ブログ

Jun 29, 2023

本を読む: 明日のウェアラブルはどのようなものになるのか

Apple Watch Ultra è dotato di display digitale da 2000 nit e funzionalità GPS.

Apple の Watch Ultra は、2000 ニットのデジタル ディスプレイと GPS 機能を備えており、独立戦争時代の自動巻きの先代とは大きく異なります。 あと100年後には、どんな素晴らしい車体搭載技術が見られるでしょうか？ スティーブン・ノヴェッラ博士は、新著『The Sketic's Guide to the Future』（兄弟のボブ・ノヴェッラとジェイ・ノヴェッラの協力を得て）の中で、ウェアラブルの歴史と、フレキシブル回路やワイヤレス接続がさらに進歩する場所を推測できるテクノロジーについて考察しています。そして熱電発電がその先を行くかもしれない。

スティーブン・ノヴェラ博士、ボブ・ノヴェラ、ジェイ・ノヴェラによる著書『The Sketics' Guide to the Future: What Yesterday's Science and SF Tell Us About the World of Tomorrow』より抜粋。 Copyright © 2022 by SGU Productions, Inc. Grand Central Publishing の許可を得て転載。 無断転載を禁じます。

名前が示すように、ウェアラブル技術は単に着用するように設計された技術であるため、一般的な技術の進歩とともに進歩します。 たとえば、計時技術の進歩とともに腕時計も進化し、今日のスマートウォッチにつながりました。 特にウェアラブル技術に役立つ特定の進歩があります。 そのような発展の 1 つは小型化です。

テクノロジーを小型化できることは一般的な傾向であり、便利かつ快適に着用できるほど十分に小さいテクノロジーの数を増やすことでウェアラブルに利益をもたらします。 エレクトロニクス業界、特にコンピューターチップ技術における驚異的な小型化については、私たちはもうよく知っています。 郵便切手サイズのチップは、今では、以前の数十年で部屋全体を埋め尽くしていたであろうコンピューターよりも強力です。

Engadget の編集チームが厳選した家電製品のお得な情報があなたの受信箱に直接配信されます。 最新情報を見る

有効なメールアドレスを入力してください

ニュースレターを選択してください

購読すると、Engadget の利用規約とプライバシー ポリシーに同意したことになります。

一般的なスマートフォンに搭載されている高品質カメラが示すように、光学技術はすでに大幅に小型化されています。 メタマテリアルを使用して、かさばるガラスを必要とせずに望遠レンズやズームレンズを製造する、より小型の光学系の研究が現在も進行中です。

「ナノテクノロジー」は現在、顕微鏡スケールで構築されたマシンを指す一般的な流行語になっており（技術的にはさらに小さいですが）、もちろん、ナノテクノロジーはウェアラブルにとって信じられないほどの影響を与えるでしょう。

私たちはまた、「フレックス回路」、より総称して「フレックステック」とも呼ばれるフレキシブルエレクトロニクスの黎明期にもいます。 これには、フレキシブルなプラスチック基板上に回路を印刷することが含まれており、私たちの移動に合わせて動くよりソフトなテクノロジーが可能になります。 柔軟なテクノロジーは、衣服にさらに簡単に組み込むことができ、生地に織り込むこともできます。 エレクトロニクスや回路の基礎を形成できるカーボン ナノチューブのような 2 次元材料の出現も、非常に柔軟です。 有機回路は、単にフレキシブルな材料に印刷するのではなく、フレキシブルな材料で回路を作成できるようにするもう 1 つの技術です。

センサーとして機能する導電性インクを使用して、回路をタトゥーとして皮膚に直接印刷することもできます。 Tech Tats という企業は、すでに医療監視目的でそのようなタトゥーを 1 つ提供しています。 インクはスキンの上層に印刷されるため、永久的なものではありません。 心拍数などを監視し、その情報をスマートフォンにワイヤレスで通信できます。

ウェアラブル電子機器には電力が供給されている必要があります。 小型の時計用電池はすでに存在しますが、そのエネルギーは有限です。 幸いなことに、環境から少量のエネルギーを収集してウェアラブル機器（埋め込み型デバイスやその他の小型電子機器に加えて）に電力を供給できる技術が多数開発されています。 おそらくこれの最も古い例は自動巻き時計であり、その最初の証拠は 1776 年にあります。スイスの時計メーカー、アブラアン ルイ ペルレは、通常の歩行の動きによって時計を巻き上げる振り子を備えた懐中時計を開発しました。 伝えられるところによると、完全に傷ができるまで歩くのに約15分かかったという。

機械の力だけでなく、電力を生成する方法もあります。 環境には、機械エネルギー、熱エネルギー、放射 (太陽光など)、化学エネルギーの 4 種類の周囲エネルギーが存在します。 たとえば、圧電技術は、加えられた機械的歪みを電流に変換します。 機械的な力は、足が地面に当たる衝撃から発生することもあれば、手足の動きや呼吸によって発生することもあります。 石英や骨は圧電材料ですが、チタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛としても製造できます。 静電デバイスおよび電磁デバイスは、振動の形で機械エネルギーを収集します。

温度差から電気を生成できる熱電発電機があります。 人間は恒温哺乳類であるため、常に放出される廃熱から大量の電気を作り出すことができます。 フレックステクノロジーとエネルギーハーベスティングを組み合わせた、柔軟な素材で作られた熱電発電機もあります。 このテクノロジーは現在、ほとんどプロトタイプ段階にあります。 たとえば、2021 年にエンジニアは、液体金属導体が埋め込まれたエアロゲルとシリコーンの複合材料で作られたフレキシブルな熱電発電機の開発を発表しました。その結果、手首に着用でき、小型デバイスに電力を供給するのに十分な電力を生成できるフレキシブルな熱電発電機が実現しました。

太陽光の形の周囲放射エネルギーは、光電効果によって電気に変換できます。 これはソーラーパネルの基本ですが、小型でフレキシブルなソーラーパネルはウェアラブルデバイスにも組み込むことができます。

これらの環境発電テクノロジーはすべて、熱、光、振動、または機械的歪みを感知し、それに応じて信号を生成するセンシング テクノロジーとしても機能します。 したがって、小型の自己給電型センサーが私たちのテクノロジーのいたるところに普及する可能性があります。

無線技術と高度な小型デジタル技術を組み込んだ、小型で柔軟性があり、自己給電型で耐久性のある電子デバイスやセンサーを実現する技術は、すでに存在しているか、その途上にあります。 したがって、既存のツールやデバイスをウェアラブル バージョンに変換したり、それらを使用してウェアラブル技術の新しいオプションを探索したりできます。 また、衣料品、宝飾品、ウェアラブル機器などにデジタル技術を組み込むことも増えています。 これは、ウェアラブル技術が受動的なオブジェクトから、残りのデジタル生活に統合される能動的な技術へとますます移行する可能性が高いことを意味します。

ここには明らかな応用例がいくつかありますが、人々が何を役に立つと思うのか、何が煩わしいと思うのか、単に役に立たないのかを予測するのは困難です。 スマートフォンはすでにスマートウォッチになっており、ペアリングして機能を拡張することもできます。 Google Glass はウェアラブル グラスにコンピュータ技術を組み込む初期の試みであり、それがどのように受け入れられたかを私たちは知っています。

このテクノロジーを推測すると、私たちがすでに着ている衣服や装備を、すでに使用している電子機器に変換したり、既存の機器を置き換えたりサポートしたりする新しい機能で強化したりできることが明らかになります。

たとえば、私たちはスマートフォンをポータブル電子機器のハブとして使い続けるかもしれません。 おそらくそのスマートフォンは、現在のようなワイヤレスイヤホンだけでなく、メガネに組み込まれたワイヤレスモニターや、健康上の重要事項や日常の活動を監視するセンサーにも接続されるようになるでしょう。 潜在的に、電話は地球上のあらゆるデバイスと通信できるため、懸念される変化について自動的に医師の診察室に連絡したり、必要に応じて緊急サービスに連絡したりすることができます。

ポータブルカメラは環境を監視および記録することもでき、記録する目的だけでなく、人々を希望の場所やサービスに誘導したり、犯罪や災害が進行中の場合に警察に連絡したりすることもできます。

私たちの電化製品がますます「モノのインターネット」の一部になるにつれて、私たちも身に着けているもの、または皮膚に印刷されているもの、または皮膚の下に埋め込まれているものを通じてそのインターネットの一部になるでしょう。 本当の意味で、私たちは、ひとつの統合された技術全体として、家庭、オフィス、職場、車の一部になるかもしれません。

私たちは主に日常生活について考えてきましたが、特殊な職業や状況向けのウェアラブル技術も登場する予定です。 これの極端なバージョンは、産業または軍事用途向けのエクソスーツです。 アイアンマンを思い浮かべてください。ただし、そのレベルの技術は現時点では空想の話です。 アイアンマンのアークリアクターに匹敵するポータブル電源はなく、彼のように飛行するために必要な大量の推進剤を保管する場所もないようです。

産業用外骨格スーツのより現実的なバージョンはすでに現実のものとなっており、今後もさらに改良されるでしょう。 より良い SF の例えは、『エイリアン』でリプリーが着用したローダー エクソ スーツかもしれません。 建設作業員用のパワードメタル外骨格スーツは数十年にわたって開発されてきました。 最も初期の例は、1965 年から 1971 年にかけてゼネラル エレクトリック社によって開発されたハーディマンです。このプロジェクトは基本的に失敗し、ハーディマンは使用されることはありませんでしたが、それ以来開発は続けられました。 用途は主に医療用途で、麻痺のある人の歩行を助けるなどだ。 産業用途はまだ最小限であり、全身スーツはまだ含まれていません。 しかし、そのようなスーツは理論的には作業員の体力を大幅に強化し、重い荷物を運ぶことができるようになります。 リベットガンや溶接機など、通常使用するツールを組み込むこともできます。

パワード・エクソスーツの軍事用途には、装甲、赤外線や暗視ゴーグルなどの視覚補助装置、武器や照準システム、通信などが含まれる可能性があります。 このようなエクソスーツは、1 人の兵士を強化された歩兵だけでなく、戦車、砲兵、通信兵、衛生兵、補給用のラバにも変えることができます。

軍事開発により、組み込みの緊急医療プロトコルの技術も推進される可能性があります。 スーツは傷に自動的に圧力を加えて出血を減らすことができる。 血圧を維持してショックを防ぐ加圧パンツはすでに存在します。 より野心的な技術では、化学戦争に対抗したり、血圧を上昇させたり、痛みを軽減したり、感染症を予防したりするために薬剤を自動的に注射することができるかもしれない。 これらは、搭載された AI によって制御されるか、監視下で兵士を監視し、スーツを通して遠隔操作を実行する戦場の衛生兵によって遠隔的に制御される可能性があります。

この種の技術が成熟すると、民間用途に少しずつ応用される可能性があります。 生命を脅かすアレルギーを持つ人は、注射を受けるためにエピネフリンを身に着けたり、必要に応じて投与する自動注射器を身に着けたり、救急医療従事者によって遠隔操作で作動したりする可能性があります。

これまでに説明したものはすべて既存のテクノロジーからの推定であり、これらのより成熟したアプリケーションは 50 年程度以内に実現可能です。 遠い未来はどうなるでしょうか？ おそらくここでナノテクノロジーが登場します。第二の皮膚のようにフィットする、プログラム可能で再構成可能な素材で作られたナノスーツを着ているところを想像してみてください。 命令に応じて、必要なあらゆるありふれた物理的オブジェクトを形成できます。 本質的に、スーツはこれまでに作られたあらゆるツールになります。

オンデマンドでファッションを変えることもできます。 朝のカジュアルから会議のビジネスカジュアル、そして食事会のフォーマルまで、着替えることなくご利用いただけます。 単なるファッションを超えて、これはプログラム可能なコスプレになる可能性があります。海賊になりたいですか、それとも狼男になりたいですか? より実際的には、このようなナノスキンは、暖かい時にはよく通気し、寒い時には膨らみ、優れた断熱性を発揮することができます。 実際、最大限の快適さのために皮膚の温度を自動的に調整することができます。

このような素材は柔らかく快適ですが、力が加わると束になって硬くなり、本質的に非常に効果的な鎧として機能します。 負傷した場合は、出血を止め、圧力を維持し、必要に応じて胸骨圧迫を行うこともできます。 実際、このような第二の皮膚が広く採用されると、それなしの生活はすぐに想像できなくなり、恐ろしいものになるかもしれません。

ウェアラブル技術は、持ち運べる利便性と有効性により、究極の小型またはポータブル技術になる可能性があります。 このように、私たちが議論しているテクノロジーの多くはウェアラブル テクノロジーに収束する可能性があります。これは、将来を想像しようとするとき、単に 1 つのテクノロジーを推測することはできず、すべてのテクノロジーがどのように相互作用するかを考慮する必要があることを思い出させてくれます。 私たちは、AI とロボット技術を活用し、仮想現実に使用するブレイン マシン インターフェイスを備えた 2D マテリアルからウェアラブルを作成しているかもしれません。 家庭用 3D プリンターを使用して、積層造形でカスタマイズされたウェアラブルを作成することもあります。