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米航空宇宙局(NASA)の追跡・データ中継衛星(2017年6月23日公開、資料写真)。(c)AFP/NASA/HANDOUT〔AFPBB News


 今日米国が世界一のGNPを維持している理由の一つが基軸通貨ドルの存在である。
第一次世界大戦後英国のポンドより基軸通貨の地位を奪い、第二次世界大戦後ブレトンウッズ体制を確立したものの、その後1972年金との交換が停止されて以降、ドルの価値を担保するものが米国の強い経済力と、強い軍隊の存在がドルの基軸通貨としての価値を担保している。米国が今日の地位にいられるのは、官民をあげてイノベーションを行い、強い軍事力を維持していることだ。 

国防高等研究計画局DARPA
1958年、前年のスプートニク・ショックを受けて設立(当時はARPA)。 DARPAのミッションは、米軍の技術優位性を維持し、国家安全保障を脅かす
「技術的サプライズ」を防止すること。

ラディカル・イノベーションとなる見込みのあるHigh Risk, High Payoff研究の実用化を目指して研究助成し、今日のインターネットの基盤となったARPANETや集積回路研究、GPSなど、社会にインパクトをもたらすイノベーションの実現も米国にはDARPAががあってこそだと私は思います。

最近では手術支援ロボットのダヴィンチや音声アシスタントアプリのSiri(アップル)などステルス技術、暗視技術、防空ミサイルの精密誘導技術、空中照準レーザー、無人航空機(UAV)など多数の軍事技術を開発は、米軍が最強でいられる理由の一つである。

 DARPA(及びPM)が現在の地位を確立したのは、80年代後半から90年代と思われるが、
 ITや材料開発等における成果が一般にも目に見えるようになるには今世紀になってからだ。

日本も菅総理が地味にぶち上げた
 官民合わせて120兆円の研究投資と、日本学術会議による科学技術振興妨害の事実を世間に曝し、防衛省防衛装備庁の研究予算の投資は、10年20年後、必ずや日本の宝になっていると思います。

防衛装備庁 令和3年度公募に係る研究テーマ一覧の続き 最終回その4です。


(26)先進的な演算デバイスに関する基礎研究


研究テーマの概要及び応募における観点


 近年、情報処理の規模は年々増大しているものの、その処理を支える半導体の微細化による性能向上は限界が顕在化しており、既存の情報処理アルゴリズムを処理局面に応じて適応的に高速化する新しい手法、アーキテクチャが期待されています。

 さらに、これに対する解決策の一つとして、従来のノイマン型アーキテクチャ以外のアーキテクチャを採用した演算デバイスの研究も行われており、こうしたデバイスは、特定の情報処理の飛躍的な高速化も期待されています。

 例えば、生体の脳を模擬したニューロ・モルフィツク・コンピュータは、アーキテクチャとしては既に実用レベルであると考えられ、それぞれの特長を生かすための処理方法についての研究が進められています。また、ニューロ・モルフィツクでは省電力化や高速化の観点からアナログ回路の利用が見直されてきており、そのような研究も行われています。

 加えて、DNA等の生体分子反応を用いて演算を行うDNAコンピューティング、生体内の組織をコンピュータに見立てて演算を行う分子コンピューティング、バイオコンピューティング等の非常に萌芽的な研究も行われています。

 本研究テーマでは、既存のアーキテクチャや演算手法の改善に留まらない演算デバイス又は演算機構等に関する新たなアプローチの基礎研究を幅広く募集します。




image084バイオコンピューターといえば、昭和38年生まれの私としては、人造人間ハカイダーのDNAコンピューター(キカイダーとハカイダーを造った光明寺博士の脳を載せた)を連想してします。








(27)高周波デバイス・回路に関する基礎研究

キーワード 高周波、マイクロ波、ミリ波、テラヘルツ、高出力化、デバイス、雑音指数、シンセサイザー、位相雑音位相同期

研究テーマの概要及び応募における観点

 電子通信技術の進歩に伴い、マイクロ波よりも周波数の高いミリ波、サブミリ波領域の活用が期待されていますが、そのためには、高周波領域で動作するデバイスの実現や性能向上が鍵となっています。近年、ワイドギャップ半導体技術の進歩に伴い、高効率で大出力のデバイスの研究が進んでいます。

 高周波領域におけるデバイスについても、こうした技術革新を踏まえつつ、更なる高出力化を目指した様々な研究が期待されています。

 また、受信素子についても、各種先進技術を活用した様々なセンサや回路が研究されており、将来の高感度デバイスや超低雑音発振器等への活用が期待されます。

 加えて、移動体通信技術の進捗により、超低位相雑音の周波数可変発振器や、GPS等の外部信号に依存することなく複数局間の同期を図る手法についても重要となっています。

 本研究テーマでは、マイクロ波及びそれ以上のミリ波、サブミリ波、テラヘルツ波領域で動作する高周波デバイスあるいは回路に閲し、現状の問題点や課題を分析した上で、その解明につながるような新たなアプローチの基礎研究を幅広く募集します。






(28)次世代の移動休通信に関する基礎研究

キ-ワ-ド 長距離伝送、高能率伝送、強靭化、冗長性 リアルタイム、テラヘルツ、半導体、光無線、RF-hikari 変換 光ファイバー光学材料

研究テーマの概要及び応募における観点

 最新の移動体通信網である5G は、高速伝送、低遅延の特性を有し、機械と機械がつながるための通信基盤である一方、次世代の移動体通信網とされるポスト5G は、より高速な光ファイバー網と、より高い無線周波数でコアネットワークに接続された無線アクセスネットワークにより、さらなる超高速伝送、超低遅延な通信を目指して研究が進められています。

 他方、無線アクセスネットワークとコアネットワーク間も光ファイパーを敷設する必要が出てくるため山間部、海上や上空といったコアネットワークから離れた場所での無線アクセスネットワークの利用や、災害等の様々な事態で既存の無線アクセスネットワークに障害が起きた時に、その活動場所に迅速に無線アクセスネットを構築することが難しくなることも想定されます。

 そのため、今後、既存の光ファイバーや高速無線伝送に代わる長距離でテラビット級以上の伝送路を容易に構築する革新的な通信技術、デバイス技術、材料技術の進展が期待されています。

 本研究テーマでは、無線アクセスネットワークとコアネットワークを連接するフロントホール網やバックホール網の長距離化、強靭化、迅速な展開性に寄与する新たなアプローチの基礎研究を幅広く募集します。


国内で春に商用化する通信規格「5G」の次世代をにらんだ各国の競争が始まった。日本は2030年をめどに5Gの10倍以上の速度を実現するといったポスト5G(6G)の総合戦略を官民でつくる方針で、中韓やフィンランドも研究や投資に着手した。通信は規格に関わる特許を持つと、機器やソフトの販売で巨額の利益が出る。5Gで遅れた日本は巻き返しに動く。

総務省は月内に、東大の五神真学長を座長とし高市早苗総務相が直轄する官民研究会を立ち上げる。NTTや東芝の関係者らも招き、6Gの性能目標や政策支援などの総合戦略を6月までにまとめる。育成すべき技術は予算などで開発を後押しする。

5Gの次の高速通信では、個人の立体映像を離れた会議室や教室に浮かび上がらせたり、ロボットが身の回りの世話をしたりする社会を描く。膨大なデータを瞬時に送るため、総務省は6Gは最低でも5Gの10倍以上の速度が必要とみる。大量のデータを運ぶのに適しているが、未利用の高い周波数の電波を通信に使えるようにする。

6Gは各国も30年ごろの実現に向けて研究に動き出している。中国政府は19年11月、6Gの研究開発を担う2つの機関の立ち上げを発表した。フィンランドの大学や政府系機関も6Gの研究開発プロジェクトを始動した。韓国ではサムスン電子とLG電子が19年にそれぞれ研究センターを設けた。

2時間の映画を3秒でダウンロードできる超高速通信の5Gは19年4月の米韓から商用化が始まった。国内でも春からNTTドコモなどの携帯大手が順次サービスを始める。5Gの普及もこれからだが、各国はすでに5Gの次を見すえる。

あらゆるモノがネットにつながり、医療データなどの流通も増える30年代は情報の抜き取りや改ざんを防ぐセキュリティー対策も求められる。電力消費を抑える技術も必要だ。セキュリティーは東芝が理論上絶対に解けない量子暗号を使った通信システムを開発中。NTTは光信号を電気信号に変えずに省エネ化する次世代通信の開発を急ぐ。

総務省は6Gの標準化に向けた国際電気通信連合(ITU)などの議論で、日本企業が強みを持つセキュリティーなども標準技術に採り入れるよう働きかける。

サイバー創研によると、5Gの標準規格に関する必須特許の出願件数は19年2月時点で、サムスンが世界全体の8.9%を占めて首位だった。華為技術(ファーウェイ)が8.3%、米クアルコムが7.4%で続く。日本勢は5.5%のドコモが6位で最高だった。

特許を海外企業に押さえられると日本企業は特許料を負担しなければならず、ものづくりの競争力も落ちる。携帯基地局の日本勢の世界シェアはNECが1%、富士通は1%以下まで下がった。スマートフォンなどの携帯端末でも日本勢の存在感は薄れている。
防衛装備庁ATLAも国策として5Gを飛び越えて2030年に6G実用化を目指す。2030年ごろの実用化を目指す次世代の移動通信システム「6G」の開発戦略を推進する産官学のコンソーシアムが2020年12月、設立された。2020年に国内で商用サービスが始まった第5世代(5G)移動通信システムで日本は欧米や中国、韓国などに後れを取っってしまったが、日本は国策として6Gでは軍民共用オールジャパンで中核技術の開発などに先手を打ち、巻き返しを図る。

6Gには世界トップレベルの1000億円規模の国費を投入し、国際競争力を強化する。
6Gは5Gと比べ、通信速度や同時に接続できる機器数が10倍、情報伝達の遅れは10分の1となり、消費電力も現在の100分1になると想定される。また、衛星などを活用して海中や上空、宇宙などを通信エリア化する。

6Gはドローンやウィングマンを第6世代戦闘機が自由自在に操作することが可能となる。


(29)海中通信、海中ワイヤレス電力伝送及び海中センシングに関する基礎研究


 研究テーマの概要及び応募における観点

 四方を海に囲まれた我が国においては、海中を有効利用するための海中通信技術や海中ワイヤレス電力伝送技術、物体の海中センシング技術の研究が進められています。 海中通信においては送受信器の離隔距離や通信速度の向上、海中電力伝送においては送受信器の離甲距離や電力伝送効率の向上、海中センシングにおいては物体の探知距離や探知精度の向上が必要となりますが、海中では音・光・電波の伝わり方が大気中とは大きく異な海中の環境状況や、海中環境下での伝搬特性を把握した上で、海中特有のアプローチが期待されています。     

 本研究テーマでは、海中における音響、光、磁気、電界等のうちいずれか又は複数の手段を用いた送受信波器による海中通信、海中ワイヤレス電力伝送及び海中センシングに関する新たなアプローチの基礎研究を幅広く募集します。


(30)水中音響に有効な材料及び構造に関する基礎研究

 キーワード:音響トランスデューサ材料、水中センサ、水中音響材料 

研究テーマの概要及び応募における観点

 水中では電波が届きにくいため、水中センシングには主に音響トランスデューサが用いられています。音響トランスデューサは船に膳装され、主に座礁回避のための水深の計測、漁業目的として魚群を探知するものとして利用されるのみならず、水中インフラの監視のためにドローンや水中ロボットといった無人機にも搭載されています。これら無人機には将来更なる行動の長期化が期待されており、搭載機器には省電力化、小型化の進展が期待されています。

 また、洋上の風力発電プラットフォームといった新たなインフラでは、その海中への放射音が環境生物等に影響を与えることが懸念されており、水中ヘ音が放射されにくくするための遮音、吸音に関する技術の進展が期待されています。

 本研究テーマでは、音響トランスデューサの省電力化や小型化、水中放射音の低減等、水中音響に関する新たなアプローチの基礎研究を広く募集します。

日本近海においては、海底に設置された固定ソナーに加え、通信網更に充電ポイントが設置されたのなら、無人UUVが広大な日本のEEZを巡回し、中韓朝露といった敵対国の潜水艦をルンバのようにお掃除していく近未来図が見えてきます。

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(31)航空機の性能を大幅に向上させる基礎研究

キーワード無人化、多機協調、制御の高度化、航空機間通信、新たな設計技術、飛行管理技術、材料・構造技術、複合材料、自動積層、トポロジー最適化、疲労強度、空力、新たなエンジン方式・推進方式、極超音速、燃責向上、センサレス制御、電動化、ハイブリッド、長寿命化、寿命予測、非破壊検査、信頼性工学、メンテナンスフリー

研究テーマの概要及び応募における観点

 近年、航空機全般において、部品レベルに留まらず全機レベルでの電動化や人工知能(AI)を活用した新たな設計技術、AR/VR技術による新たな航空機制御技術に関する研究、航空機に使用される素材・構造に関しても新たな研究が進められています。

 次世代の炭素繊維が開発される等複合材料の更なる高強度化が見込まれていますが、例えば、自動積層技術を用いつつ、トポロジー最適化、人工知能(AI)等を活用することにより、繊維配向と積層構成を最適化し、低コスト化と高強度を両立させる技術が期待されます。

 航空機において重要な課題となる推進装置においても、デトネーションのようなシンプルかつ軽量な構造と高い効率を両立した革新的なエンジン方式が研究されています。エンジンの状態把握に必要なセンサは、その能力や耐環境性等の限界からセンシングできる状態量に制約があることから、センサレス制御技術に関する研究が進められています。センサレス制御技術は、部品点数の削減による小型・軽量化や信頼性の向上、低コスト化といった利点もあるため、当該技術の進展が期待されています。

 また、航空機間の通信手段においても、光通信技術等が進展し、幅広い環境下においても航空機間の通信が可能となれば、航空機単体のみならず複数の航空機が連携した航空機群としての性能も大幅に向上することが期待されています。

 本研究テーマでは、以上のような研究事例に留まらず、航空機及び航空機群としての性能を大幅に向上させることができる技術、もしくは航空機への適用を前提とした新たなアプローチの基礎研究を幅広く募集します。









(32)船舶/水中航走体の性能を大幅に向上させる基礎研究

キーワード無人化、多機協調、制御の高度化、自律航行化、自己位置推定、自己状態把握、安全性向上、抵抗低減、動揺低減、構造軽量化、燃費向上、高効率化、周辺環境把握、自動類識別、信頼性向上、デジタルエンジニアリング、海洋エネルギー、電動化、ハイブリッド、長寿命化、寿命予測、非破壊検査、信頼性工学、メンテナンスフリー

研究テーマの概要及び応募における観点

 近年、船舶の自動化や無人化のために新たな船舶制御技術の研究が進められている一方、船舶において常に重要な課題となる、船体抵抗低減、波浪中や係留時の船体動揺低減、構造の軽量化、燃章の向上の面でも、新たな手法により大幅な性能向上に寄与する技術の研究が期待されています。

 水中航走体においては、限られた通信能力とセンシング能力であっても、長時間にわたって活動し得る自己位置推定、自己や環境の状態把握能力、人工知能(Al)を活用した制御の高度化やより高い信頼性の確保に関する技術や、水中航走体単体ではなく、多数の機体の協働を可能とする技術の進展も期待されています。また、海洋で利用可能な自然エネルギー(太陽光、風力、潮汐、塩分濃度差等)を活用した長期信頼性の高い小型発電システムに関する技術により、水中航走体の行動拡大に寄与することが期待できます。

 本研究テーマでは、以上のような研究事例に留まらず、船舶や水中航走体の性能を大幅に向上させることができる技術、もしくは、船舶や水中航走体への適用を前提とした新たなアプローチの基礎研究を幅広く募集します。


(33)車両の性能を大幅に向上させる基礎研究

キーワード無人化、多機協調、自動運転、追従走行、車両技術、駆動方式、不整地走行、低燃費、安全性、新たなエンジン方式、全方向駆動、電動化、ハイブリッド、燃料電池、長寿命化、寿命予測、非破壊検査、信頼性工学、メンテナンスフリー

研究テーマの概要及び応募における観点

 近年、車両においては、ハイブリッドや電気自動車、燃料電池自動車等の環境性能や燃費性能を向上させる技術やその基盤となる革新的素材開発技術等、自動運転を目指した環境認識技術及び自動ブレーキや自動パーキング等、人工知能(Aりを活用した操縦支援技術等の研究が進められる-方、車両において常に重要となる、駆動方式、新方式のエンジン、車体軽量化等の面でも、新たな手法により大幅な性能向上に寄与する技術の研究も期待されています。さらに、未舗装路や軟弱地といった悪路走行に関する技術についても研究の進展が期待されています。

 本研究テーマでは、以上のような研究事例に留まらず、車両の性能を大幅に向上させることができる技術、もしくは車両への適用を前提とした新たなアプローチの基礎研究を幅広く募集します。


(34)ロケットエンジンの性能を大幅に向上させる基礎研究
キーワード 機能付加、性能向上、物性改良、安全性向上、信頼性向上、固体ロケット、液体ロケット、ハイブリッドロケット、ゲル化推進剤ロケット

研究テーマの概要及び応募における観点

 近年、ロケット推進技術分野において、推力制御が可能なゲル化推進剤ロケット、幅広い飛しょう領域において高比推力が獲得可能なエアロス′くイクノズル、固体ロケットにおける固体推進剤高充填率化、ロケットエンジン用構造材料の高耐熱化といった研究が進められており、ロケットエンジンへの新たな機能の付加や、ロケットエンジンの性能の向上が期待されています。

 また、高エネルギー′くインダや新素材の適用により、既存のロケットエンジンの構成要素を改良することで、ロケットエンジンの機能付加や性能向上のみならず、ロケットエンジンの安全性や信頼性の向上も期待されています。

 一例を示しますと、スクラムジェットエンジンを搭載した極超音速飛しょう体が注目されていますが、ロケットエンジンの新たな機能付加、大幅な性能の向上、安全性・信頼性の向上に関する技術は、極超音速飛しょう体を所定の速度・高度まで加速するための高性能ロケットブースタの実現につながる魅力的な技術です。

 本研究テーマでは、以上のような研究事例に留まらず、ロケットエンジンの新たな機能付加、大幅な性能向上、安全性一信頼性向上を実現するための新たなアプローチの基礎研究を幅広く募集します。





その1

(1)人工知能及びその活用に関する基礎研究
(2)脳情報科学に関する基礎研究
(3)デジタル空間再現及び感覚提示に関する基礎研究
(4)多数の移動体の協調制御に関する基礎研究
(5)生物模倣に関する基礎研究
(6)サイバーセキュリティに関する基礎研究

その2

(7)量子技術に関する基礎研究
(8)光波領域における新たな知見に関する基礎研究
(9)高出力レーザに関する基礎研究
(10)光の伝搬に関する基礎研究
(11)高速放電及び高出力・大容量電力貯蔵技術に関する基礎研究
(12)冷却技術に関する基礎研究
(13)物理的又は化学的に優れた新たな材料・構造に関する基礎研究
(14)先進的な耐衝撃・衝撃度和材料に関する基礎研究
(15)接合技術に関する基礎研究

その3

(16)積層造形技術に関する基礎研究
(17)耐熟技術に関する基礎研究
(18)先進的な計測技術に関する基礎研究
(19)磁気センサ技術に関する基礎研究
(20)赤外線センサの高精細化に関する基礎研究
(21)化学物質検知及び除去技術に関する基礎研究      
(22)地中又は海底における物質・物体把握技術に関する基礎研究
(23)宇宙・ニアスペースからのリモートセンシングに関する基礎研究
(24)強電磁波からの防護に関する基礎研究
(25)外部のシステムに依存しない自立した測位・航法に関する基礎研究

その4

(26)先進的な演算デバイスに関する基礎研究
(27)高周波デバイス・回路に関する基礎研究
(28)次世代の移動体通信に関する基礎研究
(29)海中通信、海中ワイヤレス電力伝送及び海中センシングに関する基礎研究
(30)水中音響に有効な材料及び構造に関する基礎研究
(31)航空機の性能を大幅に向上させる基礎研究
(32)船舶/水中航走体の性能を大幅に向上させる基礎研究
(33)車両の性能を大幅に向上させる基礎研究
(34)ロケットエンジンの性能を大幅に向上させる基礎研究