世界を変える7つの巨大なアイデア

巨大なアイデア1：飛行機を充電式にする

テスラ。プリウス。ボルト。自動車業界には、運転による環境負荷を軽減する急進的な新設計が山ほどあります。飛行機業界は、何十年にもわたって燃料効率を少しずつ向上させてきましたが、現在の設計の可能性は限界に達しており、まもなく同様の変革的な再考を行う必要があります。そして、それは迅速に実行されなければなりません。発展途上国がより豊かになるにつれ、航空機の利用は2031年までに2倍以上へと爆発的に増加すると予想されています。この成長は、自動車やエネルギー網のクリーンアップなど、私たちが行う他のあらゆる改善を食い潰す可能性があります。 NASAは、MIT Dシリーズのような目を見張るようなコンセプトの航空機のスポンサーとなり、航空機の設計を見直しています。 (ナビゲーションシステムが進化すれば、航空会社はより短く、より直進性の高い飛行経路で飛行できるようになるでしょう。スロベニアのピピストレル社は、同種の飛行機の2倍の走行距離を持つ4人乗りの電気飛行機を開発した。 NASAの航空研究副部長であるデビッド・ヒントン氏は、「これらの技術はすべて、10年前には想像もできなかったような能力を生み出すために集約されつつあります」と語っている。空は無限大だ。

Clive Thompson

Big Idea 2: Fuel the Planet with Micromachines

Harry Gray氏は電子を熟知しています。 1982年、カリフォルニア工科大学の化学者は、電子がタンパク質を通り抜け、分子の長い鎖を「トンネル」状に飛び越えることを発見しました。植物が太陽光のエネルギーを細胞に閉じ込め、ほとんどすべての生命体がグルコースなどの燃料を燃やして動力を生み出すように、このトリックによって、生物はエネルギーを使えるものに変換していることがわかった。メタロタンパク質は、タンパク質の形を変える柔軟性と、化学反応を触媒する金属の能力を兼ね備えています。

グレイがこのことを発見したとき、彼はすでに太陽光発電に興味を持っていました。無限に近い再生可能な発電機を開発しようとすれば、光合成のような金属タンパク質駆動のシステムをハイジャックしようとするかもしれないと、彼は気づいたのである。しかし、それはうまくいかないだろう。 1273>

効率的かつ確実に電力を生み出す分子機械が必要なら、自分で作るしかないとグレイは言います。彼と同僚たちは、植物細胞膜の金属タンパク質アレイのように、片方に金属酸化物、もう片方にシリコンを配置したマイクロスケールの電池を想定しています。金属酸化物は太陽光の青い波長を吸収して、そのエネルギーで海水を酸素とプロトンに分解し、シリコンは赤い光を吸収してプロトンを電子と結合させるのである。電子と結合したプロトンは水素となり、燃料として使えるからだ。つまり、太陽光から水素を取り出すことができるのだ。「私たちの研究の重点は、非常に頑丈な分子や材料を考え出すことです」と彼は言い、「太陽熱燃料プラントで長期間使用できます」と述べています。人工水分解はすでに自然光合成の10倍の効率ですが、研究者が化学反応を促進する新しい触媒を探しているため、スケールアップはまだ数十年先です。 (しかし、グレイ氏は楽観的である。「自然のシステムは、実際に生きられるものを作らなければならないのです」と彼は言う。「私たちがすべきことは、燃料を作ることです」。ああ、そして地球を救うために。 -トーマス・ヘイデン

ビッグ・アイディア3：あらゆるものにWi-Fiホットスポットを散布する

モバイル経済全体は、「いつでも、どこでも、どんどん速く、モバイルウェブにアクセスできるようになる」という微妙な前提の上に成り立っています。 AT&T や Verizon といったモバイルキャリアが無制限のデータプランを提供しなくなったのをすでに見ており、タブレットやスマートフォンの数が爆発的に増え続けているため、帯域幅をめぐる争いはさらに過酷なものになりそうです。 2020 年までに、ワイヤレス技術は世界で 4.5 兆ドルの影響を及ぼすと予想されています。しかし、成長はスケールアップする能力にかかっています。要求するデバイスの数に見合ったアクセスが必要です。

簡単に利用できる Wi-Fi は、この問題を解決するのに役立ちます。インターネットおよび電話会社はすでに、人口密集地にスモールセル（基本的には、4G とともに Wi-Fi を提供する小さな携帯電話用タワー）の配備を始めています。

ある企業が、スプレー缶に入った Wi-Fi アンテナという、ユニークで大胆な解決策を打ち出しました。 Chamtech Enterprises社は、数百万個のナノ・コンデンサが入った液体を開発し、表面に吹き付けると、標準的な金属棒よりも優れた無線信号を受信することができます。ルーターを使えば、チャムテックのアンテナは光ファイバーネットワークと通信し、ターゲットとなる人工衛星からの信号を受信し、近くのノードとデイジーチェーンを組んで、低コストでブロードバンドなWi-Fiホットスポットのメッシュネットワークを構築できる可能性があります。アンテナはどんな表面にもペイントできるので、新しい携帯電話タワーを迎えるたびに起こるNIMBYイズムもないだろう。これでもまだ物足りないなら、これを試してみてください。もうAT&Tを罵る必要はないのだ。 -レイチェル・スワビー

ビッグアイデア4: 砂漠を発電所にする

サハラのような乾燥した土地を、荒涼とした荒れ地だとは思わないでください。クリーンな電力の無限に近い供給源と考えるのです。地球の砂漠は、6日間の日照時間で、人類が1年間に使うエネルギーよりも多くのエネルギーを吸収しているのです。今、地中海沿岸の政治家、科学者、経済学者からなるコンソーシアムが、そのエネルギーを利用する計画を立てている。「Desertec “は、世界の砂漠に風力発電所と太陽光発電所を何百平方マイルも設置し、電力網に接続して、信頼性が高く、再生可能で、安価な電力を、太陽の影響を受けやすい地域にも供給するものである。計画者たちは、まず北アフリカからヨーロッパに太陽光発電の電力を供給することを望んでいる。北アフリカの砂漠は、2050年までにヨーロッパのエネルギー需要の20％をまかなうことができると言われています。「Desertecのコンセプトを実現するために必要なものは、すべてすでにそこにある」と、財団の共同ディレクターであるティモ・グロップは言う。大規模なインフラプロジェクトと同様、最大の課題は政治的なものだ。北アフリカの指導者たちは、デザーテックを雇用の創出と捉えているが、「アラブの春」によって、投資家はこの地域の長期的な安定性に不安を抱くようになった。ヨーロッパは経済危機で公共事業の資金が枯渇し、電力網や規制の互換性がない。しかし、デザーテックのコンセプトは実現可能である。世界人口の90パーセントは砂漠から1,800マイル以内に住んでいる。中国の都市はゴビ砂漠から、南米はアタカマ砂漠から電力を供給することができる。光あるところに、希望あり」
-アンドリューカリー

Big Idea 5: Put Digital Displays in Your Eyes

スマートフォンは、世界の情報への常時接続を私たちに与えてくれました。しかし、実際にその情報にアクセスするには、ガジェットを凝視する必要があり、接触事故を起こしたり、食事の相手を怒らせたりしがちです。もし、命や友情を危険にさらすことなく、すべての情報をシームレスに利用できるとしたらどうでしょう。

Google の共同設立者は、2002 年から私たちの脳に直接接続することについて話してきました。今のところ、最も近いのはGoogle Glassのプロトタイプで、情報をヘッドアップディスプレイに投影し、装着者だけが見えるようにしたアイウェアです。しかし、Project Glassの創設者であり、ワシントン大学の准教授でもあるBabak Parviz氏は、さらに一歩先に進むことを望んでいる。彼は、かさばるメガネを廃止し、コンタクトレンズにマイクロシステムを構築するという長期計画を提案しています。髪の毛数本分の幅しかない無線を使って、このレンズは現実を拡張し、ついでに携帯電話、パソコン、ワイドスクリーン・テレビなどのディスプレイを不要にすることができると彼は考えている。「これらのディスプレイがすることは、網膜上にパターンを生成することだけです」とパービズは言う。「だから、それを実現するコンタクトレンズがあれば、もうディスプレイは必要ないのです。おまけに、このレンズは、目の細胞を分析する小さなバイオセンサーを使って、持続的な健康モニターとして機能することができます。 -S.L.

Big Idea 6: Declare War on Incoming Asteroids

映画「アルマゲドン」は 2 つのことを正しく理解しています。第一に、私たちは小惑星の襲来にまったく備えていないことです。そして2つ目は？この映画では、適切な仕事をするための適切なツールが紹介されています。「ブルース・ウィリスは惑星防衛に非常に大きな貢献をした」と、アイオワ州立大学小惑星偏向研究センターのボン・ウィー所長は言う。アルマゲドンは地中爆発の理論を広めるのに役立った。そして、ウィー氏が開発したミサイル（超高速小惑星迎撃車）は、それを実現するものである。手前が “運動エネルギー迎撃ミサイル”。後ろにあるのは核兵器です。運動エネルギーが岩にぶつかり、爆弾が岩を粉々にする。 NASAは、10万ドルの助成金をWieに与えました。この設計は、宇宙での核兵器の最大の欠点の1つを解決しています。小惑星の表面に爆弾を叩きつければ、爆発する前に核分裂性物質が溶けてしまいますし、離れて爆発させれば標的を破壊することはできません。 HAIVでは、爆弾を岩石の中に入れて地響きを起こし、爆風を20倍に拡大する。 Wie氏は、2020年頃に核兵器なしのシステムをテストする予定だが、衝突が迫っているようであれば、1年以内に空輸することも可能であると言う。「この地域の多くの人々は、必要なときにはいつでも、私が話しているようなシステムを組み立てることができると考えています」とウィー氏は言う。 5 億ドルの費用がかかりますが、私たちが知っている文明の終焉に比べれば、ほんの数粒の星屑です (アルマゲドンの世界的な興行収入より 5,000 万ドル少ない)。完全に透明で、事実上摩擦がなく、化学的に不活性で、熱の伝導性に優れています。そして、最も一般的な元素の1つである炭素でできています。ダイヤモンドは、まさに炭素の結晶であり、マイクロエレクトロニクスから水処理に至るまで、非常に有用である。しかし、残念ながら、大きなダイヤモンドは非常に希少です。しかし、もしダイヤモンドが鉄のようにどこにでもあるものだったらと想像してみると、スティーブン・ベイツはそれを実現できるかもしれません。 NASAやプリンストン大学での勤務に加え、この64歳の職人科学者はゼネラルモーターズで数年を過ごし、サファイアを使って透明なピストンエンジンを作り、炎やガスの流れが見えるという前代未聞の体験をしたのです。このサファイアのモーターがきっかけで、ベイツはダイヤモンドについて考えるようになった。「1273>

蒸着というプロセスで薄膜中の結晶を合成する研究に没頭した後、ベイツは同じことをダイヤモンドで行う方法の特許を取得しました。コンセプトは単純だ。 C60フラーレン（60個の炭素原子からなるサッカーボール状のかご）を気化させたものに、安価な工業製品であるダイヤモンドグリットを詰め込む。そこにレーザービームを照射する。フラーレンは分解され、炭素がダイヤモンド粒子の間に凝縮し、比較的固い塊に融合します。ステップ 1 は、Bates 氏が 10 万ドルのパルスレーザーを手に入れることです。でも、もしうまくいったら？自宅の地下にはダイヤモンドの基礎、高層ビルにはダイヤモンドの桁、脚にはダイヤモンドの骨、そして飛行機や宇宙船にはダイヤモンドの部品が使われていると想像してほしい。世界最高の熱伝導体を使った壁は、かなり寒い場所になるだろう。 -テッド・グリーンウォルド

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