「AIの貢献は過大評価」、ノーベル賞受賞者が警告する創造性喪失と4つの課題

世界的に人工知能（AI）への投資ブームが巻き起こる中、ノーベル化学賞受賞者のヨアヒム・フランク（Joachim Frank）氏がAIのもたらす影響について警鐘を鳴らした。同氏は『風傳媒』の独占インタビューに応じ、「AIは補助的な形で科学の特定分野における発展を加速させるが、その貢献は過大評価されている。最も深刻なのは、AIが人間の創造力を剥奪し、文化や文明に壊滅的な影響をもたらすことだ」と指摘した。

フランク氏はドイツで生まれ、ミュンヘン工科大学（TUM）で物理学の博士号を取得。現在は米コロンビア大学で教鞭を執り、構造生物学、生物物理学、化学生物学など多岐にわたる分野を専門としている。AIがもたらす影響について、同氏は「AIデータセンターにおけるエネルギーや水資源の需要は驚くべきものであり、地域住民と資源を奪い合っている。一部の地域では水不足が深刻化しており、米国やその他の国々ですでに論争を呼んでいる。これは災難をもたらすだろう」と強い懸念を示した。

フランク氏は「台湾架け橋プロジェクト」の招きで台湾を訪問し、5月6日に国立台湾大学で「クライオ電子顕微鏡技術：分子医学と新薬設計の新たな基盤（Cryo-EM, a new foundation for molecular medicine and drug design）」と題する講演を行った。同プロジェクトは、台湾大学の「宋恭源氏トップ研究講座」、世界平和財団（International Peace Foundation）、中央研究院など、台湾内の複数の学術研究機関が共同で推進している。

フランク氏は、クライオ電子顕微鏡（cryo-EM）の要となる画像処理アルゴリズムを開発した。これにより、科学者は生体分子の真の構造を原子レベルの分解能で観察できるようになり、電子顕微鏡が捉えた二次元画像が計算的再構成を通じて鮮明な三次元画像へと変換される。この技術により、研究者は自然な生理的状態に近い環境でタンパク質の動態変化を観察することが可能となり、現代の医薬品開発や生命科学研究の道標となった。この功績により、同氏は2017年にジャック・デュボシェ（Jacques Dubochet）氏、リチャード・ヘンダーソン（Richard Henderson）氏とともにノーベル化学賞を共同受賞している。 （関連記事： 中国、AI人材と技術流出を防ぐ「投資ファイアウォール」構築へ　対外投資新規制の狙い ｜ 関連記事をもっと読む ）

フランク氏の初来台は1999年で、今から27年前にさかのぼる。今回が2度目の台湾訪問となり、台湾大学での講演後には台北市立第一女子高級中学（高校）を訪れ、科学研究や人生の知恵を共有し、生徒たちからの質問に応じた。同氏は『風傳媒』の独占インタビューにおいて、自身の学問的背景、科学研究の過程で直面した困難、小説創作への情熱について大いに語ったほか、AIの将来的な発展に対して厳重な警告を発し、深い憂慮を表明した。

フランク氏は1940年、ドイツのジーゲン市近郊（Weidenau/Sieg）で生まれた。そこは鉄鉱石の採掘、加工、製造の発祥の地である。第二次世界大戦中、ジーゲンは連合国軍の爆撃目標となった。1944年2月、当時4歳だった同氏は、両親の家が砲弾を受けて破壊され、隣の家が炎上するのを目の当たりにした。燃え盛る炎は、幼少期の強烈な記憶として深く刻まれている。

フランク氏の父親は裁判官であり、自宅のリビングには全20巻、各巻約1000ページに及ぶ貴重な『マイヤー百科事典（Meyers Konversations-Lexikon）』が所蔵されていた。同氏は幼い頃、この百科事典をほぼ読み尽くしたという。幼少期から科学に興味を抱き、8歳頃には自宅のバルコニーの下の片隅で様々な実験を行っていたが、当時はそれが「科学」であるとは知る由もなかった。

なぜ生物物理学（biophysics）の分野に足を踏み入れたのか。フランク氏は、大学卒業当時はまだ生物物理学という正式な学問分野が存在していなかったと振り返る。試験の成績が非常に優秀だった同氏は、幸運にもドイツ政府の奨学金を得た。ドイツ学術奨学財団（German Academic Scholarship Foundation）が特別な功績を持つ者に授与するもので、この奨学金が彼に決定的な影響を与えた。それまで学校で学んできたのは物理学に偏っていたが、この奨学金を得たことで生命科学分野の学生と接する機会に恵まれ、分子生物学の夏季ワークショップに参加し、分子遺伝学などを学ぶことができた。これらはすべて全く新しい分野であった。

フランク氏は「物理学者が生物学に貢献できるという事実に非常に興味を持った。大学時代はそれを知らなかったが、1980年代になって初めて、自分が生物学に重大な貢献ができると気づいた。それはクライオ電子顕微鏡（cryo-EM）の画像処理技術の研究を進めてからのことだ。1980年頃、自分が従事している研究がいずれかの形で実現すると確信した」と語る。

フランク氏は講演の中で、現代医学の本質は「分子医学」であると言及した。初期の構造生物学は体外（in vitro）で分子を分離し、分子構造を研究することで医薬品を設計していた。しかし、生命は静止しているわけではなく、細胞内の分子は精密な分子機械のように、動的な状態で様々な生理機能をもたらしている。この複雑な分子の働きを理解するためには、科学者は分子の動態を捉える強力なツールを必要としていた。 （関連記事： 中国、AI人材と技術流出を防ぐ「投資ファイアウォール」構築へ　対外投資新規制の狙い ｜ 関連記事をもっと読む ）

クライオ電子顕微鏡は、がんや心臓病、さらには新型コロナウイルスと闘うための極めて重要な武器となった。フランク氏によれば、新型コロナウイルスのパンデミック初期において、クライオ電子顕微鏡はX線では到底及ばないスピードを発揮し、科学者が極めて短期間のうちに新型コロナウイルスのスパイクタンパク質（Spike Protein）の構造を直接観測することを可能にした。これがワクチン開発や中和抗体のスクリーニングにおいて決定的な役割を果たし、ウイルスとの闘いにおける最大の立役者の一つとなった。

ドイツで博士号を取得した後、フランク氏はハークネス（Harkness）奨学金を獲得し、米国でポスドク研究に従事した。カリフォルニア工科大学のジェット推進研究所（JPL）でインスピレーションを得た後、クライオ電子顕微鏡の要となる画像処理技術「Spider」の開発に着手した。これは、電子顕微鏡が捉えた数千枚の異なる角度からの二次元画像を分類、統合し、自動的に三次元画像へと合成するものである。この革新は従来の電子顕微鏡の限界を打破し、生体サンプルが電子ビームの照射によって損傷しやすいという難題を克服するとともに、従来のX線結晶構造解析にかかる膨大な時間的制約からも解放した。

クライオ電子顕微鏡の画像処理技術を開発する過程で直面した最大の困難とは何か。フランク氏は、クライオ電子顕微鏡のサンプル調製技術は主にデュボシェ氏の恩恵によるものであり、自身の貢献は単粒子再構成の数学的基盤と演算技術の構築にあると明言した。そして、これらの研究開発は、クライオ電子顕微鏡のサンプル調製技術が登場するよりも前から行われていた。

フランク氏が開発したアルゴリズムは、当初科学界の大部分から実現不可能だとみなされていた。同氏は、クライオ電子顕微鏡の画像処理技術の開発は多重の困難に直面したと指摘する。当時の科学界は理解と支持に欠けており、単一の分子から構造を取得するという考えが理解されなかった。彼らは常に結晶に焦点を当てており、これは結晶学に結びついていた。彼らは結晶化されていない構造を理解することすらできなかった。学会では「それはクレイジーだ。絶対に成功しない」と言われたという。

フランク氏の成功は、多くの人が見過ごしていた場所に解決策を見出した点にある。しかし、当時科学界の承認を得ることは容易ではなかった。同氏は多くの葛藤を経験し、論文の発表は遅れに遅れ、最終的に評価の低い学術誌に掲載されるにとどまった。「この苦悩に満ちた時期は10年から12年にも及んだ。私が成功すると信じてくれた周囲の仲間や友人からの支持、そして家族からの感情面での支えに感謝している。これらは非常に重要なことだった。彼らの支えが、最も困難な時期を乗り越える力となった」と同氏は振り返る。 （関連記事： 中国、AI人材と技術流出を防ぐ「投資ファイアウォール」構築へ　対外投資新規制の狙い ｜ 関連記事をもっと読む ）

フランク氏によると、2012年に電子顕微鏡の真の情報を捉えられる電子カメラが登場して初めて、原子レベルの分解能への到達がほぼ確実となり、画像記録の品質が大幅に向上したという。それ以前は、記録品質が劣悪であった。比較的に言えば、この困難はまだ小さい方だった。すべての準備が整い、電子顕微鏡が機能して高解像度の画像を取得できるようになり、数学や演算技術も開発されていたものの、ただ記録品質だけが悪かった。この状況は2012年になってようやく一変したのである。

多くの人から懐疑の目を向けられる中、なぜ成功する自信があったのか。フランク氏は「技術全体が画像の位置合わせ（アライメント）能力に依存していた。これらの画像は同一の分子から得られるものであり、すべての画像を位置合わせして高解像度を得る必要があった。より高い解像度を得るための位置合わせが可能かどうかは推測できた。大まかな計算を通じて、成功するかどうかが分かっていた。分子間でより精度の高い配列を得るために十分なコントラストがあるかどうかを計算できるかが課題だった。英ケンブリッジの同僚と行った計算により、それが実現可能であることが示されたため、我々は非常に自信を持って前進することができた」と述べた。

多才なフランク氏は極めて幅広い趣味を持ち、科学研究を熱愛するだけでなく、小説や詩を書くことも好む。これまでに2冊の英語小説を出版しており、現在は2060年の未来を描いた3作目の英語小説『Narcissus』の執筆を進めている。同氏によれば、これらの物語は心の中で数十年にわたって蓄積されてきたものだという。さらに、写真撮影も得意としており、独自の視点で日常生活におけるユーモアあふれる光景を切り取っている。

なぜ小説の執筆が好きなのか。フランク氏は「生活の中でこのようなバランスを見つける必要があるのだ。もし長い期間、科学研究ばかりに追われていると、不満や不安を感じ、何か他のことをしなければならないと思うようになる」「日々の生活や活動だけでは満足感を得られず、別の何かを必要としているのだ」と明かした。

フランク氏の父親は尽きることのない物語を持っていた。同氏の回想によれば、父親はリラックスして機嫌が良いとき、よく多くの物語を語ってくれたという。それらの物語は瞬時に湧き出してくるようで、主に親戚や家族、あるいは祖先にまつわるものだった。物語同士は互いに関連しており、非常に興味深く、時にはスキャンダラスな内容も含まれていた。同氏は、自分も同じような能力を持っていると感じている。

科学研究に従事し、多忙を極める生活の中で、どうやって小説を書く時間を捻出しているのか、外界からは好奇の目が向けられる。これに対しフランク氏は「自分の中には大量の小説の素材があり、少しでも空き時間があれば、ウォーミングアップの必要はない。たとえ10分や30分といったわずかな時間であっても、すぐに集中して執筆を始め、そして再び現実生活に戻ることができる」と語った。 （関連記事： 中国、AI人材と技術流出を防ぐ「投資ファイアウォール」構築へ　対外投資新規制の狙い ｜ 関連記事をもっと読む ）

小説の創作には豊かな想像力に満ち溢れているが、科学的な記述には厳密な分析が求められる。フランク氏はまるで超能力者のように、いつでも異なる思考モードを切り替えることができるようだ。同氏は、人間の脳の左右の半球は互いにコミュニケーションを取ることができ、異なる思考モードは異なるルールに従っていると述べる。一方は厳格で体系的、かつ全世界で共通のものであり、もう一方はよりリラックスしており文化と密接に関連している。この2つの思考モードは互いに影響し合っているという。

厳格な科学者として、フランク氏は科学における精密な観察を小説の執筆に応用している。同氏は「小説の創作は科学的な精密な観察を吸収することができる。それが私の小説の執筆スタイルだ。私の小説は科学的な正確さを備えており、一方で科学的な文章は、数千年の文化の中で蓄積されたメタファーを吸収している。文章の中から視覚的なイメージやメタファーを見出すことができるだろう。これらは自己を表現する方法の一部にすぎない」と指摘する。

世界が直面する最大の課題について、フランク氏は4つの要素を挙げた。「気候変動、生物多様性の喪失、核軍拡競争、そして生成AI（人工知能）の応用だ。科学の普遍的な目標、言語、そして手法こそがこれらの問題を解決する唯一の道であるが、現在の問題は、科学が国内および国際政治に対して十分な影響力を行使できていないことにある」

AIのもたらす衝撃に対し、フランク氏は警鐘を鳴らす。同氏は「AIはトップダウン型の発展であり、企業によって我々に押し付けられているものだ。AIは補助的な形で科学の特定分野の発展を加速させるが、その貢献は過大評価されている。AIの医学診断への貢献は非常に大きなものになるだろう。しかし、AIは人間の創造力を剥奪し、文化や文明に壊滅的な影響をもたらすことになる」と指摘した。

AIデータセンターにおけるエネルギーや水資源の需要は驚くべきものである。フランク氏は「一部の地域コミュニティではAI企業と契約を結び、金銭と引き換えに水資源を提供しているが、その結果、コミュニティ内で水が使えなくなり、住民は入浴の回数を減らさざるを得なくなっている。この傾向は米国だけでなく、他の国々でも起きている。私はこうした事態が進行しているのを目の当たりにしており、極めて無責任なやり方だと言わざるを得ない」と語る。

「AIがもたらす害悪の中で最も深刻なのは、創造力を剥奪し、文明に破壊的な影響を与えることだ」とフランク氏は指摘する。「AIは人間の創造力を奪い、画一性を生み出している。例えば、Googleの文章処理システムが学生たちの執筆に提案を行うことで、結果的に学生たちの表現が画一化されている。これは創造力を殺すことに他ならない」

将来、世界に何を残したいか。フランク氏は冷静に語る。第一には当然ながら、生涯の研究の結晶であるクライオ電子顕微鏡の要となる画像処理技術だ。第二に、科学の人間的な側面に立ち返ろうとする試み。続いて、芸術と科学の融合。そして最後に、不平等を助長する政権――例えば現在のワシントンD.C.の政府のような存在に対し、若者たちが勇敢に立ち向かうよう奨励することである。 （関連記事： 中国、AI人材と技術流出を防ぐ「投資ファイアウォール」構築へ　対外投資新規制の狙い ｜ 関連記事をもっと読む ）

フランク氏は米国科学アカデミーおよび米国芸術科学アカデミーの会員であり、科学と芸術は同氏の生活において不可欠な役割を果たしている。長年にわたり『科学・人文・芸術ジャーナル（JOSHA）』に寄稿し、招かれて講演を行ってきた同氏は、「ルネサンスの精神をもって科学、人文、芸術を統合すべきだ。科学、芸術、人文は用いられる手法こそ異なるものの、すべて人類の知恵と創造力に由来している」と訴え続けている。

トランプ政権の2期目において、政府機関の実権を握る者は能力ではなく忠誠心によって選ばれている。フランク氏は以前、国家の未来に関わる最も憂慮すべき人事任命は公衆衛生および環境政策分野の責任者であると寄稿文で指摘していた。トランプ政権は疾病対策センター（CDC）の予算を大幅に削減し、米国は世界保健機関（WHO）およびパリ協定から離脱し、反ワクチン派が最高機関のトップに就任した。科学や医学研究の資金は前例のない規模で削減され、数百万人の命がより大きな危険に晒されている。文化分野においても、コメディアンが政府から口封じの脅迫を受け、テレビのニュースネットワークも大統領への巨額の支払いを迫られている。公共政策が煽動家やソーシャルメディアに操られている状態だ。同氏は「このような状況下において、数百年にわたり批判的思考を養い、権威に立ち向かってきた大学は、断固として権威主義に抵抗しなければならない」と呼びかける。

トランプ政権が大学を標的にし、科学を敵視する行動をとっていることに対し、フランク氏は深い憂慮を抱いている。一方で、議会の多数派は、政府による大学や科学実験室などへの干渉が民主主義にもたらす真の脅威を十分に重視していないように見える。「我々の意見に耳を傾けない連邦議員は、次の選挙で淘汰されるべきだ」と同氏は主張する。

米国のトランプ大統領が科学研究の予算と助成金を大幅に削減したことによる衝撃は極めて大きい。若い科学者へのアドバイスとして、フランク氏は「若者はヨーロッパや、科学に対して依然として肯定的で支援を惜しまない他の国々へ行くことができる。若い科学者は、我々が民主主義、法の支配を遵守し、機能する政府を取り戻すその日まで、決して諦めずに粘り強く続けるべきだ」と率直に語った。

天賦の才に恵まれ、緻密な思考を持つフランク氏は、大学から博士課程まで物理学を専攻し、卒業後に構造生物学や生物物理学の分野へと越境した。クライオ電子顕微鏡の要となる画像処理技術を開発し、最終的にノーベル化学賞に輝いた。多才多芸で幅広い趣味を持ち、極めて高い学習能力を備える同氏は、科学研究以外にも芸術や文学を熱愛し、研究の合間を縫って小説や詩を執筆している。公共の課題に関心を寄せ、率直に意見を発信する同氏は、AIの衝撃に対して警鐘を鳴らし、若者たちに権威に立ち向かうよう鼓舞する姿こそ、まさに公共の知識人の模範であると言える。

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編集：柄澤南