世界の自動車保有台数は、約13億台にのぼる。このうち乗用車は75％を超える約10億台だ。 　気候変動抑制のため二酸化炭素（CO2）排出量を減らす取り組みが行われ、ここへ来て、急速に進んでいるのがクルマの電動化。電動化がもたらすものは単に燃料が変わるということだけではないだろう。車の所有を変える新たな動きが連動することは間違いない。私たちの暮らしがどう変わるのか、車をとりまく未来の扉はすでに開き始めている。

実は、電気自動車（EV）はエンジン車より先に現れ、普及しはじめた時代がある。しかし20世紀初頭に米国フォードから大衆向けエンジン車T型が誕生し、同時に米国のカリフォルニア州やテキサス州で大油田が発見され、メジャーと称される大規模エネルギー企業が誕生したことから、エンジン車が世界を制した。

しかしガソリンや軽油を燃やし排出ガスを伴うエンジン車は、大気汚染と気候変動という二大環境問題を起こした。誕生から134年を経て世界に広まったクルマは、EVへの転換が求められている。

ところが、スマートフォンやパーソナルコンピュータ（PC）も使うリチウムイオンバッテリーの素材となるリチウムは、地球資源として限界があり、13億台ものクルマをEV化することはできないとされる。その影響はスマートフォンやPCにも及ぶだろう。
環境保全と、資源の限界、それらとともに世界75億の人々が快適で幸せな生活を続けるため調和していく鍵を握るのが、共同利用である。

クルマの共同利用は、2つの形態で進んでいる。1つは、日本でも広がりを見せているカーシェアリングだ。もう1つは、米国を中心に広がったライドシェア、すなわち同乗である。カーシェアリングは、事業者がクルマを用意し、会員が使用料金を支払う方式だ。ライドシェアは、同じ方向へ向かう人たちがスマートフォンなどを通じて声をかけ、個人所有のクルマに同乗しながら移動する。こちらは情報を提供するアプリケーションが希望者を結び付ける。
共同利用をもっと効率的に広げようというひとつの案として、リチウムイオンバッテリーを発明し、ノーベル賞を受賞した吉野彰が提唱する AIVE（エイアイ・イーブイ）という構想がある。人工知能（AI）と電気自動車（EV）を組み合わせた交通社会の未来像だ。
その未来を描き出した映像が公開されているので紹介しよう。

車にかかる経費
７分の１に減少

個人が所有するクルマの稼働は世界的にも約1割といわれる。残りの9割は駐車場に止まっているわけだ。ほとんど車庫に眠っているのが実態なのである。
買い物をする喜びはある。しかしクルマの場合、購入の後の利用段階においても、燃料代や有料道路代、自宅に車庫がなければ駐車場代、年間の税金や保険代などさまざまな経費が継続的に掛かる。
AIVEは、所有から共同利用へ転換することにより、移動に掛かる経費を所有の1/7に減らすことができると試算する。当然ながら自動運転であり、端末から呼び出せば、自分の居る場所に迎えに来てくれる。
共同利用すればクルマの稼働率が高まり、世界の保有台数を大きく減らしても、消費者や利用者は不便を感じずに済む。限られたリチウム資源を有効に使いながら、個人が好きなときに好きな場所へ自由に移動できるクルマを、存分に利用できるのである。
新型コロナウイルスの世界的な感染で、公共交通機関の利用や、個人所有のクルマを使ったライドシェアは、敬遠されるかもしれない。事業として管理されたクルマを使ったAIVEのほうが、消費者の安心につながっていく可能性がある。日本の抗菌技術や、殺菌、滅菌、また空調の浄化技術が応用されていけば、衛生的になる。

緊急時には発電の役割も

AIVEの構想は、移動の利便性だけでなく暮らしの安心にもつながる。
AIVEが普及すると、50基の発電所が何かの事情で停止しても、AIVEから10時間電力を供給することができるという。EVは移動だけでなく、電力の保管場所としても機能するということだ。
もう少し詳しく説明すると、既存の日産リーフなどEVは、搭載するリチウムイオンバッテリーで約400ｋｍ走行できる。その電力は、家庭での消費電力に換算して3日前後に相当する。すべて使い切ってしまえばクルマとして移動できなくなるが、部分的であれば、停電に対処しながら、移動を両立できる。
さらに人工知能を活用し、地域の電力情報として管理すれば、必要な場所へ必要な分だけ電力を供給できる。充電ステーションを点在させ、普段はEVの充電に使うが、万一の際はそこにAIVEを止めて蓄えられている電気を供給するのである。
いわゆるスマートグリッド＝賢い電力網のひとつだ。
さらにスマートグリッドとEVを結べば、既存の発電所の数を減らすことができると日産自動車は試算する。再生可能エネルギーと呼ばれる太陽光や風力による発電の電力安定化に蓄電設備を設けるのではなく、EVとの連携が活用できる。エンジン車からEVに替わると、移動と蓄電、そして電力調整の役目を果たせるのである。

EVと人工知能をあわせた共同利用は、個人による比較的近距離の移動に適しているといえるだろう。

東京～大阪、あるいはそれ以上の長距離移動は、鉄道やバスなどの利便性が将来的にも続くのではないか。ただし、既存の鉄道やバスとは違った快適さの提供が伴わなければならない。
拠点となるターミナルへは、上記の共同利用のEVで向かう。そこでの乗り換えは、EVなら排出ガスを出さないので屋内へそのまま入っていくことができ、そこを考慮したターミナルビルの構想が期待される。
共同利用のEVはバリアフリーなユニバーサルデザインである必要があり、車いすや目の不自由な人、あるいは高齢者も、鉄道やバスの扉口までEVでそのまま近づくことさえできるだろう。子供連れの家族も、大きな荷物を抱えることなく、戸口から戸口へそのまま乗り換えることができれば旅も楽になるのではないか。
そのEVは、観光用などでしか今は使われていない超小型モビリティでもいい。超小型であれば、ターミナルビルのなかを比較的自由に移動できるのではないか。さらにAIVEならその場に駐車して客待ちをする必要がないので、人を降ろしたらビルの外へ出て、次の場所へ移動するなり、別の待機場所で止まればよい。同じことは、空港のターミナルについてもいえるだろう。

そうなると、行政組織の在り方も変わらなければならない。たとえば国土交通省内の現在の自動車局や、鉄道局、航空局という部署は専門集団として残るとしても、それらを統括する総合的な部署が上に立つ必要がある。そして分野を越えた交通政策を俯瞰的に計画し、実行していく。
道路やターミナルビルの建設なども、EVが屋内まで入って走ることを前提に、計画や管理をしなければならない。自動運転であれば、通信の総務省も関わる。
自動運転と同様に、これは国造りの話であり、単に交通だけの問題で終わらない。交通と建物や国土が絡み合う点では、まさに国土交通省が本領を発揮する時代の到来ともいえる。そして国土交通省の立場は、省庁のより重要な位置づけになるべきだろう。

クルマに限らず、万人の移動を自由で快適に行えることを国が支える重要性は、新型コロナウイルスによる緊急事態宣言や海外でのロックダウンをみれば明らかだ。人が移動しないことで経済が破綻しそうになる。つまりモビリティ（移動）の課題と未来像は、まさに国土強靭化の一翼を担うのであり、省庁の縦割りに任せていては実現できない総合的な政策による、次世代の国造りとなっていくのである。

「脊髄性筋萎縮症（SMA）」の患者の動きを、モーションキャプチャやアップルウォッチを使い3次元解析するプログラムを開発した岐阜大大学院の研究チーム。本来は薬の効果を数値的に可視化するためのものだが、将来的にはスポーツ選手や舞踏家、職人技が魅せる「動きの美しさ」を数値化できるかもしれない。そんな3次元解析プログラムが生まれた背景や、今後の応用についてなどを同大学院連合創薬医療情報研究科の加藤善一郎教授に伺った。

ぎこちない動きと、
スムーズな動きの違いは何か？

加藤教授は創薬に関する研究を続ける傍ら、現在も臨床医として同大学の小児科でさまざまな患者を診察。医療の現場で得た知見を活用し、いくつもの研究を同時進行させている。そのひとつの成果が、モーションキャプチャやアップルウォッチを使った世界初の3次元解析プログラムだ。これは、全身の筋力が低下していく「脊髄性筋萎縮症（SMA）」患者の体の動きを解析するために生まれた。

「脊髄性筋萎縮症は、まだ研修医だった約30年前に担当していたことがあったんです。当時は薬もなく、視線を使っての会話術などQOL（クオリティ・オブ・ライフ）を改善する程度のことしかできなかった。それから約10年後、『TRH』という薬を、岐阜大学独自で脊髄性筋萎縮症の患者に向けて臨床応用し始めたのですが、その薬効を定量的に評価する方法がないということに改めて驚いたわけです」

脊髄性筋萎縮症の症状を評価する際、これまでは『腕が上がらない＝0点』、『途中まで上がる＝1点』、『耳まで上がる＝2点』など大まかな評価方法が主体だった。

「でも、震えながら腕がぎこちなく上がるのと、スムーズに上がるのでは違いますよね？　『TRH』を投与すると、明らかに動きがスムーズになるわけです。これを臨床的には『滑らかになった』と表現します。しかし、その『滑らかさ』を評価する指標がなかった。これでは、薬を承認する機関に提出しても、どちらも手が上がっている状態と見なされ『治療効果ナシ』と判断されてしまう。そこで何かしらの指標が必要だと考えていました」

加藤教授は、遺伝子の変異によって生まれる病気の研究でも知られている。なかでも、免疫異常の原因物質（分子構造）を世界で初めて『立体的（3D）』に捉え、新薬開発へと導いた功績が大きい。『ハイテク技術を用いて立体構造を解明していく』ことは得意分野なのだ。

「体の動きを3Dで表現しようと考えたときに、スポーツの世界ではモーションキャプチャを使っているなと思ったんです。そこで、学内に眠っていた装置を引っ張り出して計測をしてみました。しかし、既存の方法論では臨床現場で必要とされる評価ができない。つまり、ぎこちなく上がる手と、滑らかに上がる手の違いを数値化できなかった」

モーションキャプチャとは、複数の赤外線カメラを並べた場所でマーカーと呼ばれる小さな球体を体に取り付ける。すると、カメラがマーカーの動きを捉え、軌道を計測していくというものだ。主に、正常な動きと比べてどれくらいズレているのかを計測するものであり、また正常値とされるものは健常者を対象としたものであった。

シンプルを極めたら、
アップルウォッチでも測定できることが判明

「臨床的な所見をどうすれば数学的に表現できるかを試行錯誤をしているとき、大学行きのバスの中で出会った方に話しかけてみたら、偶然にもコンピューターサイエンスを専門とする松丸先生だったわけです」

共同研究者である松丸直樹さんは、会津大学のコンピュータ理工学部、米国ウェイン州立大学コンピュータ研究科を経て、ドイツのフリードリッヒ・シラー大学コンピューターサイエンス研究科で理学博士となった人物。しかし、そんな専門家とタッグを組んでも『滑らかさ』の指標づくりには5年の歳月がかかった。

「できあがってみれば、1ヶ月もあればできたと思えるかもしれない（笑）。基本的な計算方法は、かなり早い段階でほぼ決まっていました。でも、患者さんにお願いするタスク（動き）と、我々が考えている解析手法がフィットするかなども含め、実証して検証して、最終的な計算まで詰めるのに時間がかかったんです」

一般的に、ぎこちない動きとスムーズな動きの違いは、モーションキャプチャを使いマーカーがブレる姿を表現すればいいと考える。そこで『ブレ』とは何かを考えたとき、加藤教授らは『空間精確性』（反復運動した際の、軌道の差を体積に似た数値として算出）と、『滑らかさ』（連続するベクトルの変化のズレから軌道の歪みを算出）というふたつの指標を取り入れた。

「一般的なモーションキャプチャは、20～30個のマーカーを取り付けるので、それもまたモーションキャプチャが臨床現場で敬遠される要因です。そこで、我々はできる限りシンプルなものを作ろうと思い研究開発した結果、マーカーが1つあれば解析できることがわかりました。その副産物としてアップルウォッチに内蔵されている加速度センサーなどを使っても、ほぼ同じ『空間精確性』『滑らかさ』という解析指標を使って評価できることがわかりました。実際の計算式はまったく別物なのですが（笑）」

モーションキャプチャを使う場合は、赤外線カメラなどの装置が必要になるが、アップルウォッチなら専用のアプリを使うだけ。これならば、町のクリニック、さらには在宅でも測定することができる。そうなると、遠隔医療の領域まで広がっていくことが予想される。また、動画に比べてモーションキャプチャやアップルウォッチからのデータは、せいぜい数十キロバイト。そのため、データのやり取りや保存も容易だ。今後、世界中からモーションキャプチャやアップルウォッチからのデータが集まれば、脊髄性筋萎縮症の子どもの標準値も決まってくる。すると、データ解析の手法にも広がりが生まれるかもしれない。

動きの滑らかさを追求すると、
「美」とは何か？ にたどり着く

「運動機能を定量評価できるということは、薬の効果を可視化できるだけでなく、逆にどれくらいのペースで悪くなっていくのかもわかります。実は、そこもよくわかっていない部分なんです。また、神経疾患や筋肉疾患の患者さんだけでなく、発達障害の方へも応用できると思われます。さらには、スポーツや踊り、伝統芸能の世界で『キレ』や『美しさ』などと呼ばれる曖昧な表現も、数値で表現できるかもしれません」

私たちがプロのスポーツ選手やダンサーを見たとき、「動きに優雅さがある」「動きにキレがある」などと感心する場面は多い。しかし、なぜそう感じるのかを数学的に表現する術はこれまでになかった。しかし、『空間精確性』と『滑らか』さという指標を応用すれば、従来は曖昧だった『美』の領域へと踏み込むことができる。

「モーションキャプチャはスポーツの分野だけでなく、CGの世界でも使われていたりと、世界中にはさまざまなデータがあります。それらの過去データを使い、我々の解析プログラムで新しい評価軸を得ることができる。そうなると、医療とは違う業界でまったく新しい使われ方が生まれる可能性がある。そうなったら面白いですよね」

最後に、現在気になっている技術についてお話を伺った。

「アップルウォッチなど、ウェアラブルデバイスの進化に注目しています。今後さらに小さくなれば、指の繊細な表現も測定できるなど、ハード面の発達によって次なる展開が生まれる気がします」

加藤善一郎（Zenichiro Kato）
1990年　岐阜大学医学部医学科卒業、岐阜大学医学部小児科入局。
1997年　岐阜大学院医学研究科修了（医学博士）、奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科（国内留学・研究員）
1998年　岐阜大学医学部 助手（小児科）
2004年　岐阜大学医学部 講師（小児科）
2005年　ハーバード大学分子細胞生物学留学 客員研究員
2010年　岐阜大学医学部 准教授（小児科）
2011年　岐阜大学大学院医学系研究科 臨床教授（小児病態学）
2014年　岐阜大学大学院連合創薬医療情報研究科 教授（構造医学）、岐阜大学大学院医学系研究科 教授（小児病態学）