電力のインターネットはなぜできない?(2)

「電力のインターネットはなぜできない?」で述べたように、「デジタルグリッドルーター」などの技術により、隣近所の太陽光発電をつなげて電力のインターネットを構成することは技術的に可能になってきていると考えられます。自立した電力の配電網を「マイクログリッド」などと呼んでいます。

このような独自の電力ネットワークが様々な階層ででき、相互に連携していくことができれば、電力の地産地消になり、温暖化防止にもなり、災害にも強い地域をつくることにつながっていくと考えられます。しかし、このようなマイクログリッドをつくるうえでの最大の難関は、地域の独自の配電網を構成するということだと考えられます。

既に電力会社の配電網ができている中で、独自の配電系統を作るのは、コストの面でも管理の面でも非常にハードルが高く、自然発生的にマイクログリッドが各地でできていくということは考えにくい状況です。

しかし、「デジタルグリッドルーター」が利用できれば、隣同士の配線はどのような規格のものでも電力を相互に送ることができると考えられます。極端に言えば、家電の100V用の電線でもよいと思われます。最大の難関は、隣同士で電線をどのように工事して(経済的な負担も含めて)設置していくかということかかもしれません。隣の家と電線一本結ぶことができれば、マイクログリッドを作っていく基盤となりますが、電線一本結ぶことは結構、繊細な課題だと思われます。町内会などが音頭をとってもすんなり進むことは難しいかもしれません。

そのような中で「ペロブスカイト太陽電池」が利用できるのではないかと思いつきました。「ペロブスカイト太陽電池」は、軽量で非常に薄くてコスト的にも安く製造でき、今後の普及が期待される技術です。非常に薄くて曲げることができるので、建物の壁面や電柱など様々な場所に設置することが可能となります。

このペロブスカイト太陽電池を、隣接地を結ぶ電線代わりに利用することができるのではないかと考えられます。この薄型の太陽電池シートに、電力を融通するための配線も同時に組み込んでおきます。各住宅は、この薄型の太陽電池シートを建物外壁や塀の外側に設置し、発電を行います。隣接の住宅同士は塀がつながっていたり、極めて近い距離で設置してある場合が多いので、残りの僅かな距離をデジタルグリッドルータを介して電線で接続すれば、隣接住宅を結ぶマイクログリッドを構成することが可能ではないかと考えられます。

さらには、ペロブスカイト太陽電池を組み入れたコンクリートブロックや側溝のコンクリート蓋ができれば、より簡易に独自の配線網をつくることが可能であると思われます。

(注:既に研究や特許があるかもしれません。申し訳ありません、よく調べず、思いつきで書いています。)

電力のインターネットはなぜできない?

地震による北海道のブラックアウトのように、他の発電所や自然エネルギーなどが発電できる状態であるに、一部の発電設備が停止すると、全体の系統(発電所から需要家までの電力の配線網のこと)を止めざる得ない状況が発生します。これは、系統全体の電力が常に一定の周波数と位相を保っていないといけないという理由があるからです。

このような大規模な系統に対して、地域の中で独自の電力配線を行い、電力をやりとりしていくという「マイクログリッド」の研究が行われています。マイクログリッドという言葉が生まれて10年以上経つと思われます。しかし、一部の地域を除いて、なかなか普及していない状況です。

近年は住宅にも太陽光発電が普及しています。一般に住宅用の太陽光発電は、昼間の電力が余る場合が多く、現在は、固定価格買取制度により電力会社がかなり高い単価で買い取ってくれています。しかし高く買い取るための財源は、一般の(電力の)消費者に負担してもらっており、この制度を永久に続けることは難しいと考えられます。いずれは、家庭のような小口電力においても、電力取引市場のような場所での自由取引になっていくと考えられます。

しかし、もっと単純に考えると、電力が余ったら、隣近所に電力を安く融通するということがもっとできたらよいのではないかと思われます。例えば、太陽光発電で余った電力を、隣家の太陽光発電の無い家庭に譲ってあげることができれば都合がよいです。しかし、現状では隣に電力を売る場合にも、太陽光から出た直流電流を系統電力の電圧と周波数に合わせた交流電力に変換して電力を送り出すことが必要で、さらに電力を他の人に送るためには、電力を輸送するための託送料を電力会社に支払う必要があります。この託送料が高く設定されているため、現状では、隣近所に電力を融通することは不可能な状況になっています(電力契約上もできないことになっていると思われます)。

コンピュータのインターネットは、全体を制御する中心のコンピュータが無いものの、ネットワークにつながった個々のコンピュータが相互に情報をやり取りすることで成り立っています。同様に、太陽光発電などの小型の電力源が、相互につながって電力のインターネットのようなものができないのでしょうか。

東大の阿部力也先生の書籍『デジタルグリッド』では、「デジタルグリッドルーター」という双方向のインバータ技術により、隣接地同士の需要家を結んで、セルという構成単位をつくり、配電網を電力のインターネットに変えていくことが提案されています。セルは、住宅から地域、自治体レベルまでさまざまな段階が考えられ、既存の電力系統からの自立を可能とします。このような「デジタルグリッドルーター」が安価になり、様々な規模で利用できるようになれば、家庭内でも電力のインターネットが可能になり、自宅の太陽光発電の電力の一部を直接、家電の電力やスマートフォンの充電用に利用できるような時代がくるのかもしれません。この分野がいずれは大きな市場に育っていくような予感がします。

阿部力也『デジタルグリッド』エネルギーフォーラム(2016)ISBN:978-4885554728

経済学を学べる通信制大学(2)

「経済熱力学」という分野がつくれないだろうか。熱力学は多少勉強しているが、経済学はまったくの素人である。経済学を一から学ぶことは可能なのだろうか?

大学以外も含めたオンライン学習で経済学を勉強できる方法をさらに調べてみる。

1.Udemy(ユーデミィ)で経済学を学ぶ
2.Schooで経済学を学ぶ
3.放送大学で学ぶ
4.JMOOC で経済学を学ぶ
5.MOOCで経済学を学ぶ

1.Udemy(ユーデミィ)で経済学を学ぶ
http://www.benesse.co.jp/udemy/
https://www.udemy.com/

オンライン教育プラットフォームで、様々なノウハウを持つ講師が動画の形で授業を発信している。ほとんどの講座が有料で発信されている。IT系、資格系の講座が多く、基礎教養的な講座は多くないような印象であるが、経済学の講座も開講されている。

日本語で「経済学」などで検索すると、投資系の経済に関する講座などがヒットする。経済の基礎的な内容の講座はみあたらないようである。

英語で「micro economics」などと検索すると、基礎的な経済学の講座がいくつかヒットする。ほとんどが有料であるが無料のものもある。星の数による評価システムが採用されているが、講座の本当の質などは受講してみないとわからないのかもしれない。

 

2.Schooで経済学を学ぶ
https://schoo.jp/

様々な講師がオンラインで生授業を配信するプラットフォーム。

ビジネスノウハウ、啓発、IT関係などが多い。経済分野では経済の解説などはあるが、経済学の基礎的な授業は(あるのかもしれないけど)みつけられない。

生放送授業は無料、月額980円の有料サービスを申し込めば全ての過去の動画を受講することができる。

 

3.放送大学で学ぶ
https://www.ouj.ac.jp/hp/kamoku/

「経済学入門」「現代経済学」などのいくつかの経済学の科目がある。修士課程の科目では「経済政策」がある。放送大学に入学しなくても、科目履修生として学ぶことができる。

科目履修生として入学し、1科目だけ履修する場合の学費は、入学料7,000円+1科目(2単位)の授業料11,000円の計18,000円になる。

 

4.JMOOC で経済学を学ぶ

JMOOC(日本オープンオンライン教育推進協議会)は、大学や企業が提供する講座を公開するオンライ学習のプラットフォームであり、MOOCの日本語版である。

https://www.jmooc.jp/

経済の各論の授業はいくつかあるが基礎的な経済学の授業はみあたらない。

 

5.MOOCで経済学を学ぶ
 http://mooc.org/

JMOOCの元祖で大学や企業が提供する講座を公開する世界的なオンライ学習のプラットフォーム。こちらは英語のコースがほとんどであるが、経済学の入門やマクロ/ミクロ経済学の基礎的な講座がいくつかヒットする。受講は無料であるが、講座によっては修了証が有料で発行される。

マイクロ修士号という学位(こちらは有料)を得られるコースがいくつか開講されているが、経済学関係はないようである。コースによってはこれを修了すると正規の修士課程などへの進学も可能。例えばコロンビア大学が開講している「Artificial Intelligence」は費用が約851ドルかかる。修了してコロンビア大学の修士課程にすすめば30単位中の7.5単位としてカウントされるそうである。

経済学を学べる通信制大学

「経済熱力学」という分野がつくれないだろうか。熱力学は多少勉強しているが、経済学はまったくの素人である。経済学を一から学ぶことは可能なのだろうか?
勉強の方法としては、以下のようなものが考えられる。
1.経済学の書籍による独学
2.国内の通信制の大学(大学院)で経済学を学ぶ
3.海外の通信制の大学(大学院)で経済学を学ぶ
4.MOOCなどの無料のOnline学習で学ぶ

仕事をしているので、通学制の大学は不可能である。まずは、経済学の学べる国内の通信制の大学・大学院を調べてみた。

「リマナビ 社会人のための大学・大学院サーチ」が様々な条件で学校を検索できて便利
http://www.remanavi.com/

通信制大学(情報系やビジネス系を除く、経済学の理論を勉強できそうなところ)
○慶應義塾大学  経済学部  https://www.tsushin.keio.ac.jp/faculty/econ/
3年次編入で15単位のスクーリングが必要、メディア授業でスクーリングに代替可能。 通わなくても卒業可能?

 

○創価大学  経済学部 経済学科 https://www.soka.ac.jp/tukyo/
スクーリングに関しては、メディア授業などはない模様。専門科目のスクーリングは創価大学で実施。

○日本大学 経済学部 経済学科 http://www.dld.nihon-u.ac.jp/
3年次編入で15単位のスクーリングが必要、福岡などでもスクーリングが受けられるが、メディア授業で代替可能? 通わなくても卒業可能?

○法政大学 経済学部 経済学科 https://www.tsukyo.hosei.ac.jp/
3年次編入で15単位のスクーリングが必要、ただし在学中の放送大学の科目履修生・選科履修生で修得した単位の一部を、最高10単位まで認定される。インターネットを用いたメディアスクーリングもある。これらを利用すれば、スクーリングに出席しなくても卒業可能ではないか?

通信制大学院
(私)京都産業大学大学院  経済学研究科(通信教育課程)
https://www.kyoto-su.ac.jp/graduate/tsushin/t_ec/index.html
2年間の学費 471,000円。教育訓練給付制度を利用することができる(修了すれば20%給付)。スクーリングや学位申請論文のために通学するのは、最低6回(9日)。その内訳は、スクーリングが、1年次に2回、(1回2日間×2)の4日間、2年次春学期に1回(2日)、その他に、入学時には入学式・オリエンテーションで1回(1日)。修了学期には、スクーリングに代えて研究成果中間報告会として1日、口述試問として1日。

最近の通信制の大学は、スクーリングがOnline学習を選択できるようになり、以前よりも地方の社会人には履修しやすくなっているという印象である。しかし学士入学でも卒業までには、2年という期間と最低30万円から40万円程度はかかりそうである。

分散型電源(自然エネルギー)がつくる新しい生命体

微生物の中には,水と二酸化炭素だけで生きていける独立栄養微生物がいます。これと同じ発想で,地域の中で,「太陽光発電」とその太陽光発電の余剰電力から水素を製造する「水素製造装置」,そして水素から電力を発電する「燃料電池」を地域の中でネットワーク化し,マネジメントすることで,エネルギーをほぼ自給できるクラスター(群れ)を作ることができると考えられます。イメージを下図に示します。これは、外部からは,太陽光と水が与えられれば,持続可能な経済単位となります。

また、近年はあらゆるものにコンピュータが内蔵され、これらがネットワーク化されるというIoT(インターネット・オブ・シングス;もののインターネット)技術への流れが盛んですが、各分散電源にもIoTでインターネットに接続されて、相互に情報通信が可能となれば、「群知能」を構成することも可能だと思われます。

蟻の群れによる群知能は有名です。アリは、個々の個体は高度な知能を持たないが、役割分担がなされた社会システムを構築することができます。

このような群知能を模して、「分散電源のネットワークによる知的制御システム」のようなものはつくれるのではないかと思います。ひとつひとつは高度な知能をもたず、高度な知的処理、言語処理はできないが、これらが群れやネットワークを構成することにより、知的な組織体を構成し、社会の活動を支えていく、そして循環型社会へと移行していくこともできるのではないでしょうか。

分散電源が自己組織的に群れとなり、有機的に結合することにより、生命のような恒常性、頑強性、柔軟性を持った知的なシステムが生まれます。これは「人間の頭脳に近い」人工知能ではなく、もう一つ別の人工知能の進むべき方向ではないかと考えます。

 

この点については、下記の書籍でも詳しく記述しています。

石田武志人工知能ロボットがつくる「無人自動企業」の可能性: もう一つの人工知能 人工「低」能による群知能がつくる未来』電子書籍Kindle版、2016年3月

デイジーワールドとは?

「ガイア仮説」とも呼ばれ、地球の大気・海洋・地殻の現象と、生物が相互に関係し合い地球の環境を作り上げ、しかもその相互作用には、ホメオスタシスの性質が備わっていて、生命が生存しやすい環境になるように自己調整されているという仮説です。

生体のように自律的に機能することから、生命圏も含めた地球全体が、ある種の「巨大な生命体」であると見なすことができるとう考えから、ギリシャ神話の大地の女神の名前「ガイア」から名前がつけられています。この仮説は、イギリスの科学者(生物物理学、医学)であるジェームズ・ラブロック(1919~)によって1970年代に提唱されました。

当初「ガイア仮説」に対する批判として、「(高度な頭脳をもたない)微生物や生物が全体を調整している」ことなどあり得ないというものでした。この批判に応えるために、ラブロックとワトソンは、「デイジーワールド(Daisyworld)モデル」という非常に簡潔なモデル用いて、2種類の植物が存在するだけで、ホメオスタシス機能が創発されることを示しました。デイジーとはヒナギクなどのキク科の花です。

このデイジーワールドモデルでは、架空の太陽と惑星を想定します。太陽は、太陽系ができた当初から徐々に明るさを増し、惑星に届くエネルギーも増加していくと仮定されています。実際の地球を含む太陽系の太陽も徐々に明るさを増してきています。40億年前の太陽はもっと暗く、また40億年後の太陽は、いまよりもっと明るく高温になっており、地球は現在よりもはるかに高温状態になっていくと考えられます。

また図のように、デイジーワールドの惑星には海は無く、全て陸地であり、ここに2種類のデイジー(黒い花のデイジーと白い花のデイジー)のみが存在していると仮定されています。他の生物は存在しません。そして、黒いデイジーの花びらは黒いため、光を吸収しやすく、花自身や周囲の空気や地面を温める作用があります。一方で、白いデイジーの花びらは光を反射しやすいため、周囲の空気や地面をさほど温めません。

デイジーワールドでは、温度が上がりすぎると白いデイジーが増えて温度を下げる働きをし、温度が下がりすぎると黒いデイジーが増えて温度を上げる働きをします。このような働きにより、徐々に変化する太陽の明るさがある範囲内にあるときは、太陽の明るさが変化しても、惑星の地表温度は、太陽の光の変動を受けずに安定していることが観測できます。すなわち、惑星の大気の温度は、ホメオスタシスが維持され、デイジーにとって繁殖しやすい気候条件を自律的に造りだしているとみることができます。もし、デイジーが全くない状態の惑星でシミュレーションを開始すると、惑星の気温は太陽の温度上昇に比例して上がっていくだけとなります。

ラブロックと ワトソンがデイジーワールドモデルを紹介した論文は以下です。インターネットで検索すると全文が公開されています。

Watson, A.J., and J.E. Lovelock, 1983, “Biological homeostasis of the global environment: the parable of Daisyworld”, Tellus 35B, 286-289.

また、下記のkindle電子書籍で、Excelを用いた2次元のデイジーワールドモデルを自分でつくれる解説をしています。

石田武志『EXCELでつくる生態系モデル: デイジーワールドモデルをつくる』電子書籍Kindle版、2017年3月

 

「経済熱力学」という分野がつくれるのでは?

熱力学は宇宙の全ての現象に適用できるはずです、このため、経済や社会の動き、歴史の解釈にも熱力学の視点をとり入れることが可能だと考えられます。これは、熱力学の知識を比喩的に使うというのではなく、原理的に適用できるということです。

特に経済学に関して考えてみると、イメージとしては、「マクロ経済学」が「熱力学」に相当し、「ミクロ経済学」が「統計力学」に相当するのではないでしょうか。

経済活動は、エネルギーと物質が相互に反応・変換する活動だととらえることができ、またお金は反応を促進する「触媒」と考えることができます。またまとまったお金は新しい反応・変換を起こすためのエネルギーポテンシャルともとらえることができそうです。

少し調べた範囲では、以下のような文献があるようです。さらに詳しくし調べるとともに、私自身でも経済学理論の勉強と並行しながら考えていきたいと思います。

Octavian S. Ksenzhek, “Money: Virtual Energy: Economy Through the Prism of Thermodynamics”, Upublish.Com (2007/6/30)

Matthias Ruth, “Integrating Economics, Ecology and Thermodynamics (Ecology, Economy & Environment)”, Springer; Softcover reprint of the original 1st ed. 1993版 (2010/10/28)

人間の脳は不完全?

なぜ人類は人工知能の開発に躍起になっているのだろうか?

それは人間の脳が不完全であるからではないだろうか?

 

人間の脳は学習・記憶に相当な時間がかかるという大きな欠点がある。

生まれた子供が言語や計算能力、社会生活で必要な知識を身に着けるのに、数年から10年程度の期間が必要である。その間、親や教師が長時間一緒に過ごす必要がある。

さらに、学習した脳内の記憶や経験を、USBメモリーでコピーするように、そのまま次世代に引き継ぐことはできない。文献やデータなどの形で外部の記憶システムに保存して伝えていくしかない。

 

人類がコンピュータを開発したのは、人類の能力として不足している計算能力や記憶能力を補うために開発されてきた。現状の特化型の人工知能も人間の能力を補完するという位置づけのものが多いと考えられる。

 

もし、人間の脳にコンピュータのような記憶・演算素子が組み合わされば、より高度な知能が生まれる可能性がある。

 

生物の脳(または汎用人工知能) + コンピュータの大量記憶・高速演算能力

= 新しい次元の「超知能体」が生まれる ?

その姿は、バイオテクノロジーで人類の自らの脳にコンピュータを組み込んだ新人類だろうか? ロボットの進化したアンドロイドだろうか? あるいは身体はなくとも情報空間に浮かんでいて、「人類とは」「感情とは」というメタ思考までできる「超知能体」だろうか?

 

これらはどれか一つになるというのではなく、いずれの形もそれぞれ進化していくのかもしれない?

さらに、この「超知能体」がネットワーク上で連携して協調していくと、どのような知能体になっていくのだろうか?「超知能体」のネットワークが地球全体に広がって、地球そのものが知性体(惑星生命体)になっていくのだろうか?

 

参考 「惑星生命体」は、以下の拙著でも紹介しています。

石田武志『システム工学で描く持続可能文明の設計図 ―文明設計工学という発想―』大学教育出版 ISBN 978-4-86429-245-0、2014年6月20日刊行