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2023年9月23日土曜日

水蒸気放出(1)

福島第一原子力発電所からのALPS処理水放出の代替案として,水蒸気放出の可能性があった。これを議論する前提として,福島県浪江の気候を調べた。このために,GPT-4,Bard,Perplexity,Bing,に尋ねるといずれもそれらしい答えが返ってきた。思わず,この4つのデータを平均して使おうかと思ったが,しばし思いとどまった。

正しいデータは,気象庁にあった。過去の気象データ検索の中に,各地のデータや平年値(過去三十年間の平均値)がおさめられている。浪江(福島県) 平年値(年・月ごとの値)は次のようになった。ただし,浪江のように湿度データがない地点もある。そこで,同じ,福島県浜通りの南側にある小名浜のデータで代替する。

これらのデータを使うと水面からの水蒸気の蒸発速度(mm/day)を求めることができる計算サイトがいくつかある。必要なインプットは,気温(℃),相対湿度(%),気圧(hPa->1013.25hPa),液温(℃),風速(m/s),水面の代表的な長さ(m->10m) である。

水温が気温と一致している場合と,水温が気温より5度高い場合を次の表に示す。

 気温湿度 *風速晴日 ≧40%蒸発量 蒸発量+
1月2.2582.022.50.150.30
2月2.7592.020.60.160.31
3月5.7622.219.50.190.38
4月10.7682.117.90.220.43
5月15.5761.816.50.220.51
6月18.8831.511.70.170.50
7月22.6861.311.40.170.53
8月24.0841.414.90.220.62
9月20.6801.412.20.220.56
10月15.1751.414.90.190.45
11月9.7691.619.10.170.38
12月4.7621.821.00.170.32
全体12.7721.7201.90.190.45

年平均しても,それぞれ 0.19mm/dayと0.45mm//day程度だった。実際には,もう少し大きいかもしれない。[1]によれば,福島の緯度 37.3度にある湖だと750mm/year ≒ 2mm/day 程度にはなるようなので。続く・・・。

[1]湖面や海面の蒸発(近藤純正)
[2]こぼれた水は何時間で乾くか(化学工学資料,伊東章)

2023年9月19日火曜日

テクタイト

隕石(小惑星)の衝突といえば,6600万年前にメキシコ湾ユカタン半島にチュチュラブクレータを作った10-15km級の衝突が思い浮かぶ。恐竜絶滅の原因ではないかとされているものだ。1908年のツングースカ大爆発も,50-60m級の隕石衝突が原因だとされ,また,2013年のチェリャビンスク隕石は,10m級の隕石である。


問題のテクタイトである。NHKのコズミックフロントの「ロスト・クレーター79万年前の天体衝突」で取り上げられていた。テクタイトとは,高速で衝突した巨大な隕石のエネルギーで蒸発帰化した地表の石や砂が上空で急冷して固まった天然ガラス(数cmの円形や水滴上のもの等)が広範囲に飛散したものである。

ただし,これが実際に見つかっている例は,北米(チェサピーク湾,3400万年前,隕石直径 数km),ヨーロッパ(ドイツ・チェコ,1400万年前,隕石直径 1.5km),アフリカ(コートジボアール,100万年前),アジア・オーストラリア(ラオス,79万年前,隕石直径 2km)の4つだけである。

最初の3つは,衝突の際にできたクレーターが見つかっているが,アジア・オーストラリアに広く分布したテクタイトの原因である衝突クレーターが未発見だった。それを探るというのが番組の趣旨で,国際研究チームに日本の千葉工業大学の地球学研究センターの多田隆治,多田賢弘チーム(80万年前に東南アジアで起きた小天体衝突の位置、規模、様式特定と環境への影響評価:科研費国際共同研究強化B)が参加していた。

その結果,衝突地点がラオスのボーラウェン高原にあって,新しい溶岩堆積層に覆われたものと考えられるようになった。この79万年前の衝突により,地域的な生物絶滅(急減少)が起こったらしい。ジャワ原人の絶滅にも影響しているとか。


写真:テクタイト(Wikipediaから引用)

千葉工大の地球学研究センターのページには松井孝典(まついたかふみ)さんが,センター所長として載っていた。彼は,2020年には4年間の任期で千葉工大の学長にも就任していたが,2023年2月に亡くなっていた。そのあたりのコメントくらいあってもよかったのに。千葉工大の次期学長は伊藤譲一だった。

2023年9月17日日曜日

樹氷の世界

霧の彫刻からの続き

自然を見る眼が親愛の情を失えば,相手も決してその本性を明かさないものである。

これは中谷宇吉郎(1900-1962)の随筆集「樹氷の世界(甲鳥書店,1943)」に掲載されていて,NHKの日曜美術館天にささげる霧 霧の彫刻家・中谷芙二子」のテーマとして紹介されたフレーズだった。

最初は,この出典がわからず,Googleで検索しても全く見つからない。一方,青空文庫には中谷宇吉郎の随筆などが240編ほど収録されている。これを順番に調べるのは大変だ。wgetで自動ダウンロードしようとしたら,ファイル構造が単純でないため挫折した。

そこで,ChatGPTのAdvanced Data Analysis(旧 Code Interpreter)の助けを借りることにした。ところがこの子は,ファイルは受け付けるが,ウェブにはアクセスできない。尋ねてみると,中谷宇吉郎のそのデータは持っているというので,20編ずつ探してもらった。3ブロック目でヒットして,その答えは「自然の法則」というタイトルだという。しかしこれは実在しない。

そこで,GoogleのBardのほうに問い合わせた。こちらは手早く自信満々で「はい、わかります。随筆集「雪の結晶」の中の該当する随筆のタイトルは「雪の結晶と私」です」との回答があった。が,これも実在しない。どいつもこいつも役に立たない。

神田敏晶さんが,$20/月もかかる ChatGPT-Plusの解約をすすめていたので,早速これに従うことにする。


その後,人力でようやくさきほどの情報「樹氷の世界」までたどりついた。この本の著作権は切れていて,国立国会図書館のデジタルアーカイブに存在していることが分かった。この随筆集には,17編の記事があって,順番に読んでみたが見つからない。なんのことはない,403pにある後書きの部分にあるのだった。

P. S. 終戦の2年半前に出版されたもので,著者の様々な葛藤があらわれている随筆集だった。





[1]中谷宇吉郎 近代日本人の肖像(国立国会図書館)
[2]中谷宇吉郎教授の逝去を悼む(北海道大学理学部物理学教室)
[3]中谷宇吉郎先生のご業績とお人柄(若濱五郎 1927-2021)
[4]北大における雪氷学(北大百年史,黒岩大介)
[5]低温科学研究所(北大百年史,部局史)
[6]岩波映画製作所(1949年の中谷プロダクションがその前身)
[8]中谷宇吉郎記念財団(代表理事 中谷芙二子)
[9]氷雪物理学(対馬勝年)




2023年9月16日土曜日

霧の彫刻

NHKの日曜美術館で,中谷芙二子(1933-)の霧の彫刻が取り上げられていた。

90歳の中谷芙二子は,雪の結晶,人工雪の研究で有名な中谷宇吉郎(1900-1962)の二女として札幌に生まれた。当時北海道大学教授になったばかりの中谷宇吉郎は,石川県加賀市片山津町の出身で,小松中学,第四高等学校から東京大学理学部物理学科に進み,寺田寅彦(1878-1935)に師事した。三姉妹の母の静子(1910-1986)も金沢出身だった。長女の咲子(1932-)が地質学者,番組の最後にも登場した三女の三代子がピアニスト(1944-)でともにアメリカ在住だ。甥の中谷健太郎(1934-)が由布院温泉の亀の井別荘を経営している。


芙二子は,高校卒業後に父の仕事の関係で渡米し,ノースウェスタン大学美術科を1957年に卒業している。1966年には,Experiments in Arts and Technology (E. A. T. ) のメンバーとなった。E. A. T. の活動の最高峰として,大阪万博1970のペプシ館がある。ここで芙二子は霧の彫刻によってパビリオンを覆うことに成功した。これは,16ミクロンのノズルの前に針をおいて,70気圧で噴射される水を砕き,20〜30ミクロンの霧粒として噴射するものであった。

1970年7月に訪れた大阪万博では,最初の夜に赤く照らされて工事中のデザインだった横尾忠則のせんい館の夜の外観は見たが,エキスポランド側にあった霧に包まれたペプシ館には行かなかった。


中谷芙二子の考えを要約すると次のようなものであった。
霧の彫刻は,純水で作られた大量の霧を発生させて,環境と人間のインタラクションを楽しむ芸術だ。霧の中に入ることで,人は視覚だけでなく,全感覚を通して環境を知覚することになる。それは,不可視である大気が呼吸する様子を人が知覚することを助ける。またこれにより人の行動自身も影響されることになる。自然を美の対象と考えてはいけない。それは,人それぞれが自分の方法で発見する自然との関係の中に生まれてくるものだ。
番組は,日本各地での取り組み,とくに田中泯とコラボレートした舞踊と霧のパフォーマンスを中心に話が展開した。加賀市にある中谷宇吉郎雪の科学館にも常設の霧の彫刻「グリーンランド氷河の原」があり,グリーンランド(中谷宇吉郎が調査でよく通っていた)から氷河の堆積石を60トン(環境大臣と交渉してゲットした)を日本に運んで厚さ15cmに敷き詰めた空間に霧を流していた。


写真:中谷宇吉郎雪の科学館にある霧の彫刻(グリーンランド氷河の原)


[1]霧の抵抗 中谷芙二子(水戸芸術館)
[3]アーティスト・中谷芙二子のふたつの顔飯田豊評「霧の抵抗 中谷芙二子」(美術手帖)

2023年9月13日水曜日

国際卓越研究大学

どうする大学からの続き

9月1日,東北大学がはじめての国際卓越研究大学の認定候補に選ばれた。

平成に入って(1989)バブルが崩壊(1992)し,阪神・淡路大震災(1995)があり,有馬さんがその道を開いた(1999)国立大学の法人化(2004)がスタートした。バブル崩壊後の30年で大学は疲弊し,日本の研究力は地に落ちつつあるとの認識が広がりつつある[1][2]。

そこで登場したのが,日本学術会議ではなく内閣府の総合科学技術・イノベーション会議だ。政府が大学予算を絞ってきたのが問題ではあるが,日本にも米国のトップ大学のような基金があれば大学は活性化できるというロジックで,2020年12月に閣議決定されたのが次の方向性である。
10 兆円規模の大学ファンドを創設し、その運用益を活用することにより、世界に比肩するレベルの研究開発を行う大学の共用施設やデータ連携基盤の整備、博士課程学生などの若手人材育成等を推進することで、我が国のイノベーション・エコシステムを構築する。
その基本的な考え方が定められ[3],具体化策は,法改正により科学技術振興機構の新しい役割として追加された[4]。ますます大学の選択と集中が加速され,金融資本だけが繁栄するというスバラシイ施策だ。

10兆円基金の年間運用益を3000億円と見込み,最終的にはこれで4-6大学を支援することになりそうなので,1大学平均500-700億円というところか。科研費の年間予算規模が2500億円なので,運用が成功すれば科研費総額を5大学だけに配るというような凄まじい話だ。


これに10大学(早稲田,東京科学,名古屋,京都,東京,東京理科,筑波,九州,東北,大阪)が応募した。大手の大学で申請しなかったのは,慶応義塾大学と北海道大学だった。その中から,東北大学,東京大学,京都大学が現地調査の対象として絞り込まれたというニュースを聞いたとき,てっきりこの三大学で決まったものだと思っていた。

ところがフタを開けてびっくり,東北大学1校だけが選ばれて,2024年度から支援を受ける候補になった。東北大学の計画書(の中のKPI)をみて,こんな絵空事で通るのかと奥村先生が憤っていた。25年間続けて,論文数が年率5.2%で増加し,そのうちTOP10%論文数が9.2%で増加するというのだから。

各大学の予算と今回の大学ファンドのオーダーを比較しようとして,大学名,予算規模,教職員数,学生院生数のリストをつくるようにChatGPTに頼んだところ,大学ファンドの話を持ち出しただけで全く役に立たなかった。むしろBardがのぞみの形を出力してくれたのだが,チェックすると数値は出鱈目だった。しかたがないので,人力で対応した。

順位 大学名 予算(億)  科研費(億)    教職員数 院生・学生数
1 東京大学    2,538  211        11,547  27,368
2 慶應義塾大学   2,791  36            4,247  33,052
3 京都大学    1,839  141         5,553  22,295
4 大阪大学    1,602  101         5,058  20,969
5 東北大学       1,532  101         6,398  17,591
6 早稲田大学      1,022  27            3,209  47,127
7 九州大学    1,358  69            4,572  18,560
8 筑波大学    1,123  43            4,627  16,507
9 東京科学大学  1,176  117           4,824  13,429
10 名古屋大学   1,289  78            3,207  15,902
11 北海道大学   1,077  60            3,920  17,541
12 東京理科大学  535   11            1,501  19,768
極めて局所に投入される大学ファンドの運用益は,各大学の予算規模の20%とか25%に相当するので,なんだかむちゃくちゃなことになりそうだ。どうして,こんなに荒っぽい政策しか考えつかないのだろうか。文部科学省のNISTEPは遅ればせながらややまともな分析をしているのだけど[1] ,時既に遅しということか。

*科研費は12大学・機関(-東京理科大+理化学研究所)で936億円(全体の40%程度)を占める。

[1]我が国の研究力の動向(文部科学省科学技術・学術政策研究所,2023.4)
[2]大学の研究力強化に向けて(文部科学省大学研究力強化室)
[3]世界と伍する研究大学の実現に向けた大学ファンドの資金運用の基本的な考え方(総合科学技術・イノベーション会議,2021.8)
[4]大学ファンドについて(科学技術振興機構)

2023年8月31日木曜日

ALPS処理水(4)

ALPS処理水(3)からの続き

東京電力や経済産業省の処理水ポータルサイトをみても,肝腎の情報がわからない。ALPS処理水の希釈放出は科学的に安全ですということだけが,これでもかと繰り返し強調されている。

科学の素養があるインフルエンサーの多数派は,単純化された前提と論理の組み合わせで,科学的には絶対に安全なのだとSNS上で強調している。科学的な問題点を指摘する声があっても議論はかみ合わず堂々巡りになる。それだけではなく,疑問や不安を表明すること自身が,フェイクであり風評加害であるという言説まで飛び出す始末だ。

ニセ科学バッシングもそうであったけれど,科学的にありえないことを否定できるという絶対的な正義の立場にたつとき,人々は安心して敵を追いつめることができる。そこまではよいとしても,その習慣が,コロナ感染症拡大時のPCR検査やワクチンの安全性や今回のALPS処理水放出のような微妙な場合でも科学の名のもとに威力を振るうことになる。そして,それは政治的な権力を持つ側の主張と重なることが多い。


自分が知りたかった情報は何か。トリチウムの発生量と放出量をなるべく正確に理解して,それがどのように推移するかを理解したいということ。

今は漠然と,基準濃度以下で科学的にはまったく安全だから,安心して魚介類を食べなさいという話になっているが,これがいつまで続くかは曖昧だ。廃炉に30-40年かかるとはいうものの,その道筋も完了形態も全く明らかにされていない。確かにデブリの性状が不明だと,再臨界を避けながら冷却する処理方法が簡単には確定しないというのは分かる。


トリチウムの発生量=トリチウム汚染水の発生量 × 発生時点のトリチウム濃度である。
タンクのトリチウム濃度としては,K4群:19万Bq/L,J1-C群:82万Bq/L,J1-G群:27万Bq/Lという数字がみつかった。35基あるK4群タンク以外のタンク数やその意味は探しきれなかった。また,前回示したように,全タンク群平均:62万Bq/Lという数字もある。

ところで,82万Bq/Lはトリチウムの放出における告示濃度(6万Bq/L)に対する比率14であり,生成時点でのトリチウム濃度はこれを越えることは間違いない。とりあえず,この値を採用して計算を進めてみる。福島第一原子力発電所の汚染水環境において,1年間に新たに発生するトリチウムの量は,90㎥/日×365日×8.2億Bq/㎥ = 27兆ベクレル/年,これだと希釈したALPS処理水を22兆ベクレル/年で放出しても一定量は残存することになる。


2023年8月29日火曜日

大阪市科学館学芸員

大阪市立科学館の学芸員(物理学)の募集がある。珍しいことだ。どなたかが退職されたのだろうか。早速,応募要項の小論文に挑戦してみた(もちろんChatGPTさまがです)。

Q:User
博物館が社会的機能を果たすための、学芸員の役割を述べなさい。 ( 800 字以上 1,000字以内)


A:ChatGPT
博物館が社会的機能を果たすための学芸員の役割

博物館は、歴史、文化、自然などの多岐にわたる知識を保存し、伝える場所としての役割を果たしています。その中心に位置するのが、学芸員という専門家です。学芸員は博物館の社会的機能を果たすために、以下のような役割を担っています。

1.知識の保存と伝承
学芸員は、博物館に収蔵されているアイテムや情報の専門家として、それらの保存と管理を行います。また、展示を通じて一般の人々に知識を伝える役割も果たします。これにより、文化や歴史が次世代に継承されることを保証します。
2.展示の企画・制作
学芸員は、博物館の展示の企画や制作を行います。これには、テーマの選定、展示物の選択、解説文の作成などが含まれます。学芸員の専門的な知識と視点が、訪問者にとって魅力的で教育的な展示を実現します。
3.教育活動の推進
多くの博物館では、学芸員がワークショップや講演会、学校との連携プログラムなど、教育活動を推進しています。これにより、博物館が学びの場としての機能を強化し、社会に貢献します。
4.研究活動の推進
学芸員は、自らの専門分野に関する研究活動を行うこともあります。この研究は、新しい知識の発見や、博物館のコレクションの価値を高めるために不可欠です。
5.コミュニティとの連携
学芸員は、地域コミュニティや他の機関と連携し、共同プロジェクトやイベントを企画することもあります。これにより、博物館が地域社会との結びつきを強化し、より多くの人々に利益をもたらすことができます。
6.アクセシビリティの確保
学芸員は、博物館ができるだけ多くの人々に利用されるよう、アクセシビリティの確保に努めます。これには、障害を持つ人々や高齢者、外国からの訪問者など、さまざまな背景を持つ人々のニーズに応える取り組みが含まれます。
7.情報のデジタル化
近年、デジタル技術の進化に伴い、学芸員は博物館のコレクションや情報のデジタル化にも取り組んでいます。これにより、博物館の知識がより広く共有され、世界中の人々にアクセス可能となります。

まとめると、学芸員は博物館が社会的機能を果たすためのキーパーソンとして、多岐にわたる役割を担っています。彼らの専門的な知識と情熱が、博物館を学びと発見の場として、そして文化や歴史の宝庫として、多くの人々に愛される存在としています。

素直すぎて面白みに欠けるから,倍率が高い場合はこれでは採用されない。あらかじめ断った上で,科学博物館に限定して話を展開して自分の面白エピソードをぶっ込むとか。 

2023年7月16日日曜日

GRAPE

NHKのコズミックフロント「天文シミュレーションがコンピューターの世界を変えた!?」で,杉本大一郎(1937-)先生が登場されていた。まだ御存命でした。重力多体問題専用計算機GRAPEの開発における伊藤智義さんと牧野淳一郎さんの話題が中心で,戎崎俊一さんはストーリーにかんでいなかった。

そんなこともあって,ネットを調べていたら天文月報に杉本大一郎のロングインタビューが5回に渡って掲載されていてなかなかおもしろかった。杉本さんは長岡京の生まれで京大の工学部電子工学科に入学し,その後理学部物理学科に転科している。

大学院では,新設された原子核物理教室(後に物理学教室になる)の林忠四郎(1920-2010)研究室(天体核)の2期生となる。この天体核研究室の出身者には,佐藤文隆,蓬茨霊運,富田憲二,松田卓也,池内了,佐藤勝彦,富松彰など錚々たるメンバーが並んでいる。

杉本さんが大学時代にマルクス経済学や武谷三男(1911-2000)の弁証法の諸問題(三段階論)に大きな影響を受けたというところが,意外だった。もうひとつはエントロピーの捉え方であり,星の進化と宇宙の進化がともに非平衡熱力学的な世界観で統一的に考えることができるという話が展開されていた。元素合成のような具体論は野本憲一(1946-)に任せてしまい,もっと大きな話に関心があったようだ。


2023年4月29日土曜日

ルリアード(1)

ルリアード(Ruliad)についてシンギュラリティサロン松田卓也先生が言及していたので,PerplextyのGPT-4モードに教えてもらった。数回の対話の結果(英文で4000字)から,GPT-4により日本語500字で翻訳要約させた。
ルリアードは、スティーブン・ウルフラムが提案した理論的概念で、計算可能な全てのもののもつれた限界を表しています。これは物理的な宇宙を含む究極の抽象化・一般化であり、従来の科学の境界を超える意味を持ちます。ルリアードの目的は、「なぜこの宇宙は存在するのか」という問いに答える可能性を持つ理論的概念として機能することです。
ルリアードは従来の科学分野の境界を超え、宇宙とその根底にある計算機的性質を理解するための統一された枠組みを提供します。数学と論理もルリアードに含まれており、メタ数学の対象とされています。多元宇宙論においても、ルリアードは必然的に存在するユニークな物体であり、別の宇宙に別のルリアードが存在することはありません。これは、ルリアード自体がすべての可能な宇宙をすでに含んでいるためです。
次に,ルリアードに関するウルフラムの原文(2021.11.10)を,ChatPDFに直接かけてみた。pdfファイルを読み込んで,GPT-4によって処理することができるシステムだ。200wordで要約を出させて,これをDeepLにかけた結果が次のものである。
このPDFファイルでは、計算可能なすべてのもののもつれ限界である「Ruliad」の概念について説明します。Ruliadは、すべての形式的な可能性と私たちの物理的な宇宙のすべてを包含しており、それは科学とそれ以外の分野で深い意味を持っています。著者は、技術的な詳細にとらわれることなく、ルリアードについて多くのことを学ぶことができると説明しますが、それでも完全に理解するには難しい数学と形式主義を必要とする複雑な構成物であることに変わりはありません。

ルリアードは、すべてのルリアル・マルチウェイ・システムの究極の限界であり、可能なすべての計算ルールを徐々に適用した結果、絡み合った結果をトレースするものです。著者は、「ルリアード」は、私たちの宇宙を根本的に理解するものであり、科学やそれ以外の分野に極めて深い示唆を与えると信じています。

Ruliadの技術的な詳細を明らかにするのはまだ初期段階ですが、この構成には多くの応用の可能性があります。例えば、気象パターンや金融市場のような複雑なシステムをよりよく理解するために使用できるかもしれません。このPDFファイルは、ルリアードの概念と、宇宙を理解するためのルリアードの潜在的な意味について、興味深い紹介をしています。

Mathematicaを作ったウルフラムらしい発想だけれど結局何がなんだかよくわからない。この世界(宇宙)にある法則全体の集合に名前をつけただけではないのか。法則として言語化・数学化(論理化)されていないものは含まれないのだろうか。計算可能でないものはだめかもしれないが,潜在的に計算可能なものは,可能になった段階ではじめてルリアードのメンバーになるのかな。

あるいは,ある現象が法則化されているかどうかはどうやって判定するのだろうか。観測者によって異なったルリアードは存在するのかなど,疑問はつきないけれど,どうやらプラトンのイデアのようなものが想定されているらしい。それを現代科学の言葉で修飾しただけなのかもしれない。あるいは科学的・数学的知識で確立されたもの全体の時間とともに増大する極限値といったところか。

2023年3月24日金曜日

カフェインレス

カフェインレスの紅茶を飲んでいた人から,カフェインレスってどうやって作るの?という質問があったので早速調べてみた。

まず,デカフェ,カフェインレス,ノンカフェインの3つがあることまでは共通だ。とりあえず,「珈琲や紅茶でのデカフェ,カフェインレス,ノンカフェインの定義や製法の違いを説明してください」という質問を投げ掛けてみる。

(1) Bing Chatにきいてみると,最近はつれない返事しか返ってこないことが多い。回答を短く抑えせている雰囲気だ。GPT-4.0ベースとはいうものの,現時点のデータを検索して取り込んだ検索のためのチャットという仕様に特化しているからだろう。まあ,それなりの参照URLは返してくるが,それらをうまく評価しながらまとめることができているかというとそうでもない。最初からGoogleで検索した珈琲屋の答えと大差がなくなってしまった。

(2) GPT-4にきいてみると,結構詳しい答えが返ってきた。1.デカフェの説明,(a) 溶媒抽出法,(b) スイスウォータープロセス,(c) CO2抽出法。2.カフェインレスの説明,他の参考資料とは少し違うことが書かれている。3.ノンカフェインの説明,カフェインレスと同じだという主張だった。これらがどこまで正しいのかはよくわからない。

(3) Wikipediaのデカフェで調べてみると,さらに詳しい答えが載っていた。デカフェ≒(a)カフェインレスコーヒ,=(b)カフェインを除去する過程やその結果としての飲料のことを指す。たぶんこれが正しいのではないか。その上で,カフェインレスの製法についての詳しい説明,(a) 脱カフェイン法(有機溶媒抽出:ケミカル・メソッド,水抽出:ウォーター・メソッド,超臨界二酸化炭素抽出がある。),(b) カフェインレス・コーヒーノキを作る方法(遺伝子組み換えや育種によるが未到達)がある。

この中で最もよいと思われるのが,超臨界二酸化炭素を用いる方法である。
二酸化炭素は31.1℃以上かつ73.8気圧以上の状態で超臨界二酸化炭素になる。この条件は他の物質の場合より常温常圧に近く(例えば水では374℃以上かつ220気圧以上)その生成が比較的容易であることと、超臨界状態でも他の物質との化学反応を起こしにくい(超臨界水は極めて反応性が高い)という特性を持つ。また抽出後、常温常圧に戻せば二酸化炭素の除去は極めて容易であり、万一残留してもその毒性を考慮する必要がない点、廃液処理の必要がない点、有機溶媒のような燃焼性がなく火災の心配がいらない点など、さまざまな点において有機溶媒抽出法の欠点を補った、極めて優れた脱カフェイン法だとされている。(Wikipediaのデカフェより引用)
なお,ノンカフェインは,もともとカフェインを含んでいないソフトドリンク類を指す場合が多いようだ。各サイトでも定義がまちまちなのである。まあ世の中そんなものかもしれない。逆にいえば,対話型AIシステムの信頼度が高まれば,従来の検索システムは完全に凌駕されることになる。

補足:
○コーヒー市場のうちノンカフェインの占める割合は10%程度
○コーヒーに含まれるカフェインは約3%程度
○欧州では,コーヒーに含まれるカフェインが0.2%以下でデカフェを名乗れる
○日本には,カフェインを90%以上取り除けば(約0.3%以下)デカフェを名乗れる
○デカフェ市場は健康指向などから着実に拡大している


図:カフェイン(SUZUKI COFFEE から引用)


2023年3月2日木曜日

ヤポネシア

ヤポネシアは,戦後奄美大島に住んだ作家の島尾俊雄(1917-1986)が考えた造語だ。 樺太や千島列島から日本本土,琉球列島までの地理上の日本列島弧を指す。

学術用語としても定着しており,2018年度から2022年度までの科研費の新学術研究で「ゲノム配列を核としたヤポネシア人の起源と成立の解明」というテーマの研究が進められている。研究代表者の国立遺伝学研究所斎藤成也さんの講演をいくつかYouTubeで見ることができる。

大陸と陸続きだった日本列島に最初に住み着いたのが狩猟生活をしていた縄文人で,その後朝鮮半島や琉球列島などを経由して渡来した弥生人が農耕文化をもたらした。縄文人は北海道のアイヌと沖縄にその血を濃く残しているというのが,これまでのボンヤリした理解だった。これが,東大の埴原和郎(1927-2004)による二重構造説らしい。

それが,DNAのゲノム解析の技術が進んだことで,縄文人や弥生人や古墳人のDNA解析が進み,この三者がはっきりと異なる特徴を持っていることが明らかになり,日本人の起源は二重構造ではなく三重構造ではないかというのが最近の研究成果らしい。この場合,古墳人につながる集団は弥生時代の日本に様々な技術を持ち込んで,卑弥呼によるヤマト王権の成立につながることになる。


図:縄文人,弥生人,古墳人,現代人の遺伝的特徴

この論文では,金沢市の岩出横穴墓の古墳人のデータが用いられている。小学校の修学旅行では,安宅の関や実盛の首洗い池とともに,加賀市の法皇山横穴古墳を訪ねているが,ここも古墳時代のかなり大規模な古墳群である。

[1]ヤポネシア人のゲノム解析(斎藤成也,生体の科学 2020)
[2]私たちは何者か~DNAで迫る現代日本人への道(NHK 2021 )

2023年2月11日土曜日

冥王代

2月10日の日経夕刊のあすへの話題で,「地球へ…」の竹宮惠子が友人の地質学者の話を書いている。

名前は出しておらず,誰のことだろうとおもっていたら,全地球史アトラス冥王代生命学というキーワードが出てきたので,丸山茂徳だった。2人は徳島県出身で,1968年に徳島大学教育学部の別の専攻に入学していた。大学時代の部活動で接点があったらしいが,何部だったのかまではわからない。もっとも,1970年に竹宮は大学を中退して東京で漫画家の道を進んでいる。

丸山先生は,プルームテクトニクスの提唱者として有名だが,地球温暖化の人為起源説には否定的な見解を持っていた。たぶん,彼の時間スケール把握の観点からは,コンピュータシミュレーションの正当性の主張は霞んでしまうのだろう。


図:ChatGPT+DiffusionBeeによる冥王代のイメージ

Q: 画像生成AIのStableDiffusionに地球の冥王代の風景をかかせたいと思います。これにふさわしいプロンプト構文を200字以内でお願いします。40-45億年前の地球の形成過程の科学的知見に基づいて,ヘンな文字が紛れこまないようなものにしてください。

A: "Generate an image of the landscapes of Earth's underworld during the Hadean period, based on the scientific understanding of the Earth's formation process around 4 to 4.5 billion years ago. Show a desolate and hostile environment with volcanic activity and intense heat, surrounded by a young and constantly changing terrain."

[1]地球史年表History of Earth

2023年2月5日日曜日

スライムハンド

NHKの朝のニュースで名古屋市立大学芸術工学部小鷹研究室が紹介されていた。小鷹研理准教授は,もともとロボットの研究をしていたが,鏡に映った身体感覚の錯覚におどろいて,その分野の研究にシフトした。

テレビで紹介されていたのは,スライムハンドという錯覚だ。実験者と被験者がテーブルに向かいあって座っている。被験者は右手をテーブルに載せ,鏡を挟んで左手の位置にはスライムだけが置かれている。被験者は鏡を左からのぞき込み,右手の位置に映ったスライムだけを見ている。

実験者が被験者の左手と右手側のスライムを同時に触ったり放したりする。やがて,左手の甲の皮膚をつまみながら,スライムをつまんで引き伸ばすというものだ。動画を見ていただいたほうが話が早い。このとき,被験者は自分の手の甲の皮膚が伸びていくような錯覚を感じる。

NHKの番組では実演までやっていた。研究室のホームページにはこのほかにも楽しそうな錯覚実験がたくさんのっていた。昨年にはあちこちのメディアで取り上げられていたらしい。


写真:スライムハンドの実験の様子(小鷹研YouTubeから引用)


2023年1月11日水曜日

科学の未来

ChatGPTに科学の未来をきいてみた。

I want you to act as a futurist. I will provide you with the theme in parenthesis { } and you give me 5 topics on this issue that is important in the near future. You should use your mathematics, physics, astrophysics, computer science, AI technology knowledge to specify, explain and forecast on my theme. Using intelligent and professional language for expert people in your answers will be helpful. Please avoid any general, boring and common comments on this theme. My first problem is “on pure mathematics”

各分野に対してChatGPTが選んだ5つのトピックスを並べることにする。

純粋数学:(1) リーマン予想,(2) 連続体仮説,(3) コラッツの問題,(4) ホッジ予想,(5) P-NP問題・・・コラッツの問題はかなり微妙。(1)(4)(5)はミレニアム懸賞問題なので妥当だ。

現代科学:(1) 量子計算,(2) 地球外生命探索,(3) 気候変動と持続性,(4) ヒッグスボソンと標準理論,(5) 脳と神経工学・・・まあまあなのかもしれない。

現代物理学:(1) ダークマターとダークエネルギー,(2) 万有理論の探索,(3) 量子重力,(4) 新粒子探索,(5) ブラックホール・・・微妙に重複感と偏りが感じられる。

量子科学:(1) 量子計算,(2) 量子通信,(3) 量子計測,(4) 量子シミュレーション,(5) 量子力学の基礎・・・(4) はどうなのだろうか。

現代熱力学:(1) 量子熱力学,(2) 非平衡熱力学,(3) ナノ熱力学,(4) 情報熱力学,(5) 生命の熱力学・・・いいのかもしれない。

現代統計力学:(1) 相転移,(2) 確率過程,(3) 非平衡統計力学,(4) 乱れた系,(5) 臨界現象・・・微妙な気がする。

現代核物理学:(1) 核構造と核反応,(2) 核エネルギー,(3) 核兵器,(4) 医療用同位元素,(5) 天体核物理学・・・だいぶ微妙な気がする。

宇宙物理学:(1) ダークマターとダークエネルギー,(2) 宇宙論,(3) 太陽系外惑星,(4) 天体物理学,(5) 宇宙素粒子物理学・・・これでいいのかなあ?

コンピュータ科学:(1) 人工知能,(2) 機械学習,(3) サイバーセキュリティ,(4) データ科学,(5) モノのインターネット・・・微妙な気がする。

人工知能:(1) 深層学習,(2) 自然言語処理,(3) ロボティックス,(4) コンピュータビジョン,(5) AI倫理・・・こんなものなのか。

深層学習:(1) ニューラルネットワーク構築,(2) 転移学習,(3) 敵対学習,(4) 強化学習,(5) 説明可能AI・・・そうなのかもしれない。

全体にまあ無難だけれども専門家からするとドウヨという感じになっているのでは。


2022年12月24日土曜日

第二次量子革命

arxiv.orgに1000ページを超えるレポートがあった。タイトルは,Understanding Quantum Technologiesで,著者は,Olivier Ezrattyというソフトウェアエンジニアで,量子技術関連のコンサルタントらしい。怪しさ満点。

量子力学的粒子の多体系集団を扱えるようになったのが,1947年からの第一次量子革命であり,トランジスター,レーザー,太陽電池,発光ダイオードなどの技術を指している。2018年からの第二次量子革命は,単一量子のレベルまで含んで重ね合わせとエンタングルメントを扱えるようになったものであり,量子計算,量子通信,量子暗号,量子測定などの技術を指している。

まあ,だいたいそんなものかもしれない。2025年はハイゼンベルクがヘルゴランドで量子力学の基本的関係式を思いついてから100年目にあたるので,大阪万博ではなくてこちらの方で盛り上がることになるのではないかと予想していたけれど。日本は米国に忖度しすぎて武器購入大盤振る舞いと科学技術放擲大作戦の真っ最中となってしまった。

PCR検査を否定するような非合理的政策がまかりとおり,新しいパラダイムでベンチャーによって開発が促進される新薬の承認スケジュールからどんどん取り残される中,選択と集中の旗をかかげ続けたまま学者集団をディスり続けるこの国の将来っていったい何なのだろうか。


図:第一次&第二次量子革命(Understanding Quantum Technologiesから引用)

2022年11月17日木曜日

無敵

「無敵」というのは,スタニスラフ・レム(1921-2006,今ではスタニスワム)のSF小説,砂漠の惑星(1964)の原題である。エデン(1959),ソラリスの陽のもとに(1961),砂漠の惑星が,レムのファーストコンタクト三部作とよばれている。フランク・ハーバート(1920-1986)のデューンシリーズの第一作が砂の惑星(1965)と訳されたので,なんだか紛らわしくて困る。早川書房がわるいのか。

そのレムは,サイバネティックスに大きな影響を受けていて,砂漠の惑星では,砂つぶのようなサイズで全体として知能を持ち自己増殖する自動機械の集合体が登場する。それがいよいよ現実の存在になろうとしている。

コーネル大学のグループが,アリの頭よりも小さな電子脳(1000トランジスタのCMOSクロック回路)をマイクロロボット(40 μm × 70 μm)に搭載し,外部からの制御なしに自律的に動くことを可能にした。ロボットの脚は白金ベースのアクチュエーターで,回路と脚の両方が太陽光発電で駆動している。

このマイクロロボットは半導体製造プロセスのような手法を用い,シリコンウェーハで大量生産できる。光センサーや化学物質センサーを搭載して体内に注入すれば,ロボットは折り紙の原理で変形して,その集合体が標的となるガン細胞を取り囲むような将来イメージも描かれている。ほとんど,アイザック・アシモフ(1920-1992)がノベライズした映画のミクロの決死圏(1966)の世界でもある。


写真:コーネル大学のマイクロロボットの顕微鏡写真(2020)

2022年10月28日金曜日

キュリー夫人

あんまり好きじゃない藤原帰一が,NHK BSのニュース番組キュリー夫人の映画を紹介していた。さっそく,京都アップリンクに見に行く。烏丸御池駅下車2分の新風館地下の便利なところにあるこじんまりとした映画館だ。40席弱のシアターが4つあり,入館チケット販売が全自動化されている。

これは2019年のイギリスの伝記映画,ハンガリーやスペインで撮影・制作されている。登場人物は英国系なので,フランスっぽさがあまり感じられない。アングロサクソンの気の強い女性とヒゲのおじさんたちが登場し,途中にイメージ映像とか時空を超えたカットバックシーンがいくつか挿入されている。誰かの映画批評にもあったけれど脚本がちょっとイマイチだったかもしれない。監督は,マルジャン・サラトビ,イラン出身のフランスの漫画家だ。

科学者の伝記映画といえば,10年ほど前に見た,高峰譲吉の「さくら、さくら 〜サムライ化学者・高峰譲吉の生涯〜」以来になる。これは主演が加藤雅也だったのか。映画だと短時間に最小限必要なエピソードを網羅しようということになって,どうしても物語がぎくしゃくする。やはり,人物の歴史を軸にする場合はNHK大河ドラマくらいの時間が必要なのかもしれない。

映画「キュリー夫人」の場合は,ピエールとマリーの出会いから始まり,ラジウムの発見,降霊会への参加,ノーベル賞,ピエールの死,ポール・ランジュバンとの恋愛騒動,第一次世界大戦,娘のイレーヌなどのエピソードが重ねられ,そこに,加速器によるガン治療,ヒロシマの原爆,第二次世界大戦後の原爆実験,チェルノブイリ原発事故などのシーンが挿入されていた。

放射能の発見は授業で取り上げたところだったので,もう少し新しい情報が得られるかと思ったが,(1) ピエールが開発して研究の切り札になったピエゾ電位計の実体イメージ,(2) ピエールが降霊会にはまっていたこと,(3) マリーとイレーヌが第一次世界大戦中にレントゲン車を作って治療にあたったこと,などか。なお,1903年のノーベル賞授賞式には夫婦揃って参加していないようだ。

20年ほど前に,黒柳徹子主演で「喜劇キュリー夫人」という舞台を梅田でみたが,こちらの方はもっとマイルドな味付けだった。いずれの場合も,3トンのピッチブレンドを大釜で炊いてポロニウムやラジウムを生成する過程が印象深く描かれていた。キュリー夫妻の実験室も,ほとんど化学の実験室として描かれていた。まあ1911年にはノーベル化学賞を受賞したのだからそうなのかもしれない。

なお,ピエールマリー・キュリーとその娘夫婦のノーベル賞受賞理由はそれぞれ次のようになっていた。

The Nobel Prize in Physics 1903 was divided, one half awarded to Antoine Henri Becquerel "in recognition of the extraordinary services he has rendered by his discovery of spontaneous radioactivity", the other half jointly to Pierre Curie and Marie Curie, née Sklodowska "in recognition of the extraordinary services they have rendered by their joint researches on the radiation phenomena discovered by Professor Henri Becquerel"

The Nobel Prize in Chemistry 1911 was awarded to Marie Curie, née Sklodowska "in recognition of her services to the advancement of chemistry by the discovery of the elements radium and polonium, by the isolation of radium and the study of the nature and compounds of this remarkable element"

The Nobel Prize in Chemistry 1935 was awarded jointly to Frédéric Joliot and Irène Joliot-Curie "in recognition of their synthesis of new radioactive elements"



写真:ピエゾ電位計とマリー&イレーヌ・キュリー(Wikipediaから引用)

[1]キュリー夫人(石原純)
[2]ラジウム発見100年(環境研ミニ百科)

2022年9月19日月曜日

ホモキラリティ(1)

理学部の4回生の研究室配属で原子核の森田研を選んだのは,そのころパリティ非保存や時間反転非保存などの不思議さに興味を引かれたのと,素粒子の内山研は本格的すぎて難しそうだったというあたりだ。 原子核物理という観点で見ると,核構造や核反応の主流とはほど遠い原子核の弱い相互作用という辺境分野だったので,後々苦労したのかもしれない。

森田先生は,研究室の冷蔵庫に粘菌を飼っていた。一度チラッとみたことがあるが,ビーカーかシャーレに黄色い塊のようなものが入っていた記憶がかすかにある。タンパク質を形成するアミノ酸はほとんどすべて左旋性を持っているが,その原因として生命進化の生合成過程に光の円偏光による反応非対称性が影響しているという説がある。原子核のベータ崩壊におけるパリティ非保存に由来した電子の偏極が,円偏光の代わりの役割を果たすという話があったらしい。まあ,詳細は別にして,弱い相互作用のパリティ非保存が生命のキラリティと関係しているのではないかという問題意識だ。

そこで,なぜ粘菌を飼っているのかという説明なのだけれど,森田先生から聞いたような気もするが,右耳から左耳に話が素通りしてしまって記憶に残っていない。良く考えるとわからない話だ。粘菌の何を観察すればどんな結論が出るのだろうか。


夜,放送大学の特番をみていたら,東京理科大学の硤合憲三先生が発見した不斉自己触媒反応ホモキラリティの話をやっていた。1995年に発見された反応はある種の鉛の有機化合物を対象としたものだが,100万分の1以下の差しかない鏡像異性体の混合物から,不斉自己触媒反応を数ステップ繰り返すだけで一方の側が99.5%含まれる状態にまで到達することができるというものだ。

この反応が生命タンパク質アミノ酸の不斉合成の話に直接繋がるかどうかはわからないものの,このようは化学反応過程が存在することを最初に発見したことの意義は大きい。

なお,ホモキラリティとは,キラル分子(鏡像異性体が存在する分子)においてエナンチオマー(片側の鏡像異性体)だけが存在していることを表わす。地球上の生命のタンパク質を構成するアミノ酸においてはL体のみが,糖質ではD体のみが存在している。

ここから粘菌の話を思い出したのだった。

2022年8月18日木曜日

SI接頭語

1960年に国際単位系(SI)の諸規定が定まってから60年,前回のSI接頭語の追加から30年目にして,新しい接頭語が追加されることになった。

そもそもヨタY,ゼタZ,ヨクトy,ゼプトzも使ったことなかったけれど,新しく導入されるクエタQ,ロナR,クエクトq,ロントrもあまり使いそうにない。原子核物理をやっていたのでフェムトfはおなじみだけれど,量子光学に登場するアトaには縁がない。

イレギュラーなμ,daを除くと接頭語には,ラテン文字1字があてはめられる。この調子でいくと,ラテン文字ペアの記号が足りなくなるかと思ったけれど,まだ,Bb,Ii,Jj,Ll,Oo,Ss,Uu,Vv,Wwが残っているので,あと30×4=120年くらいは大丈夫かもしれない。

いやいや,すでにSI基本単位やSI組立単位で使われている記号はまずいから,s,m,K,A,N,J,W,C,V,F,T,Hも除外される(テラテスラ T T はいいのか?)。となると,30×2=60年なのかもしれない(Bb,Ii,Ll,Oo,Uuの5組)。その後は,ギリシャ文字にすればもう少し延命できる。

ギリシャ文字のうちラテン文字と区別しにくい字形のものを除くと,Γγ,Δδ,Θθ,Λλ,Ξξ,Ππ,Σσ,Φφ,Ψψ の9組が残る。さらに30×5=150年はいける。この結果,200年後には,14組の接頭語が追加されて,10^±75 までのオーダーを表現できるわけだ。

現在の12組の接頭語が26組になるというのは,単に記法が複雑化するだけで,メリットはないような気もするが,日本の(あるいは華厳経の)命数法もたいがい面倒なことになっているので,SIといい勝負だ。

接頭語        記号 10^n 制定年
クエタ (quetta)  Q   30  2022年
ロナ  (ronna )  R   27  2022年
ヨタ  (yotta )  Y   24  1991年
ゼタ  (zetta )  Z   21  1991年
エクサ (exa   )  E   18  1975年
ペタ  (peta  )  P   15  1975年
テラ  (tera  )  T   12  1960年
ギガ  (giga  )  G    9  1960年
メガ  (mega  )  M    6  1960年
キロ  (kilo  )  k    3  1960年
ヘクト (hecto )  h    2  1960年
デカ  (deca  )  da   1  1960年
-           -   0   -
デシ  (deci  )  d   -1  1960年
センチ (centi )  c   -2  1960年
ミリ  (milli )  m   -3  1960年
マイクロ(micro )  μ   -6  1960年
ナノ  (nano  )  n   -9  1960年
ピコ  (pico  )  p  -12  1960年
フェムト(femto )  f  -15  1964年
アト  (atto  )  a  -18  1964年
ゼプト (zepto )  z  -21  1991年
ヨクト (yocto )  y  -24  1991年
ロント (ronto )  r  -27  2022年
クエクト(quecto)  q  -30  2022年


2022年7月30日土曜日

ネーミングライツ(2)

ネーミングライツの元にある命名権はそもそも誰にあるのか。

自分の名前の國雄は祖父がつけたらしい。自分の子どもたちは,若干雑音があったけれど,われわれ夫婦で決めた。これからの世代はほとんど親が子の名前を決めるのだろう。だからきらきらネームが流行ったりもする。

インターネットのドメイン名空間での命名権をめぐっても昔はかなりいろいろあった。ICANN がドメイン名空間の命名規則を決めている。そのjpドメイン配下は,JPNIC(いまではJPRS)が管理している。学校向けの ed.jp ドメインができるときの騒動は,そばに関係者がいたので間近で見ていた。あれだけがんばって獲得した ed.jp だったけれど,今どれだけ使われているかというと,なんだか微妙である(地元の天理市は,http://ed.city.tenri.nara.jp だから・・・)。

天体の命名は,国際天文連合(IAU)が行う(小惑星の命名法)。新元素の場合は,発見グループだったから,素粒子もそうなのだろうか,あるいはParticle Data Groupが調停する?化合物については,国際純正・応用化学連合(IUPAC)によって,命名規則が決まっているので,問題ないのかもしれない。生物の場合は,学名に対して,国際動物命名規則,国際藻類・菌類・植物命名規則,国際原核生物命名規則などが定まっており,献名という慣行もある。これらの命名規則を管理するのは,国際生物科学連合(IUBS)になりそうだ。

ネーミングライツに話をもどせば,2010年の大阪府からはじまって横断歩道橋の命名権が各地で売り出されている。いっそのこと,国道や高速道路のインターチェンジ区間に名前を付けて売り出せばいいではないかと思ったら,現職の官僚がそれに掠る話を書いていた。

例)国道8番ラーメン号線,国道24時間テレビ号線,国道7イレブン号線などなど。

[1]ネーミングライツに関する考察(木村俊介)