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テクノロジー

ゴミは宝の山?都市鉱山を開発せよ!スイスの下水から金2億円相当を発見、銀やレアメタルも

 都市鉱山 ごみの中から宝の山

 都市鉱山(urban mining)とは、都市でゴミとして大量に廃棄される家電製品などの中に存在する有用な資源(レアメタルなど)を鉱山に見立てたものである。 そこから資源を再生し、有効活用しようというリサイクルの一環となる。 地上資源の一つでもある。

 レアメタルは、鉄、銅、亜鉛、アルミニウム等のベースメタルや金、銀などの貴金属以外で、産業に利用されている非鉄金属を指す。例えば、リチウム、ベリリウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、ガリウム、ゲルマニウム、白金、ビスマスなどがある。

 日本には地上にレアメタルが少なく、世界的には中国に集中して存在するものが多い。最近は、日本の排他的経済水域の海底に大量のレアメタルが発見されているが、それを引き上げる技術がまだない。それだけに、都市部でゴミの中にあるレアメタルは貴重なものである。


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2024年に人類を火星へ、イーロン・マスク氏発表!電気自動車テスラ、ロケット旅客計画、ハイパーループの起業家

 イーロン・マスク氏、火星有人飛行の計画を発表

 2002年宇宙輸送を可能にするロケットを製造開発するスペースX社のCEOならびにCTOに就任し、2008年10月には電気自動車会社であるテスラモーターズ社の会長兼CEOに就任、2006年には太陽光発電会社ソーラーシティを従兄弟であるリンドン・リーブと共同で立ち上げ同社の会長に就任。

 2013年には時速約800マイル(約1287キロ)の輸送機関ハイパーループ構想を明らかにするなど、時代の寵児として活躍するイーロン・マスク氏が、2024年に火星への有人飛行を実現させる計画を発表した。

 マスクCEOはオーストラリアで開催の国際宇宙会議(IAC)で、この計画を発表した。マスクCEOはまた、火星での発電や採鉱、生命維持を支援するシステムを設置するために少なくとも2機の貨物用宇宙船を22年に火星に着陸させることを目指すと明らかにした。


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「量子コンピューター」実現へ、光量子の光ループ方式を発明!量子アニーリング方式に対抗

 量子コンピューターのしくみ

 量子コンピューターといえば、量子力学の原理を情報処理に応用するコンピュータで、極微細な素粒子の世界で見られる状態の重ね合わせを利用して、超並列的に計算を実行するコンピュータである。

 原子の内部構造のような極めて微細なスケールの世界は、物体に働く古典力学とは原理の異なる量子力学が支配している。素粒子の状態を表す属性は、複数の状態が同時に実現している「重ね合わせ」という状態にある。これを「量子ビット」(qubit:quantum bit)と呼ばれる情報の表現として利用することにより、並列的な計算を実現するというのが量子コンピュータの基本的な原理である。

 従来の計算機は1ビットにつき、0か1のいずれかの値しか持ち得ないのに対して、量子コンピューターでは量子ビット (qubit; quantum bit) により、1ビットにつき任意の割合で重ね合わせて保持することが可能である。 n量子ビットあれば、2のn乗の状態を同時に計算できる。理論上、現在の最速スーパーコンピュータで数千年かかっても解けないような計算でも、例えば数十秒といった短い時間でこなすことができる。


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前人未踏の世界へ!世界初、マントルを直接掘削!JAMSTEC掘削船「ちきゅう」の挑戦

 世界で初めてマントルを調べる掘削船「ちきゅう」

 海洋研究開発機構(JAMSTEC)地球深部探査センター(CDEX)の地球深部探査船(掘削船)「ちきゅう」。

 日本・米国が主導する統合国際深海掘削計画(IODP)において中心的な掘削任務を担当しており、巨大地震・津波の発生メカニズムの解明、地下に広がる生命圏の解明、地球環境変動の解明、そして、人類未踏のマントルへの到達という目標を掲げている。

 地球が水と生命に恵まれたオアシスであることを我々は既に知っている。しかし、過去46億年の地球の歴史で繰り返されてきた、隕石衝突、地震、火山噴火、津波、異常気候の発生は、地球上の生命に多大な影響を及ぼしてきた。


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土星探査機「カッシーニ」 燃え尽きて20年間の任務終了!タイタンにメタン、エンケラドスに水...数々の成果

米土星探査機カッシーニが任務終える

 米国の大型土星探査機カッシーニが15日、13年間の観測任務を終える。機体は土星の大気圏に突入して消えるが、約45万点もの鮮明画像を撮影、二つの衛星に海があること明らかにするなど、数多くの素晴らしい観測成果を残してくれた。米航空宇宙局(NASA)によると、カッシー二は通信が途絶えた後間もなく大気圏で燃え尽きるが、直前まで大気の観測を行ない地上にデータを送ることを試みるという。

 カッシーニは高さ約7メートル、幅約4メートル、重さ約6トンの大型土星探査機。1997年10月15日に米フロリダ州のケープカナベラル空軍基地から打ち上げられた。探査機の製造、打ち上げには 欧州宇宙機関(ESA)なども参加、協力した。機体には世界約80カ国の一般市民約61万人が土星への夢を託して寄せた署名も積まれた。金星や地球、木星上空でスイングバイを繰り返して2004年6月に土星上空に到達。土星の周りを回る探査機は初めてで、以来13年の長い間観測を続けた。


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採血せずに指に光を当て血糖値を測定!がん・アルツハイマーなど血液検査でできることのすべて

 血液検査でできること

 血液検査ではどのようなことがわかるのだろう?

 白血球数、赤血球数、血色素量、ヘマトクリット、血小板数、CPK、GOT、GPT、LDH、γ-GTP、アミラーゼ、クレアチニン、尿酸、尿素窒素、血糖、中性脂肪、HDL-CHO、LDLコレステロール、ナトリウム、カリウム、クロール...などずいぶん多くの情報が分かる。

 最近では、血液1滴で乳がんなど13種類のがんを早期発見する新しい検査法が臨床研究中である。開発したのは、国立がん研究センター(東京都)などで、早ければ3年以内に国に事業化の申請を行うという。


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北朝鮮「水爆実験」を強行!米国静観、北朝鮮はEMP(電磁パルス)弾を開発を表明

「北朝鮮で人工的揺れ 」6回目の核実験と推定

 2017年09月3日、北朝鮮北東部で日本時間3日午後0時29分ごろ、大きい揺れが観測され、6回目の核実験を実施した可能性が指摘されている。北朝鮮の国営テレビは同午後3時半、「水爆実験を成功させた」と発表した。

 朝鮮中央テレビは「重大報道」として、「大陸間弾道ミサイル(ICBM)搭載のため、水爆実験に完全成功した」と発表。「前例のないほど強力な爆弾」による実験で、核物質などの外部流出はなかったと説明した。また最高指導者の金正恩・朝鮮労働党委員長が核実験の命令書に署名しているように見える映像を放送した。

 韓国政府などは咸鏡北道吉州郡で大きな揺れを観測。同郡には豊渓里核実験場がある。韓国軍合同参謀本部は、北朝鮮が核実験を実施したと「推定される」と発表した。


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超伝導の常識を覆すレアアース(CeCu2Si2)発見!BCS理論や磁気的ゆらぎに関係しない第3の超伝導

 超伝導の起きる理由「BCS理論」と「磁気的ゆらぎ」

 超伝導(superconductivity)とは、特定の金属や化合物などの物質を非常に低い温度へ冷却したときに、電気抵抗が急激にゼロになる現象。1911年、オランダの物理学者ヘイケ・カメルリング・オンネスにより発見された。

 超伝導が起きる理由としては、BCS理論がある。BCS理論では電子-格子相互作用を介して電子同士がフォノンを仮想的に交換(或いはフォノンを介して運動量を交換)することによって、電子同士に引力が働くと考える。この引力によって生じる電子対(スピンは互いに逆向き、かつ対の全運動量がゼロ)をクーパー対(クーパーペア)と言う。

 ところが、従来の超伝導体では、このBCS理論によって超伝導が引き起こされることが確立しているが、銅酸化物超伝導体や鉄系超伝導体などでは従来の発現機構では説明がつかず、これらの非従来型超伝導の発現機構の解明は、物性物理学における大きな課題の一つとなっている。


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夢のがん早期発見が可能に?マイクロRNA(miRNA)を使って血液1滴で13種類のがんを特定!臨床研究へ

 複雑な「がん」の検査

 一般的に日本人の3人に1人が患うとされている大病、癌(がん)。世の中には様々ながんの治療方法があふれているが、がんを克服する上でもっとも重要なことは「早期発見」である。

 早期発見さえできればがんは高確率で克服できるのだ。しかし、どうやってがんを検査し発見したらよいのだろうか?

 最初に行われるのは、担当医による問診と診察である。体の状態や症状などについて詳しく聞かれるほか、診断の手がかりを得るために、過去にかかった病気、現在かかっているほかの病気、家族や血縁者がかかっている(かかっていた)病気(家族歴)や、生活習慣(喫煙や飲酒、職業など)について聞かれる。


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磁気テープの復権、磁気テープの記憶密度で従来比20倍の新記録!低コスト・安定性・ビッグデータに活用

 IBMとソニー、磁気テープの記憶密度で従来比20倍の新記録

 IBMチューリッヒ研究所とソニーストレージメディアソリューションズは、磁気テープによる面記録密度で201Gb(ギガビット)/平方インチを達成し、世界最高値を更新したと発表した。従来比20倍の記録密度となる。研究成果は8月2~4日、つくば市で開催された第28回磁気記録国際会議(TMRC2017)で発表された。

 「磁気テープ」と聞くと、昔のビデオテープなどを思い浮かべて旧式の技術というイメージを持つ人もいるかもしれない。しかし実際には現在も、データセンタにおけるバックアップやアーカイブ用途などでは、磁気テープが現役で利用されている。

 半導体メモリやハードディスクと比較するとデータ容量あたりのコストが格段に低いため、頻繁にアクセスする必要のない大量のデータを保存するには、今でも磁気テープを使うのが最も経済的で効率が良いためである。ビッグデータやクラウドコンピューティングといった新たな用途でも、同様の理由から磁気テープが利用されるようになっている。


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100年に1度の大変化!フランス・英国2040年めどに「EVシフト」を発表、日本はFCV?

フランスに続いて英国も!全世界がEVシフトを進める中、日本だけ水素?

 これには驚いた人も多かった。フランスに続いて英国がガソリン車の販売禁止を打ち出した。

 欧州のEV(電気自動車)シフトが急速に進み始めた。中国も事実上のEVシフトを決め、米国でも電気自動車のテスラ社が躍進を続けており、EV化の流れはほぼ確実といわれている。水素をエネルギー源とするFCV(燃料電池車)を次世代エコカーの主力に据えているのは、事実上、日本だけとなったが、日本の水素戦略はどうなるのだろうか?

 英政府は7月26日、石油を燃料とするガソリン車とディーゼル車の販売を、2040年以降に禁止すると発表した。大気汚染が深刻化していることから、強制的にEVへのシフトを促する。経過措置として汚染のひどい地域へのディーゼル車の乗り入れを禁止するため地方政府向けに予算を拠出する。


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北海道の大樹町で民間宇宙ロケット打ち上げへ!宇宙ビジネスが本格化、地域事業の活性化も期待

民間宇宙ロケット打ち上げへ

 いよいよ宇宙開発が民間でも行われる身近なものになってきた。北海道のベンチャー企業「インターステラテクノロジズ」が単独で開発・製造した国内初の民間宇宙ロケットが、7月30日午後4時半すぎ、北海道大樹町の発射場から打ち上げられた。

 しかし、ロケットの位置などを示すデータが得られなくなったためエンジンが緊急停止され、ロケットは、海上に落下したということで目標の宇宙空間には到達しなかった。残念。

 インターステラテクノロジズの創業者のひとりで実業家の堀江貴文さんは「目標は達成できなかったが、実際に空を飛んだことでたくさんデータが取れた。今後解析して開発に役立てていけば、次か、次の次の打ち上げでは宇宙に行けると思う」と話していた。


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NICT、次世代の「量子通信」 基礎的な実験に成功!超小型衛星から、2つの偏光状態に「0,1」のビット情報を符号化

「量子通信」とは何か?

 「量子通信」とは「光」がもっている性質、潜在能力を全部使い切る究極の通信技術と言える。

これまでの「電気」や「光」による通信は、エネルギーの塊としてしか制御されていない。電気や光のパルスを出すか出さないかで、「0」と「1」の信号を表している。

しかし「光」を「波」と考えた場合、光には「周波数」がある。また波と波がぶつかると波が強くなったり弱くなったりと相互に作用する「干渉」がある。また、光には「偏光」という向きもある。このような性質まで使うと、今の「光」通信よりもはるかに多くの情報量を伝えることが出来るようになる。

 さらに、光は波の性質を持っていると同時に「粒」の性質も持っている。光の粒「光子」としての性質を利用出来るようになると、どんな盗聴でも検知する暗号を作ることが可能になる。光子を盗聴するということは光子を抜き出すということで、抜き取られた部分は光子が抜け落ちたまま受信されるため、盗聴されたことがすぐに分かってしまうからだ。


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新しい宝石?見る方向や光の偏光方向によって色が変化する!レニウム(Re)を含む新物質の合成に成功

レニウムとは何か?

 レニウム(rhenium [ˈriːniəm])という物質がある。レニウムは原子番号75の元素。元素記号は Re。マンガン族元素の一つで、銀白色の金属(遷移金属)レアメタルの一種である。比重は21.0、融点は3100 °C、沸点は5800 °C(融点、沸点とも異なる実験値あり)。常温、常圧で安定な結晶構造は、六方最密充填構造 (HCP)。フッ化水素酸、塩酸には不溶。酸化力のある酸(硝酸、熱濃硫酸)には溶ける。過酸化水素や臭素水にも溶ける。原子価は+2価〜+7価。単体では最も硬い金属である。

 1925年にノダック (W. Noddack) とタッケ (I. Tacke) とベルグ (O. Berg) が発見。ライン川のラテン名 Rhenus が語源。二番目に遅く発見された天然元素である(最後に発見されたのはフランシウム)。

 この金属、実は日本人によって発見されている。1908年(明治40年)、小川正孝は43番元素を発見、ニッポニウム(nipponium, 元素記号:Np 、日本素という意味)と命名したと発表したが、後に43番元素が地球上には存在しないことが判明するとこれは取り消された。


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ゾル・ゲル状態を繰り返す、アメーバのような新物質の合成に成功!新たなタイプの分子マシンになるか?

 アメーバの動きの正体

 アメーバ(amoeba, ameba, amœba)は、単細胞で基本的に鞭毛や繊毛を持たず、仮足で運動する原生生物の総称である。また仮足を持つ生物一般や細胞を指してこの言葉を使う場合もある。ギリシャ語で「変化」を意味する αμοιβη(amoibē) に由来する。

 大型のものは1mmを越えるが、多くは10-100μm程度である。細胞内には核があるが、単核のもの、多核のものがあり、分類群によって異なる。細胞の後端には円盤形の収縮胞が一つある。

 アメーバは基本的に鞭毛や繊毛をもたないが、移動の際は細胞内の原形質流動によって、進行方向へ細胞質が流れるに従い、その形を変えるようにして動く。この運動をアメーバ運動という。この時に原形質流動によって突き出される部分を、足になぞらえて仮足(かそく)という。仮足の先端は幅広く丸くなっており、プラズマレンマという透明な層が見られる。


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子持ち銀河のブラックホールは消化不良?それでも消滅しない超巨大ブラックホールの不思議

 超大質量ブラックホール

 銀河系(天の川銀河)を含むほとんどの銀河の中心には、超大質量ブラックホールが存在すると考えられている。超大質量ブラックホール(Supermassive black hole)は、太陽の10の5乗倍から10の10乗倍程度の質量を持つブラックホールのことである。

 宇宙には我々の住む銀河系の他にも無数の銀河があり、その中にはアンドロメダ銀河やM32、M51といったおなじみの銀河も含まれている。銀河の中心部付近の恒星やガスの動きから超大質量ブラックホールの存在が確実視されているもの多くある。いわゆる活動銀河やクエーサーと呼ばれるものの大部分では、ブラックホールに落ち込むガスから放出されると考えられる大量のX線が超大質量ブラックホールの存在を示している。

 宇宙からのX線は、地球の大気に吸収されてしまうことから人工衛星で観測する必要がある。アメリカのマサチューセッツ工科大学を中心とするグループが、1970年12月ケニアから打ち上げたX線観測衛星“ウフル”によって、数々の天体を継続的に観測し、X線の発生源が中性子星や超新星の残骸、パルサーであることを突き止めた。数々の天体の中からはくちょう座X-1のX線データは不規則で激しく変化し、どのデータにも当てはまらず科学者達はブラックホールを発見する。


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木星の芸術的な画像「まるでゴッホの絵」!木星探査機ジュノーの成果、木星の環を初めて内側から撮影

 木星探査機ジュノーの成果

 ジュノー (Juno) は、NASAの木星探査機である。中規模の太陽系探査を行うニュー・フロンティア計画の一環として行われている。打ち上げは2011年8月5日。2013年10月9日には地球スイングバイによる増速に成功。打ち上げから約5年後の2016年7月5日、木星の極軌道への投入に成功、木星の組成、重力場、磁場、極付近の磁気圏の詳細な調査を行っている。

 2016年8月27日には、探査機ジュノーが初めて木星に最接近した際に木星の環を撮影している。NASAによれば木星の環は、隕石が木星の衛星に衝突した際に発生したチリによって構成されているため、土星と比べると非常に薄く、観測しづらい。

 2017年2月18日、NASAはジュノーが同年2月2日に木星の南極上空を通った際に撮影した木星の写真を公開した。観測の結果、これまで確認できていなかった極点の存在が判明。極点にある明るい楕円形の部分は、直径1000キロ・メートル級の巨大な低気圧が発達したものであることがわかった。


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まるで「ぐでたま」?アルマ電波望遠鏡がとらえた恒星最後の姿、赤色超巨星「ベテルギウス」

 アルマ電波望遠鏡

 2017年6月、アルマ電波望遠鏡が電波で観測した、赤色超巨星ベテルギウスの画像が公開された。その姿は丸い恒星のイメージからは程遠いいびつな形をしていた。この星は星としての寿命を迎えている。

 アルマ電波望遠鏡(ALMA)というと正式名は「アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)で 、標高5,000mの高地、チリ・アタカマ砂漠に建設された大型電波干渉計である。

 2002年から建設が始まり、2013年3月13日に完成記念式典が行われた。2014年6月に全てのアンテナが到着した。アタカマ砂漠に設置することが決定したのは砂漠地帯ならば水蒸気の影響を受けないため、高い周波数(短い波長)の電波の観測が可能である点である。特に、高地砂漠の場合には平野などの低地に比べて比較的高い周波数の電波の観測が容易である。


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量子コンピューターの国際会議 東京で開催!「最適化問題」を瞬時に解く「量子アニーリング」に注目

量子コンピューターの国際会議 東京で開催

 コンピューターをはるかにしのぐ計算能力を発揮すると期待されている「量子コンピューター」の最新の研究成果について話し合う国際会議が、グーグルやNASA(アメリカ航空宇宙局)など世界トップレベルの研究者が参加して、6月26日から東京で開かれた。人工知能や画期的な新薬の開発など私たちの生活にどのように影響していくのか注目される。

 量子コンピューターは従来のコンピューターが「0」か「1」の2進法で情報を表すのに対し、「0」であると同時に「1」でもあるという、電子などの極めて小さな世界の物理法則を応用することで、これまでにない超高速の計算を可能にするもの。

 実現には数十年かかるとも言われていたが、6年前にカナダのベンチャー企業が量子コンピューターのうち「量子アニーリング」と呼ばれるタイプのものを世界で初めて発売。このコンピューターを購入したNASAやグーグルが人工知能や画期的な新薬の開発などに役立つ「組み合わせ最適化問題」と呼ばれる問題で、「従来のコンピューターの1億倍のスピードで計算できた」と発表したことから、急速に研究が加速しつつある。


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台風の全容が初めて明らかに!「京」のシミュレーションで地表付近に3つのロール構造が出現

 台風の中の突風はどのようなしくみで生じているか?

 直径が約1000km の激しい大気中の渦巻である台風は、大雨や暴風・高潮・高波による被害や 塩害などを広範囲にもたらす。このうち、台風の強風は中心から数100kmの広い範囲に生じるが、台風の通過後に強風の被害を調べると決して一様ではなく、1km以下の被害域が点在している場合がある。

 1990年後半になって、そのような点在する小規模な被害域の手がかりが得られた。可搬型のドップラー・レーダーにより、台風内の地表面近くに数 100m 間隔で並ぶ水平軸を持ったロール状の渦構造があることがわかってきた。

 このような台風の地表面付近の微細構造は、突風の原因となるだけでなく、地表面(海面)と上空の大気との間の、熱や水蒸気、運動量の交換を通して台風の構造や発達にも影響するため、その理解は防災上も気象学的にも重要だ。


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