編集者注:
研究開発やイノベーション関連の政策を計画する際には、世界の技術や経済の発展に大きな影響を与える可能性のある技術の進歩を常に把握しておくことが特に重要です。欧州委員会 (EUROPEAN COMMISSION) は、科学、技術、イノベーションの意思決定に関わるすべての人に戦略的リソースを提供する報告書「未来に向けた 100 の急進的イノベーションのブレークスルー」 (未来に向けた 100 の急進的イノベーションのブレークスルー) を発表しました。この報告書は、最新の科学技術文献の大規模なテキストマイニングと専門家の協議およびレビューを組み合わせて、世界経済に重大な影響を与える可能性のある100の破壊的技術を選別し、EUの将来の研究の優先順位の可能性についての参考情報を提供する。そしてイノベーション政策。この記事ではその主な内容をまとめています。
1. 人工知能とロボット
2. 人間と機械の相互作用とバイオミメティクス
3. エレクトロニクスとコンピューティング
36. 量子暗号
個人的な通信、電子商取引、オンライン バンキング取引のいずれを行う場合でも、インターネット上で交換される機密情報は、キーと呼ばれるデジタル パスワードを使用した暗号化によってハッキングから保護する必要があります。量子暗号の中心となるのは量子鍵配布であり、量子粒子 (電子、光子) を使用して 2 者間で共有鍵を安全に確立します。量子鍵配布システムは、量子粒子を観察するとその特性が自動的に変化するという量子力学の基本原理を利用します。したがって、セキュリティ侵害を示す量子粒子が観測されたかどうかを常に検出することが可能です。これが発生した場合、そのキーは破棄され、他の誰もそのキーを観察していないと双方が確信するまで、別のキーが送信されます。
2017 年 9 月、科学者たちは北京とウィーンの間で量子暗号を使用した世界初の大陸間ビデオ会議を実証し、技術的なマイルストーンを達成しました。技術的な理由により、量子通信はこれまで数百キロメートルに制限されていましたが、2016年の中国の人工衛星「墨子」の打ち上げにより、この制限が破られました。上海とそこから2,000キロメートル離れた地域には、地上500キロメートル以上の軌道と通信するための光ファイバー通信設備が整備されており、このインフラは世界初の宇宙から地上までの量子ネットワークです。中国は量子技術で世界をリードしており、2030年までに世界規模の量子ネットワークを構築することを目指している。将来的には、量子技術の応用はまだ限られていますが、量子鍵は非常に機密性の高い重要なデータを保護するために使用される可能性があります。
37. スピントロニクス
スピントロニクスは、電子のスピンが電気伝導に及ぼす影響を研究する新しい研究分野です。従来のエレクトロニクスは、回路の周りで電子を分流することに基づいています。スピン流は、電流に相当するスピントロニクスです。電流とは異なり、スピンは静止電子間で移動できます。電子を実際に移動させずにスピンは移動できます。フローの場合、スピントロニクスには「」が含まれます。固体物理学において電子（より一般的には核）のスピンが果たす役割の研究。」
電子スピンは、電気、光、音、振動、熱のエネルギー間の変換に使用できます。異なる形態のエネルギーを切り替えるこの機能は、さまざまなデバイスに適用できる可能性があり、スピントロニクスの潜在的な用途の 1 つは、音が他方向ではなく一方向に流れることを可能にするオーディオ デバイスです。
4. バイオハイブリッド
38. 生分解性センサー
生分解性電子デバイスは、加水分解または生化学反応を受ける、寿命が限られた電子部品です。このようなデバイスは、一時的な生体内センシング、薬物送達、組織工学、マイクロ流体工学などのための医療インプラントとして使用できます。生物学的または化学的プロセスを通じて自然に分解する材料は、食品や医薬品の包装によく使用されます。分解可能な電子機器は、温度や化学物質の監視など、デバイスをよりスマートにする可能性があります。
現時点では、電子製品の期待寿命はわずか数か月である可能性があり、電子製品の廃棄による環境への影響が懸念されていますが、生分解性または有機電子材料を使用することで解決できます。この材料は、ライフサイクルの終わりに溶解する可能性がある、完全に生分解性で生体適合性/生代謝可能なエレクトロニクスへの道を開き、一方では電子廃棄物の発生を抑制し、医療用インプラントの開発が可能になります。
5. 生物医学
6. 印刷と資料
56. 2D素材（2D素材）
2D マテリアルは、原子的に薄いマテリアルの層で構成されます。現在の研究は、さまざまな 2D 材料層で構成されるヘテロ接合の特性と、太陽光発電、半導体、集光デバイス、およびポストシリコンエレクトロニクスにおけるその応用に焦点を当てています。2D 材料ヘテロ構造を理解することで半導体構造の機能を解き放つと、ナノ回路やウェアラブル デバイスの開発への道が開かれます。2D 磁石は、最も気が遠くなるような科学的問題を解決し、超薄型コンピューターの時代を可能にする可能性があり、2D 材料にはセンシングやデータ ストレージにも応用できる可能性があります。
7. 資源境界を突破する技術（Breaking Resource Boundaries）
64．バイオプラスチック
バイオプラスチックとは、でんぷんなどの天然物質を原料として微生物の働きによって生成されるプラスチックのことを指します。再生可能な特性があるため、環境に優しいです。これらには、トウモロコシ、米、ジャガイモ、ヤシ繊維、キャッサバ、小麦繊維、リグノセルロース、バガスが含まれます。化学組成とバイオベース含有量の割合によっては、バイオプラスチックは生分解性である場合があります。バイオプラスチックは、食品および飲料の包装、医療、繊維、農業、自動車、電子機器などのさまざまな業界で使用されています。バイオプラスチックの主な利点は、エネルギー使用量が小さく、汚染が少ないことです。EU 自助プロジェクトは、生分解性おむつ、生分解性生理活性美容マスク、ナノ構造の生体適合性不織布の開発に取り組んでいます。セビリア大学とウエルバ大学の研究者らは、大豆タンパク質を使用して、自重の40倍の水を吸収する生分解性で環境に優しいバイオプラスチックを開発した。研究チームは大豆の分子構造を改変し、吸収特性を変化させ、通常の3倍の水分を保持できるようにした。タンパク質の固体濃縮物を型に流し込むことで、園芸で使用する試験管を作成しました。Wang Xinlong 氏率いる研究チームは、分解性バイオプラスチックから作られた電子部品を開発しました。開発したエレクトロニクスは、ポリ乳酸（PLA）と呼ばれるコーンスターチ由来のバイオプラスチックから作られており、このバイオプラスチックに有機金属骨格ナノ粒子を混合することで、エレクトロニクス製品に使用できる機械的、電気的、難燃性の特性材料の開発に成功した。 。
プラスチック業界は、自然界に存在する天然原料からバイオプラスチックを製造する新しい方法の開発に取り組んでいます。バイオプラスチックはさまざまな分野で需要が高く、この材料には多くの新しい用途が生まれるでしょう。
8. エネルギー
76．環境発電
エナジーハーベスティングは、エナジーハーベスターを使用して周囲からエネルギーを採取するテクノロジーです。収集されるエネルギーは控えめですが、このような小さなエネルギー源は、ソーラーパネルを大きな熱源に適用する熱電デバイスなどの大型デバイスよりもはるかに少ない電力を生成するため、捕捉されたエネルギーは、ほとんどのワイヤレス、リモートセンシング、人間へのインプラントなどに十分です。 . エントリ、無線周波数識別、ウェアラブル デバイス アプリケーション。周囲エネルギーを捕捉する技術には、振動や変形からエネルギーを抽出するように設計された機械装置、温度変化からエネルギーを抽出する熱装置、光、電波、およびその他の形態の放射線からエネルギーを収集する放射エネルギー装置、および電気化学装置を利用する技術が含まれます。生化学反応。
研究者らは、生きた動物の心臓から生体力学的エネルギーを収集し、それを無線データ送信に使用する実現可能性を実証しました。米陸軍研究所の科学者らは、水と結合して化学反応を起こし、水素ガスを生成するナノメッキアルミニウムベースの粉末を開発した。水素ガスは燃料電池の駆動に使用できる。この合成材料は水を自然に水素に分解します。テスト中に、尿を水源として使用すると、化学反応が水の場合の2倍の速さで起こることも観察されました。
効率的なエネルギーハーベスティング技術により、さまざまなシステムの最小限のメンテナンスが保証され、周囲の環境で利用可能な物質に電力が供給されます。
81．溶融塩炉
溶融塩炉は、核分裂性物質に溶解した溶融状態の溶融塩を核燃料として使用する炉であり、非常に高温の塩化物やフッ化物の形態の溶融塩混合物です。液体の溶融塩は、熱を発生させる燃料として、また発電機に熱を運ぶ冷却剤として機能します。理論的には、これにより、固体燃料と冷却水を使用する従来の原子炉よりもスプリッター再熱器の設計が簡単かつ安全になります。
溶融塩反応器は、1950 年代から 1960 年代に米国のオークリッジ国立研究所で開発されましたが、技術的以外の理由により 1970 年代に中止されました。材料・部品技術の発展により、液体フッ化トリウム炉の研究開発は回復し、フランス、米国、インド、中国など世界各国で液体フッ化トリウム炉の研究開発が進められています。日本の原発事故、各関係者の注目が高まっています。
溶融塩炉の支持者らは、溶融塩炉は本質的に安全で持続可能で効率的だと主張する。固体燃料棒の溶融が制御不能な核分裂を引き起こし、壊滅的な影響をもたらす可能性がある従来の原子炉とは異なり、溶融塩炉は設計上溶融します。さらに、トリウムベースの溶融塩炉技術は放射性廃棄物を熱燃焼させることができ、それによって核貯蔵の懸念を軽減できることが研究によって示されている。
中国は220億元を投じて甘粛省武威に溶融塩原子炉の試作炉2基を建設している。これらは溶融塩原子炉技術のテストベッドとして設計され、現在試験が行われている。トリウムを主燃料として使用することは経済的に合理的であり、中国はこの元素の埋蔵量が世界最大である。
クリーンで効率的なエネルギーを追求する中で、溶融塩炉は、再生可能エネルギーや核融合炉などの新興技術との競争に直面しています。
9. 抜本的な社会イノベーションのブレークスルー
