世界経済フォーラムの10周年記念版「トップ10新興技術レポート」では、今後3～5年で世界に影響を与えると見込まれる新技術を取り上げています。
世界経済フォーラムとScientific Americanが招集した専門家が、農業、健康、宇宙分野に革命をもたらす可能性のある技術の進歩を取り上げています。
自己施肥作物、オンデマンド医薬品製造、呼気センサー診断、3Dプリント住宅は、リストに掲載された技術の一部です。
COP26では、各国が今後10年間の温室効果ガス排出削減に向けた新たな野心的目標を約束しました。これらの約束の実現は、グリーン技術の開発と規模拡大にかかっています。
こうした技術のうち2つ、すなわち「グリーン」アンモニアの製造と、自ら肥料を生成する遺伝子組換え作物は、いずれも農業をより持続可能にすることを目指すもので、今年のリストに選ばれました。
トップ10新興技術
疾病を診断できる呼気センサーから、低消費電力機器のワイヤレス充電まで、今年の注目すべき新興技術リストには、環境、健康、インフラ、接続性に関連する刺激的な進歩が詰まっています。専門家は、数多くの候補の中から、現状を覆し、真の進歩を促す可能性を秘めた新たな進展を厳選しました。
2021年のトップ10新興技術は以下のとおりです：
脱炭素化の台頭
地球の大気中の過剰な二酸化炭素が熱を保持し、惑星温暖化を引き起こすと科学者が提唱してから1世紀が経ち、日常生活のあらゆる側面で脱炭素化を推進する世界的な取り組みが進行中です。政府と産業界は、二酸化炭素排出量の削減に向けた画期的な公約を行っています。
これらの公約を果たすには、今後3～5年にわたり、次のような初期段階の技術を前例のない規模で革新し、産業レベルまで拡大する必要があります。大規模エネルギー貯蔵、低炭素・無炭素の化学原料、再活性化された鉄道輸送、炭素隔離、低炭素農業、ゼロエミッション車両および動力源、さらにグローバル規模で合意された遵守状況のモニタリングなどです。
自ら肥料を生成する作物
現在、世界では作物の生産量を高めるために年間て111,000万トン以上の窒素肥料が使用されています。大豆やインゲン豆などのマメ科植物のように、作物自身が窒素を取り込み、アンモニアの形で自らに「固定」できたらどうでしょうか。注目すべき新興技術の一つとして、研究者はトウモロコシなどの他の作物や他の穀物にも自己施肥させることを目指しています。
あるアプローチでは、研究者はマメ科植物と細菌の共生的な分子間コミュニケーションを模倣し、マメ科植物の天然の肥料工場である根粒を作り出そうとしています。別のアプローチでは、通常は穀物の根に定着する土壌細菌（ただし通常は根粒は形成しない）に、大気中の窒素を植物が利用可能なアンモニアに変換する重要な成分であるニトロゲナーゼを生成させる取り組みが行われています。
呼気一吹きで疾病を診断
まもなく、病気の検査は息を吐くのと同じくらい簡単に患者が受けられるようになるかもしれません。新しい呼気センサーは、人間の呼気に含まれる800種類以上の化合物の濃度を採取することで疾病を診断できます。例えば、呼気中のアセトンの量が増加している場合は、糖尿病を示します。センサーは、呼気成分が金属酸化物半導体の上を流れる際の電気抵抗の変化を検出します。その後、アルゴリズムがセンサーのデータを分析します。
この新興技術が普及するには改良が必要ですが、2020年3月に中国武漢で行われた研究では、センサーはCOVID-19の検出において95％という驚異的な精度を達成し、患者の識別において100％の感度を示しました。
オンデマンドでの医薬品製造
現在、医薬品は一般的に大量のバッチで製造されており、異なる部品が世界各地に分散した多段階のプロセスで作られています。このプロセスの完了には数か月かかることがあり、数百トンの材料が関わるため、品質の一貫性や安定供給に課題が生じています。マイクロ流体技術とオンデマンド医薬品製造の進歩により、現在では少数ながら増えつつある一般的な医薬品を必要に応じて製造できるようになっています。
連続フロー製造とも呼ばれるこのプロセスでは、原料をチューブを通じて小さな反応チャンバーに送り込みます。医薬品は、遠隔地やフィールド病院にある携帯型機器で製造でき、個々の患者に合わせた用量に調整することも可能です。残された課題は、この新興技術のコストが高いため、それを削減することです。
無線信号からのエネルギー
モノのインターネット（IoT）は、機能の一部にインターネット接続を活用する数十億台の電子機器で構成されています。IoTセンサーは、日常生活に不可欠なデータを報告する極めて低消費電力の機器であることが多く、バッテリーの寿命には限りがあり、一度設置されると周辺環境によっては物理的に接触できないことがあるため、充電を維持することが課題となっています。
5Gが適切な電力の無線信号を提供するようになったことで、IoTセンサー内の小型アンテナがそうした信号から「エネルギーを収穫」できるようになりました。この新興技術の前身は、ドライバーが料金所を通過する際に発信される無線信号で作動する自動「タグ」として、長年使用されてきました。
より長い「健康寿命」の実現
世界保健機関は、2015年から2050年にかけて、60歳以上の世界人口の割合が12％から22％へとほぼ倍増すると予測しています。加齢は、がん、2型糖尿病、認知症、心疾患などの急性および慢性の病気と関連しています。
研究者は、加齢の分子メカニズムについて初期段階の理解を示しており、それにより、単に長生きするだけでなく、より健康的な生活を送る助けになる可能性があります。オミクス技術（例えば、細胞内のすべての遺伝子活動やすべてのタンパク質の濃度を同時に定量化できる技術）やエピジェネティクスからの知見を用いることで、研究者は疾病の強力な予測因子となる生物学的マーカーを特定でき、これが予防的治療の標的となります。
アンモニアのグリーン化
世界に食料を供給するため、作物にはしばしば、アンモニアから製造された大量の肥料が必要です。肥料用のアンモニアの合成には、ハーバー・ボッシュ法と呼ばれるエネルギー集約型の方法が用いられ、大量の水素の供給が必要です。現在、水素の多くは、電力を使って水分子を分解する電気分解、または炭化水素の高温分解によって製造されています。両方の方法を推進するために必要なエネルギーは、現在、大量の温室効果ガスの排出につながっています。
再生可能エネルギー源が普及しつつある現在、温室効果ガスを排出しない「グリーン」水素が生成されています。グリーン水素は、大気中の過剰な炭素を削減するだけでなく、化石燃料を原料として使用した場合に混入する汚染化学物質を含まず、その純度によりアンモニア生成を促進する、より効率的な触媒作用が可能になります。
ワイヤレス化するバイオマーカー機器
針を好む人はいません。しかし、多くの一般的な急性および慢性の病状では、がん治療、糖尿病、その他の病状の進行を追跡する上で重要なバイオマーカーをモニタリングするために、大小さまざまな血液採取を頻繁に行う必要があります。低消費電力の無線通信の進歩や、光学プローブと電子プローブの両方を用いた新しい化学センシング技術により、重要な医療情報の連続的かつ非侵襲的なモニタリングが可能になりつつあります。
100社以上の企業が、さまざまな用途で無線バイオマーカーセンシング機器を導入または開発しており、世界的な有病率を考慮して糖尿病に重点が置かれています。無線接続には、必要に応じてデータを即座に利用できるという利点があり、遠隔地にいる医療専門家が介入することを可能にします。
現地の材料で印刷された住宅
大規模に拡張された3Dプリンターを使用した住宅の製造は、すでに米国やその他の先進国で限定的に導入されています。インフラが限られており材料の輸送が困難な発展途上国では、3Dプリンターを使用した最近の実証において、現地で調達した材料、粘土、砂、現地の繊維を用いて構造物を印刷することで大きな前進を遂げています。これにより、建設現場への輸送が必要な材料の約95％を削減できます。
この新興技術は、住宅需要が切迫しており、実行可能な輸送網が存在しない遠隔地に、頑丈な避難所を提供できる可能性があります。その結果、取り残されがちな国々にとって、ゲームチェンジャーとなる可能性があります。
宇宙が地球をつなぐ
モノのインターネット（IoT）のセンサーは、天候、土壌の状態、湿度レベル、作物の健康状態、社会活動、その他無数の貴重なデータセットに関する重要な情報を記録し、報告できます。近年、低地球軌道上の無数の低コスト小型衛星が、そのようなデータを世界規模で取得し、処理のために中央施設へ送信できるようになったことで、IoTは、従来のインターネットインフラが存在しなかった、これまでアクセスできなかった発展途上地域を含め、前例のないレベルでの地球規模の理解を可能にするでしょう。
低消費電力の安全なデータリンクや、寿命の短い低地球軌道衛星の問題など、課題は残っていますが、着実な進歩により、今後3～5年で世界的な展開が期待されます。
すべてのポッドキャストはこちらからご覧いただけます。
購読：Radio Davos、Meet the Leader、Agenda Dialogues。
FacebookでWorld Economic Forum Podcast Clubに参加しましょう。
