この地には信条があります。「未来はより良くなる」。息苦しい環境と低迷する経済状況を考えると楽観的に聞こえるかもしれませんが、PopSciが毎年選出する、全米で最も将来有望な若手研究者10人をご存知ない方もいるかもしれません。
明るい面を見るべき10の強力な理由をご紹介します。材料科学者のティン・シュー氏を例に挙げましょう。彼女はナノテクノロジーを駆使し、石油や石炭よりもエネルギー効率が高く環境に優しい太陽電池を開発しています。ジョン・リン氏は、私たちの健康維持に役立つRNAの秘密を解明し、医療問題の解決に向けた重要な一歩を踏み出しています。ジェローム・リンチ氏は、災害発生前に構造上の欠陥を検知する橋梁用スマートセンサーを開発しています。そして、これらの天才たちは40歳を超えていません。世界が深刻な問題に直面していることは私たちも認めますが、これらの才能ある人々がその問題に取り組んでいるのを見れば、希望を抱くのも無理はありません。
ロボットメーカー
素晴らしいのは、生物学を模倣するだけでなく、その最もエレガントで効率的な原理を改良した洗練されたロボットを製作しているからだ。
名前:デニス・ホン
年齢: 38
所属：バージニア工科大学
1977年、韓国からロサンゼルスを訪れていた6歳の少年が、初めて『スター・ウォーズ』を目にしました。R2-D2の不思議な動きとC-3POの人間とロボットの相互作用に、少年は目を丸くしました。そして、帰国の飛行機の中で、デニス・ホンはこう回想します。「僕は一生ロボットを作るだろうと確信したんだ。」
ホンはカリフォルニアで生まれましたが、3歳の時、航空宇宙エンジニアだった父親の仕事の都合で家族でソウルへ移住しました。大学2年生までソウルで暮らし、その後ウィスコンシン大学に編入し、パデュー大学の大学院に進学しました。「ロボット工学を中心とした機械工学を学びました」と彼は言います。
現在、ホン氏はバージニア工科大学のロボット工学およびメカニズム研究所を運営しており、同研究所では卵を扱えるほど器用なロボットハンド、建設現場の検査に使う柱登りのヘビ型ロボット、運動量で動く三足歩行ロボットなど、さまざまなプロジェクトを開発してきた。
「VTに入社した頃は、ロボット工学は知能がすべてだと思われていました」とホン氏は語る。しかし、彼は自然界に見られる機械システムに焦点を当てることにした。「私たちは自然を模倣しているのではなく、その原理を利用しているのです」と彼は説明する。例えば、三脚ロボットのデザインは不自然に見えますが、人間の歩行の運動量を模倣している。前進するには、ハブが反転し、片方の脚が他の二本の脚の間をスイングする。ロボットハンドは圧縮空気で制御され、他のモーターを使わずにグリップの強さを変えることができる。これは、人間の握力が弾性靭帯によって指を曲げるのと同じである。
彼の研究室の最新作は、学習知能を備えた認知型ヒューマノイド自律ロボット「CHARLI」です。これは人間の歩行動作を研究するためのプラットフォームとして機能し、ロボット同士がサッカーで競い合う大会「ロボカップ2010」への出場候補にもなっています。
ホン氏は最終的に、人間のように優雅に、そして順応性を持って動くロボットを開発したいと考えています。鍵となるのは、自由な研究だと彼は考えています。韓国での経験を振り返り、ホン氏はこう語ります。「私は、人々が声を上げることを恐れたり、恥じたりする環境で育ちました。私の研究室では批判はなく、ただ洗練していくだけです。ロボットに原子炉を搭載したい？いいでしょう、それを追求しましょう。」
率先垂範するホン氏は、自身のアイデアを体系的に活用する方法を心得ています。「ベッドの横にノートとペンを置いています」と彼は言います。「毎晩、頭の中に線やカラフルなものが浮かびます。午前4時に起きて、すべてを書き留めます。翌朝、アイデアのデータベースに入力します。資金提供者がこれやあれを求めているなら、それに合ったものを探します。」 —ジェイコブ・ワード
スターチェイサー
素晴らしい理由：彼女は私たちの銀河を周回するほとんど目に見えない銀河と、それらを支配する謎の暗黒物質を発見している。
名前:マーラ・ゲハ
年齢: 35歳
所属：イェール大学
マーラ・ゲハは、誰に聞かれるかによって職業名を使い分けている。「飛行機に乗っている時は、たいてい物理学者になるんです」と彼女は言う。「そうすると誰も私と話したがらないんです」。誰かに好印象を与えたい時は天体物理学者、2時間も話しても構わない時は天文学者だと答える。
ゲハは、実はその全てに当てはまります。現在、イェール大学教授であるゲハは、天の川銀河よりも以前に形成されたと考えられる微弱な銀河の特定に日々（そしてもちろん夜も）を費やしています。天の川銀河の進化のシミュレーションでは、そのような銀河が約1,000個存在すると予測されています。ゲハが5年前にこの分野に参入した当時、天文学者たちが発見したのはわずか11個でした。彼女と他の研究者たちは、銀河の大部分が暗黒物質でできているために、目に見えないまま、さらに多くの銀河が存在すると考えていました。暗黒物質とは、宇宙に存在する、光を発しないものの、何らかの理由で宇宙全体の質量の90～95%を占める物質のことです。
いわゆる「失われた衛星問題」を解明するため、ゲハは空のデジタル地図を丹念に調べ、予想外に星が集中している領域を探した。そして、それぞれの星の速度を丹念に測定した。すると驚いたことに、星々は大きさに対して速すぎる速度で動いていることが判明した。これは、暗黒物質が星々を引っ張っている可能性を示唆する、魅力的な証拠だった。
ゲハと彼女のチームはこれまでに14個の銀河を発見しました。彼女は、宇宙形成に関する現在の理論を検証するのに十分な数の銀河を発見し、その過程で他の分野における暗黒物質の完全な定義にも役立つことを期待しています。「天文学者と素粒子物理学者はあまり話し合っていません」と彼女は言います。将来的には、彼女自身が会話を始める立場になるでしょう。—ダグ・カンター
エナジャイザー
素晴らしい理由：彼女は分子を巨大な記憶容量を持つミニハードドライブに変換します
名前:ティン・シュー
年齢: 35歳
所属：カリフォルニア大学バークレー校
昨年秋、カリフォルニア大学バークレー校の材料科学教授であるティン・シューさんは、ひどい頭痛に悩まされ、医師たちは脳腫瘍の疑いを抱きました。しかし、ある神経科医はもっと単純な原因を示唆しました。研究室での1日16時間労働を減らし、睡眠時間や、できれば食事の時間も普段通りにしたらどうでしょうか？
徐氏はその後、仕事のスケジュールを緩めましたが、生産性は衰えていません。今年初め、徐氏は、極細のポリマー鎖を自己組織化させて10兆個の精密なパターンを持つ円筒を形成する新技術に関する論文を共同執筆しました。この手法により、25セント硬貨サイズのディスクにDVD175枚分（7テラビット）のデータを格納できる可能性があります。その後、徐氏はこの技術を改良し、ナノ粒子をベースとした様々なデバイス（超高効率太陽電池やエネルギー貯蔵システム、高解像度のフレキシブルディスプレイなど）の構築に活用できるようにしました。マサチューセッツ大学の高分子物理学者トーマス・ラッセル氏は、徐氏は頭が良く、勤勉で、知識が豊富だが、さらに重要なのは「想像力がある」と述べています。
それも、まだ若々しい。彼女はトランスフォーマーが大好きで、トムとジェリーの熱狂的なファンでもある。この猫とネズミのせめぎ合いを見ていると、考えが整理されるのだ。中国出身の徐さんは、漫画のヒーローたちと同じように、いつも落ち着きがない。子供の頃はバレーボールと陸上競技をしていたが、どちらも彼女を疲れさせることはなかった。父親は、15分以上座っていられたらお小遣いを増額すると申し出てくれた。父親がお小遣いを払う必要は一度もなかった。そして、そのエネルギーは今も彼女の原動力となっている。
ラッセルと共同で開発した自己組織化法について報告した後、徐はすぐに大きな可能性を見出しました。この糸が極小のクレーンのように機能し、さらに小さな建築材料を組み立て、超小型電子機器や紙のように薄い印刷可能な太陽電池などを製造できると考えたのです。最新の研究では、徐は自己組織化ポリマーとナノスケールの粒子を組み合わせました。これらの粒子にポリマーの基本的な秩序を強制的に形成させることで、徐は数兆個の粒子を望み通りに整列させることに成功しました。
徐氏は、この研究によって太陽電池が化石燃料に対して競争優位性を持つようになることを期待しているが、その間も休むつもりはない。彼女は常に新しいアイデアを探し求め、既存の理論を裏付けるだけでなく、自分自身を驚かせることを願って実験を計画している。「科学を平行ではなく垂直に考えることが重要です」と彼女は言う。「そうしないと、他人の家を塗装することになります。」 —グレゴリー・モーン
メンタルメッセンジャー
素晴らしい理由：彼のエンジニアリングの成果により、障害を持つ人々が機械を制御できるようになる
名前:アダム・ウィルソン
年齢: 28
所属：ニューヨーク州保健局ワズワースセンター
昨年4月、アダム・ウィルソン氏はソーシャルネットワーキングサイト「Twitter」上でテレパシーメッセージを送信した最初の人物となった。「脳波を使ってツイートを送信」と彼は綴り、脳波計を使って脳内の電気信号を記録した。コンピューターに接続された電極が埋め込まれた赤いスカルキャップをかぶり、目の前の画面に映し出される文字に集中してメッセージを読み上げた。
超感覚ツイートの域を超えて、ウィルソン氏がこの技術に抱く深い野望は、脳卒中や脊髄損傷などによってコミュニケーション能力を失った人々を支援することだ。彼は現在、頭蓋骨のすぐ下にある皺の多い組織である大脳皮質に電極を取り付け、Twitter実験で使用した脳波計よりも強力な脳信号を拾う強力なブレイン・マシン・インターフェースを開発している。ウィルソン氏は中学1年生からギターを弾き、音楽への情熱に着想を得たこの新システムは、聴覚刺激への反応を制御する脳領域に働きかけ、神経疾患を持つ人々が携帯電話の着信音を思い浮かべるだけでコンピューターのカーソルを操作できるようにする。
彼の次の挑戦は、複雑な思考を解読できるシームレスな無線システムを開発することです。もしかしたら、彼の憧れである物理学者スティーブン・ホーキング博士が、筋ジストロフィーのためにほぼ全身麻痺の状態ですが、思考だけでドアを開けたり車椅子を操作したりできるほどの精度を実現できるかもしれません。ウィルソン氏は「ぜひ彼と一緒に仕事をしたいです」と語っています。—メリンダ・ウェナー
ルールシュレッダー
素晴らしい理由：落ちこぼれのアカエイから一流の生物学者になった彼は、「ジャンク」RNAが人間の健康の潜在的な要であることを証明している
名前:ジョン・リン
年齢: 33
所属：ハーバード大学／ベス・イスラエル・ディーコネス医療センター
ジョン・リンは、長年、常識に逆らってきた。子どもの頃は、スケートボードとスノーボードが学校よりも優先され、4年間で4つの高校に通い、母親が車を買ってくれると約束してくれたおかげで卒業した。ミネソタ大学に進学したのは、パーティーやスキーを楽しむ口実になりそうだったからだ。しかし、2年生の後にスノーボードの怪我で寝たきりになったリンは、アイン・ランドの「水源」に登場する妥協を許さない建築家ハワード・ロークに触発され、啓示を受けた。「自分がそんなに情熱を注げるものは何だろう？」と彼は自問した。生物学の授業に没頭し始め、科学に対する適性があるだけでなく、実際に楽しんでいることに気づいた。彼はほとんどAを取り、すぐに将来のキャリアのきっかけとなるもの、RNAを発見した。
科学はリンの反骨精神を曇らせていない。彼はすでに、生物学者のヒトゲノムに対する考え方を覆しつつある。DNAに似ているものの、RNAは常にDNAの助っ人と考えられてきた。RNAの最もよく知られた役割は、遺伝子をタンパク質に変換することだ。中には、全く機能がなく、細胞のゴミのようなものだとさえ考えられていた。しかし2003年、イェール大学の大学院生だったリンは、大型介在非コードRNA（LINC）と呼ばれる数千種類の新しいRNAを発見し、後に、それらが遺伝子制御の補助的な役割以上の役割を果たしていることを証明した。LINCが全体を制御しているように見えるのだ。当時、この考えは物議を醸し、馬鹿げているとさえ考えられた。「またしても同じことが繰り返された。『自分が情熱を注いでいることは愚かだ』と」とリンは言う。「古典科学はこれを受け入れる準備ができていなかった。ほとんど誰も、この準備ができていなかったのだ。」
2007年、リンはLINC分子の一つがヒト細胞において重要な機能を果たすことを実証し、批判者を黙らせた。彼はそれを「HOTAIR（ホットエアー）」と名付けた。これは、多くの科学者が彼の研究分野にはHOTAIR分子が溢れていると考えていたことを皮肉を込めて表現したものである。この分子は重要な遺伝子群にタンパク質を送達し、免疫反応、がんの増殖、脂肪細胞や幹細胞の産生などを制御する。「もしそのコードを解読できれば、これらの分子を操作してゲノムを意のままに操ることができるでしょう」とリンは言う。「それは治療と人間の健康にとって全く新しい側面となるでしょう。」
高機能RNAは彼の唯一の発見ではありません。2006年、彼は長年の生物学上の疑問に答えました。細胞はどのようにして行き先や行動を知るのでしょうか？体中の細胞で発現する遺伝子を比較することで、細胞の方向や方向を決定する一種の遺伝子の郵便番号を発見しました。
彼は今もLINCの探索を続けており、細胞の秘密を解き明かしてくれることを期待している。リンが遺伝学を愛する理由は、スノーボードを愛する理由と同じだ。「古いものをひねり、そこから何か新しいものを生み出したいんです。」 —メリンダ・ウェナー
衝突試験用アンチダミー
素晴らしい理由：彼のソフトウェアは飛行機、電車、自動車での移動をより安全にする
名前:アンドレ・プラッツァー
年齢: 30
所属：カーネギーメロン大学
時折、非常に重要なイノベーションが登場し、それなしではどうやって暮らしてきたのか想像もつきません。シートベルト、抗生物質、消火ホースなどを考えてみてください。そして、アンドレ・プラッツァー氏のKeYmaeraは、コンピューター制御の安全システムが壊滅的なエラーを回避するのを支援するソフトウェアです。
現在カーネギーメロン大学でコンピューターサイエンティストとして働くプラッツァーは、ドイツで育ち、なんとそこで優れた社交ダンスの選手になった。「いくつかの大会で優勝したこともあります」と彼は言う。「でも、コンピューターに魅了されてしまい、それに時間を費やすようになりました」。2006年、ドイツのオルデンブルク大学の教授として、彼は自動操縦システムが故障する原因を調査し始めた。そして、いくつかの条件しかテストできないモデルが存在しないことに気づき、KeYmaeraを構築した。それ以前には、連邦航空局（FAA）の衝突回避提案では、交差する飛行経路を持つ2機の航空機に対し、衝突を回避するためにそれぞれ右旋回して半円を飛行し、もう一度右旋回するように指示していた。KeYmaeraがさまざまな対気速度、高度、軌道で航空機に何が起こるかをテストしたところ、まれに、このプロトコルによって実際に航空機が衝突コースに乗せられる可能性があることがわかった。プラッツァー氏は、KeYmaeraに代替シナリオを入力させ、より安全なフライアラウンド操作を検証しました。彼のソフトウェアは、ヨーロッパの高速鉄道システムや自動車のアダプティブクルーズコントロールのモデルに、人命を救う可能性のある修正を加えました。「システムに10億ドルを費やす前に、それが機能することを確認するのは良いことです」と彼は指摘します。—ビョルン・キャリー
空飛ぶウイルスハンター
素晴らしい理由：彼女は致命的なウイルスの遺伝的秘密を解明し、今では宇宙飛行士として科学の知識を宇宙に持ち込んでいる
名前:ケイト・ルービンズ
年齢: 31
所属：マサチューセッツ工科大学ホワイトヘッド研究所
ケイト・ルービンズは子供の頃、宇宙飛行士になることを夢見ていました。NASAに入るには戦闘機を操縦するのが一番だと考えていたのです。12歳で宇宙キャンプに参加し、訓練を有利に進めました。ところが、当時パイロットの仕事は女性には禁じられていたという残念な知らせを知りました。
両親は内心、娘にはもっと安全な仕事を選んでほしいと願っていたが、高校生になる頃には、ルービンズ氏はすでに別の危険な職業に目を向けていた。殺人ウイルスを狩る仕事だ。そして今回は、彼女を止めるガラスの天井はなかった。ルービンズ氏は、カリフォルニア大学サンディエゴ校の学部生だった1999年に、HIVに関する初の論文を発表した。2001年には、スタンフォード大学で博士号候補生だった彼女は、米国陸軍感染症医学研究所に協力し、1980年に根絶されるまでに何百万人もの命を奪った疫病である天然痘の検査用動物モデルを作成した。ルービンズ氏の研究によって、ウイルスが生体組織内で免疫系を回避する仕組みを研究することが可能になった。これは、既知の2つの天然痘サンプルのいずれかをテロリストが何らかの方法で入手した場合に備えて、新薬やワクチン開発への大きな一歩となる。世界に前向きな変化をもたらすこの能力こそが、ルービンズ氏を突き動かすものだ。「私たちには研究者として人々を助ける責任がある」と彼女は言う。
天然痘の後、ルビンズ氏はすぐに別の災厄、現在アフリカで流行規模に達しているサル痘に関心を向けた。天然痘の親戚であるこのウイルスはサルやげっ歯類に固有のものだが、屠殺や野生動物の肉の摂取によって人間に感染し、顔面の腫れ物、失明、さらには死を引き起こすことがある。MITのホワイトヘッド研究員として在職中、ルビンズ氏はコンゴ民主共和国の奥地のジャングルで数か月を過ごし、時折地虫を食べ（彼女のモットーは「人が出すなら、私も食べる」）、この病気がなぜこれほど急速に広がっているのかを解明しようとした。同地域の医療インフラが未発達なため感染率を正確に把握するのは困難だが、症例数の増加はウイルスが勢いを増していることを示唆している。
サル痘の遺伝的進化を追跡するため、ルビンズ氏とチームはボランティアの患者からDNAサンプルを収集し、分析している。従来の遺伝子配列解析技術は数週間かかることがあり、不完全な結果になることも多いため、ルビンズ氏はより迅速で正確な方法の開発に貢献した。通常、科学者は患者のサンプルからサル痘ウイルスを抽出し、ヒトまたはサルの細胞でウイルスを培養する。問題は、ウイルスが増殖培地に応じて進化することがあるため、最終的なウイルス集団は、アフリカで人々を感染させているものとほとんど類似しない可能性があることだ。ルビンズ氏のアイデアは、組織培養のステップを省略し、代わりに最新の高性能DNAシーケンサーを使用してすべての遺伝物質を増幅することだった。次に、彼女はサル痘ウイルスをヒト細胞から選別するための実験プロトコルとアルゴリズムを考案した。このプロセス全体は5日もかからず、ルビンズ氏が「とてつもない」量と呼ぶウイルスの遺伝子データを生成する。
現在、空軍は女性戦闘機パイロットの就航を認めています。この方針は1993年に変更されましたが、ルービンズ氏は既に別の道を歩んでいました。彼女は決して、状況が好転するのをただ待つタイプではありませんでした。今秋、チームがアフリカでの活動を続ける中、ルービンズ氏はついに幼い頃からの夢を実現するチャンスを得ます。NASAの第20期宇宙飛行士クラスに加わり、スペースシャトルの後継機オリオン[42ページ参照]の初搭乗者となるための訓練を受けます。数千人の候補者から選ばれたルービンズ氏は、スカイダイビングやスキューバダイビングといった趣味に情熱を注いでいること、そして危険な場所でも力を発揮できる能力が、彼女を際立たせていると語ります。新しい宇宙船で月へ向かうという見通しに不安はないかと尋ねると、ルービンズ氏は穏やかに微笑みました。「全くそんなことはありません。私が最初に搭乗したいんです。そうでしょう？ただワクワクしています。」 —ニコール・ダイアー
歯の探偵
素晴らしい理由：古代の食習慣の探求は人類進化の謎を解くのに役立っている
名前:ナサニエル・ドミニー
年齢: 33
所属：カリフォルニア大学サンタクルーズ校
ネイト・ドミニーは、解剖学の教授たちとコスタリカへ大学の研究旅行に行った際に、天職を見つけました。ジョンズ・ホプキンス大学のフットボール選手だったドミニーは、木から落ちた小さな麻薬漬けのサルを捕まえるという、肉体的に過酷な任務を任されました。「動く標的を相手に、完全に意識を失わせ、手には網を持っているんです」と彼は説明します。翌年の夏に再びコスタリカを訪れたとき、彼はサルがどのように落ちたのかだけでなく、それ以上のことにも気を取られ、サルの歯を研究することで、彼らの食習慣を解明する手助けをするようになりました。「霊長類と人間の適応と行動を考える上で、食物と食生活の重要性をすぐに理解することができました」と彼は言います。「毎分毎分が本当に楽しかったです。」
食べ物と歯の研究で人生を変えた経験から10年、ドミニーは今や先駆者です。カリフォルニア大学サンタクルーズ校の人類学准教授として、人類学における最大の疑問の一つ、「現代人は類人猿のような祖先からどのように進化したのか？」の解明に取り組んでいます。
ドミニー氏は、食物が重要な役割を果たしたと主張し、進化における食物の役割に関する10年にわたる謎の解明に最近貢献しました。1999年、科学者たちは300万年前の霊長類の祖先であるアウストラロピテクス・アフリカヌスの歯の化石を分析し、食習慣を明らかにする化学パターンを探しました。その結果、草、そして草を食べる動物が主食であったことが示唆されました。しかし、化石の大きさと形状は全く異なることを示唆していました。つまり、私たちの祖先は、デンプン質の多いイネ科の球根など、硬くて脆い食物をかじることに多くの時間を費やしていたということです。
ドミニーは、これらの高カロリー野菜が進化の原動力となり、肉食動物を出し抜き、より巧妙な方法で環境に耐え、最終的には地球上に人類を繁栄させるのに十分なエネルギーを供給した可能性があると考えています。2007年、彼はこの説を裏付けるさらなる証拠を発見しました。球根だけで生きる古代および現代のアフリカモグラネズミの歯は、私たちの祖先と同一の化学組成を持っているというのです。
ドミニーは今年、もう一つの謎を解き明かしたいと考えている。それは、なぜ一部の人類集団は他の集団よりも背が高いのか、という謎だ。10月、彼はウガンダを訪れ、平均身長が5フィート（約1.5メートル）未満の2つのピグミー族、トゥワ族とスア族からDNAを採取した。彼は、身長が低いことが、人々が密林を移動し、涼しく過ごすのに役立つと考えている。この考えを検証した人は誰もいない。ドミニーがこの考えについて話すとき、彼は興奮すると同時に、これまで誰もこの考えに飛びついていないことに少し驚きを隠せない様子だ。「体の大きさは生存に不可欠です。それは、私たちが食べるもの、繁殖方法、代謝に影響を与えます」と彼は言う。「2009年になった今でも、なぜこれほどまでに体の大きさが変化するのか、いまだに解明されていません。」—メリンダ・ウェナー
小さなものの達人
素晴らしい理由：ナノテクノロジーの不思議な力を利用して癌を検出している
名前:マイケル・ストラノ
年齢: 33
所属：マサチューセッツ工科大学
マイケル・ストラノがライス大学でポスドク研究員をしていた頃、彼の指導教官は彼にシンプルなアドバイスを与えました。「『分野が交差する領域に注目しなさい』と言われたんです」とストラノは言います。8年後、彼はMITの終身教授となり、量子閉じ込め材料の世界有数の研究者の一人となりました。量子閉じ込め材料は、がん治療、太陽光発電、エレクトロニクスなどに変革をもたらす可能性を秘めたナノテクノロジー分野です。
量子閉じ込め物質は、その小さなサイズからエネルギーを得ています。例えば、グラフェンと呼ばれる炭素原子の単層は、通常の炭素とは全く異なる挙動を示します。銅線などの導体では、電子はゆっくりと移動するだけです。しかし、グラフェンでは、電子はほぼ光速で移動します。「まるで小さな粒子加速器のようなものです」とストラノ氏は言います。グラフェンは究極の太陽電池用導体になる可能性があります。導電性が高く、非常に手頃な価格で、光を透過するほど薄いからです。「想像できる最も薄い導体です」と彼は言います。
彼は特にカーボンナノチューブの医療的可能性に強い関心を抱いています。この微小な構造体は近赤外線を発し、人体組織を無害に透過します。細胞に注入すれば、潜在的に有害な化学物質の分子一つまで検出できるほど高感度な生体センサーとして利用できる可能性があります。
ストラノさんの膨大なToDoリストを考えると、5歳未満の子供が3人もいるというのは少し驚きです。彼には休息が必要なのでしょうか？「科学は私の趣味みたいなものなんです」と彼は言います。—セス・フレッチャー
橋のささやき
素晴らしい理由：彼の橋のセンサーは人間の目には見えない構造上の欠陥を捉えることができる
名前:ジェローム・リンチ
年齢: 34
所属：ミシガン大学
ジェリー・リンチは自分の職業に誇りを持っている。例えば、アメリカには60万以上の橋があり、その崩壊は極めて稀だと彼はよく指摘する。「私たちは非常に優れた実績を持っています」と彼は言う。「私たちは勤勉な土木技術者集団です」。しかし、何かが崩壊すると、深刻な事態が起こります。例えば、2007年にミネアポリスのI-35W橋が崩落し、13人が死亡した事故は、耐荷梁接合部に使われていたガセットプレートの欠陥が原因でした。ミシガン大学の工学教授であるリンチは、こうした壊滅的な崩壊をきっかけに、物事がどのように組み合わさり、どうすれば崩壊を防ぐことができるのかを絶えず考え続けているのです。
I-35W橋で発生したような構造上の欠陥に対する彼の解決策は、「センサースキン」と呼ばれるもので、これは弱点を継続的に監視し、危険になる前に検査員に問題を警告する。「大きな構造上の欠陥を事前に把握できたら素晴らしいと思いませんか？」と彼は言う。
現在、米国で何らかのセンサーを備えた橋はごくわずかで、通常は地震活動の追跡にしか利用されていません。これは主に、複数の脅威を監視するのに十分な機器を橋に配線するには費用がかかりすぎるためです。「ゴールデンゲートブリッジは1マイル（約1.6キロメートル）以上あります」とリンチ氏は言います。「必要な特殊な導管は1フィートあたり10ドル、センサー1つで数千ドルかかることもあります。」そのため、技術者は通常、2年ごとの目視検査に頼っています。
リンチ氏のセンサーは、橋上の他のノードと通信する無線ノードに接続され、独自にデータを処理し、携帯電話のデータ接続を使用して潜在的な問題を地元の検査官事務所に中継する。各センサーは、最大1平方フィート、わずか数ミクロンの厚さのポリマーシートで構成されており、ミネアポリスで崩壊したガセットプレートなどの主要な構造要素を覆っている。プログラムされた間隔で、または検査官からの命令で、小型マイクロプロセッサがシートに埋め込まれた導電性カーボンナノチューブに電流を流すことができ、電極が電気抵抗を測定して、歪み、腐食、負荷、その他数十の応力の兆候を検出する。ホットスポットは、橋のコンピュータ化された地図上に表示される。リンチ氏は各センサーのコストをまだ把握していないが、無線であるという事実だけで、現在のセンサーよりも導入コストが安くなり、不要な検査に関連するコストがなくなるだろう。
リンチ氏は時間を賢く使うことを心得ている。ニューヨーク州クイーンズ区出身のリンチ氏は、スタンフォード大学で土木工学の修士号と博士号を取得し、その後、同大学に戻り電気工学の修士号も取得した。9.11後、無線インフラセンサーを製造する会社を設立し、ミシガン大学で教鞭をとるため退職。就任2年目には年間最優秀教授に選ばれた。「リンチ博士は、キャリアのこの段階では、おそらく同時代の学者の中で最も評価されている人物でしょう」と、スタンフォード大学の構造工学教授であるキンチョ・ロー氏は言う。
リンチ氏のセンシングスキンは来年、ミシガン州の高速道路橋3本と韓国の橋3本で試験的に使用されるため、研究室から出荷される予定だ。彼はすでに、飛行機からパイプラインまで、監視が必要なあらゆるものに塗布できる塗料ベースのバージョンと、塗布した物体の振動から電力を生成するバージョンの開発に取り組んでいる。「目視検査には、どうしても不確実性が伴います」とリンチ氏は語る。「状況を監視するには、より優れたツールが必要です」。—マイク・ヘイニー
