2017年8月、ハリケーン・ハービーがテキサス州と近隣の湾岸諸州を直撃し、記録的な3,000万ガロンもの汚染水を残した際、連邦緊急事態管理庁（FEMA）が現場に急行しました。保健福祉省や沿岸警備隊など、様々な連邦機関から派遣された職員の中には、多数の都市捜索救助チームも含まれていました。彼らは、屋根の上に取り残された人や瓦礫の奥深くに閉じ込められた人など、大規模災害のさなかにいる人々を捜索する専門家です。
こうした専門知識を持つ救助隊員たちは、単独で行動しているわけではない。彼らは盗聴装置、熱探知機、そして何よりも忠実な嗅覚を持つ者たちを装備している。「私たちは犬を捜索ツールとして使っています」と、ニューヨーク市警察のK9ユニットのスコット・マテヤシュク氏は語る。「犬たちは、建物の崩壊現場に潜む生きた人間の匂いを見つけ出します。」FEMA（基本的には危機的状況下で動員される緊急対応の専門家集団）での業務において、マテヤシュク氏は全国各地で災害救助犬の訓練と配備にも協力している。
災害の瓦礫に閉じ込められた人々の身元確認において、犬によるユニットは実績があり、かなり確実な方法ですが、分析化学者たちは長年、研究室でロボットによる代替手段の開発に取り組んできました。彼らは、合成嗅覚装置が犬と同等かそれ以上の信頼性を持ち、熱や湿度といった外的圧力にも強く、はるかに持ち運びやすい可能性があると主張しています（本稿執筆時点では、ドローンで犬を持ち上げることは不可能です）。しかし、学界ではこうした期待が高まっている一方で、現場の人々は依然として懐疑的です。
人間の最良の友であり道具
人間は少なくとも中世から犬の鼻を活用してきました。警察犬の起源は中世の教区巡査にあります。彼らは宮殿の維持管理に加え、「スラウ・ドッグ」または「スルース」と呼ばれるブラッドハウンドを無法者追跡に使用していました。17世紀、スイスのグラン・サン・ベルナール峠に住んでいた修道士たちは、雪の中で迷子になった巡礼者を探すために犬を使っていました。その後、この人命救助犬は他の犬種と交配され、より重く、頬骨が垂れ下がったセント・バーナード犬が誕生しました。19世紀に入ると、犬部隊の訓練に向けたより科学的な取り組みが進められました。1889年、ベルギーのゲントに、最初の警察犬訓練学校とされる学校が設立されました。第一次世界大戦までに、軍は負傷兵の捜索のために犬の訓練を始めました。
1000年経った今でも、基本的な技術、つまり犬は、ほとんど変わっていません。犬は驚異的な嗅覚能力を持ち、その鼻孔には人間の貧弱な鼻の100倍もの嗅覚細胞が密集しています。人間は呼吸と嗅覚を同じ器官で行いますが、犬が息を吸ったり吐いたりする際、空気は呼吸用と嗅覚専用の2つの異なる経路を通ります。犬にはもう一つ秘密があります。それは、人間には全く見られないフェロモン感知器官です。この特殊な鼻のおかげで、犬は1兆分の1という微量の匂いを感知することができます。これは、飼い主が迷子になった人のほんのわずかな匂いを嗅ぎ分ける際に役立つ、極めて微量な量です。
つまり、昔の捜索犬と今の捜索犬の決定的な違いは訓練にある。マテヤシュク氏によると、地域グループをすべて合わせると、FEMAの犬の総数は、生きている人を発見すると吠えるよう訓練された「生体捜索犬」が約285頭、死体捜索犬が85頭、死体の身元確認を専門とする犬がいる。犬はさまざまな犬種で、約60％がラブラドール・レトリバー。次に多いのがベルジアン・マリノアで、FEMA所属犬の約14％を占める。他の機関も独自の犬を保有しており、例えば運輸保安局（TSA）は全国の空港に1,000頭の犬を配備している。犬は外来種を追跡するようにも訓練されており、予備研究ではガン検出能力を評価する作業が行われている。
FEMA（連邦緊急事態管理庁）の審査を受けた都市救助犬は、長期間の訓練コースを修了し、卒業後の検証プロセスに合格しなければ現場に出られません。このプロセス全体は、場合によっては2年もかかることがあります。しかも、そもそもチャンスが与えられるかどうかは別問題です。最近では、将来の犬たちは徹底的に審査されます（ダジャレです）。「9/11以降、私たちは様々なプログラムに投入する前に、犬を徹底的にテストするようになりました」とマテヤシュク氏は言います。彼らは何よりもまず、彼が「狩猟本能」と呼ぶもの、つまり病的な満足感を求める欲求を探します。どんな犬でも都市捜索訓練から何かを学ぶことはできますが、報酬と引き換えに何か（何でもいいので）を見つけようとする基本的な本能は教えることができません。
こうした優秀な都市救助犬（K9）の真の成功度を測ることは依然として困難です。なぜなら、犬が危険にさらされているすべての人物を特定できたかどうかを知る唯一の方法は、閉じ込めシミュレーションを行う必要があるからです。ハリケーン・ハービーやボストン・マラソン爆弾テロのような現実のシナリオでは、犬の真価は発見した人数でしか測れません。発見できなかった人数は、永遠にわからないかもしれません。
しかし、都市部での救助シミュレーションに関する研究は心強いものだ。2015年にWilderness and Environmental Medicine誌に掲載されたある研究では、イギリスで4ヶ月間にわたり犬と訓練士10組を対象に25の実験が行われた。研究者たちは、模擬捜索救助環境における犬の成功率は76.4%だったと報告している。ただし、高い誤検知率によって成功率は若干低下していると指摘している。犬が間違った対象に吠えることがあり、理論上は正しい対象を特定するのが遅れる可能性があるからだ。模擬捜索環境における犬の他の実験研究では、成功率は95%にも達している。
「犬歯の非常にユニークな点は、非常に短時間で広範囲の崩壊箇所をカバーできる能力です」とマテヤシュク氏は言う。「今のところ、それを可能にする技術は存在しません。」
年老いた犬は人間に新しい芸を教えることができるのでしょうか？
マテヤシュク氏をはじめとするFEMA所属の訓練犬たちは、愛犬の働きに満足し、誇りさえ感じている。しかし、一部の科学者は、捜索救助ロボットが将来、災害時の被災者特定において、より迅速かつ効果的な手段となるかもしれないと考えている。ただし、ロボットが正確に嗅覚を働かせることが前提だ。
ソティリス・プラツィニス氏は、スイスの科学技術大学チューリッヒ工科大学（ETHチューリッヒ）のプロセス工学および材料科学の教授です。チューリッヒ工科大学は、グラン・サン・ベルナール峠から北へ約3時間の場所にあります。プラツィニス氏と彼の同僚は、Analytical Chemistry誌に最近掲載された研究で、閉じ込められた状況で人間を嗅ぎ分ける携帯型装置に関する予備研究の結果を発表しました。
プラツィニス氏が開発に協力したこのシステムは、ロボット捜索救助犬というよりは、センサーが多数搭載された金属製の箱のようなもので、アセトン、アンモニア、イソプレン、二酸化炭素など、人間の呼気や皮膚によく含まれる化学物質を検出します。また、人間の口内は通常、周囲の環境よりもはるかに湿っているため、相対湿度の変化も検知します。理論上、これらの化学物質の1つ以上が背景濃度よりも高い濃度で検出された場合、捜索救助隊は、たとえ人がはるか下に閉じ込められていたとしても、近くに人間がいると認識できるはずです。
「地震発生時は、広範囲をカバーしなければなりません」とプラツィニス氏は言う。「人々を救える時間は1時間しかありません。それ以降は生存率がどんどん低下していくからです」。彼は、センサーアレイが持ち運び可能になる日を思い描いている。そうすれば、救急隊員は災害現場をくまなく捜索する際にセンサーアレイを手に持つことができる。あるいは、FEMAのツールキットに比較的最近追加されたドローンにセンサーアレイを取り付けて、より迅速な展開を図ることもできるだろう。犬は捜索の最中に休息と水を必要とするが、プラツィニス氏は、この金属製の箱は決して疲れないだろうと指摘する。
しかし、現時点では、この装置は研究室での使用に限られています。この初期研究では、被験者は観察のために滅菌プレキシガラス製の箱に入れられました。研究者たちはまず、被験者の肺から放出される化学物質、次に皮膚から放出される化学物質、そして最後に皮膚と肺の両方から放出される化学物質を全て調べました。特に、このセンサーはアセトン、アンモニア、イソプレンをppb（10億分の1）のレベルで「携帯型センサーとしては前例のない高い精度で」検出できることを発見しました。
プラツィニス氏は、さらなる研究と研究資金の投入によって、このような携帯型センサーデバイスが最終的に市場に投入されることを期待している。他の研究者も同様のプロジェクトに取り組んでおり、例えば2013年のPopSci誌でジョシュ・ディーン氏が特集記事を執筆したように、犬の呼吸パターンを模倣する研究もその1つだ。しかし、これらの技術が現場で実際に使われるようになるまでどれくらいの時間がかかるのかは誰にも分からない。「大きな成果を上げたい気持ちはありますが」と彼は言うが、現時点では「サンプル数が少なすぎるのです」。同様のセンサーアレイを用いて港湾に停泊中の船舶に乗船した人身売買被害者を特定することを目指す分析化学研究など、人体から排出される化学物質を検出する取り組みについても同様だ。
しかし、FEMAのような機関は、表面上はこうした装置の主なユーザーであるにもかかわらず、その必要性や実現可能性について確信が持てない。捜索救助隊は全国に展開しており、通常は危機的状況にのみ集結するため、標準化が重要になる。全員が同じ装置を使い、同じ方法で訓練を受ける必要があるため、FEMAは新しい機器の導入に慎重で、場合によっては時間がかかることもある。これは、FEMAが独自の研究開発部門を持たないことを考えると特に当てはまる。FEMAは外部の研究委員会に頼り、別の連邦機関である国立標準技術研究所と定期的に提携して新技術を検討している。
さらに、マテヤシュク氏はFEMAの既存の嗅覚、つまり捜索犬の有効性を信じている。「このシステムに関わって13年になりますが、犬特有の嗅覚体験を捉えられないものがたくさんありました」とマテヤシュク氏は言う。「犬について言えることは、壊れていないものは直さない、ということです」。プラツィニス氏は嗅覚装置の未来に期待を寄せている一方で、犬には依然として競争上の優位性があることを認めている。「犬が何を感知しているのか、私たちも知りたいですね」と彼は言う。「犬は教えてくれないんですから」
