現状報告: 開発中の「スタートレック」技術 7 つ

スタートレックは、予測した技術において先見の明がありました。この番組では、携帯電話、タブレット、万能翻訳機などが予見されていました。しかし、他の技術のいくつかは、まだ実現されていません。幸いなことに、研究者たちは、皆さんが望むレプリケーター、フェイザー、ワープ ドライブをすべて実現すべく取り組んでいます。これらのトレック技術がいつごろ手に入るか、以下にご紹介します。

1. ワープドライブ

船は光速より速く移動できますか? 光速は宇宙の速度の限界であり、質量のない物体 (光など) だけがその速度で移動できます。質量のある物体をより速く移動するにはより多くのエネルギーが必要であり、質量のある物体を光速にするには無限のエネルギーが必要になるからです。

しかし、もし宇宙そのものが動いていたとしたらどうなるだろうか。ミゲル・アルクビエレは、宇宙船の前方に負のエネルギーの泡を作り出し、宇宙船の周囲の空間を任意の速度で押し進めることができるワープ ドライブを理論化した。しかし、科学者は負のエネルギーの存在を証明していない。さらに、泡はおそらく安定せず、宇宙船が減速すると放出されるエネルギーが大爆発を引き起こす可能性がある。ワープ ドライブはすぐには作動しないだろう。

—ライアン・マンデルバウム

2. レプリケーター

スタートレックの世界では、食べ物や新しい道具、あるいはどんな無生物でも、必要なときにコンピューターに伝えるだけで手に入ります。エネルギーをあらゆる形態の物質に変換する技術であるレプリケーターは、スタートレックの最も未来的で象徴的な技術の 1 つです。現在は存在しませんが、現代に類似するものが確かに存在します。3D プリンターです。

30 年前、チャールズ・「チャック」・ハルが最初の 3D プリンターを発明し、特許を取得しました。しかし、この技術が本格的に普及し始めたのは、プラスチック フィラメントを使用する 3D プリンターの特許が期限切れになり始めた 2009 年です。2016 年 12 月には、金属で作成する 3D プリンターの特許が期限切れになるため、今後は金属で作成する 3D プリンターやマルチマテリアル プリンターがさらに増えると予想されます。

科学者たちは実際に 1997 年に光を物質に変換することに成功しており、2014 年の論文ではそれをより簡単に行う方法を提案しました。この方法と、食品を作成できる 3D プリンターにより、レプリケーターは急速に SF ではなく科学的事実へと近づいています。

—ジェイソン・レダーマン

3. トラクタービーム

トラクター ビームのようなツールは今日でも存在するが、宇宙船を動かすほどの大きさやパワーを持つものはない。科学者は、単一分子を動かしたり操作したりするために、レーザー ビームを集束させた「光ピンセット」を使用する。音波は物体を水中に押し込むことができるが、音波が伝わる何もない宇宙ではその方法は機能しない。ただし、物体を宇宙船に引き寄せるだけであれば、重力の法則により、宇宙船は十分に大きくて重いもので十分である。

—ライアン・マンデルバウム

4. トライコーダー

スタートレックのトリコーダーは、私たちが思い描く医療の未来の姿を、多くの点で体現しています。つまり、人体の内部の仕組みを理解できるだけでなく、病気の原因を特定して診断できる、単一の非侵襲性デバイスです。しかし、このようなデバイスが実際に実現するのは、どのくらい先のことでしょうか。現代医学は、スタートレックの世界の架空の医療技術に匹敵するほどの驚くべき進歩を遂げています。また、いくつかの発明は、それ自体がトリコーダー技術の側面に匹敵しますが、同じ非侵襲性タッチで、同じ幅広い機能を備えたものはありません。

それは努力不足によるものではない。2012年、マイクロチップメーカーのクアルコムは、Tricorder XPrizeコンペティションを開始した。このコンペティションでは、参加者に、血圧、体温、酸素飽和度など5つのバイタルサインに加え、10の主要な健康状態を診断できる単一のデバイスを設計するよう課題を出した。10チームが最終ラウンドに進み、そのデバイスのテストがカリフォルニア大学サンディエゴ校の臨床およびトランスレーショナルリサーチ研究所で開始された。しかし、プロトタイプのほとんどはバイタルサインをかなりうまく測定できたものの、病気の診断にはいずれも問題があった。最終的に審査員はテストを中止し、参加者に2年間の猶予を与えて技術を完璧に仕上げさせた。

IEEE Spectrum が指摘しているように、発明者たちが取り組んでいる大きな障害は、デバイスが人間の性質の予測不可能性と多様性を考慮しなければならないことです。ある人が自分の貧血や高血圧を説明する方法は、別の人が説明する方法とはまったく異なる場合があります。

プロトタイプを提出するチームの新たな締め切りは 2016 年 9 月です (残り 7 チーム、脱落したのは 3 チーム)。この締め切りから審査員が次のテスト ラウンドを開始します。

—クレア・マルダレッリ

5. トランスポーター

量子力学では 2 種類の転送が可能です。量子トンネル効果は、粒子が波のように作用することによる副作用です。粒子のバーストが壁にぶつかると、一部が通り抜ける可能性があります。壁が厚いほど、その可能性は低くなります。粒子がアパートの壁を通り抜ける可能性はほぼゼロですが、電子はフラッシュ ドライブ内の小さな壁を通り抜けます。

次に量子テレポーテーションがあります。まず、2 つの粒子をエンタングルメント状態にして、1 セットの特性が両方の粒子を表すシステムを作成し、2 つの粒子を互いに引き離す必要があります。最初の粒子に量子情報を与えると、その情報を遠くのエンタングルメントされた粒子にほぼ瞬時に転送できます。中国の科学者は 2012 年に光子情報をほぼ 100 キロメートルにわたって転送することに成功しました。

現在、スコッティがあなたをビームアップできるのは、あなたが単一の粒子である場合のみです。

—ライアン・マンデルバウム

6. ハイポスプレー

スタートレックのハイポスプレーは、実際には単にジェットインジェクターを装備しただけのもので、針に頼る代わりに、圧縮空気またはガスの高圧を利用して液体を注入する医療機器です。国防総省の民間研究者アーロン・イスマックは、1950年代後半から1960年代前半にかけてこの機器の開発に着手し、1962年に米国特許を取得しました。

マルチドーズジェット注射装置と呼ばれるこの装置は、天然痘と戦うための迅速かつ効果的なワクチン接種ツールとしてすぐに世界中で導入されました。しかし、リスクがないわけではありませんでした。この装置は皮膚の最外層である表皮を貫通するため、保健当局はすぐに、ワクチン接種を受けた人から次の人に病気を伝染させる可能性があることに気付き、多くの国がこの理由でこのオリジナルの装置の使用を中止しました。

しかし最近、研究者たちは、従来のものよりはるかに安全な使い捨てジェット注射器を開発することができました。その 1 つである PharmaJet は、2014 年に FDA によってインフルエンザワクチンの一種を投与するための使用が承認されました。

—クレア・マルダレッリ

7. フェイザー

ジーン・ロッデンベリーは未来をユートピアとして想像し、その空間のまさに端っこにある危険に登場人物を送り込んだ。至近距離で脅威に直面したカーク、スポック、マッコイ、そして不運な赤シャツ数人が頼りにできるのは、機転と訓練、知識、そして小型の手持ちレーザー兵器だけだった。フェイザーは、オリジナルシリーズのピストルグリップモデルであれ、新スタートレックのダストバスター向けの杖であれ、スタートレックの世界で最も象徴的な武器である。征服よりも人間の探索に関するこの世界では、フェイザーが単なる致命的な武器ではなかったことは注目に値する。フェイザーは殺傷力だけでなく気絶力も与えることができ、ほとんどの架空の武器よりもはるかに柔軟性がある。

2016 年に生きる人間にとって、手持ちのビーム兵器は 23 世紀と同じくらい遠い未来のように思えます。しかし、フェイザーは銃の代用品として簡単に使えるというだけでなく、エンタープライズや他の船が使用する主要兵器の 1 つでもあり、この点で現在が未来に近いと言えます。2014 年、米海軍はレーザー兵器を搭載した USSポンスをペルシャ湾に派遣しました。30 キロワットのビームを発射するレーザー兵器システムは、ドローンや小型ボートを燃やすことができます。国防総省は、100 ～ 150 キロワットの範囲でさらに強力な指向性エネルギー兵器をいくつか開発しており、早ければ 2020 年代初頭にテストが行​​われる予定です。

—ケルシー・アサートン