ロボティクス
シームボットの台頭：菌類駆動ロボットが登場
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優しいロボットの必要性
工場のフロアなどの制御された環境でロボットシステムを作る際、柔らかなタッチと動きの精密な制御が必要です。
これは非常に感度の高いセンサー、特にタッチセンサーを必要とします。これにはしばしば非常に複雑で壊れやすい電子デバイスが必要となり、過酷な環境で長年にわたって信頼性を保つのが難しいです。また、希土類などの希少または汚染性の金属を使用することが多く、ロボットのコストを上げる要因にもなります。
同時に、これは生物学的システムが基本的な成分（糖やタンパク質）だけを使って常に行っていることでもあります。
近年、ロボットを改良するために生物学を見直す傾向が高まっています。その一部は、生体から金属やプラスチックのデザインを模倣する、バイオミミクリーと呼ばれる手法です。私たちは「ロボティクスは自然からヒントを得られるか」といった記事でこのテーマを探求しました。
別のトレンドはソフトロボティクスで、アクチュエータや可動部・接触部が柔軟な素材で作られ、時には3Dプリントされます。これについては「フォーム流体学で恩恵を受けるソフトロボティクス」や「人間の手のように：新しい付加製造がソフトロボティクスを実現」そして「磁性ゲルカプセルがロボティクスと医療の両方を前進させる可能性」で取り上げました。
しかし、人工素材で生物の能力を再現する代わりに、実際の生体組織を使用し、ロボットシステムに統合したらどうでしょうか？
これは米国コーネル大学とイタリア・フィレンツェ大学の研究者が成し遂げた成果です。Science Robotics に掲載された論文「菌糸体の電気生理測定によって仲介されるロボットの感覚運動制御」では、菌類を用いてロボットの生体ベースセンサーを作成した方法が記述されています。
菌類の生体電気信号
多くの人にとって驚きかもしれませんが、菌類は実に高度に複雑な生物です。その菌糸体（菌類の目に見えない微細な糸状構造）は電気信号を伝達でき、刺激に応じて信号を生成します。
例えば、光は菌糸体に電気放電を引き起こし、化学信号も同様に作用します。したがって、ロボットのような人工機械で利用できるバイオセンサーの有力な候補となります。
バイオロボットを生かす方法
以前の研究では、培養筋肉などの生体組織をロボットに統合する試みが行われてきました（例：「筋肉ベースのアクチュエータがロボティックソリューションの可能性を最大化できるか」）。
しかし実際には、ほとんどの組織はロボットのフレーム内で生存させるのが難しく、適切な温度、湿度、栄養供給が必要で、汚染や感染に対して脆弱です。これらは「通常」のロボットには存在しない問題です。
もし筋肉組織がこれらの理由で不健康になると、ロボットは機能をすぐに失ってしまいます。
対照的に、菌糸体は特に頑丈で、屋外環境で単独で生き抜き、他のキノコやカビ、細菌、ウイルスと競争してきました（筋肉組織が免疫系など他の生体システムに依存するのとは対照的です）。
菌糸体は光、圧力/タッチ、化学感知を通じて外部環境を感知する能力にも長けています。
刺激に応じて生体電気信号を生成する傾向と組み合わせることで、電子チップが読み取り「デコード」できる完璧なバイオセンサーが実現し、ロボット内部でも耐久性を保ちます。
菌類ロボットの仕組み
研究者たちは菌糸体をロボットの電子部に培養し、ロボットのアルゴリズムを訓練して刺激に対する菌糸体の信号を正しく解釈できるようにしました。
研究者が作成したシステムは、菌糸体の信号を乱す可能性のある振動や電磁干渉を遮断できます。
これはバイオロボット構築における新たなステップであり、無線・移動操作中でも安定した長期電気生理記録を可能にする重要な進歩です。
このバイオハイブリッドマシンは光信号に反応でき、将来的には化学信号にも反応できるよう計画されています。
例えば、畝作物の土壌化学を感知し、肥料の必要量とタイミングを判断できるロボットの可能性があります。その例は、私たちが「投資家は注目すべき：ロボティクスが農業を席巻する」で議論したロボティクスの農業への進展をさらに一歩進めるものです。
同様に、菌糸体が病原体を検出することも考えられます。
学際的な分野
これは標準化された手順や製品がほとんど存在しない新しい科学分野であるため、従来のロボットに比べて開発がやや複雑になることがあります。
「機械工学、電子工学、菌学、神経生物学、信号処理のいずれかのバックグラウンドが必要です。これらすべての分野が結集してこの種のシステムを構築します。」
アナンド・ミシュラ – オーガニックロボティクスラボ（Organic Robotics Lab）の研究員、ロブ・シェパード（Rob Shepherd）率いるチーム。
この研究では、アナンド・ミシュラが神経生物学と行動学のシニアリサーチアソシエイトであるBruce Johnsonと協力し、菌糸体膜の電気信号を記録する方法を検討しました。また、植物微生物生物学の准教授Kathie Hodgeと共同で、電極挿入時の汚染を防ぎつつクリーンな菌糸体培養を育成する手法を確立しました。菌糸体は他のバイオロボットオプションに比べて頑丈ですが、汚染には依然として注意が必要です。
最初のプロトタイプ
2つのバイオハイブリッドロボットが製作されました：クモの形をしたソフトロボットと車輪付きロボットです。
それぞれは菌糸体の信号の自然な連続スパイクに応じて歩行や転がりで反応し、紫外線など環境変化にも反応してロボットの動きを変化させました。
バイオ・ソフトロボティクスへの投資
ソフトロボットとバイオロボットは、ロボットが工場のフロアを離れ、病院での患者ケア、倉庫での物流、畑や果樹園での収穫といった分野で活躍するにつれ、成長するロボティクス市場の重要な部分になると考えられます。
ロボット関連企業への投資は多数のブローカーを通じて可能で、当サイト securities.io では、米国、カナダ、オーストラリア、英国、およびその他多数の国におけるベストブローカーの推奨リストを掲載しています。
特定のロボット企業を選びたくない場合は、ロボティクスETFとして GlobalX Robotics & Artificial Intelligence ETF (BOTZ)、iShares Automation & Robotics UCITS ETF (RBOT)、または Global Robotics & Automation Index ETF (ROBO) などを検討できます。さらに詳しくは「投資すべき5つのロボティクス＆AI ETF」の記事をご覧ください。これらはロボティクス産業の成長を活用するための分散投資手段を提供します。
また、10 ベスト ロボティクス企業に関する記事もご参照ください。
ロボティクス企業
1. Soft Robotics
この企業は非上場で、2018年にABB Technological VenturesがSoft Roboticsと提携し、ロボット向けのマイクロ流体計算とソフトグリッパーの開発を加速させました。
Soft Robotics は、食品加工業向けに柔らかなグリップを備えたロボット「mGripAI」の開発に注力しており、フル3DビジョンとAIシステムを組み合わせ、ABB の IRB360 FlexPicker グリッピングシステムを使用しています。
出典: Soft Robotics
同社のアプローチは、マイクロ流体技術を実世界の応用に適用した経験から、フォーム流体学の統合も可能性として検討しています。
動画で mGripAI の実演を見ることもできます。
現時点では、ソフトアクチュエータとグリップの主な用途は産業プロセス、特に食品産業に限られています。
将来的には、AI、機械ビジョン、バッテリーテクノロジー、ソフトロボティクスの進展により、看護師や店主、清掃員など、現在ほぼ100％人手に依存しているタスクを支援できるロボットの実現が期待されます。
いずれにせよ、FlexPicker グリッピングシステムで触れる際に有害化合物や腐敗食品、その他の化学シグナルを検出できる菌糸体ベースの化学センサーがどれほど有用かは容易に想像できます。
2. Boston Dynamics
Boston Dynamics が開発したヘッドレスの黄色い犬型ロボット「Spot」は、坂道を登り階段を歩くことができます。価格は US$74,500 で、工場や建設現場、危険環境の検査など多目的に使用され、階段の昇降も可能です。
Spot は現在、24時間365日稼働可能で、介入なしで自律的に充電し、動的に新たな障害物を回避します。公式データによると、Spot ロボットはこれまでに1,000 社以上の顧客に導入されています。
Spot は製造、エネルギー・資源、建設、学術・教育、政府など幅広い産業に対応しています。
菌糸体ベースの化学・光センサーは、この超モバイルプラットフォームへの優れた追加要素となるでしょう。
Hyundai が Boston Dynamics の買収を完了し、同社の 80％の株式を取得しました。残りの 20％は SoftBank の子会社が保有しています。
Boston Dynamics はヒューマノイドロボット「Atlas」の画期的な進歩でインターネット上でも大きな注目を集めました。
出典: Boston Dynamics
Hyundai は常に技術企業であり、典型的な韓国の財閥（chaebols）構造と混在しています。
このため、特に 韓国の人口減少（女性1人当たり出生率 0.78 未満） の文脈において、オートメーションとロボティクスを受け入れる最適な候補となります。この人口減少は、人間が現在行っている多数のタスクを自動化することでしか管理できず、Boston Dynamics のような多機能ロボットが鍵を握る可能性があります。
これは Hyundai の将来ビジョンと企業戦略にも合致しており、予測では「自動化率が 78% 増加し、1 人当たりの生産性が 38% 向上する」とされています。
