだ実用的でない。

一方、D-Waveはというと、複数の量子ビットをもち、極低温で動作するチップを用意し、横磁場をかけることで量子ゆらぎを与える。そして複数の量子ビット間の相互作用を予めプログラミングしておくと、量子ビット間の相互作用に従って決まる最適な状態に落ち着く。その際、量子力学の原理によって、量子トンネル効果が起き、多様な状態をとりえる。

このような仕組みは、統計力学のイジング・モデルに従うものであり、組み合わせ最適化問題を解くのに使える。典型的な組み合わせ最適化問題として例えば巡回セールスマンの問題があり、最適化問題として定式化できる事例は多い。

量子ゲート型のコンピュータは最適化問題を解くのには向かないが、整数の素因数分解などを計算することには適合する。

2011年にD-Waveは2011年には16個の量子ビット、2013年に512個の16個の量子ビットを実現した。

なお、同様の動作は従来のコンピュータでは、シミュレーテッド・アニーリングと呼ばれるアルゴリズムで、ソフトウェア的に実現されていたが、解の収束が遅く、また解の正確性が十分ではなかった。D-Waveは、計算のためのアニーリングをハードウェア的に実現したのだった。

D-Waveの実際の動作では、数マイクロ秒で一回の計算とし、それを複数回行うようにしている。

ただ、D-Waveで量子ビット同士を結ぶ結線をキメグラフと呼ぶが、するとキメグラフで結ばれていない量子ビット同士には相互作用を設定できないという限界がある。

これに対処するために、グーグルなどキメグラフをもたない量子アニーリングのマシンを研究している。

ところで、最適化問題をどう量子ビットの間の相互作用としてプログラミングするかは結構難しく、そのため、1Qbitという会社が専用のソフトウェアを開発している。

グーグルには量子人工知能研究所があり、キメグラフをもたない量子アニーリングのマシンの他、量子ゲート型のコンピュータも研究している。解ける問題のタイプが違うからである。

なお、量子アニーリングのマシンは、最適化問題を量子ビットの間の相互作用として設定することにより解くだけでなく、答えが分っている場合に、どのように量子ビットの間の相互作用を決めればよいかという機械学習の問題にも応用できる。

以上、粗くメモしただけであり、私の知識不足もあって間違えたことを書いてしまっているかもしれないが、今後勉強しながら修正していきたい。

読売新聞の科学欄に、今年のノーベル生理学・医学賞、ノーベル物理学賞とノーベル化学賞の概要の受賞内容のコンパクトな要約があった。ノーベル生理学・医学賞は一応こちらで触れたので、ノーベル物理学賞とノーベル化学賞について、この新聞記事に基づき私なりにまとめてみる。

まず、ノーベル物理学賞であるが、デービッド・サウレス、ワシントン大名誉教授と、マイケル・コスタリッツ、ブラウン大教授は、1970年に、相転移という物理現象にトポロジーの考え方を導入した。当時相転移は、原子が膜のように並んだ2次元の平面では起きないと考えられていた。しかし、二氏は、平面でも粒子の動きに規則性があることを、トポロジーの手法で発見した。個々の粒子の動きからは乱雑にしかみえない状態でも、トポロジーの視点で粒子の集団がつくる渦のようなパターンに着目すると、このパターンがある時に急変する。この新しい相転移の概念は量子力学に革命を起こした。ここらあたり、表面科学とも関係がありそうだが、私の狭くて浅い勉強の範囲ではトポロジーという概念はあらわれなかった。機会があったら調べてみる。

サウレス氏は、トポロジーの考え方を相転移以外にも適用し、半導体に磁力をかけたときに流れる電流が整数倍で変化する量子ホール効果がなぜ起こるのかも明らかにした。

もう一人の受賞者であるダンカン・ホールデン、プリンストン大教授も、特殊な磁性を理解するのにトポロジーが有効であることを示した。三人の理論は、省電力コンピュータの材料として期待されるトポロジカル絶縁体の開発につながっているという。

この機会に、ちょっと興味があったので、トポロジカル絶縁体というキーワードで、特許庁の検索サイトであるJ-PlatPatで特許検索してみた。すると、12件がヒットした。これは特許情報の観点ではかなり少ない。まだ新しい技術のようである。一例としては、国立研究開発法人産業技術総合研究所の特開2015-159211がある。これは、省電力化と高速演算とを両立しうるトポロジカル相変化論理ゲートを提供するというものである。

ここまで書いてきて、そういえば私は、河野俊丈「場の理論とトポロジー」岩波講座現代数学の展開、という本をもっていたことを思い出した。そこで急遽めくってみたが、どうもWittenのChern-Simonsゲージ理論による3次元多様体の不変量の構成などを契機として発展した、2次元の場の理論と3次元トポロジーの関係を扱う、とあるのだが、この本は高度に数学的で、私の理解レベルをはるかに超えている。なんでこんな本を買ったのか自分でも理解に苦しむ。ただ、デーン手術に対応する用語が出てきたりするので、確かにトポロジーが関係しているらしい、と分かる。

次に、ノーベル化学賞であるが、分子機械に関するもので、要するに人工合成した分子を電気や光、酸などを加えて動かす技術である。

受賞した、フランス・ストラスブール大のジャンピエール・ソバージュ名誉教授は、1983年、2つの輪が知恵の輪のように絡み合った「カテナン」という分子機械を作製した。これは、電気刺激などで、輪が回転する構造になっている。

米国ノースウェスタン大のフレーザー・ストダート教授は、ダンベルの軸に輪を通したような構造の「ロタキサン」という分子機械を合成し、1991年に酸の刺激で輪の部分を軸に沿って左右に動かすことに成功した。これ、筋肉のように伸び縮みする分子もつくった。

オランダ・フローニンゲン大のベルナルト・フェリンガ教授は、1999年、光を当てると一方向に回転する分子モータを世界で初めて作製した。このモータを使って作った「ナノカー」は、世界最小の自動車として知られている。

これらの分子機械は、組み合わせて別の複雑な分子機械を作るための基礎部品になりえる。新素材、エネルギー貯蔵システムなどの応用が想定されている。さらには分子機械を使った超小型コンピュータや体内のドラッグ・デリバリー・システムへの応用なども考慮されている。

ノーベル賞受賞者ではないが、日本では九大の新海征治・特別主幹教授が、1979年に、光に反応してピンセットのように動き、カリウムイオンを捕まえたり、離したりする分子機械の作成に成功した。時期的には今回の受賞者の研究より先で先駆的なので、新海氏がノーベル化学賞を受賞していてもおかしくなかった、という人もいる。

分子機械もJ-PlatPatで特許検索してみた。すると、111件がヒットした。流石にトポロジカル絶縁体よりは多い。例えば目につくものとして、浜松ホトニクス株式会社の特開2015-84756の「回転分子モーターの制御装置及び制御方法」がある。これは、「光を出力する光源と、光源から出力された光を入力して光渦を生成し出力する光渦生成部と、光渦生成部から出力された光渦を回転分子モーターに集光照射して回転分子モーターの回転軸に光渦の軌道角運動量に基づく回転トルクを与える対物レンズと、を備える、回転分子モーターの制御装置。」が要約である。これよりも国立研究開発法人物質・材料研究機構の特開2015-216706の方が「静的平面に取り付けられた分子軸と、第一の自由利用可能なエネルギー受容体を有し、分子軸に取り付けられた第一の平面と、第二の自由利用可能なエネルギー受容体を有し、分子軸に取り付けられた第二の平面と、分子構造自体のダイナミクスによって誘導された利用可能なエネルギー(kT)によって、第一の平面と第二の平面との間に振動エネルギーの勾配を作成する手段と、静的平面と第一または第二の平面の少なくとも一方との間の相対運動を生成する立体配座変化のシーケンスをトリガするための手段とを備える。」というもので、より分子機械ぽい。

表面科学

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工学書というか科学書というのも奥が深いと改めて最近感じたのは、表面科学という分野があると知ったからである。

すなわちたまたま本屋で、「すごいぞ!身のまわりの表面科学」日本表面学会編、講談社ブルーバックスというのを買って読んだら、感心してしまった。以下、私なりの感想を書いてみる。

水前寺清子の古い歌で、♪ボロは着てても心の錦♪というのがあって、要するに人間は中身であって容姿や衣装ではない、という意味である。私もそう思っていて、なので普段から服装や身なりに無頓着なのだが、この本を読んで、そうも言っていられないかな、と思うようになった。

なぜ表面が意外に本質的かというと、ある立方体の物質があるとき、物質の内部では、共有結合などで分子同志が互いに手をつないでいるのに、物質の表面の分子は、手をつなく相手がいないので、手が余ってしまっている。すると、そこでは、余った手のせいで別の物質が反応しやすくなっている。この高まった反応性に対して、酸素、炭素、フッ素、硫黄などのいろいろな官能基を作用させることで、表面の性質ががらっと変わる。

表面の吸着がファン・デア・ワールス力であるなら、それは物理的な作用であり、化学結合であるなら、それは化学的な作用である。よって、表面科学は、表面物理と呼ばれる場合があり、表面化学と呼ばれる場合もある。

一般に表面科学というとき、物質と空気の境を想定しているが、異種の物質どうしが接触すると、その境界は界面と呼ばれ、界面科学とも呼ばれたりする。例えば、異種のドーパントを打ち込んだ半導体の境界は界面である。なので当然に界面科学というのもありえるが、表面科学で総称される。

さて、その表面科学の応用分野であるが、曇らない鏡、撥水スプレー、洗剤、消臭剤、接着剤、無反射フィルム、髪のキューティクル、潤滑の特性、サメ肌の水着、STM、ドライポロジー、汚れにくいコンタクトレンズ、触媒、太陽電池、燃料電池など多岐に亘る。

また、固体表面の化学反応過程、触媒によるアンモニア合成法、青色発光ダイオード、光エレクトロニクス用半導体ヘテロ構造、光電子分光法、などノーベル賞の宝庫でもある。

なので、一般教養として、表面科学はなかなか学び甲斐があると思われる。

古書店で、「医学は科学ではない」米山公啓著、ちくま新書という、ちょっとスパイシーな本をみつけて、早速買った。

米山氏は、神経内科医の傍ら、小説やエッセーを書き始め、文筆専業になったのかと思ったら、まだ診療も続けているという。神経内科医というところに反応してしまうのは、チーム・バチスタの栄光の主役の一人、田口医師が神経内科医だからなのであるが、そういうところに反応されてしまうのは神経内科医としては本望ではないかもしれない。

さて、「医学は科学ではない」というコントロヴァーシャルな命題は、その主張をみると実に明快なのであって、以下私なりにまとめてみる。

  • 科学というからには、いつ、どこで誰が同じことをしても結果に再現性がなくてはならない。しかし、医学は明らかにそうなっていない。
  • 例えば、同じ治療を別の患者に施したとき、結果が患者によってまちまちである。性別、年齢、病歴、体質など患者のパラメータが多様すぎる。
  • 多様性をさらに複雑化しているものとして、遺伝子の相違がある。じっさい、遺伝子の違いが医薬に対する感受性を本質的に変えてしまうことがある。
  • さらに医師の経験とスキルが結果に大きく反映する。経験とスキルが結果に大きく反映するという意味では飛行機の操縦もそうであるが、少なくとも飛行機がパイロットに対して猜疑心をもったり信頼したりということはありえない。しかし、医療の場合、患者にはきちんと意思があり、医師との信頼関係もある。
  • さらに医療には、同等の効果をもたらすかもしれない複数の治療のオプションがある。どれが最適なのかは患者のパラメータに依存するのかもしれないが、その適合性を見出すのは一般的に困難である。
  • さらに医療の投薬には、いわゆるプラセボがありえる。
  • さらに医療には、大学病院の教授からの指示に従うという慣習がありえる。言い換えると、教授の指示があればベストでない治療を選ばざるをえないことがある。

きりがないのでこれくらいしておくが、確かに、再現性という意味では医学はなかなか達成できそうもなくて、もし再現性が科学の条件なら、医学は科学でない、ということになる。

で、きっぱり言うと、ここでいう科学の模範とは物理学ではないのか。確かに物理学では、再現性が要求されていて、特定の人でないと実現できない結果は、科学とは認定されにくい。

そして私の示唆は、上記医学の科学性を判定した基準は厳しすぎるのではないかということである。おそらくこの基準を満たしえるのは、化学くらいしかない。

じつは本家の物理学だって、超弦理論が科学の基準をみたしているのかどうか結構あやしい。

そこで私の提案は、ある有意義な部分集合をとって、そこで科学性が成立していればいいのではないかという基準である。それが許されるなら、医学の特定の検査の領域には、はっきりとした科学性を言い立てることができる。遺伝子検査、血液検査などである。

そういえば、一番物理学の夢をみたのは経済学だった。可能な限りの数式を駆使して、科学性を主張しようとした。その結果がどうだったか私は知らないが、別に医学がその轍を踏む必要はないのではないか、と私は穏当に指摘するだけである。

ところで、ずっと前に一応読んで、内容をほとんど忘れてしまったので、そのうち読もうと思っている本に、最早法律学の古典ともいえる、川島武宜著、「科学としての法律学」弘文堂がある。多分であるが、この本で意図される「科学」というのは、裁判の先例を素材にして将来の裁判の結果の予見を行うことを可能ならしめるような、一種の確率モデルのことなのだろう。そして、そういう確率モデルの構築が可能なのか、可能としたらどのように可能なのかと問うというなら、「科学としての法律学」は、「科学としての法律学は可能なのか?」という意味なのだろう。こういうステートメントなら、どんな分野でも、例えば「科学としての文学理論」など、いろいろ議論することができよう。例えば文学部唯野教授にそのような議論の例があるが、そのときなされるべきことは、科学の定義を脚色し、且つ科学として適用される学内ドメインを定めることである。特定の学問Wにおいて、ドメインを(∀p)(p∈W)としては、物理学だって科学性が怪しくなるに違いない。

一昨日のノーベル物理学賞の続きであるが、ノーベル化学賞は流石に日本人ではなくて、DNA修復の仕組みを解明した米国の研究者1人とトルコ出身で米国在住の1人、スウェーデン出身で英国在住の1人の計3人に授与された。流石にそれは当然で、今更「ノーベル化学賞、日本人受賞せず」などという記事をみると、頭がおかしいのかといいたくなる。

実は、人は放射線になぜ弱いかという本を読み、その後福島の原発事故を受けて放射線の影響の記事を書いたほどで、私はDNA修復の仕組みに並々ならぬ興味がある。なので、もしかして、梶田氏のニュートリノの質量に関するノーベル物理学賞よりもこちらの興味の方が私にとって切実かもしれない。そういう観点では、誰がノーベル賞をもらおうと、あまり関係ないともいえる。

一応、読売新聞のウェブページから引用させて戴く。

スウェーデン王立科学アカデミーは7日、2015年のノーベル化学賞を、DNA(デオキシリボ核酸)が傷付いた時に、それを修復する基本的な仕組みを解明した米教授ら3氏に贈ると発表した。
受賞するのは、英フランシス・クリック研究所のトマス・リンダール名誉グループリーダーと米デューク大のポール・モドリッチ教授、米ノースカロライナ大チャペルヒル校のアジズ・サンシャー教授の3人。
日本人は受賞せず、生理学・医学、物理学、化学の自然科学3賞の日本人同時受賞にはならなかった。
授賞理由は「DNA修復の仕組みの研究」。DNAには体を構成するたんぱく質や様々な酵素の設計図が書き込まれている。DNAは、紫外線などで常に傷付くが、ほぼ正確に修復される。修復がうまくいかないと、細胞ががん化するなど病気につながる。

ただ、私は、生田哲著「がんとDNAのひみつ」サイエンス・アイ新書、ソフトバンククリエイティブを通じて、ノーベル化学賞を貰ったのがどのようなDNA修復の部分なのか気になる。例えばがん発生の仕組みに書いた内容である。でも、何度もいうようにそれって、ノーベル化学賞じゃなくて医学生理学賞だよね。

以下、「がんとDNAのひみつ」に従い、DNA修復について簡単にまとめてみる。DNA修復には、以下の3つのパターンがある。

  1. DNAの複製が始まる前の除去修復
  2. DNAが複製する途中で修復する組み換え修復
  3. ミスマッチ修復

DNAの複製が始まる前の除去修復は、一本のDNAだけがダメージを受けたとき、ダメージを受けていない健全なDNAをテンプレートとして作り直すものである。この場合、DNA切断酵素が、UVによって生じたチミンダイマーがどこにできたか常にチェックしていて、損傷の周辺も含めてDNAを切り取る。次にDNAペリカーゼが2本鎖を切り離し、DNAポリメラーゼがテンプレートを作り直し、DNAリガーゼがDNAを糊付けする。

DNAが複製する途中で修復する組み換え修復は、DNAグリコシラーゼがチミン・ダイマーのところに切れ目を入れる。ここでレックAタンパク質がDNAのAA断片を切り取り、次にDNA切断酵素が切れ目を拡大し、DNAポリメラーゼがテンプレートを作り直し、DNAリガーゼがDNAを糊付けする。

ミスマッチ修復は、DNAの二本鎖のうちどちらが新しく作られた鎖なのか分かるので、新しく作られた鎖を調べる。そこで活躍するのは、mmH、mmL、mmSという3つのタンパク質である。mmSがミスマッチの箇所にドッキングし、mmHがGATCの箇所にドッキングする。そしてmmLがその間をつなぐ。次にmmHは、GATCの隣の塩基からmmSがドッキングしている箇所まで切り取り、後は例によってDNAポリメラーゼの出番となる。

このように、3つのDNA修復機能は、どれも複雑であるが、どれが英フランシス・クリック研究所のトマス・リンダール名誉グループリーダーと米デューク大のポール・モドリッチ教授、米ノースカロライナ大チャペルヒル校のアジズ・サンシャー教授の3人の誰のクレジットなのだろう。追々調べてみることにする。

毎年この時期になると、ノーベル賞の話題が新聞などを賑わす。それで読売新聞の科学欄をみていて、ちょっと驚いたのは、物理学賞の候補に、インフレーション宇宙論の佐藤勝彦氏がリストされていたことである。

近年の物理学賞では、物性分野と宇宙分野が一年毎に交互し、去年が青色発光ダイオードで物性だったので、今年は宇宙分野だから、というのだが、ノーベル賞は理論物理学者に比較的冷淡で、あのアインシュタインでさえ、ノーベル賞を受賞したのは、相対性理論ではなく光電効果の理論的解明によってであった。すると、佐藤勝彦氏がノーベル賞候補になるというのは、インフレーション宇宙論が観測によって裏付けられた、ということなのだろうか。私の拙い知識の範囲ではそのような事実は知らないのだが。

もちろん他の日本人候補も記事にはリストされているのだが、便宜上、去年リストした候補からの差分をみてみる。

すると、生理学・医学賞候補で、大阪大学教授の坂口志文氏、東工大名誉教授の大隅良典氏、京都大名誉教授の本庶佑氏が挙げらている。

坂口志文氏は、制御性T細胞を発見した。これは自己免疫疾患の新療法の解決へと糸口となる。

大隅良典氏は、オートファジーの仕組みを解明した。

本庶佑氏は、がん免疫療法に貢献する研究をした。

物理学賞では、東大宇宙線研究所長の梶田隆章氏が挙げられている。梶田隆章氏は、ニュートリノに質量があることを解明した。

化学賞では、東京理科大学長の藤嶋昭氏、東大名誉教授の向山光昭氏と柴崎正勝氏、北九州産業推進機構の国武豊喜理事長がリストされている。

藤嶋昭氏は、酸化チタンに光を当てると水が酸素と水素に分解されるホンダ・フジシマ効果を発見した。

向山光昭氏と柴崎正勝氏は、薬の開発につながる有機化合物を効率よくつくりだす手法を開発した。

国武豊喜理事長は、世界で初めて生体の細胞膜によく似た人工膜を作り出すことに成功した。

ただ、正直いって、去年三人もノーベル物理学賞を出した日本としては、今年は来ないのではないかというのが常識的な考えなのではないだろうか。それでも、一番可能性があるのは、文学賞の村上春樹か。

MLP

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今年の1月くらいだったろうか、研究所に出向いて、研究者にトピック・モデルの話を聞いていた。この話を聞くにあたって、自宅にある、ビショップの「パターン認識と機械学習」の本を復習しておいたのだが、私の理解力というかそもそも知識が足りないので、いくら話を聞いてもちゃんと理解できない。

そこで私は慣例として、研究者に、何かいい解説書はありませんかね、と聞いたのだが、ううん、まあせいぜい論文ですかね、というので、Google Scholarを検索してお茶を濁すしかなかった。

別の機会で、私のコンピュータ囲碁の記事に対して、コンピュータ囲碁の研究者であるArakiさんからいろいろ貴重なコメントを戴き、特に

現在注目しているのは、モンテカルロの改良の他には、Deep Learningという技術ですね。興味があればググっていただければ結構情報が出てくると思いますが、画像認識などで少し前にブレイクスルーを起こした技術です。
というコメントに、おお、Deep Learningかとご教示のとおりグーグルで検索してみたのだが、私のレベルで理解できるよい論文や記事は見当たらなかった。

そんな背景は、私の頭の中で陰伏していたのだが、最近ある大型書店を覘いたとき、白地に青い装丁の本が二冊並んでいるのに目を瞠った。

一冊は「トピック・モデル」、もう一冊は「深層学習」。講談社のMLP = 機械学習プロフェッショナル・シリーズ。なんとまるで私のために誂えたようなラインアップではないか。

本の帯についているメッセージがまたいい。すなわち、「トピック・モデル」の帯のメッセージは「おそろしく親切、すさまじく丁寧」、「深層学習」の帯のメッセージは「この本でしか味わえない充実感。さすが!」

専門書なのにキャッチーなのがまたいい。私はこの両方の本をとりあえず即買いした。

それにしても、典型的には将棋の本がそうなのだが、最近の傾向として、特定の分野を掘り下げた本が沢山でている。売れるのかなと心配するのだが、将棋人口そのものは減少傾向だとしても、あるレベル以上のアマチュア棋士が増えているので、特殊な分野の本も売れるのだろう。

MLPについていうと、最近のビッグデータ解析の傾向がこういう本の売り上げを促進しているのだろう。そう思って本屋を眺めると、物理でも数学でも、丁寧な解説書が増えていて、学ぶ気になればかなりのところまで独習できる。

そんな傾向をみていて、いやあいい時代になったな、本当に学ぶための情報には全く不自由しない、足りないのは私の理解力だけだね、と私は寂しく笑うのだった。

多重化

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工学書読みで、「光情報ネットワーク」、菊池和朗監修、オーム社というのを読んでいると、最初の方に「多重化方式」と題する章があった。その道の専門家にはあまりにも当たり前であるが、自分の知識の整理と参考のため、簡単にまとめてみる。

例えば、大型トラックで荷物を運ぶとき、一番素朴な荷物の積み方は、トラックの荷台に平面的に並べていくだけというものであるが、それでは荷台の高さ方向が利用されないので、積み方としてはあまりにも効率がわるい。そこで、高さ方向に積み重ねたり、折りたたんだりして積荷の量をかせぐ。

同様に、光ファイバに光を通し、その光を変調して信号を送るとき、光ファイバは一本のファイバであっても極めて大容量の伝送キャパシティをもつので、なんとか情報を詰め込むことを考える。それが多重化である。

多重化方式は、以下のように類別される。

  1. 時間分割多重方式
  2. サブキャリア多重方式
  3. 空間分割多重方式
  4. 波長分割多重(光周波数分割多重)方式
  5. 光符号分割多重方式

時間分割多重方式は、光領域で超短パルス信号を時間分割多重するものである。

サブキャリア多重方式は、電気領域で周波数分割多重化した信号を、光で伝送するものであり、光領域ではアナログ信号となる。

空間分割多重方式は、光ファイバーアレイを使用した伝送方式である。

波長分割多重(光周波数分割多重)方式は、異なる波長の光信号を混ぜて、一本の光ファイバで送る方式であるが、波長が異なると屈折率が異なるので、分光器などで異なる信号を個別に取り出せる。

光符号分割多重方式は、例として、携帯などでも使われているCDMAなどがある。すなわち、線形代数でいうところの、ベクトルの直交基底系を使って符号化すると、直交基底系の数の分だけ多重化できる。ただ、光通信の分野では使われているのはあまり聞いたことがないのだが、私が知らないだけだろうか。

ここまで書いてきて急に、哲学者と言われる人達は、工学書は読まないのだろうか、とふと思った。そういえばウィトゲンシュタインは、一時航空工学を専攻していたはずである。しかし、ウィトゲンシュタインの哲学に、機械工学的な視点があるとは聞いたことがない。

私が考えたのは、宇宙というか、この世の情報は、分かりやすい言い方?でいうと、神が多重化しており、それをなんとかデマルチプレクスするというのも哲学の課題ではないか、ということなのであった。神が採用しているのは、時間分割多重方式か、波長分割多重のような気がするのだが。

科学コミュニケーションという記事を書いたので、そちら方面の知識を掘り下げようと、「科学コミュニケーション」岸田一隆著、平凡社新書を買って読んでみた。

岸田氏は、専門が、素粒子論、原子核物理学、科学コミュニケーションと移ったのだという。すると、今は科学コミュニケーションが専門ということになる。

ところが、この本を読んでみて、どうも歯切れが悪い。それは決して、岸田氏のせいでなく、まだ若い学問で、定義が曖昧な箇所がいろいろあるのだろう。そこで私の方から疑問を呈してみる。すなわち、なぜ科学コミュニケーションが必要なのか、という疑問である。

しかしどうもその答えをこの本の中にうまく見いだせなかった。私の読み方が粗すぎたのかもしれない。そこで私なりにこの本を読んで、自分で解答をつくってみると、こういうことだろうか。

まず、人間は生まれながらにして文系であって、論理を学ぶことによって理系になる。なので、普通にやっていたら、世間は文系が大多数となる。

それでいいかというと、それは望ましくない。なぜなら、パソコン、スマホ、テレビ、自動車、航空機、医療機器など日常は科学技術の精華なのであり、文系だから知らなくていい、というものではない。

しかし、数学は嫌いだ、理系なんてとんでもない、という人が世間に多いのも確かである。そこで、科学コミュニケーションの出番となる。すなわち、根から文系という人に共感を示し、雑談的でもいいので、理系の話をとりまぜ、科学に共感してもらえる雰囲気をつくるのが、科学コミュニケーターである。間違っても、こんなことが理解できないのか、などと言ってはいけない。自分がしゃべるよりもむしろ、聞き手に回ってもいいので、文系と人達と共感できる能力が必要である。

するってえと、科学コミュニケーターというのは、科学のエヴァンジェリスタなのだろうか。

ちょっと話は変わるが、科学コミュニケーターと科学哲学者、科学社会学者とはどう違うのだろうか。

そもそも、科学哲学者は、科学者に蛇蝎のように嫌われるか、あるいは徹底的に無視されている。例えば、カール・ポパーが好きだという物理学者はほとんどいないはずである。

ただ、どちらも反超弦理論学者として知られる、Not Even Wrongのピーター・ウォイトと、リー・スモーリンもやはり、一種の科学コミュニケーターだと言ってくれるなら、科学コミュニケーターも悪くないが、それは違うのだろうか。

そもそも、科学コミュニケーターは、科学者の側からは、科学啓蒙書の編集者くらいにしか思ってもらえず、科学哲学者からは、科学者の使い走りくらいに軽く見られないのだろうか。

あと、コミュニケーターが必要なのは、なにも科学だけではあるまい。哲学コミュニケータだって、文学コミュニケータだって、「あらまほし」ではないのだろうか。

さらにいうと、科学のフラグランスを嗅がしてもらえるのはそれでいいが、やはり科学は、特に物理学などは、紙と鉛筆で実際に方程式を書き下して解いてみなければ、理解といえるレベルにならない。そしてそうするには、あるレベルの決意をもって科学に興味をもたなくてはならない。

以上のように、「科学コミュニケーション」の本から脱線して、ついいろいろ考えてしまった。それはおそらく、私が、特許実務屋という、審査官に対する工学コミュニケータ(科学コミュニケータの一種)だったからだろう。

と、いろいろ考えさせてくれる、「科学コミュニケーション」岸田一隆著、平凡社新書は、とてもよい本なのだった。

読売新聞によると、東大と、北大と、早稲田大に、「科学コミュニケーション」という分野のコースがあるという。要するに、科学と社会の架け橋となる分野というが、具体的にどういうことをするのだろう。

ある人は、大学院の副専攻で科学コミュニケーションを学び、終了後は出版社で、科学に関する書籍の編集をしているという。また、行政関係やマスコミで、科学と社会をつなげる仕事に携わっている人もいる。

別の人は、科学の魅力を伝える事業を始めた。科学に関するイベントを請け負ったり、子供向けの科学教室を開いたりしている。

早稲田大は、科学報道に関する人材を育成しているという。最近では大阪大や東工大でも、科学コミュニケーションの人材育成を本格化させた。

以上からは、科学コミュニケーションとは、科学報道や科学の啓蒙活動の専門家のように思われるが、実は、地球温暖化や原子力発電の是非などの社会的な問題で、意見の異なる科学者や市民の対話を促して合意形成につなげていく役割もあるというのだが、それは科学というよりも、高度に政治的な作業なのではないか。

この記事から全く見えてこない疑問として思いつくのは、一体どんな教育が科学コミュニケーションでなされるのか、ということである。そもそも科学コミュニケーションの前提となる科学知識はどうするのか、という疑問もある。もしかして、少なくとも学部が、理学部または工学部である必要があるということなのだろうか。そうしておいて、科学コミュニケーションの講座では、科学の教育方法、説明方法のような方法論を学ぶのだろうか。

ただ、思うに、科学といっても、生物科学、医薬、数理科学などで、コミュニケーションの方法論も全く違うのではないだろうか。そんな個別のことは関係ないともし、いうとしたら、随分皮相的なことを教えていると、つい思ってしまう。

また、長年特許実務を担当してきて、特許明細書の作成や特許実務全般もまた、科学コミュニケーションなのではないかと感じる。すなわち、専門的な発明を、その分野の専門家ではない特許担当者が、さも分かったように文章として記述するのは、それなりのノウハウを要する。そういうノウハウがなく、ただ発明者が書いた文章をそのまま消化不良に使って特許明細書を書いている例をときどき見つけるが、かなり残念である。なので、科学コミュニケーション論の一環として、特許明細書論も論じてほしいものである。

また、科学コミュニケーションというとどうしても、専門の科学者に比べて、一歩格下のようなニュアンスがあり、このあたりどうやって折り合いをつけるのかも知りたいところである。

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