自己紹介
石田 武志（Takeshi Ishida）
１９６６年、東京の江戸川区で生まれ、東京の下町で育つ。
東京理科大学工学部機械工学科、同大学院工学研究科（機械工学専攻）修士課程修了。
大学院の後、財団法人日本システム開発研究所（財務省所管のシンクタンク）で環境・エネルギー分野の調査研究・分析業務に携わる。この間働きながら東京理科大学理工学研究科（経営工学専攻）の博士課程に通い博士（工学）を取得。
また、実務経験を踏まえて技術士（環境部門、総合技術監理部門）を取得（APECエンジニア登録、IPEA国際エンジニア登録）。
その後、埼玉県にある日本工業大学システム工学科の専任講師になる。同大学ものづくり環境学科准教授を経て、２０１３年９月より独立行政法人水産大学校海洋機械工学科（現 国立研究開発法人 水産研究・教育機構 水産大学校 海洋機械工学科）の教授。
所属学会：日本機械学会、生物物理学会、日本マリンエンジニアリング学会、水産工学会など
研究・教育の実績・活動紹介
研究活動の究極の目標
■生命の創発プロセスの解明
最近の人工知能ブームにより、画像認識などの分野は大きな進展がありました。しかしSF映画のようなヒューマノイドができて、2045年にシンギュラリティが到達するというのは疑問です。なぜなら、真の汎用人工知能については、大きな技術的進展は得られていないからです。以前から言われていたとおり、人間と同じ脳を作るには、人間と同じ身体をつくらないといけないなど、汎用人工知能への道のりは長いと感じます。
また、知的なものは、人間の脳だけではありません。生態系を見てみると、単細胞生物から哺乳類までそれぞれが知的なシステムであり、これらの多彩な生物が相互作用し、自己組織的に調和が生まれており、生態系全体も知的な複合システムであるという視点でみることもできます。生物や生態系は局所的な相互作用から自己組織的に形成され、エネルギーと物質の代謝を行いながら自律的に駆動・進化してきています。
このような自然のシステムを真に理解し、同等の人工システムを構築し、さらに生物のような知的なシステムを構築するためには、「生物はどのようプロセスで生まれたのか」という根源的な理解が必要であると考えられます。最初の細胞が創発するプロセス、そして細胞が群れとなって、より高度なシステムが生まれるプロセスを真に理解することが必要です。しかし、生命の誕生については、様々な仮説が提唱され、多くの研究が行われていますが、生命の条件を同時に満たすものができるプロセスは依然として明確ではなく、人工的な生物の合成も完全にはできていない状況です。
一方で、この生物細胞のような複雑な形態を自己組織的に構築し、さらにそれを制御する技術は、人類が目指す究極の目標の一つです。いわば創発工学（Emergence Engineering）と呼ぶべき、自己組織化現象に基づいたデザイン工学が進展することにより、従来とは次元の異なる高度で複雑な機械システムを構築することが可能となると考えられます。そして、これは、蒸気機関の発明による産業文明の興隆に匹敵する、次の文明の出発点になるのではないかと考えています。
私の研究は、この創発工学の基礎を構築するためには、
１．最小細胞（プロトセル）の創発メカニズムの解明
２．生物の階層的な形態形成メカニズムの解明
３．知的システムの創発メカニズムの解明
が必要であると考えています。
このうち、１.に関連する研究としては、主なもののひとつはセルオートマトン（CA）モデルを用いて、チューリングパターンモデルとコンウェイのライフゲームを融合したものです（図１）。
図1. チューリングパターンモデルとコンウェイのライフゲームを融合した自己複製モデル[1]
[1] Ishida, Takeshi, Possibility of Controlling Self-Organized Patterns With Totalistic Cellular Automata Consisting of Both Rules Like Game of Life and Rules Producing Turing Patterns, Micromachines, 9, 339, (2018)
さらに、CAモデルより多彩な表現ができる、確率「マルチセット化学格子モデル」を考案し、仮想的な分子の拡散と、循環する反応系、分子の重合のみで、自己複製能力をもった細胞様の境界が創発され維持され、自己複製していくという、生命の4条件を満たした現象を創発させることが可能であることを示しました（図２）。
図2「マルチセット化学格子モデル」による細胞形状の創発シミュレーション[2]
[2] Takeshi Ishida, Emergent simulation of cell-like shapes satisfying the conditions of life using lattice-type multiset chemical model, arXiv:2204.09680, http://arxiv.org/abs/2204.09680
このシミュレータにより、分子の相互作用から、細胞が創発される過程をシミュレーションにより示すことが可能となり、さらには、このシミュレータを基礎として「バイオマイクロマシン設計シミュレータ」を目指しています。
また、分子の挙動を社会の中の人間などの要素に応用することにより「文明・社会の設計シミュレーション」への展開もできます。さらに、神経ネットワークの創発をシミュレートすることにより「知的システムの創発のメカニズムを解明」に応用していきたいと考えています。
■バイオマイクロマシンの設計シミュレーター
生物は局所的な化学作用から自己組織的に形成され、エネルギーと物質の代謝を行いながら自律的に駆動しています。生物のような複雑な形態を自己組織的に構築する技術は、機械工学が目指す究極の目標の一つです。しかし、生命のような自律的な階層システムを一から創発させるプロセスは解明されていない未踏領域であり、既知の自己組織化現象をモジュール化してそれを部品のように組合せて、生物のような精緻なバイオマイクロマシンなどの形を設計するシステムの開発をめざしています。
■バイオマイクロマシンとは？
例えば、細胞の合成プロセスをシミュレーションすることで、微生物型ロボットの設計などができます。下図は、海洋中の重金属や放射性元素を吸着するロボットのイメージしたものです。生物と同じ原理で動き、自己増殖していき、これが海洋中の汚染を徐々に食べつくしていきます。
■その先の未来を目指して
■「知的システムの創発のメカニズム」を解明する
タコの擬態のメカニズム、群れの創発シミュレーション、形態形成シミュレーションを、非平衡系シミュレータで統合し、知的システムの創発を解明しています。
