人を笑わせ、次に考えさせる

イグノーベル賞は、1991年に創設された。「人々を笑わせ、次に考えさせる成果を称えるもの」で、想像力を尊重し、科学、医学、技術への人々の関心を刺激することを目的としている。*2

図1  イグノーベル賞の公式マスコット、スティンカー
出典：Improbable research “ About the Igs”
https://improbable.com/ig/about-the-ig-nobel-prizes/

“Ig Novel Prize”というネーミングは、ノーベル賞と「イグノーブル（ignovel：品がない、浅ましい）」を掛け合わせた造語で、そこにも創始者エイブラハム氏の諧謔（かいぎゃく）的な姿勢が窺われる。*4:p.21
ノミネートは誰にでもできるが、その数は自薦他薦合わせて毎年5,000件に上るという。*4:p.18
選考対象として好まれるのは、世の中に定着している常識や既成概念を退け、科学上の非常識、不合理、非アカデミズムとされるテーマや、日常生活のなかに潜む無秩序、不条理、曖昧な現象である。*4:p.35

日本人がこれまで受賞した研究も、「ハトによるモネとピカソの作品の識別」（心理学賞）、「イヌとの対話を実現した犬語翻訳機『バウリンガル』」（平和賞）、「兼六園の銅像がハトに嫌われる理由の化学的考察」（化学賞）、「人々が互いに寛容になることを教えたカラオケ発明」（平和賞）、「バニラの芳香成分『バニリン』を牛糞から抽出」（化学賞）と実に斬新。

日本人研究者たちが受賞した独創的な研究と、そこから導き出される脅威の「学び」をみていこう。

脳も神経もない単細胞生物が迷路を最短ルートで解く？

単細胞生物の驚くべき能力

迷路を最短ルートで解くという粘菌は不思議な生き物だ。
図2のように、さまざまなライフステージを持つ。*4:p.122

図2  粘菌のライフステージ
出典：志村幸雄（2011）『笑う科学 イグ・ノーベル賞』PHPサイエンス・ワールド新書 電子書籍版 p.122

この研究の対象はこのうち「変形体」である。
下の図3は、変形体が餌を求めて左から右に向かって拡がっているところで、大きさは数cmだ。

図3　粘菌（真正粘菌モジホコリ）の変形体（1目盛り5mm）
出典：小林亮（2014）「粘菌の経路検索における最適化」p.40
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj/32/6/32_32_530/_pdf

動物行動学では、知的レベルを測る標準的な試験として迷路解きが採用されている。
実験の手順は、以下のようなものだ。*6:pp.40-41

• あらかじめ用意しておいた30cm四方ほどの粘菌から3mm角ほどの小片を多数切り出して、迷路のあちこちに置く。
• 数時間後、その小片が拡がり、融合して大きな固体になる。
• このようにして迷路を一匹の粘菌で満たしておき、小さなエサを迷路の2か所にセットする（図4-a）。

図4　粘菌の迷路解き
出典　上図：広島大学「研究 7回　小林亮教授 （大学院理学研究科）ロボットづくりの夢に挑戦！ −生物から学んで、しなやかに、そしてタフに−」
https://www.hiroshima-u.ac.jp/research/now/no7
下図：小林亮（2014）「粘菌の経路検索における最適化」p.41
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj/32/6/32_32_530/_pdf


・すると、粘菌はエサに向かって移動を始め、まず、行き止まりの経路に伸びていた体を引き上げた。そして、経路の解答となる各経路に1本ずつ太い管を作った（図4-b）。
・その後、並列する経路のうちで長い方に残っていた管がやせ細り、ついには消滅した。最後にはエサをつなぐ経路が1つだけ残った（図4-c）。

迷路を解くルートは4つあるのだが、以上のようにして残った最終経路は、高い確率で最短ルートだったというのである。
脳も神経もない単細胞生物が、経路を解くだけでなく、最短経路を求めるという計算をやってのけたのだ。
これは、一刻も早く養分を吸収したいという粘菌の生理的欲求と関係があると考えられている。

さらに、粘菌の振る舞いは、状況に非常に適応的であったという。自分のからだの量に対して餌が少ない場合とたっぷりある場合で、振る舞いが違うのだ。
餌を覆った上で、まだからだが十分に余っている時は長い経路を作り、反対に2つの餌の量が十分に多く、からだで覆っても覆いつくせない時は、つながるのをやめて2つに分離することもある。
粘菌は餌とからだの量に応じてつながり方を変えているのだ。
こうした振る舞いは、単に最短経路を求めるより、明らかにレベルの高い戦略である。

粘菌に学ぶネットワークデザイン、そして2度目の受賞

研究はこれに留まらない。*6:pp.44-45

鉄道網、道路網、電力網、水道網、電話回線網、インターネット網・・・、世の中にはさまざまなネットワークがあり、私たちの生活を支える基盤となっている。

ネットワークの評価は、コスト、効率、耐故障性の3つの要素があり、それらはトレードオフの関係だ。
例えば、図5のように3つの町をつなぐネットワークの最適化とはどのようなものだろうか。

図5　3つの町をつなぐ道路のネットワーク
小林亮（2014）「粘菌の経路検索における最適化」p.44
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj/32/6/32_32_530/_pdf

コスト面からは(a)が最善だ。だが、隣りの町に行くための直線経路がないので、輸送効率は最善とはいえないし、何かのトラブルで道路が1か所でも切れてしまうと、孤立する町が出てしまうため、耐故障性も低い。

では、(b)はどうだろう。(a)よりはコストがかかるが、輸送効率は最善だ。また、道路が1箇所切れても(a)のようにどこかの町が孤立することもないので、耐故障性も高い。

さらに、(a)と(b)を合わせた(c)を作れば、輸送効率性と耐故障性という点では申し分ないが、コストは高くなってしまう。

このような問題は多目的最適化と呼ばれているが、粘菌はこの問題をどのように解くのだろうか。

小林教授らは、次のような実験を行った。*7

無駄はポテンシャルそのもの

Improbable research “ About the Igs”