『発明とイノベーション』（2023年）は、人類の発明の複雑な歴史を検証し、真のイノベーションと誇大広告にすぎない約束を区別する冷静な分析を提示する。支配的になると約束されながら失敗した発明、悲惨な結果をもたらした発明、長年約束されながら未だ実現していない発明など、さまざまなカテゴリーを探求し、21世紀の課題に対処するために緊急に必要とされる発明の現実的なウィッシュリストも提示する。
この本の要点：技術的ブレークスルーが約束を果たせない理由と、誇大広告を見抜く方法
人類の歴史を通じて、発明は私たちのスーパーパワーだった。それは私たちの暮らし、働き方、世界との関わり方を変えてきた。何百万年も前に祖先が作った石器から、数十億個のトランジスタを搭載したマイクロプロセッサに至るまで、主要なイノベーションは文明を形作り直してきた。しかし、優れたアイデアから成功するテクノロジーへの道のりが単純であることはほとんどない。あらゆる称賛される発明の背後には、試行錯誤、予期せぬ結果、そして時に完全な失敗という複雑な物語があるのだ。
私たちはしばしば、技術の進歩は予測可能な形で前進し、各ブレークスルーが前のものの上にシームレスに積み重なっていくと思い込んでいる。現実ははるかに混沌としており、そしてはるかに興味深い。社会に革命をもたらすと思われた発明が、いつの間にか忘れ去られてしまうこともある。他の発明は、広く普及した後に初めて危険な副作用を明らかにすることもある。
一方で、何世紀にもわたって追求されながらも、世代を超えた努力にもかかわらず実現しそうで実現しない、ある種の技術的夢も存在する。本書では、発明からイノベーションに至るまでの複雑でしばしば予測不可能な道のりを学ぶ。なぜ当初は有望に見えた技術が、その有害な影響ゆえに最終的に拒絶されたのか、そして一見優れた解決策の結果が世代を超えてどのように波及するのかを発見するだろう。また、イノベーションが現代の最も差し迫った課題にどのように対処できるのか——あるいはできないのか——も見ていく。
有鉛ガソリンの隠れたコスト
1920年代、自動車エンジンはノッキングと呼ばれる問題に悩まされていた。エンジンを傷つけ効率を低下させる危険な小爆発である。研究者トーマス・ミッジリーは、微量の四エチル鉛（TEL）がこの問題を解決し、燃費も向上させることを発見した。ゼネラル・モーターズは、古代から毒性が十分に文書化されていたにもかかわらず、鉛への言及を一切避けてエチルガスとして巧妙に販売した。興味深いのは、より優れた代替品がすでに存在していたという事実だ。
エタノールはノッキングを完全に防ぎ、ヘンリー・フォード自身も支持していた。ベンゼン混合燃料も同様に効果があった。それでもTELが勝利したのは、特許による完全な企業支配が可能で、コストが1ガロンあたりわずか数セントだったからだ。健康への懸念が浮上すると、すぐに払いのけられた。1924年、加工工場で5人の労働者が急性鉛中毒で死亡した。専門家は、鉛産業が労働災害の根絶に成功した例はないと警告したが、わずか7か月の拙速な調査の後、生産はただ再開された。
環境への影響は甚大だった。1945年から1975年まで、米国だけで約470万トンの鉛が環境に放出された。この世界的な汚染は、2021年にアルジェリアが有鉛燃料を禁止する最後の国になるまで続いた。最も被害を受けたのは子供たちだった。研究により、わずかな鉛曝露でもIQスコア、読解力、注意力、運動能力が低下し、安全なレベルは特定されていないことが最終的に示された。
これらの影響は貧しい家庭の子供たちに最も深刻な打撃を与え、何百万人もの子供たちから健全な脳の発達の平等な機会を奪った。段階的廃止が始まったのは1970年代になってからで、主なきっかけは触媒コンバーターの導入だった。これは鉛に触れると機能しなくなる装置である。今日、当初拒絶された代替品の一つであるエタノールが、主要なノッキング防止添加剤となっている。この物語は、特に大企業が公共政策に影響を与える場合、短期的な技術的利点が世代を超えた深い社会的コストを隠し得ることを示している。
DDTの予期せぬ旅路
昆虫との戦いは、その小ささ、数、移動性ゆえに常に困難だった。だからこそDDTの物語は注目に値する。当初はその問題を完璧に解決すると思われた化合物が、やがて予期せぬ結果についての警告の物語となったのだ。1939年、349種類の化合物を試験した後、スイスの化学者パウル・ヘルマン・ミュラーはDDTの卓越した殺虫特性を発見した。興味深いことに、この物質は1874年に初めて合成されていたが、その可能性は65年間も認識されていなかった。
ミュラーの発見は良いタイミングで訪れた。第二次世界大戦が効果的な害虫駆除の緊急の必要性を生み出していたからである。1943年のシチリアでは、戦闘による負傷者（約17,375人）よりも多くの米兵がマラリアで入院していた（約21,482人）。DDTが配備された後、イタリアではマラリア症例が80%減少した。DDTの有効性により、ミュラーは1948年のノーベル医学賞を受賞し、科学者たちはそれが数十万人の命を救ったと指摘した。1970年までに、専門家はDDTが世界中で5億人のマラリア死を防いだ推定している。しかし、問題は1950年代後半に現れた。DDTが疾病対策から先進国全域での農作物への広範な農業利用へと拡大した後のことだ。
英国自然保護局のデレク・ラトクリフは、ハヤブサの巣に異常に多数の割れた卵を発見したと報告した。同じ年、木への散布からほぼ1年後に、ミミズに濃縮されたDDTがコマツグミを殺し得ることが発見された。研究により、DDTが猛禽類の卵殻薄化を引き起こし、厚さを15〜25%減少させていることが確認された。これが個体群を壊滅させた。例えばハヤブサは英国と北米東部から完全に姿を消した。EPAは1972年にDDTを禁止したが、一部の国では現在もマラリア対策のための限定的な使用が続いている。DDTはまた別の問題にも直面した。進化である。
20世紀末までに、50種以上の蚊が耐性を獲得し、最も必要な場所での効果が低下していた。このように、テクノロジーは多大な利益と予期せぬ害の両方をもたらし得るのだ。DDTが広範な農業散布ではなく、疾病対策のためにより選択的に使用されていれば、その物語は違ったものになっていたかもしれない。しかし代わりに、それは自らの初期の成功の犠牲者となったのである。
飛行船と果たされなかった約束の道
1912年、作家たちは、巨大な飛行船が数日ではなくわずか数時間で大西洋を横断し、遠からず客船に取って代わるだろうと自信を持って予測した。空気より軽い飛行へのこの信頼は、支配的になる運命にあると思われながら歴史上の脚注となった、有望な技術の最も興味深い事例の一つである。飛行船の開発は、1852年のジュール・アンリ・ジファールによる最初の原始的な飛行船からゆっくりと始まったが、1899年からのフェルディナント・フォン・ツェッペリン伯爵の硬式設計によって本格的に花開いた。1909年までに、世界初の旅客航空会社DELAGがドイツで定期便を運航していた。
第一次世界大戦前には、1,500人以上がこれらの巨大な船に搭乗していた。1928年に就航したグラーフ・ツェッペリンは、飛行船旅行の黄金時代を象徴していた。9年間の運航で、170万キロメートルを飛行し、144回の大陸間旅行で13,000人以上の乗客を運び、わずか21日間で世界一周を成し遂げた。初期の飛行船は飛行機よりも明確な利点を提供していた。1935年のピストンエンジン機ダグラスDC-3の航続距離2,500キロメートルに対して、無着陸で10,000キロメートルを飛行でき、窮屈な機体ではなく広々とした客室を備えていた。1937年5月6日のヒンデンブルク事故は、飛行船の死を決定づけたとしばしば言われる。
この245メートルの水素充填の巨大な船がニュージャージー州に着陸中に炎上したとき、その悲劇は5つの報道機関によって捉えられ、「20世紀最初のメディアイベント」と呼ばれるものを作り出した。しかし、飛行船の本当の終焉はこの事故からではなく、航空機技術の急速な進歩から来た。ヒンデンブルクが就航してわずか数か月後、ボーイングはB-314クリッパー飛行艇を導入し、1950年代までにはジェット機が大西洋を7〜8時間で横断していた。ヒンデンブルクの43〜53時間と比べると圧倒的だ。実際には時代遅れになったにもかかわらず、飛行船の夢は続いている。
現代のベンチャー企業は、貨物輸送、高級観光、軍事偵察のための巨大ヘリウム船を提案し続けている。しかし、ヘリウム供給の制約、低速、経済的課題などの現実的な制限が、これらの野心的なプロジェクトを地上に留めている。飛行船は、優れた代替技術が出現した場合、テクノロジーが有望に見えても失敗し得ることを示している。
原子力の果たされなかった革命
1974年、ゼネラル・エレクトリックは、1990年までに増殖炉——使用するよりも多くの燃料を生成するように設計された原子炉——が米国におけるすべての化石燃料発電に取って代わると自信を持って予測した。この注目すべき主張は、原子力開発の過程でなされた壮大な約束の典型例である。それは、莫大な投資にもかかわらず実現しなかった約束だ。核分裂——つまり原子を分裂させること——は、理論的概念から商業電気へとわずか60年で進歩した。1896年にベクレルがウランの放射能を発見した後、科学的理解は急速に進み、1939年の核分裂の確認に至った。
この技術はまず軍事目的で登場し、その後民生用途へと向かった。原子力開発を推進したのは経済よりも政治的要因だった。冷戦競争、英国の野心的な電力計画、そして核技術の平和的利用を促進しながら原子兵器への恐怖に対抗しようとしたアイゼンハワーの「平和のための原子力」構想が含まれる。最初の商業用原子炉は1957年までにソ連、英国、米国に出現した。1973年の石油危機が1年間で42基の新規原子炉受注をもたらしたことで、原子力はブームとなった。専門家は2000年までに米国で1,000基の原子炉が稼働すると予測した。
また、増殖炉が最終的に業界を支配すると予想した。しかし現実は劇的に異なった。電力需要の伸びは鈍化し、建設期間は5年から15年に延び、1979年のスリーマイル島事故と1986年のチェルノブイリ事故の後、国民の信頼は損なわれた。1980年代に120基の米国の原子炉がキャンセルされた。2020年までに、世界には443基の原子炉があり——30年前よりわずか6%増えただけだが——2000年とほぼ同じ電力量を発電しており、20年間の停滞を示していた。世界中の増殖炉計画は、放棄されるまでに1000億ドル近くを消費した。
しかし原子力は「成功した失敗」と見なすこともできる。変革的な約束を下回ったとはいえ、運転中の二酸化炭素排出がゼロでありながら、13の富裕国で電力の25%を供給している。気候への懸念が高まる中、この複雑なテクノロジーは、発明の道筋が初期の期待通りには進まないことを思い出させてくれる。2017年、イーロン・マスクは、ニューヨークとワシントンD.C.をわずか20分で結ぶハイパーループの建設について「政府の口頭承認を得た」とツイートした。
革命的技術への長い待ち時間
この大胆な発表は、1825年にロンドン・エディンバラ真空トンネル会社が600キロメートル離れた都市間をわずか5分で乗客輸送することを提案した際の、ほぼ同一の約束のこだまだった。技術的な夢の中には、何世紀にもわたって持続し、もう少しで手が届きそうでありながら永遠に届かないものがある。真空チューブ輸送の概念は、1810年に英国の時計職人ジョージ・メドハーストが最初に提案して以来、発明家たちを魅了してきた。これまでに数多くの試みがなされてきた。1840年代の「大気圧鉄道」——機関車なしで気圧差を利用して車両を線路に沿って押し進めるもの——や、時速175kmという控えめな速度に達した現代の試験線路などである。
問題は、根本的な課題が残っていることだ。技術者たちは、長距離にわたってほぼ真空状態を維持すること、熱膨張を管理すること、壊滅的な減圧に対する安全性を確保することに依然として苦労している。同様に捉えどころのない目標が、マメ科植物のように自ら窒素を固定する人工穀物の開発だ。これは、環境に有害な合成肥料の必要性を大幅に減らし、農業をより経済的にする画期的な成果となるだろう。1888年にマメ科植物が根粒に共生細菌を宿して空気中の窒素を捕捉することが発見されて以来、科学者たちは3つの戦略を追求してきた。穀物に同様の根粒を発達させること、根の周りの天然細菌を強化すること、あるいは窒素固定遺伝子を植物に直接導入することである。1970年代以降の遺伝子工学の大幅な進歩にもかかわらず、ケンブリッジ大学の研究者たちは今でもその時間軸を「未知の領域での作業」と表現している。同じことが制御された核融合——つまり原子を制御された方法で結合させること——にも言える。
1938年にハンス・ベーテが太陽の核融合メカニズムを説明した後、物理学者たちはすぐにこの原理を兵器化し、1952年までに水素爆弾を開発した。しかし平和的なエネルギー生成ははるかに困難であることが判明した。数十年の計画を経て2010年に始まった大規模な国際プロジェクトITERは、2025年までに核融合の実現可能性を実証することを目指している——当初計画より6年遅れている——が、実用的な電力を生み出すことはない。商業用核融合発電は、1950年代に予測が始まって以来ずっとそうであるように、少なくとも30年から40年先のままである可能性が高い。
イノベーションの遅い歩みと現実的な優先事項
2017年、人類は2022年までに火星に植民し、次にテラフォーミングによって火星を居住可能にするという見出しが躍った。この空想的な主張は、現在の公共の議論を支配している誇張された技術的約束の完璧な例である。イノベーションが実際にどのように進展するかについての私たちの理解を歪める主張だ。コンピューティング能力は確かにムーアの法則に従い、1970年代以来およそ2年ごとに倍増してきたが、この急速な指数関数的成長は例外であり、規則ではない。最も重要な技術のほとんどははるかに遅い速度で改善している。
バッテリーのエネルギー密度は50年間で年間わずか2%しか向上していない。多くの地域の農業収量は年間わずか1%しか成長していない。そして発電効率は1世紀にわたって年間わずか1.5%しか改善していない。コンピューティングの急速な進歩と他の分野の遅い進歩との間のこの格差が、私たちの認識を歪めてきた。2020年に実現すると約束された自動運転車、2025年までに実現すると予測された電気自動車への完全移行、医療診断に取って代わるAIについての息をのむような報道が押し寄せているが、いずれも予測通りには実現していない。
1840年から2010年までの米国産業全体のイノベーションに関する包括的な研究がこのパターンを裏付けている。運輸、機械、金属、建設、エネルギーを含むほとんどの産業部門は、画期的な特許のピークが1950年より前だった。1970年以降にイノベーションのピークがあったのは、コンピューター、エレクトロニクス、農業・食品、医療機器のみだった。集中的なイノベーションの取り組みでさえ、進歩は遅い。1971年に開始され、月面着陸キャンペーンに例えられた「がんとの戦い」は、20年間で死亡率を27%減少させた。意味のある成果だが、革命的な進歩とは言い難い。同様に、脱炭素化は膨大な課題に直面している。
83%の化石燃料依存から2050年までにゼロに移行するには、過去20年間の14倍の速さの進歩が必要となる。現実には、人類の重大な問題のほとんどは革命的な発明を必要としていない。既存の技術の実装が必要なのだ。私たちの真のウィッシュリストは、これらの基本的な人間のニーズへの対応に焦点を当てるべきである。より手頃な水処理システムと、飢餓が続く地域でのより高い作物収量が必要だ。まだ電気のない10億人に電気を届け、19世紀レベルの消費で暮らしているさらに30億人のエネルギー供給を増やす必要がある。そして抗生物質の使用に関するより良い戦略と、莫大な支出を必要としない教育の改善が必要だ。
未来的なガジェットを追い求めるのではなく、生存レベルの生活を送る人々に実証済みの解決策を届けることに注力すべきである。これはイノベーションを放棄することではなく、劇的な進歩の追求と、すでに知っていることの実用的な応用とのバランスを取ることなのだ。イノベーションは続くだろうが、すべての問題に対する魔法の解決策としてではなく、固有の限界を伴う漸進的なプロセスとしてである。
まとめ
バーツラフ・シュミルによる『発明とイノベーション』の要点は、イノベーションが優れたアイデアから成功する実装へと単純な道をたどることはほとんどないということだ。テクノロジーは、初期の期待にもかかわらず、失敗したり、失望させたり、予期せぬ結果を明らかにしたりすることが多い。一方、真空輸送、窒素固定穀物、核融合などのテクノロジーは、何世紀もの追求にもかかわらず、永遠に手の届かないところにある。そしてコンピューティング能力は指数関数的に進歩しているが、革命的なブレークスルーについての息をのむような見出しとは裏腹に、最も重要な技術のほとんどは年間わずか1〜2%しか改善していない。
これは野心的な目標の追求をやめるべきだという意味ではなく、むしろ革命的な夢と漸進的な改善のバランスを取り、真のイノベーションの忍耐強い多世代にわたる作業を続けながら、基本的な人間のニーズに応えるために既存の解決策を実装することに焦点を当てることで、より大きな成功を見いだせるかもしれないということだ。
