ロボティクスと加積製造（３Ｄプリンティング）２０２３

技術の進歩は素晴らしい一年となり、量子コンピューティングや５Ｇ、ＡＲ／ＶＲ、大規模言語モデル、人工知能（ＡＩ）などの分野でブレークスルーが達成されました。これらの革新的な技術は、テクノロジー業界を劇的に変化させました。

今日、私たちはロボティクスと加積製造の２つの主要な産業について見ていきます。

ロボティクスは、新しい技術の台頭とともに、２０２３年が特に興奮した年となりました。開発者は、ロボットができることを可能にする境界を押し進めてきました。これらの進歩は、ロボットが私たちの生活、仕事、遊びの方法を革命させ、私たちの生活の不可欠な部分となることを示しています。

加積製造（ＡＭ）または加積層製造（ＡＬＭ）については、３Ｄプリンティングのすべてについてです。これは、コンピューター制御プロセスで、通常、層状に材料を堆積して、３次元モデルデータからオブジェクトを作成することです。

したがって、２０２３年にこれらの２つの産業で行われた最も著名な開発を見てみましょう。

ヒューマノイドロボットがロボティクスを牽引する

ロボティクスは、ロボットの概念、設計、構築、使用を扱う分野です。ここで、ロボットは、人間が通常行うタスクを実行する自動操作マシンです。

今年、人間のようなロボットであるヒューマノイドロボットが注目を集めました。これらのロボットは、人間の体の形状に似ており、通常、胴体、頭、腕、そして２本の足を持っています。これらのロボットは、人間のツールとやり取りするために作られており、検査とメンテナンスにも使用されます。最新のロボットは、人間のように話したり、歩いたり、働くことができます。

人気のヒューマノイドロボットには、日本の会社ココロのナディーンがいます。ナディーンは、感情、気分、個性を持つ共感ロボットで、目を見つめて挨拶を返します。ジェミノイドＤＫは、超リアルなヒューマノイドロボットで、人間に似ています。東芝が作成したヒューマノイド・ジュンコ・チヒラは、観光案内所で働いており、音声認識機能を備えています。ジア・ジアは、音声生成アルゴリズムと顔認識技術の助けを借りて、正常な会話を持ち、微生物的な顔の表情を示すことができます。

そして、最も先進的なヒューマノイドロボットであるソフィアについても見逃すことはできません。２０１６年に登場し、ハンソン・ロボティクスによって設計されたソフィアは、世界初のロボット市民であり、国連開発計画のロボットイノベーション大使でもあります。ソフィアは、社会的スキルを身につけることができるロボットを作ることを目的として、ニューラルネットワークとＡＩを組み込まれており、人間の顔を認識し、ジェスチャーや感情を理解することができます。

宇宙機関ＮＡＳＡも、バルキリーと呼ばれるヒューマノイドロボットを開発しました。バルキリーは、６フィート２インチの身長と３００ポンド（１３６ｋｇ）の重量があり、現在、テキサス州のＮＡＳＡ・ジョンソン宇宙センターで最終テストを行っています。この二足歩行ロボットは、被災地域で作業するように設計されています。

バルキリーのようなロボットは、将来、宇宙で作業することができます。ＮＡＳＡのデクスタラス・ロボティクス・チーム・リーダーであるショーン・アジミは、宇宙では、ヒューマノイドロボットが危険な作業を実行できる可能性があると述べています。つまり、宇宙飛行士が探索と発見に集中できるように、ロボットが「退屈で、汚れ、危険な」作業を実行するという考えです。

このため、ＮＡＳＡは、テキサス州を拠点とするロボティクス企業アプトロニックと提携しています。アプトロニックは、アポロを開発しており、倉庫や製造工場でのサプライチェーン指向タスクの実行に「オンライン２２時間」が可能です。将来的には、小売業や配送業、そして宇宙業界にも進出します。アプトロニックは、来年から企業にこれらのロボットを提供する予定です。

その他にも、テスラのオプティムス、ユニトリのＨ１、サンクチュアリ・ＡＩのフェニックス第６世代、フィギュア・ＡＩのフィギュア０１などのヒューマノイドロボットが登場しました。実際、中国は２０２５年までにヒューマノイドロボットの大量生産を計画しています。一方、アジリティ・ロボティクスは、年間最大１００００台のロボットを生産できる「ロボファブ」と呼ばれる工場を建設しています。Ｅコマースの大手アマゾンも、ヒューマノイドロボットの最初の商用テストを開始しました。

ボストン・ダイナミクスは、この分野で素晴らしい仕事をしています。彼らについて見てみましょう。

１．ボストン・ダイナミクス

ヒューマノイドロボットの世界では、ボストン・ダイナミクスは最も有名な名前です。今年の初め、同社は、アトラス・ロボットが模擬建設現場で走り、板材を持ち、工具の袋を投げる様子を映した動画を投稿しました。アトラス・コントロールのリードであるベン・ステファンスによると、二足歩行ロボットが人間と一緒に信頼性を持って作業できるようになるまでまだ「長い道のり」があるものの、「これがロボティクスの未来です」。

ボストン・ダイナミクスは、１９９２年にＭＩＴのスピンオフとして設立されたロボティクス設計会社で、人間のシミュレーションとトレーニング用のソフトウェアも開発しています。同社の使命は、危険や肉体的に困難な作業の面を減らし、人々の生活を豊かにすることを目指して、優れたロボットを設計し、創造することです。

同社のヒューマノイドロボット・アトラスは、「世界で最もダイナミックなヒューマノイドロボット」と定義されており、ボストン・ダイナミクスが全身の移動性と二腕操作の限界を押し進めることを可能にします。アトラスは、ヒューマノイドの形状の潜在性を探るために使用され、モビリティ、認識、知能を持つ次世代のロボットを開発する同社の努力を示しています。

ヒューマン・ロボット・インタラクションのためのＡＩ

人工知能（ＡＩ）または機械の知能は、今年、多くの業界を変革する原動力となり、巨大な進歩を遂げました。マシン・ラーニングを通じて、ＡＩはロボットが特定のタスクを学習し、実行することを可能にしました。

ＡＩ技術は、ロボットが人間の行動、ジェスチャー、ボディ・ランゲージを理解し、感情を表現するために必要です。研究者は、感情認識、音声認識、予測言語モデルなどの技術を使用して、ロボットのコミュニケーションを改善し、感情的に知的なやり取りを行うことができます。

ＡＩの進歩により、ロボットに以前考えられなかった認知能力が与えられ、ロボットはさまざまな業界で不可欠な存在となりました。ロボティクスとＡＩのこの交差点は、ＡＩ・ロボティクス市場の誕生にもつながっており、現在の市場規模は約１５０億ドルで、１０年末までに３６７８億ドルに達することが予想されています。

ＡＩは、ロボティクスにさまざまな方法で応用されています。マシン・ラーニングから始まり、データと経験から学ぶことで、ロボットのパフォーマンスを向上させることができます。ロボットは、ＡＩ駆動のコンピューター・ビジョンを使用して、視覚情報を分析し、物体、人物、障害物を認識してナビゲートすることができます。

ＡＩアルゴリズムは、ロボットが複雑な環境をナビゲートするための最適なパスを決定するのを支援し、精密な制御を可能にし、動的な状況に適応するための自律的な決定を下すことができます。

自然言語処理（ＮＬＰ）の統合により、ロボットが人間のコマンドを理解し、応答することができ、ヒューマン・ロボット・インタラクションの価値を高め、使いやすさを向上させます。この分野では、ＯｐｅｎＡＩのＣｈａｔＧＰＴは、ロボティクス、自動化、ＡＩの最大の話題となり、ヒューマン・コンピューター・インタラクションの新しい時代を迎えました。

ＣｈａｔＧＰＴは、ＡＩ技術によって駆動されるＮＬＰツールで、チャットボットとの会話を人間のように行うことができます。数ヶ月の間に、ＣｈａｔＧＰＴは１００万人のユーザーを獲得し、数多くの企業が独自のジェネレーティブＡＩプログラムをリリースするきっかけとなりました。他のジェネレーティブＡＩには、グーグルのジェミニＬＬＭ、Ａｍａｚｏｎのオリンポス、ＭｅｔａのＬｌａｍａ２などがあります。

ジェネレーティブＡＩのこの進歩は、ロボティクス業界に新たな可能性をもたらしました。例えば、今年の初めにマイクロソフトは、ＣｈａｔＧＰＴを強化してロボット・アームを操作し、空中ドローンをナビゲートしました。同社は、ＧＰＴ駆動のロボットを開発し、ロボット創造にジェネレーティブＡＩを使用することを発表しました。同時に、スイスとオランダの研究者は、ＣｈａｔＧＰＴの洞察からトマトを収穫するロボットを開発しました。さらに、アジリティ・ロボティクスは、モバイル・マニピュレーション・ロボット「Ｄｉｇｉｔ」の制御にＬＬＭを使用することを探索しました。

ＡＩは、ロボットの能力を高め、柔軟性、知能、多様なタスクの実行を可能にし、人間のジェスチャーを認識し、意図を理解し、適切な応答を返すことができます。これにより、人間とロボットの間でより効率的で安全なコラボレーションが可能になります。

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２．ハンソン・ロボティクス

このＡＩとロボティクス企業は、社会的に知能のあるマシンを作成し、有名なソフィア・ザ・ロボットの背後にある企業です。ハンソン・ロボティクスは、材料科学、ロボティクス、ＡＩの研究開発、体験設計に携わっており、「ロボットを生き生きとさせる」ことを目指しています。

２０２３年１１月、香港を拠点とするロボティクス企業は、豪華ライフスタイル企業ディクタドールと共同で、世界初のＡＩヒューマノイドロボット「ミカ」を開発しました。ミカは、ディクタドールのＣＥＯとなり、アートハウス・スピリッツ・ＤＡＯ・プロジェクトとＤＡＯ・コミュニティとのコミュニケーションを担当します。

これだけではありません。ミカは、２０２３／２４年コリュージュム・ヒューマンム大学の授業開始式で、名誉教授の称号を授与され、ＡＩ分野の進歩について演説しました。ハンソン・ロボティクスのＣＥＯであるデビッド・ハンソンは、ＡＩ技術を「人間化」することの重要性を強調し、ＡＩが「人々を気遣う」ことを学ぶ必要があると述べています。

先進的な３Ｄプリンター

最初の３Ｄプリンティング技術は１９８０年代初頭に発明されましたが、近年、グローバル市場規模は２０２２年には１８３億ドルに達し、２０３２年までに１００億ドルに達することが予想されています。

企業が２０１０年代に安価な消費者向け３Ｄプリンターを提供し始め、メディアの熱狂とともに、ＧＥやＨＰなどの大手企業がこの分野に参入し、現在、プロトタイピング、製品開発、製造、医療、航空宇宙、建設、自動車、教育、研究などの分野で実際の応用が見られます。

このように、３Ｄプリンティングは従来の市場を混乱させ、他の企業が設計の最終化を加速し、生産性を高め、革新を促進するのに役立っています。

加積製造または３Ｄプリンティングの世界では、企業は、特定のプロセスやユースケースを可能にするために、３Ｄプリンターのパフォーマンスを向上させるために取り組んでいます。この分野の進歩により、加積製造プロセスのエネルギー要件が削減され、プリンターの動きが改善され、３Ｄプリンティングのコストが削減され、技術がより広く利用できるようになります。

３Ｄプリンターの普及と加積製造における革新の標準化により、多くのスタートアップが技術を改善するために取り組んでいます。例えば、フィンランドのスタートアップ・ブリンターは、医療と生命科学の業界向けにモジュラー・バイオプリンターを開発しました。彼らのバイオプリンターは、バイオインクの幅広いサポートと、消毒目的の内蔵ＵＶライトを備えており、研究者が臓器、がんモデル、個人用薬を印刷することができます。

アメリカのスタートアップ・ヴェルデ・マンティスは、使いやすいデスクトップ３Ｄプリンターを開発しました。このプリンターには、内蔵カメラ、セルフ・レベリング・プラットフォーム、ラズベリ・パイ・モジュールが特徴です。

３Ｄプリンターのその他の進歩には、Ｌａｓｅｒ（ＬＡ）とＤＬＰ技術の両方の利点を活かすＨｙｂｒｉｄ・ＰｈｏｔｏＳｙｎｔｈｅｓｉｓ（ＨＰＳ）技術が含まれます。３Ｄプリンター自体の進歩とともに、企業は新しい材料も開発しています。

ＵｐＮａｎｏは、そのような企業の一つで、初の３Ｄプリンティング・ミクロ・フルイディック・デバイスを開発しました。これにより、メドテック・スタートアップのＦｅｒｔｉｌｉｓは、ＩＶＦ市場向けの細胞培養デバイスを開発することができました。

オートメーション、ソフトウェアの進歩、メタル３Ｄプリンティング、デジタル・サプライ・チェーンの台頭も、この分野のトレンドです。しかし、スケーラビリティの難しさ、技術の限界、機器、材料、前処理および後処理のコストなどの課題も残っています。

３Ｄプリンティングは、長い間陰で活動していたが、最終的に、航空機部品から医療機器まで、すべてを大量生産できるようになると、その支持者は主張しています。

３．ストラタシス

ストラタシスは、１９８９年に設立され、さまざまな業界向けのソリューションを生み出しています。同社の創設者は、最初の３Ｄプリンターのひとつを作成しました。上場企業であるストラタシスの時価総額は１０億ドルで、株価は１４．５１ドル、今年は２２．３４％上昇しています。同社の過去１２カ月間の収益は６３０．５７９百万ドルで、１２カ月間のＥＰＳは－１．６１、ＴＴＭのＰＥは－９．０３、ＲＯＥ（ＴＴＭ）は－４．８２％です。

最近、同社は、ナノ・ディメンション・リミテッドから、所有していないすべての株式を１６．５０ドルで現金で買収する申し入れを受けました。これにより、同社の企業価値は１１億ドルとなります。これは、ストラタシスがデスクトップ・メタルと提案していた５８億ドルの合併を、株主の多数が合意しなかったため終了した後のことです。ナノ・ディメンションは、同社の株式の約１４％を所有しており、今年、残りの株式を取得するために複数の試みを行ってきました。

ストラタシスの最新のＦＤＭプリンター、Ｆ３３００については、スケーラビリティのために設計されており、ＡＴＩと共同で、ユーザーが一度に４つのエクストルーダーのうちの１つを展開できるカスタム・ツール・チェンジャーを開発しました。これにより、ユーザーはエクストルーダーの冗長性と、１つのパーツに複数の色を印刷し、２つの異なる解像度を組み込む能力についてより多くの柔軟性を得ることができます。同社は、トヨタが新しいストラタシス・Ｆ３３００３Ｄプリンターを購入する最初の顧客となることを発表しました。

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結論

世界は急速に変化し、加積製造企業は特化した材料を開発し、３Ｄプリンターのパフォーマンスを向上させ続けています。一方、ロボティクス界では、ロボットをより知能化し、人間とのやり取りを効率化するブレークスルーが達成されています。

将来的には、より洗練された製品が登場することが予想され、ロボティクスと加積製造の分野の進歩は、多くの業界を変革し、新しい雇用と教育の機会を提供し、日常生活を向上させる可能性があります。