家庭教師ファースト教育コラム理科・科学の雑学
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国民的漫画、アニメであるドラえもん。世代を超えて愛されるドラえもんについて、みなさんはどれくらい知っていますか？
そして今回のテーマでもあるドラえもんのひみつ道具は実現できるのか、科学の力を学んで、考えてみましょう。誰もが欲しがったひみつ道具が、21世紀に突入した現代に実現できる？もしかしたら、あなたが欲しがっているあの道具が、すでに手に入るとこまできているかもしれないですよ。
なお、勉強の事でお困りの際には是非私たち家庭教師にもご相談ください！
この記事の目次
まず、ひみつ道具を考える前にドラえもんについて学んでいきましょう。といってもみなさんの方が詳しいかもしれませんね。藤子・F・不二雄さんによって1969年から小学館で連載されたドラえもん。22世紀の未来からやってきたネコ型ロボットの【ドラえもん】と、小学5年生の【のび太】の2人を中心としたSF漫画、アニメです。のび太の孫の孫が、未来を変えるために子守り用として連れてきました。未来のひみつ道具を使ってのび太を助けていきます。
では、ここでひみつ道具クイズです。ドラえもんのひみつ道具は全部で何個あるでしょうか。
・・・正解は約2000個です。藤子・F・不二雄は「1293個」と答えたそうですが、実際に数えてみると2000個前後あるみたいです。おなかの4次元ポケットから取り出すことでお馴染みのひみつ道具は、毎回何が出てくるのかと楽しみにしているしょう。さて、今日のドラえもんは、どんなひみつ道具でのび太を助けてくれるのでしょうか。
まず、実現しそうなものを考えていく前に、実現が少し難しいものについて考えていきましょう。
実現が難しいものの代表例としてはやはり「タイムマシン」があげられます。みなさんは突然に「未来からきました。あなたの息子です。」と言われて信じられるでしょうか。もちろん、信じられたとしても未来のことを聞いてはいけませんよ？「テストの範囲」や「やったら怒られること」など自分に有利なことを聞いたら実行してしまいますからね。そして未来が変わってしまったら大変です。もしかしたら、未来をすこし変えただけで手に負えないことになるかもしれません。
道徳的にもそうですが、技術的にも難しいかもしれないです。時空を越えられるとこは現実的に難しいでしょう。もしも、ドラえもんが未来から「タイムマシン」を持ってきてくれたら可能になりますが、のび太みたいに頼りすぎるのには気をつけてくださいね。
ひみつ道具といったらドラえもん。ドラえもんといったらひみつ道具と考えるようにドラえもんを見るときに注目するのは、なんといってもひみつ道具です。誰もが一度はひみつ道具があればと思ったことも少なくないでしょう。私も「暗記パン」があればテスト点がもっと良かったかもしれない、と何度思ったことでしょう。何枚も食べる自信はないので、まずは大食いの練習から始めないといけないかもですね。そんな夢のようなひみつ道具は本当に実現できるのでしょうか。
タイムマシンのように時空や空間が変わるものは少し現実的に難しいですね。しかし今の科学技術では、夢であったドラえもんのひみつ道具が実現しているのです。ここでは4種類のひみつ道具について考えていきましょう。
実現しているひみつ道具といって、最初に思いつくのがうそ発見器の人も多いでしょう。うそ発見器は「マイクに向かって言ったことがうそか本当かわかる」ひみつ道具です。ドラえもんの世界のうそ発見器がどのようにして判断するのかはわかりませんが、現実では、血圧や心拍数の変化を読み取るもの、脳波や声紋を測定するものなどがあります。今では、おもちゃとして簡単に手に入るものもあります。一家に一台のように身近なものになる日が近いですね。うそをついてもばれてしまうので、気をつけてくださいね。
ひみつ道具の中でも登場回数が多く有名な「ほんやくこんにゃく」。「ほんやくこんにゃく」は「食べるとどんな言葉でも通じるようになる」ひみつ道具です。これは、こんにゃくではなく、マイクに形を変えて使われています。ポケットサイズの翻訳機はもちろん、スマートフォンと連動できるものもあります。AIの進化によって、より正確に、より早く翻訳できるようになりました。ほぼ「ほんやくこんにゃく」が実現できたといえるでしょう。
また形としてではなく、サービスとしての「ほんやくこんにゃく」が存在します。テレビ電話によって通訳してもらうサービスです。これも現代版「ほんやくこんにゃく」といえるでしょう。
ちなみに、「ほんやくこんにゃく」には「お味噌味」もあるそうです。豆知識でした。
このひみつ道具は現代における最大の技術革命でしょう。糸なし糸でんわは「お互いに糸なし電話をもっていれば、糸でつながっていなくても話すことができる」ひみつ道具です。
糸なし糸でんわは、ほぼ携帯電話の電話機能と一緒の機能です。携帯電話には電話機能に限らず様々な機能があり、さらにスマートフォンの普及により、手の中にインターネットが存在します。つまり、ドラえもんのひみつ道具よりも、携帯電話の方が進化していますね。この携帯電話の電気通信の進化によって、より多くのひみつ道具が実現できるかもしれませんね。
サキ鳥とは「面白そうな話や最新情報を集めて教えてくれる」ひみつ道具です。文字よみとり機は「何がかいてあるか自動でよみとる」ひみつ道具です。
この２つはスマートフォンの普及によって実現できました。ＳＮＳ（ソーシャルネットワーキングサービス）やインターネットによって、サキ鳥のように情報は簡単に手に入るようになりました。ただ、それが本当に正しい情報かは、ドラえもんと違って確かめないといけませんね。
そして、文字読みとり機はスマートフォンのアプリを用いて簡単に行うことができる上に、翻訳機能を兼ねそろえてもいます。他にも、スマートフォンのアプリなどによって実現できているひみつ道具がありそうですね。
アンケーターは「かみの毛などの体の一部をセットすると、その人物に関する情報を教えてくれるマシン」のひみつ道具です。
これはDNA鑑定と同じ役割のひみつ道具といえるでしょう。DNAとはデオキシリボ核酸といい、遺伝子という情報を構成する大事な役割をしています。DNA鑑定では全てのDNA配列が一致するかを調べているわけではありません。DNAの中に一定の配列が繰り返される領域が存在しています。これが人によって繰返し回数が異なることを利用して個人特定をしています。これはひみつ道具が実現できたといえますね。
ひみつ道具といっても、今では夢だけのものではなくなってきましたね。先ほど挙げたすでに実現しているひみつ道具は、ほんの一部です。自分でも「このひみつ道具は実現しているかも。」と探してみてくださいね。
では、ここからは「あと一歩で実現できそうなひみつ道具」を考えてみましょう。未来では、ドラえもんのひみつ道具が溢れている世界かもしれませんよ。もしかしたら、あなたが実現させる人になるかもしれませんね。
あっちこっちテレビとは「カメラロケットを飛ばせば、モニターであちこちの映像を見ることができる」ひみつ道具です。衛生スパイカメラは「いろんな場所の情報を１度に見ることができる」ひみつ道具です。
この２つは、どちらも空の上からの映像を確認できる特徴があります。この特徴は、現代ではドローンとして実現していそうです。ドローン、無人航空機は名前の通り無人であるため、遠隔で操作することができます。ほとんどひみつ道具が実現できてそうなのですが、ドローンはあくまでも手動であることや、あまり普及していないことがあげられます。また、ドローンがずっと空を飛んでいたら監視されているみたいで少し嫌ですね。技術の発展には道徳的な難しさもあります。空は誰のものなのか、とちょっと難しい問題になってしまいますね。
観光ビジョンとは「緯度と経度を合わせると地球上のどこの景色でも周りに映し出してくれる」ひみつ道具です。
これは先ほどの「あっちこっちテレビ」と「衛生スパイカメラ」の進化版といえるでしょう。「Google Maps」の航空写真は、観光ビジョンの静止画バージョンです。緯度と経度だけでなく、住所などでも検索でき上からの航空写真はもちろん、人の視点の高さの周りの街並みなども確認できます。しかし、あくまでも静止画であるため、最新のものをリアルタイムで知ることは難しいです。ただ、あっちこっちテレビ、衛生スパイカメラと同様に道徳的にはリアルタイムでは不安になってしまうので、静止画のままでいいのかもしれませんね。
落としものカムバックスプレーとは「スプレーをかけたものは、どこかに落としたりなくしたりしても必ず持ち主に帰ってくる」ひみつ道具です。なくしものとりよせ機は「なくしてしまったものを頭に思い浮かべると、なんでもとりよせてくれる」ひみつ道具です。
どちらも物を落としたり、なくしたりしても見つかるというものです。現実では、AppleのAirtag（エアータグ）です。2020年に発売された最近の道具です。紛失防止タグともいいその名の通り、なくしたくない物にタグを付けてスマートフォンで場所を確認できるものです。
しかし、実現したとはまだ言えません。Appleユーザーしか使えないことやスプレーと違ってタグが取られてしまうこともあるでしょう。また、ドラえもんのようになくした物が自動的に帰ってくることは残念ながらできないので、完全に一緒のひみつ道具は少し難しいかもしれませんね。
ハウスロボットとは「家の真ん中の天井につけると、家そのものがロボットに変わり、いろいろなことを自動でやってくれる」ひみつ道具です。いたわりロボットは「元気がない時や傷ついた時に、やさしくはげましてくれるロボット」のひみつ道具です。
ロボットの進化は現代も負けていません。特にインターネットを利用したIoT、Internet of Things（物のインターネット）によってさらに進化しました。物とインターネットが繋がることで、データの共有や物の状態、そして遠隔操作を行うことができます。
例えば、IoT対応のエアコンを家に着く前に付けておけば、家に帰った時に快適な温度になっています。この機能はほとんどハウスロボットと一緒でしょう。IoT対応の物が増えると実現に近づくでしょう。また、いたわりロボットはPepper（ペッパー）やスマートスピーカーなどのAIの進化によって実現できるでしょう。
そっくり銅像キットとは「モデルとなる人物の写真を撮り、スイッチを押すとそっくりの銅像ができる」ひみつ道具です。デザインスケッチと立体映写機は「スケッチブックにデザインを描くと、被写機がデザイン通りの立体映像を映してくれる」ひみつ道具です。
このひみつ道具は、現代の３Dプリンターと似ている機能ですよね。一般的なプリンターとはデジタルデータを現実世界に形にする機械であり、プリントできるのは2次元の世界のものです。それに対して３Dプリンターは1層1層積み上げていく3次元の世界です。
写真からデータを取って3Dプリントできるのはそっくり銅像キットが実現できたといえるかもしれません。ただ、そっくり銅像キットは一瞬でできますが、３Dプリンターは少し時間がかかります。一瞬でできるドラえもんのひみつ道具は魔法みたいですね。
また、デザインスケッチと立体映写機の投影はドラえもんのひみつ道具よりも道具の量や手間がかかりますが、現代科学の力を使えばできます。他にも３D赤外線スキャンカメラを用いると、建物など立体画像を簡単に作れるものなどもあります。３Dの分野はひみつ道具に近づいていますね。
ひらけドアゲームとは「ゲームの世界に入り込んで、さまざまな冒険を体験することができる」ひみつ道具です。冒険ゲームブックとは「ゲームの世界に入り込んで、ドキドキワクワクの大冒険が体験できる」ひみつ道具です。
どちらも、実際にゲームの世界に入り込んで遊べるひみつ道具です。こんなものが現実にもあったら、みんなも遊びすぎて、勉強できなくなってしまいますね。そんな夢みたいなゲームも、すでに体験できるかもしれません。VR、Virtual Reality（バーチャルリアリティー）という仮想現実の世界は、視界の360度が覆われて、限りなく現実に近い世界に入れる感覚です。VRはゲームに限らずにスポーツ観戦や広告、医療現場などでも活躍しています。また、どこにいても実際にその場にいたように体験できるというのは利点だと言えますね。ただ、VRはあくまでも仮想現実であるため、ひみつ道具のように実際にゲームの世界に入り込むことはできません。また、AR、Augmented Reality（オーグメントリアリティー）拡張現実という、現実の世界に仮想の存在を映し出す技術もあります。例えば、スマートフォンのカメラで撮影した風景に仮想を映し出せる技術などがあります。こうしたようにVRやARは仮想空間に入れないが、現実との両立によって私たちの生活を豊かにしてくれますね。もちろん、科学技術が進化すれば、ゲームの世界に入れる日も近いかもしれませんね。
とりよせバックとは「とりよせたい物を言いながら、このバックに手に入れると、言った物に手が届く」ひみつ道具です。
さすがにほしいものが何でも取り出せるバックは存在しませんが、似たようなサービスはあります。通販が普及した現代では、指一本でほしいものが翌日には届きます。また、食べ物のテイクアウトも届けてくれるサービスもありますね。家から一歩も外に出なくても何でも取り寄せられるサービスは、まるでとりよせバックのサービス版といえるでしょう。ただ、人が持ってきてくれるサービスであるため、ひみつ道具のようにすぐに手に入りはしません。そしてドラえもんのとりよせバックの使い道として、学校に忘れたノートを取り寄せたりしていますが、忘れ物を届けるサービスは残念ながらまだありません。しかしながら、届けてくれるサービスが、人からロボットなどに少しずつ進化してきているので、もう少し取り寄せる時間は短くなりそうですね。
耳バンとは「これを耳にはると、何も聞こえなくなる」ひみつ道具です。耳バンデラックスは「これを耳にはると、特定の音だけが聞こえなくなる」ひみつ道具です。
ウォークマンなどの音楽機器やスマートフォンの普及によって、外で音楽や動画を見る人が増えたましたね。そんな中で活躍するのがヘッドホンやイヤホンです。しかし、街中では様々な音があり、聞きたい音に集中できないことがあります。その時に活躍するがノイズキャンセリング機能です。ノイズキャンセリングとは音を消してくれる、つまり雑音を消してくれる機能です。これは特定の音を消してくれる耳バンデラックスが実現できているといえるでしょう。
しかし、このノイズキャンセリングとはいいことばかりではありません。「あっ、危ない！」という声かけさえも聞こえなくなってしまうのです。歩いている時に音楽を聴く人は多いです。信号待ちや電車のホームなどでの突然の事故などで、安全性が失われてしまう危険があることも忘れてはいけませんね。ノイズキャンセリングはもちろん、ワイヤレスでさらに便利になったヘッドホン、イヤホンはさらに進化していくでしょう。
ここまでの章で、秘密道具が実現できる日がだんだん近づいてきていることがわかりましたね。さて、ここからは少し科学に注目しながら3章のひみつ道具について考えてみましょう。少し科学のお話になるので、科学に興味を持ってくれたら嬉しいです。さて、ドラえもんのひみつ道具を実現するためにどんな科学技術が使われているでしょうか。
DNAはデオキシリボース、リン酸、塩基から構成される核酸です。塩基にはアデニン、グアニン、シトシン、チミンの4種類があります。DNA鑑定では、この塩基配列の個人差をもとに識別します。同じDNA型の出現は565京人に1人です。世界の人口は約79億人であるので、DNAが一緒の人はほぼいないと考えられます。つまり、DNAは最大の個人情報であるといえます。
DNA鑑定には様々な方法がありますが、今回は話題のPCR法を考えていきましょう。新型コロナウイルスの影響で有名になったPCR法ですがDNA鑑定でも使われています。PCR法、ポリメラーゼ連鎖反応ではDNAを特定する塩基配列をDNAポリメラーゼという酵素によって複製をすることができます。それによって、欲しい情報のDNA配列を効率よく集めることができます。少量のDNAであってもPCR法を用いることでDNA鑑定ができるようになります。DNA鑑定は科学技術の進化によって精度がよく、安価になってきています。今後も犯罪捜査や親子鑑定など幅広い分野で活躍していくでしょう。
ドローン、無人航空機とは遠隔操作または自動操作ができ、200ｇ以上で飛行できるものです。この規定内であれば、ラジコンもドローンに含まれることがあります。
物体が空を飛ぶためには、物体を押し上げる「揚力」という力が必要になります。飛行機では翼の上面と下面の圧力差によって揚力が発生しています。ドローンとヘリコプターではプロペラに角度がついており、プロペラの回転による上面と下面の圧力差によって揚力が発生しています。
また、ドローンとヘリコプターの違いとしては、プロペラの数です。ドローンでは隣同士のプロペラが逆回転することによって、本体が回転する力を相殺して飛んでいます。また、ドローンにはたくさんのセンサーがあり、センサーから情報を取得しています。気圧センサーでは機体の周りの気圧を測定することで、飛行高度を推測しています。それによって安定した飛行を実現しているのです。位置情報を確認できるセンサー、GPSでは位置の特定はもちろん、墜落防止にも繋がります。そしてドローンの魅力でもあるリアルタイムの映像は、電波を用いて入手することができるのです。こうしたようにドローンには様々な技術によって飛行、情報の入手が行えています。
IoTは物をインターネットと接続してデータをやり取りする仕組みです。ネットワーク越しに機械を制御やデータの収集、AI分析などにも用いられています。
ひみつ道具としては家電としての利用のお話をしましたが、IoTは様々な分野でも活躍しています。医療現場では位置情報の確認や健康確認と管理の手段として用いられています。工場などの製造業ではスマートファクトリーとして、生産設備にIoTを用いています。需要供給の変化や機械の故障などを素早く確認できるようになっています。他にも、インターネットに接続できる機能を持つ自動車、コネクテッドカーもあります。車の管理はもちろん、事故の時の位置情報など安全面にも役立ちます。
また、IoTと似たM2M（Machine to Machine）という物同士が直接データをやり取りする仕組みもある。人間を介さないため、データの処理や自動制御などに用いられる。
スマートスピーカー、AIスピーカーとは対話型の音声操作に対応したAIアシスタント機能を持つスピーカーです。ここ数年で耳にするようになったAI、人工知能とは人間のような知能を持った人工的なシステムです。そのため、スマートスピーカーの会話できるはAIアシスタントのおかげといえるでしょう。
音声認識技術はAI分野の機械学習の機能であり、声の質やイントネーションの違いも学び、データの解析を行います。それによって声で指示ができるのです。もちろん、会話ができるだけではありません。IoTのようにインターネットに接続することで、情報収集や家電との連携も可能となります。話しかけるだけで様々な機能を使うことができますが、安全性も考えなくてはいけません。インターネットが当たり前になった世界では個人情報が簡単に取られてしまうこともしっかりと考えていかなければなりません。ただ、会話ができるロボットは人を癒してくれる力も持っているので、使い方を考えていきたいですね。
VRは仮想空間を体験できる仕組みです。VR機器のほとんどはヘッドセット、VRゴーグルを顔の向きに合わせて映像を表示する技術です。映像をより仮想空間にするための映像の立体視は、ディスプレイの液晶を右と左で映像を分けることによって実現させているのです。
VRにはVRのために撮影されたものである必要があります。左右どちらにもディスプレイがあり、それらから別々の映像によって、脳はその映像を立体的に認識するため、目の前にあるかのように感じるのです。また、顔の向きに合わせて映像を表示する機能もVR用の撮影によるものです。表示するのは人間の視野角ですが、人間の視野よりも広範囲を撮影することで上下左右どこを向いても見えるようになっています。ゴーグル内部には顔の向きを感知できるセンサーがあるため、360度の世界を体験でき、それらの技術によって、VR、仮想空間を現実のように感じられるのです。
その名の通りノイズ、雑音を消してくれる機能です。
ノイズキャンセリングは音波の仕組みを利用しています。音とは物体、空気などを振動させて伝わります。その振動は波となっており、人間が知覚できる周波数（振動数）は決まっています。そのため、あくまでも聞こえるものを私たちは音といいます。音によって波には形がそれぞれあり、その中に私たちが不快に思う雑音にも波の形が決まっています。つまり、その波の形を消してしまえば、必要な波の形、聞きたい音のみを選択できるのです。
ノイズキャンセリングでは波のぶつかり合いによって雑音を消しています。ノイズキャンセリング付きのヘッドホンやイヤホンで音を流すと、実は雑音の混じった音が流れているのです。ついているマイクが雑音の波の形を読み取って、打ち消すことができる波の形を聞きたい音と一緒に流しています。これによって、私たちは聞きたい音を聞き、聞きたくない音をキャンセルすることができているのです。
現代で実現して欲しいと誰もが願うひみつ道具があります。それは、ウルトラスーパーオールマイティワクチンとウルトラバキュームです。
ウルトラスーパーオールマイティワクチンとは「どんなバイ菌もやっつけてくれる」ひみつ道具です。ウルトラバキュームは「どんなウイルスでも吸い込む掃除機」のひみつ道具です。
この2つの秘密道具が存在したら、新型コロナウイルスをはじめとして、感染症そのものがなくなりますね。もしかしたら、すでに開発が進んでいるのかも…。他にも実現して欲しいひみつ道具はたくさんあります。科学の力を使えばドラえもんの世界を実現できるかもしれませんね。少しでもひみつ道具から科学に興味を持てたら、科学をよく学び、あなたもひみつ道具の実現を目指してみてください。
なお、勉強の事でお困りの際には是非私たち家庭教師にもご相談ください！
現役上智大生ライターM.A
家庭教師ファーストの登録家庭教師。上智大学理工学部在籍。家庭教師だけでなく、集団塾での指導経験もあります。
家庭教師ファースト/株式会社エムズグラント
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