スーパー秋葉原

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アストロバイオロジー


アストロバイオロジーって、何それ?

2015年10月、「アストロバイオロジーセンター」というのが発足しました。直訳すると、アストロ=天文、バイオロジー=生命学、のセンターってことで、まあ、宇宙人センターか、それとも、宇宙で畑でも作るための研究でもするのか。まあ、なんともフワフワしたネーミングでございます。で、そのアストロバイオロジーセンター(略してABC、靴屋かクッキングスタジオか放送局かという感じですが)は、なんとNASA(米国航空宇宙局)にできたのではなく、なんと日本に設置されたのです。アストロバイオロジーって、何やるんでしょうか、オイシイのでしょうか? まあちょっと調べてみましたよ。

えー、みなさんは「自然科学研究機構(NINS)」というのをご存じでしょーか? あー、なんかサイエンスを研究するところなんじゃろ、とは思うわけですが、これの中身をおおざっぱにでも言えるのは、関係者だけじゃないでしょーか。

私もよくわかっておりませんが、調べてみると、この自然科学究機構は、5つの研究所があわさった国立の組織で、「天文」、「核融合」、「基礎生物学」、「生理学」、「分子科学」の5研究所がその配下にあります。で「国立大学共同利用機関法人」なのだそうです。発足は2004年です。まー、しらんまに、そんなのがあったんですなー。そういえば、国立天文台に資料をもらうときに、自然科学研究機構ってのが頭についてましたが、いままで気にしていませんでした。ちなみに、国立なんですが従業員というかスタッフは研究者もふくめ公務員じゃなく機構の職員なんですな。あー「行政改革」でできた組織ね、とそこで分かるわけでございます。理化学研究所や、高エネルギー研究機構(KEK)とかJAXA(宇宙航空研究開発機構)とかはまた別なんですな。ふーん。くわしくは、ホームページをチェックしてくださいませ。

さてさて、この「自然科学研究機構」の配下には5研究所以外に、もうちょっとちっちゃい「センター」というのがあります。そこに新規に2015年にできたのが「アストロバイオロジーセンター」です。直訳すると、天文生物学センターですが、いったい、ここは何するところなんでしょーね。そもそも、アストロバイオロジーって、どんな学問なんですかね。火星のウィルスでも探そうっていうのでしょうか。なら、JAXAでロケット開発とかーと思うのですがどうなんでしょう。そんなNASAがやるようなことを日本でもやろうっていうのでしょうーか。

実際、アストロバイオロジー(astrobiology)でググってみると、まずはNASAが出て参ります。やっぱ、NASAもやっとるのね。ということですな。んで、このNASAのサイトに書いてある、歴史(history)だと、NASAの発足時(1958年)から宇宙に生き物がいるのか、というのは興味の対象だったとありますな。ふむふむ。で、1976年に火星探査機バイキングが、火星になんか生き物がいるのか、というので実験をしていたんですね。栄養分を火星の砂にふりかけ、発酵とか消化とかなんかおこるかいな。ということをやって、まあ、見事に、なんもいなかったわけですな。

で、ガクーっとなってしばらく宇宙と生き物を結びつけるのやめとこ、となったんですな。一番見込みがありそうだった火星でダメだったら、もう、見つける方法なかんべ、そりゃ、遠くのどっかにいるかもしれないけどさー。ということだったんですね。

ところが、いろいろおもしろいことが、後に分かってきて、この宇宙で生き物を探すってのが、息を吹き返したんですな。たとえば、5000mもの深海、もちろん太陽の光なんて一切届かないところに、生物が群れているのが見つかったんですな。海底火山による温泉の熱やさまざまな物質が生き物をはぐくんでいたんですねー。一方で、宇宙でも木星の衛星に火山が見つかります。しかも、エウロパという衛星は氷漬けの表面の下に温泉で溶けた海があるんじゃね? ということになってきたんですな。

また、太陽をめぐる氷の固まり、彗星から飛び出した物質を調べたら、生き物の部品であるアミノ酸が見つかったり、隕石からも遺伝子DNAを作る化学物質が見つかったりと、宇宙に生き物のパーツは豊富のあるってことがわかってきたんです。

さらにさらに、太陽系の外に惑星が発見されるようになり、そのなかには地球と同じような環境の星も続々と発見されているのでございます。地球は、生き物がわんさかいるために、大気に酸素が豊富だったり、外から見ると植物による緑色の部分がひろがっていたり、ともかく、見かけだけでも生き物がいるってことがわかりますので、遠い遠い星でも、「ちょっと酸素があるんじゃね」とか「この星ちょっと緑っぽいんじゃね」とかいうことが分かれば、生き物がいるショーコとして使えそうなんですな。

ということで、宇宙に生き物を探すということで、だいぶ、いろいろな手が使えるようになってきたと、それをやっちまおうといのが、現在のアストロバイオロジーらしいのです。

ちなみに、日本のアストロバイオロジーセンターは、太陽系の中の天体に生き物を探すロケットを飛ばす…のではなく(ちょっと残念)、遠い遠い太陽系の外の、地球に似ている惑星を見つけ、そこからさらに、生き物がいるサインを見つける。ということを考えているらしいですな。なんでも、現在最大の望遠鏡の10倍(まじすか)もの集光力がある巨大望遠鏡(しかも建設中なんですと)をつかって、遠い遠い宇宙の果ての地球みたいな星の、わずかな生き物のきざしをしらべたろうちうことのようでございます。

宇宙にはまだ「生き物」は見つかっておりませんが、なーんか10年以内に何かが見つかりそうな気もいたしますな。ちなみにNASAは、火星を掘って生き物が地下にいないか調べることも考えているよーです。どっちが早いか、なかなかおもしろい時代になっておりますな。




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日記

量子テクノロジー




量子テクノロジーがもたらすであろう10の驚異的変化

史上初の完全な量子コンピューターがおよそ10年後には登場するだろうと、多くの専門家たちの予測は一致している。”量子の年(Y2Q)”へのカウントダウンは始まっているのだ。

量子力学の奇妙さについては多くの人がご存知のことだろう。壁を通り抜けて歩く人間・タイムトラベル・一般不確定性など、常識を覆すその世界では一般的な計測というものがまったく無意味になる。

量子テクノロジーの計り知れぬ潜在能力を鑑みれば、それを持つ者は持たぬ者に対して政治・金融・セキュリティといった様々な分野で非常に有利な立場に立てるはずだ。だからこそ、それがもたらす意味合いを理解しておくことは大切なことである。

【10. 演算速度が爆発的に上昇】

今あなたがこの記事を読むのに使っているコンピューターは、基本的にどれも同じ原理を利用している。それは有限の二進数の世界で、同時に0か1(オフ・オン)のうちのどちらかの状態しかとれない。

しかし量子コンピューターが使う量子ビットは、事実上無限の数の状態を同時にとることができる(ざっくり言うと、n量子ビットは2n種の状態で同時に存在できる)。

通常のコンピューターに30桁の0と1の配列を与えれば、およそ10億通りの数値を扱うことができる。ただし各組み合わせを個別に扱わねばならないために、そのための時間とメモリも膨大なものとなる。

一方、量子コンピューターは10億通りの配列を同時に”見る”ことができるため、演算にかかる時間は劇的に短縮される。

現在最高のスーパーコンピューターが数千年かけて行うような計算でも、ものの数秒で完了できてしまうのだ。

【9. 新薬の開発】

DNAシーケンス技術はコンピューターの演算能力向上の賜物だ。量子コンピューターの登場は、医療の分野でも新しい時代の到来を意味する。

現在、大量の薬品が売られているが、その開発速度はもちろん効果も驚くほど限定的だ。コンピューターの速度と精度が上昇し続けているとはいえ、標準的なコンピューターの枠を出ることはない。

人体のような複雑な器官において、薬剤は無数の反応を示す。無数とも言える分子レベルの遺伝的多様性に加え、薬剤の対象が1つではないために、その結果はとんでもない数に上る。

薬剤の相互作用に関連するあらゆる結果を検証し、最適な治療計画を立案できるのは量子コンピューターだけである。それが個人に対する個々の薬剤の効き目まで推測できるのは、DNAシーケンスの精度を上げ、たんぱく質の折りたたみについての理解を促進してくれるおかげだ。

【8. 鉄壁のセキュリティ】

奇妙な量子の世界において、”量子もつれ”という現象がある。2つ以上の粒子には、その間に媒体や確認できる信号の類もないのに不思議なつながりがある。アインシュタインはこれを「不気味な遠隔作用」と呼んでいる。

2つの粒子が連絡を取り合う媒体などないがゆえに、もつれた粒子を利用してコード化された信号を傍受することはできない。

これが個人や国家のセキュリティにとって大きな意味を持つ。

指数関数的に増大した処理能力と量子暗号によって、最も高度なハッキングですら破れないサイバー空間のセキュリティが実現するだろう。

アルスター大学のサイバーセキュリティの専門家ケビン・クランは、「量子コンピューティングは、機械学習やクラウドコンピューティングを用いるデータ解析が利用される分野であれば、どこにでも応用可能」と説明する。データのパターンを探し、侵入を検出する量子コンピューターは、数百万手先にハッキングの”気配”を察知することができる。

【7. 狡猾なハッキング】

鉄壁のセキュリティを実現する演算能力はハッキングにも応用できる。現代最高の暗号技術は非常に難解な数学的問題を基礎としていることが多い。これらは二進数を利用するほとんどのスーパーコンピューターをすら食い止めるために十分なものだが、量子コンピューターが利用されればいとも容易く破られてしまう。

大きな数の因数分解を行うには、現代のコンピューターでは正解が出るまで1つ1つ試すしかないため、ハッカーにとっては最も厄介な問題である。

しかし量子コンピューターはあらゆる選択肢を同時に検証することが可能である。例えば、1つのRSA-768暗号(2つの素因数を持ち、768ビットの鍵を必要とするもの)を解くには数百台のコンピューターを走らせても2年はかかる。だが量子コンピューターなら1秒のさらに数分の1でそれをやってのける。

【6. 精密原子時計と物体検出】

原子時計はGPSや通信技術に不可欠のテクノロジーだ。最も正確な原子時計は、エネルギーレベルを変えたときに電子から放出されるマイクロ波の振動を利用して時を刻む。時計に使われる原子はほぼ絶対零度にまで冷却される。より長いマイクロ波に基づく時間で、精度を高めるためだ。

量子テクノロジーを採用する原子時計なら、超精密物体検出機を利用して、素晴らしい精度を実現できる。その検出機は重力・磁場・電場・力・動き・温度といった様々な現象のごくわずかな変化を感知し、時間として反映する(空間・物体・時間は密接に絡み合っている)。

高精度の検出機は地下に埋もれた物体や水中の潜水艦を発見する際にも役立つ。また車とそれ以外のものの区別する精度が向上するため、車の自動運転機能も大幅に改善されるだろう。

【5. 金融市場の進化】

世界各地が密接に関連しあう金融の世界では、スピードこそが最も重要である。しかし演算速度の不足に起因する数多くの問題が今も未解決のままだ。さらに既存のコンピューターでは将来における金融・経済の動向を大雑把にでも予測することができない。

さらに急激に変化する市場におけるオプション価格に関連する複雑な問題も解決できない。例えば、ストックオプションの多くは経路依存型の複雑なデリバティブを必要とする――つまりオプションの支払いは究極的には元になっている資産の価格の経路によって決定されるということだ。

オプションの考えうるあらゆる”経路”をマップ化し、予測することは、現在のコンピューターでは手に余る。しかし量子コンピューターなら理論上は不適切な価格が付けられたストックオプションを判別し、市場が動く前に利益を確定することができる。

無論、この手の力は量子コンピューターを所有する者に都合のいいように市場を歪める。その代償を払うのは量子テクノロジーを手にすることができない個人投資家や企業だ。

【4. 人間の心をマップ化】

ここ数十年で神経科学と認知科学は大きな発展を遂げたが、それでもなお心の仕組みについて判明していることは驚くほど少ない。

人間の脳は860億もの神経細胞で構成されている。その電気的な基礎については十分よく理解されている。が、問題なのは、脳の内部で結びつけられている細胞の物理的な基質が、心・思考・記憶・感情に変わる具体的な仕組みである。

心を理解しようと努める神経科学者は、脳が感覚データと入力を比較的予測可能な出力に変換することから、コンピューターの例えをよく利用する。ならば、コンピューターの仕組みを理解するうえでコンピューターを使う以上に優れた方法などあるだろうか?

神経科学者ケン・ヘイワース博士は、マウスの脳をマップ化するには1年から2年かかるだろうが、人間の脳をマップ化するのは既存の技術では不可能だろうと話している。ただし、量子コンピューターがあれば話は別だ。

【3. 惑星の発見】

量子コンピューターは宇宙探査にも力を発揮する。NASAでは、量子プロセッサを20ミリケルビン(絶対零度に近い)にまで冷却し、数十億ものデータを利用した非常に複雑な最適化問題を解こうと計画している。例えば、量子波の微細なゆらぎを利用して、遠方の目に見えない星々(あるいはブラックホール)が放つ微かな熱の差異を検出するといったことだ。

すでにNASAは量子コンピューター技術の一般的な原理を用いて、安全で効率的な宇宙飛行を実現しようとしている。NASAはほぼ10年前にロボットを宇宙に送り込むミッションを計画する傾向にある。その目的は量子最適化を利用して、ミッション中の出来事をきわめて正確に予測することだ。それはロボットを利用した宇宙ミッションにおいて制約となるバッテリーの効率的な利用法の考案にも役立つ。

【2. 遺伝学】

2003年にヒトゲノム計画が完了し、医学における新時代が到来した。ヒトゲノムを解明したことで、個人個人に最適な治療を考案できるようになったのだ。しかし人間のDNAの精妙さを理解しながらも、DNAがコードしているタンパク質についてはほとんど分かっていない。

量子コンピューターは、遺伝子がマップ化されたのと同じように、”タンパク質のマップ化”をすることができる。また原子レベルにおける複雑な分子の相互作用をモデル化することもできるだろう。

この解析ができれば、現在では治療不能とされる病気の治療法が発見されるに違いない。

量子コンピューターの速度は、”量子ドット”という数ナノメートルしかない極小半導体クリスタルの利用と解析にも役立つ。量子ドットは現在、ガンの発見と治療に関する最先端の研究で利用されているものだ。

またDNAの突然変異は、現在のところ完全にランダムに発生すると考えられているが、実は量子のゆらぎに起因している可能性も解明してくれるかもしれない。

【1. 素材科学】

量子コンピューターがあれば、分子が組み合わさったり、結晶化したりして新しい素材を形成する仕組みをマップ化することができる。これが新しい素材の誕生につながり、さらに新しい構造の作成にもつながるだろう。これはエネルギー・汚染管理・薬学の分野に影響する。

エンジニアがダムや飛行機を設計する際、まず最初に手がけるのが構造だ。しかし、それが分子や原子レベルになると直感に反する組み方をすることが多く、とてつもなく困難になる。新素材を探す化学者や物理学者の試みは、まるで信頼できる地図がないまま冒険の旅に出るようなものなのだ。

その信頼できる地図を与えてくれるのが、原子の相互作用を超高精度でシミュレートし、解析を行う量子コンピューターだ。これがやがてより効率的な新素材の開発につながる。すなわち、さらに優れた超伝導体・強力な磁石・エネルギー源などの開発が可能になるということだ。




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日記

ビットコインの基礎知識


いまさら聞けないビットコインの基礎知識

『いまさら聞けない ビットコインとブロックチェーン』(大塚雄介著、ディスカヴァー・トゥエンティワン)の著者は、仮想通貨交換取引所「Coincheck」、そしてビットコイン決済サービス「coincheck payment」を運営しているという人物。ビットコインの第一人者として、本書の冒頭ではビットコイン・ブームの到来について触れています。

本書執筆時点(2017年2月)のビットコインの時価総額は169億ドル、1ドル=110円で計算すると、1兆8590万円になります。驚くべきはその伸び率で、1年前の57億ドルのおよそ3倍にまで膨らんでいます。2年前は30億ドルですから、この1年で急成長したことがわかります。

また、ビットコインのユーザー数も拡大の一途をたどっています。2017年2月時点のユーザー数は世界で1186万人、1年前は580万人ですから、およそ2倍。2年前は290万人なので、倍々ゲームで増えてきているわけです。

(「はじめに」より)

とはいえ、果たしてビットコインとはなんなのか、よくわからないという人も少なくないはず。手にとって触れることのできるものではないだけに、仕方のない話かもしれません。

そこで本書では、ビットコインと、それを支えるブロックチェーン、さらにフィンテック(ファイナンシャルテクノロジー)の広がりについて解説しているわけです。PART1「ビットコインって何なの?」から、基本的な部分を抜き出してみましょう。

実態を持たないバーチャルなお金

ビットコインは「仮想通貨」や「暗号通貨」のひとつですが、そうしたくくり方は、ビットコインが持つ一面を表すに過ぎないと著者はいいます。アナログの現金とは異なる「デジタル通貨」であり、特定の国に属さず世界中で通用する「国際通貨」であり、誰かが一元管理するのではなく、世界中の人たちの手で運用される「分散型通貨」でもあるというのです。

実体を持たないバーチャルなお金なので、手で触ることはできないものの、「ウォレット」と呼ばれるバーチャルな専用の財布に入れて持ち歩くことが可能。スマホやパソコンにウォレットのアプリを入れておけば、いつでもどこでも使うことができるのだそうです。

なおビットコインそのものはクラウド上に保管されているため、スマホのデータを完全に消去しても、ビットコインが失われる心配はなし。別のスマホやパソコンからログインしなおせば、ちゃんと残っているということです。(28ページより)

持ち運び自由の「電子データ」

デジタル通貨でもあるビットコインは電子データにすぎないので、どれだけ金額が大きくなっても、逆にいくら細かい金額に分けても、かさばる心配はありません。1円単位の支払いから、数百、数千万円単位の支払いまで、すべて同じウォレットを通じて行うことができるということ。

とはいえ、ビットコインをそのまま一般の銀行に預けることはできないのだとか。先にも触れたとおり、手に入れたビットコインはスマホやパソコンにダウンロードされるわけではなく、取引所が用意したクラウド上に預けっぱなしになっているわけです。

株を買っても株券の現物をもらうわけではなく、証券会社に預けたまま、売買の指示を出して実際の取引を代行してもらいます。同じようにビットコインの取引においても、アプリで指示を出すだけ。実際の送金は、ビットコイン取引所などが行なうのだそうです。(30ページより)

特定の国に属さない「国際通貨」

ご存知のとおり、日本国内では「円」ですべての支払いが行われ、米国内では「ドル」ですべての用事が済みます。各国の通貨は、その通貨を発行する国と切っても切れない関係にあるわけです。

日本銀行や米国のFRB(連邦準備制度理事会)、欧州のECB(欧州中央銀行)など、各国の中央銀行は通貨を発行し、発行済の通貨の量(マネーサプライ)をコントロールすることによって、金利や景気に影響を与えています。

一方、どこか特定の国や中央銀行にあたる組織が発行しているわけではないのがビットコイン。国によるコントロールを受けないため、その国に受け入れ体制さえできていれば、世界中どこでも同じように使うことができるということです。つまりそういう意味では、「真の国際通貨」といえると著者。(32ページ)

「民主的な運用」と「分散型ネットワーク」

ビットコインは特定の国が発行・管理していない代わりに、ネットワークに参加している人たちが主体となって、自分たちの手で運用しているもの。世界中のいたるところで1日24時間、365日行われている取引を、参加メンバーがお互いに承認し合うことによって「取引の正しさ」を担保しているのだといいます。

それを支えているのは、「P2P(Peer to Peer)ネットワーク」による分散処理システム。中央のサーバーで集中管理するのではなく、ネットワークにつながれたコンピューターが取引の正しさを商品するため、世界中で稼働しているのだそうです。

誰かが一元的に管理するのではなく、メンバー相互の承認によって運営されているということ。つまり民主的な通貨であり、中央集権型のクライアント・サーバー方式とは正反対の「分散型通貨」ともいえるということ。(33ページより)

ビットコインは「暗号署名入り」

現金は所有できますが、ある特定の一万円札の持ち主が自分だと名乗ることは不可能。お札に所有者の名前が書いてあるわけではなく、「この一万円札」も「あの一万円札」も誰のものでもないからです。

たまたま手にしたその人が、一時的に「一万円という価値」を所有したというだけのこと。ですから、もしその一万円札を盗まれて使われてしまったとしても、「この一万円札は自分のものだから返して」という理屈は成り立たないわけです。同じように、自分で働いて得た一万円も、投資で儲けた一万円も、ギャンブルで買った一万円も、すべて同じ一万円だということになります。

もちろん「暗号通貨」であるビットコインも、「名無しの権兵衛」であることは同じ。しかし特徴的なのは、「電子署名」という暗号技術によって、現在の所有者に無断で送金することができないようになっている点だといいます。たとえばAさんが所有する1ビットコインは、Aさんの許可なく、勝手にBさんのものにすることはできないというのです。

しかもそれだけではなく、ビットコインには過去のすべての所有者の名前が記録されているのだとか。つまり「このビットコインは最初はAさんの手元にあり、次にBさんの手に渡り、現在はXさんのものである」という所有者の遍歴がわかるようになっているということ。そのため、ビットコインがどういう取引をして現在に至ったのか、必要があれば、あとからさかのぼって確認することができるというのです。

こうした性質があるからこそ、ビットコインをはじめとする仮想通貨は、マネーロンダリングのような不正操作には悪用されにくいわけです。(34ページより)

ビットコインを使うメリットは? 

1.投資対象として

一般の人がビットコインを使うメリットは、現状では大きく分けて2つあり、そのひとつが投資対象としての利用なのだそうです。

ビットコインの価格は常に変動しているため、下がったときに買って上がったときに売れば、その差額が儲けになるのは、他のあらゆる投資と同じ。短期的に見れば、円ドル相場などとくらべて値動きの激しいビットコイン相場は先読みがしづらいものの、ビットコイン市場そのものがまだまだ成長過程であるため、長期的に見れば将来的な値上がりが期待できるというのです。(60ページより)

ビットコインを使うメリットは?

2.送金手段として

ビットコインを使うメリットの2つ目は、国をまたいでお金を動かすこと。海外送金や海外決済の手段として優れているということです。

たとえば日本や米国に出稼ぎに来たフィリピンの人たちが母国に送金するという場合、銀行を経由すると手数料が高く、時間もかかるもの。コンビニATMやスマホで送金できるセブン銀行などを利用した場合、1万円送るのに990円、5万円送るのに1500円、10万円送るのに2000円といった手数料がかかるわけです。

しかし、そういうときにビットコインを使うと、とても安い手数料で素早く送金することが可能。1%ほどの手数料で瞬時に送金が完了するため、1000円単位でも気兼ねなく送金できるため、送る人も送られる人もハッピーになれるというのです。(78ページより)

もちろんここでご紹介したことは、ビットコインのほんの一側面にすぎません。しかし、可能性の一端は感じることができたのではないでしょうか。本書を通じてさらにビットコインの仕組みからルールまでを深く理解すれば、投資などについての考え方が変わるかもしれません。




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