| 研究領域 | 生物多様性を規範とする革新的材料技術 |
|---|
| 研究課題/領域番号 |
24120008
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
石田 秀輝 東北大学, 環境科学研究科, 教育研究支援者 (10396468)
|
|---|
| 研究分担者 |
小林 秀敏 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (10205479)
阿多 誠文 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 研究員 (60192465)
古川 柳蔵 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (60420006)
山内 健 新潟大学, 自然科学系, 教授 (90262477)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2012-06-28 – 2017-03-31
|
| キーワード | 生物規範 / ライフスタイル・デザイン / テクノロジー・ガバナンス / Bio-TRIZ法 |
|---|
| 研究実績の概要 |
バックキャスト法で描いたライフスタイルの社会受容性と90歳ヒアリング手法から、制約の中での豊かさの構造を評価した。心の豊かさとは、70の要素で構成され、制約を自らの知恵や技で乗り越えることにより得られるものであることが明らかとなり、技術可能な社会に求められる技術は、単に利便性や快適性を与える技術ではないことが示された。また、バックキャスト法により描いたライフスタイルだけでなく、自然を基盤として制約の中で暮らしていた戦前の暮らしのデータの行為分解木の作成に取り組み、行為と心の豊かさに関する標準語彙の集約を始めた。
ライフスタイルをさらに細部に分解した技術要素レベルのマッチングに関しては、技術要素を具体的なテクノロジーに展開するためにBio-TRIZ手法の可能性を検討し、プロトタイプDBにより、具体的にテクノロジー抽出が出来ることを明らかにした。バイオミメティック製品の標準化に準じた材料開発を誘導できるDBの構築について検討した。ビッグデータ中で、クラスター形成の核となる有用な生物機能情報を国内外の研究事例から抽出するとともに解析を行い、DB情報の量と質を拡充した。さらには、Bio-TRIZ DBの情報から、電気化学的な高分子合成法により、生物様運動素子などのバイオミメティク材料を開発した。
国際標準化機構（ISO）で進んでいるバイオミメティクスの国際標準化活動ISO/TC266 Biomimeticsの第4回総会がベルギーのリエージュで開催され、WG3 Biomimetic structural optimizationが工業製品の形状やトポロジーの最適化アルゴリズムを国際標準の発行に至った。WG1におけるバイオミメティクスの用語や定義に関する議論も国際標準として発行されることになった。また参加国内で十分な議論を可能とするため、タスクグループを提案した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成26年度までは、バックキャスト手法によるライフスタイル、さらにはオントロジーを用いたライフスタイルを実現するのに必要な技術要素とBio-TRIZを繋ぐために必要な機能や要件を明らかにし、Bio-TRIZプロトタイプDBを実現するところまで達成した。
オントロジー工学を初めて導入し、ライフスタイルの行為分解木を作成できることを明らかにした。これにより、ライフスタイルが構造化され、データ化可能となり、コンピュータ処理による機能、技術、課題ワードによる検索が可能となった。ライフスタイルをさらに細部に分解した技術要素レベルのマッチングに関しては、技術要素を具体的なテクノロジーに展開するためにBio-TRIZ手法の可能性を検討し、プロトタイプDBにより、具体的にテクノロジー抽出が出来ることを明らかにした。
具体的な成果例の一つに、トンボの風力発電機がある。バックキャスト手法によるライフスタイルから、従来のテクノロジーでは達成できなかった、10-5以下の低レイノルズ数領域で、高効率の発電機を創ることに成功した。家の中でそよ風や微弱なエネルギーを回収し、蓄電し、それを使って楽しむライフスタイルをバックキャスト手法で描き、低速で滑空可能な生物を探し、トンボの翅を見つけ、このコルゲート翼を分析し、応用することで、微風で発電する小型風力発電機の技術開発に成功した。
また、Bio-TRIZ手法を用いた成果例としては、ケミカル・バイオリアクターがある。管の中に突起物を存在させ、それによる管内抵抗を増加させないという矛盾に見える課題をBio-TRIZを用いて目的の解を得ることに成功した。矛盾に見える課題の解決方法は限られており、これを体系化することで、生物界での解決策を応用できる。生物種の数は膨大であるが、課題の解決策は有限であり、これを利用することで有効な技術へたどり着くことができる。
|
| 今後の研究の推進方策 |
ニーズオリエンテッドの基盤となるライフスタイル研究に関しては、ライフスタイル導入先の生活者とのコミュニケーションをより促進する。例えば、次のことを具体的に注力する計画である。
1)北上市、豊岡市、沖永良部島を中心に実装試験（環境と成長の両立のためのライフスタイル導入）の準備を進めており、関連する行政及び生活者がそのメンターとして育てる。
2)環境と成長の両立を目指したライフスタイル研究は、主に東北大を中心に、その手法開発とともに進められ、そこから生まれた90歳ヒアリング手法やその社会実装手法は多くのメディアに取り上げられ、顕彰された。さらに、メディアを利用し、ライフスタイルの見直しの啓蒙を促進する。
3)ライフスタイルとテクノロジーを繋ぐための企業を中心とした勉強会（ネイチャー・テクノロジー研究会）は、隔月開催し、生物規範工学の社会的価値を確保しつつある。生活者とのコミュニケーションをさらに注力する。
本研究で開発しているBio-TRIZ DBは、生物のサブセルラー効果を基軸とした最先端研究情報を導入しており、テクノロジー創出のモチベーションが向上する効果が期待できる。さらにISOのバイオミメティック製品開発工程に準じた発想支援ができる新規なDBで、オープンデータを前提とした世界初のバイオミメティック製品に係るデータベースであるため、技術者と生物学者のコミュニケーション促進や目利き人材の養成に利用可能である。既に、Bio－TRIZのデータはBio-TRIZについて学習した新潟大・大阪大の学生が中心に収集し、この研究手法を修得しており、将来、大学、国際機関、企業等の研究で活用できる人材に成長すると期待され、また、高校や小学校ではSSH、サイエンスサーカス事業で訪問、啓発活動を継続しており、さらに注力していく計画である。
|
