目次

報告書の構成

ⅲ

第1章

はじめに

1

1. 1. 最近の世界情勢

1

1. 1. 1. 新型コロナウィルス感染症と ICT

1

1. 1. 2. 国際情勢の変化と ICT

1

1. 2. 世界各国・地域の状況

1

1. 2. 1. 北米の状況

1

1. 2. 2. 欧州の状況

3

1. 2. 3. アジアの状況

5

第2章

注目分野の動向

7

2. 1. 分野横断的な基盤技術

7

2. 1. 1. 取り巻く環境

7

2. 1. 2. 現在の研究開発動向

7

2. 1. 3. 将来展望

8

2. 2. 電磁波の利活用

82. 2. 1. 取り巻く環境

9

2. 2. 2. 現在の研究開発動向

10

2. 2. 3. 将来展望

13

2. 3. 通信ネットワークインフラ14

2. 3. 1. 取り巻く環境

14

2. 3. 2. 現在の研究開発動向

15

2. 3. 3. 将来展望

16

2. 4. ICT デバイス技術

17

2. 4. 1. 取り巻く環境

17

2. 4. 2. 現在の研究開発動向

18

2. 4. 3. 将来展望

19

2. 5. サイバーセキュリティ

20

2. 5. 1. 取り巻く環境

21

2. 5. 2. 現在の研究開発動向

22

2. 5. 3. 将来展望

24

2. 6. 量子 ICT

25

2. 6. 1. 取り巻く環境

25

2. 6. 2. 現在の研究開発動向

26

2. 6. 3. 将来展望

27

2. 7. ユニバーサルコミュニケーション
2. 7. 1. 取り巻く環境

28
29

─i─

2. 7. 2. 現在の研究開発動向30

2. 7. 3. 将来展望

31

2. 8. バイオ ICT と脳情報通信33

2. 8. 1. 取り巻く環境

33

2. 8. 2. 現在の研究開発動向

34

2. 8. 3. 将来展望

35

第3章

おわりに

37

付録 A

用語集

Ⅰ

付録 B

参考文献

Ⅲ

付録 C

補足情報

Ⅷ

C-1. 欧州の状況について（1. 2. 2 章関連）

Ⅷ

C-1-1. 欧州デジタル未来の形成について

Ⅷ

C-1-2. 欧州の ICT 分野に関する地政学的動向

Ⅷ

C-1-3. スマート・ネットワーク・サービス共同事業

Ⅷ

C-1-4. 欧州各国における研究開発

Ⅷ

C-1-5. 欧州内連携の事例

Ⅷ

C-1-6. グリーン ICT 分野の動向

Ⅷ

C-1-7. 半導体分野の研究開発動向

Ⅷ

C-2. ICT デバイス技術について（2. 4 章関連）

Ⅸ

C-2-1. 国内外の研究開発事例

Ⅸ

C-2-2. 空間光変調器 (OPA) の研究開発動向

Ⅸ

C-2-3. トランジスタやダイオードの研究開発動向

Ⅸ

C-3. ユニバーサルコミュニケーションについて（2. 7 章関連）

Ⅸ

C-3-1. 大規模言語モデルの補足

Ⅸ

C-3-2. GPT-3 についての補足

Ⅸ

C-3-3. 対話 AI の補足

Ⅸ

C-3-4. 対話 AI に関する課題

Ⅸ

C-3-5. NICT における LLM の開発

Ⅹ

C-3-6. 実世界のモデリング・画像生成技術

Ⅹ

C-3-7. 都市デジタルツインについて

Ⅺ

C-4. 量子 ICT について（2. 6 章関連）

Ⅺ

C-4-1. 量子計算精度を高める研究開発

謝辞─ ii ─

Ⅺ

報告書の構成

コンピュータやソフトウェア等の情報技術（Information Technology）、光ファイバーや携帯電話・スマートフォンに代表される通信技術（Communication Technology）は、20 世紀末から爆発的な普及・発展の段階に入り、いまや ICT は社会を支えるなくてはならない存在へと変貌しつつある。また、気候変動等の外的環境変化や、持続可能な経済社会への要求の高まり、さらには先進国を中心とする少子高齢化等の社会的変化が同時進行しており、我々の生きる現代社会は数多くの課題に直面している。このような背景の下で、種々の課題を解決しつつ 21 世紀の社会・経済基盤を実現する重要な要素として、ICT 分野には大きな役割が期待されている。
本報告書は、ICT 分野の研究開発において、現在の潮流を俯瞰的な視点で語ることで、その最新動向と将来展望に関する洞察を提供することを狙いとしている。この狙いの下、本書は下記のような構成としている。
まず 1 章では、導入として ICT 分野をとりまく世界の状況を概観する。世界的な感染症の流行や地政学的変化等、我々の置かれた社会環境は激変しており、ICT がその中で重要な役割を担っている。本章では特に、北米、欧州、アジアに着目して、ICT 分野を取り巻く各国・地域の最新動向について述べる。
続く 2 章では、具体的な ICT の各分野の中から、注目すべき分野に関して最新動向を述べる。まず 2. 1 章では、分野横断的な基盤技術として、将来の Society 5. 0 社会の基盤としての役割が期待されている Beyond 5G について概観する。続いて 2. 2 章では、ICT の各技術を実現させる重要な媒体である電磁波について、その利活用に関する研究開発動向を述べる。さらに 2. 3 章では ICT 基盤の中核をなす通信ネットワークインフラについて述べ、2. 4 章ではそのために必要な ICT デバイスの最新動向について述べる。2. 5 章では、技術的にも社会的にも重要度が増しているサイバーセキュリ
ティ分野の最新動向について述べる。2. 6 章では、新しいパラダイムとして期待されている量子 ICT
分野について、最先端の研究開発動向について述べる。そして 2. 7 章では、昨今大きな話題となっている生成系 AI を含む翻訳・対話技術を、ユニバーサルコミュニケーションという切り口で取り上げた上で、2. 8 章では究極のコミュニケーション形態の一つと言える脳情報通信技術や、生命科学とICT 分野の新しい融合形であるバイオ ICT 分野の最新動向について述べる。巻末には付録として、用語集や参考文献、および本文中には書ききれなかった詳細な情報を付している。

─ iii ─

第１章

第 1章

はじめに

1 . 1 . 2 . 国際情勢の変化と ICT

はじめに2022 年 2 月、ロシアがウクライナに侵攻し、国際情勢も急速に変化した。ウクライナの Fedorov 副首相

ICT 分野は現在、従来からの社会のデジタル化のは侵攻 2 日後には Twitter で SpaceX 社創業者の Elon

流れに加えて、全世界規模での感染症の流行や国際的Musk 氏に支援を要請、その半日後にはウクライナ国

な紛争の発生、および関連する経済状況の変動によっ

内で同社の Starlink による衛星通信サービスが開始て、その変化が加速している。本章では、ICT 分野された。多くの機材がウクライナに搬入され、2022を取り巻く社会の状況や、世界各地域の動向につい

年 5 月時点で 15 万人が利用した。Twitter を活用して、いくつか主要な事例を取り上げながら述べる。

た迅速な対応や、従来の地上網だけでなく上空や宇宙を含む Vertical に広がった次世代通信網等、社会イ
ンフラとして急速に進展している ICT の現状が垣間

1 . 1 . 最近の世界情勢見られた事象であった。

1 . 1 . 1 . 新型コロナウィルス感染症と ICT

国際社会における安全保障を巡る状況の緊迫化に伴2020 年から続く新型コロナウィルス感染症により、

い、各国で政府機関や重要インフラを狙った攻撃も数

人々の生活は大きく変化した。世界 EC 市場売上げは多く発生している。2021 年 10 月には日米を含む 30 カ

540 兆円超（2021 年、前年比 19 . 5％増）となり、さ国が、ランサムウェアを世界的な脅威であるとする共らに、在宅勤務やオンライン学習等による Web 会議

同声明を発表。2022 年 9 月には日米豪印外相会合におシステムの利用等が急速に進んだことにより、イン

いて、ランサムウェアに関する声明を発表し、世界的ターネットトラフィックは急増している（図 1 . 1 -1）。

な脅威に対する国際協力強化を進めている 3）。

それに伴い、ICT 関連の消費電力も増加傾向にあAI 分野にも大きな変革が起こっている。2022 年 11る。このまま技術革新が行われなかった場合、2050

月には、Open AI が ChatGPT をリリース。リリース後

年には 2016 年比 4000 倍以上の消費量が見込まれると2 カ月で利用者は 1億人を突破し、急速に利用が広がっの試算もある（図 1 . 1 -2）。我が国が国際公約としてている。機械学習技術の革新的な進化によって、チャッ

掲げている 2050 年カーボンニュートラル実現に向けトボットとしての文章生成能力は驚くほど高く、今後ては、情報通信分野においても技術革新による省電

様々な分野でのイノベーション創出が期待される。こ力化（Green of ICT）に加え、ICT を様々な場面でのような近年の AI 技術の発展は、地政学的にも大き積極的に活用することで業務効率化等を図る（Green

な影響力を発揮しつつあるとの指摘もなされている 4）。

by ICT）も必要不可欠となっている。

1 . 2 . 世界各国・地域の状況
前述のような社会状況の中で、ICT 分野にはこれまでにない注目と期待が集まっている。以下では北米、欧州、アジアに分けて、世界各地域の ICT 分野
を取り巻く最新動向について述べる。

図 1 . 1 -1

インターネットトラフィック推移 1）

1 . 2 . 1 . 北米の状況
米国は現在に至るまで長期にわたり科学技術・イノ
ベーション活動における世界のリーダーを担っているが、2000 年以降の連邦政府による研究開発支援の傾
向は、大学等を中心とした研究力の低下と、その結果としての米国の国力弱体化に対する懸念を惹起してき図 1 . 1 -2

IT 関連消費電力予測2）た 5）。一方で、近年、急速な経済発展を背景に、中国が科学技術・イノベーションに関する指標において米─ 1─

ICT 俯瞰報告書 2023

国に迫り、一部では上回る状況となってきたことを6）られているところである。このような取り組みから派

受け 、トランプ政権下の米国では、科学技術・イノ生して、スタートアップによる世界初の量子メモリの商ベーションの底上げに基づく競争力強化や経済安全保用化 9）や、地域系通信事業者と連携したテストベッド

障に関する論議が高まることとなった。バイデン政権の構築 10）など、先進的な成果が生まれつつある。

においても、コロナ禍やウクライナ侵攻を受けて経済安全保障上の要請はますます高まっており、科学技② Beyond 5 G/6 G
2020 年に民間主導の 6 G 推進イニシアチブである術・イノベーション政策は重要な政策課題に位置付け「Next G Alliance」が設立され、大学、国立研究所をられている。
米国の研究開発エコシステムは、高等教育機関、国含む約 100 者が参加してロードマップの策定等を精立研究所を含む連邦出資研究開発センター（FFRDC）

力的に進めている。また、2021 年 4 月に NSF が立ちや、いわゆるビッグテックやスタートアップを含む民上げた研究開発プロジェクト「RINGS（Resilient &間企業等を主な担い手として発展してきた。全米各地

Intelligent NextG Systems）」では、民間企業 9 社ので大学や国立研究所を核とした地域研究拠点が形成さ協力の下、採択された 42 件の研究提案に 3 年間で最れ、イノベーションを担う高度人材の養成・循環や技

大 100 万ドルを提供している。並行して連邦通信委員

術移転がなされてきた。

会（FCC）の有識者 WG 11） でも 6 G の主要技術、候

バイデン政権が掲げた「米国雇用計画」及び一連の補周波数帯、ユースケース等について議論が行われて大型予算法案は、このような産学官が連携する地域研

おり、特に 6 G がメタバースを実現する基盤システム

究拠点に対する直接支援に加え、地域の研究開発エコの 1 つとして認識されつつある点は興味深い。これにシステムにおいて特に重要な役割を担う国立研究所の加え 2022 年は、T- モバイルや Apple 等と、衛星通能力向上や、新たな研究センターの設立等を通じ、課信事業者との提携が相次いで発表された「非地上系

題解決を重視しながら地域のイノベーション力を引きネットワーク（NTN）元年」だったと言え、こうし上げようとするものであり、もはや米国にとって唯一た動きが今後 6 G にどのように取り込まれていくのかの競争相手となった中国にリードするための「一世代が注目される。

7）に一度」の投資と言われている 。
こうした中で、人工知能（AI）、量子情報科学技術③ AI（QIST）、5 G/6 G 等を含む ICT は、グリーンエネル

2022 年 11 月 の ChatGPT の 発 表 と、 そ れ に 続 く

ギー技術等と並んで重要な分野として注目されておビッグテック間の AI をめぐる競争激化は、AI の急り、また、デュアルユース技術としての期待から、国激な進化が広く一般に認知されたと同時に、現時点で防関係機関によるハイリスク研究支援や実証等も盛んの技術的限界も知らしめたと言える 12）。バイデン政に行われている 8）。これらの新興技術の育成に当たっ

権は、科学技術における倫理的、法的、社会的課題ては、ホワイトハウス科学技術政策局（OSTP）や米（ELSI）への対応を重視しており、2022 年 10 月に「AI

国国立科学財団（NSF）等の主導の下、官民パート

権利章典のための青写真」を発表して、AI によるイ

ナーシップのみならず、同志国との連携強化も積極的

ノベーションと、市民権の保護の両立を掲げている。

に図られている。

今後、EU との連携や、連邦データプライバシー法案

以上のような米国の動向の中でも、我が国が特に注
目すべき最近の動きを以下紹介する。

（ADPPA）等の規制を通じ、こうした取り組みの強化が図られると見込まれる。
前述のとおり、米国における科学技術・イノベー①量子 ICT

ション政策の重要性が高まる中、日米政府間や日米豪

IBM、Google 等が量子コンピューティング開発を牽印（QUAD）間でも新興技術分野での連携強化が確引する一方で、米国では、量子ネットワークについて認されている。こうした動きに加え、量子、Beyond

も早くより連邦政府による青写真が示され、シカゴ、

5 G/6 G 等では業界コンソーシアム間の協力覚書締結がニューヨーク、ワシントン DC をはじめ、全米各地で進められており、さらなる連携の深化が期待される。

国立研究所・大学を中心にテストベッド構築等が進め
─ 2─

第１章

1 . 2 . 2 . 欧州の状況

はじめにに関する取組 18）を開始し、その後、EU は、2021年 1月

欧州では、2019 年 12 月の欧州委員会新委員長の就に B5 G/6 G のフラッグシップ・プロジェクト「Hexa-X」

任後、「グリーン・デジタルの双子の移行」を欧州連を立ち上げ、さらに同年 11 月には 7 年間で官民合計合（EU）の重要政策として位置付けている。「欧州デ18 億ユーロを投じる官民パートナーシップ「スマート・

13）

ジタル未来の形成」 （付録 C-1 -1）では、最先端のネットワーク・サービス共同事業」を設立するなど 17）、

デジタル能力の構築・展開や 5 G/6 G の推進といった研究開発プロジェクトを実施している（付録 C-1 -3）。

研究開発のみならず、米国や中国への対抗も念頭に置

欧州各国では、英国は、2022 年 12 月に 3 件の研究いたデータ戦略・プラットフォーム規制、AI 規制枠

開発プロジェクトや実験施設の構築等を発表した 19）。

組の作成、ICT のグリーン化等を掲げており、規制

ドイツは、2021 年 8 月に 4 つの研究ハブを設立し 20）、

等の手法も交えた取組を推進しているのが EU の特徴

2022 年第２四半期より個別の研究開発プロジェクトである。

を実施するなど 21）、各国において 2025 年頃からの標

EU の ICT 分野の研究開発、実装・展開に関しては、①研究・イノベーション活動に資金を投じる「ホライ準化を念頭に置いた研究開発が活発化している（付録C-1 -4）。

14）

ゾン・ヨーロッパ」 、② AI、サイバーセキュリティ等

B5 G/6 G の研究開発では、モバイルに関する技術のデジタル分野の実装・展開を支援する「デジタル・のみならず、光通信、光電融合、NTN に関する技術

15）

ヨーロッパ」 、③国境を越えるネットワーク・インフなどが盛り込まれるとともに、省エネルギー、セキュラ整備を支援する「コネクティング・ヨーロッパ・ファ

リティ、プライバシー、電磁環境などにも配慮するよ16）

シリティ」 などを通じ、各種プロジェクトを実施してう要請されていることが大きな特徴である。

いる。
②量子 ICT2018 年 10 月、EU は、10 年間で 10 億ユーロを投じる「量子技術フラッグシップ」プロジェクトを立ち上げ、研究開発を進める 22）とともに、OPENQKD プロ
ジェクトによりテストベッドの構築を進めてきた 23）。
2019 年 6 月には、10 年以内に欧州全体で量子通信インフラを開発・展開するためのイニシアティブ「欧州量子通信インフラ（Euro QCI）」を発表し 24）、現在、「デジタル・ヨーロッパ」を中心とした個別プロジェ
図 1 . 2 -1

クトにより各国の量子通信インフラの構築が進められ

欧州デジタル未来の形成ている。
加えて、地政学的環境の変化により、欧州の ICT

欧州各国でも、フランスが 2021 年 2 月に国家量子戦

分野に関する活動は大きく変容している（付録 C-1 -略 25） を、英国も 2023 年 3 月に今後 10 年間で 250 億ポ

2）。近年、EU は、「技術主権・デジタル主権」や「戦ンドを投じる新たな国家量子戦略を発表している 26）。

略的自律性」といった概念を強く打ち出し 17）、量子通信インフラの構築、衛星コンステレーション計画③サイバーセキュリティ、ネットワークセキュリティ

等、ICT 分野において安全保障を絡めた政策や研究

サイバーセキュリティに関して、2020 年 12 月、EU開発を推進している。欧州各国も、EU の動きを踏まは、「デジタル・ディケイドに向けたサイバーセキュ

えつつ、ICT 分野の取組を積極的に進めている。

リティ戦略」、リスク管理やインシデント報告義務を以上を踏まえ、欧州における各分野の動向について拡大する「情報システム・ネットワーク指令の改正案（NIS2）」等を発表した 27）。また、2022 年 9 月、欧州概観する。

委員会は、デジタル要素を有するハード・ソフト製品① Beyond 5 G/6 G（B5 G/6 G）

全般に、サイバーセキュリティに関する必須要件を課

欧州では、フィンランドが世界に先駆けて B5 G/6 G

し、CE マークの貼付を求める「サイバーレジリエン

─ 3─

ICT 俯瞰報告書 2023ス法案」を提案している。

する「デジタル市場法案」37）、オンライン上の違法な研究開発、実装・展開については、「ホライゾン・

製品・サービス・コンテンツから消費者を保護する

ヨーロッパ」や「デジタル・ヨーロッパ」においてプ「デジタル・サービス法案」38）、民間の産業データ等のロジェクトを実施しており、欧州一般データ保護規

データ共有を促進する「データ法案」39）等を順次提案

則（GDPR）の施行等を踏まえ、プライバシー強化技

している。このように、欧州ではデータの取扱いに関術（PETs）や暗号化されたデータを活用する技術なするルールが次々と形成されつつあり、民間企業はこども研究されている。

れらを意識した活動が必要となっている。

ネ ット ワ ー ク セ キ ュ リ テ ィ に 関 し て は、EU は、

また、EU 内の産業データの共有・利用の促進につ2020 年 1 月に、「5 G ネットワークのサイバーセキュリ

いて、2019 年 10 月、ドイツが連邦型の欧州クラウド

28）

し、各国において/ データインフラ構想「Gaia-X」を発表した 40）。そ高リスク・ベンダーの制限などの取組を進めている。

して、「欧州データ戦略」で戦略的分野の産業データ

英国では、2021 年 11 月に電気通信（セキュリティ）の共有を促進する「データスペース」の構築を掲げ、法が成立し、2022 年 10 月に、5 G でのファーウェイの「デジタル・ヨーロッパ」の下で各分野のデータス

ティ・ツールボックス」を採択

使用を禁止する法的通知を発行している
欧州各国でも、英国が 2021 年 12 月
同年 2 月31）、ドイツが同年 9 月

32）

29）

。

ペース構築プロジェクトを進めている。

30）、フランスがに新たなサイバー⑥グリーン ICT

セキュリティ戦略を打ち出すなど、その取組を強化している。

官民双方で積極的にグリーン ICT の取組を進めているのも欧州の特徴である。EU の 26 加盟国等は、環境利益のためにグリーン・デジタル技術の使用を加④ AI速する宣言に署名し（付録 C-1 -6）、民間でも、26 社

EU では、研究開発に加え、特に AI に関する倫理的な問題についても焦点が当てられており、2021 年 4の CEO が、2040 年までの気候中立を約束する「欧州グリーン・デジタル連盟」を立ち上げている 41）。

月には、AI システムについての史上初の法的枠組と33）34）

研究開発、実装・展開については、各国で研究開発。さらに、AI シス

プロジェクト 42） が実施されているほか、B5 G/6 G 等テムによる損害の民事上の責任に関する統一ルールをの各分野のなかで持続可能性に配慮した案件が公募・なる「AI 法案」を提案した

定めた AI 責任指令を提案している

35）。

実施されている。

研究開発、実装・展開については、「ホライゾン・

また、グリーン ICT の取組の一環として、電子機

ヨーロッパ」、「デジタル・ヨーロッパ」の枠組の下で器用の充電プラグの USB-C への統一に関するＥＵの多数のプロジェクトが実施されており、官民パート

法令改正 43）等も実施されている。

ナーシップも設立されている。
欧州各国でも、英国が 2021 年 9 月に国家 AI 戦略⑦欧州の技術主権・デジタル主権、戦略的自律性に向を、フランスが同年 11 月に国家 AI 戦略の第 2 弾を、けた主な取組

ドイツが 2020 年 12 月に国家 AI 戦略の改定を発表す宇宙分野では、EU は、欧州の自律性とデジタル主るなど、国家レベルの戦略を打ち出している（付録権を確保する観点から、量子通信を含む欧州全土へのC-1 -5）。

セキュアで高速なコネクティビティを実現する衛星コンステレーション「IRIS 2」の構築計画を打ち出して⑤データ戦略と個人データ・プライバシー保護いる 44）。

欧州では、2018 年の GDPR の施行に加え、米国や半導体分野では、欧州委員会は、半導体のサプライ

中国のプラットフォーム事業者への対抗を意識して、チェーンの強化とともに、欧州の技術的リーダーシッ

データの共有・利用に関する様々な政策を打ち出してプの確立を目的とした「欧州チップ法案」を提案している。

（付録 C-1 -7）。
いる 45）

2020 年 2 月、欧州委員会は、「欧州データ戦略」36）

標準化分野では、2022 年 2 月、欧州委員会は、新たを発表し、その後、デジタル市場の公正競争を促進

な欧州標準化戦略を発表した 46）。そこでは、欧州委

─ 4─

第１章

はじめに

員会が要求する欧州標準は EU 及び欧州経済地域の標が進められており、世界 181 カ国・地域を対象に行わ準化機関のみが関与できるとする旨の改正を盛り込ん

れた各国政府の人工知能（AI）に対する準備状況のだ欧州標準化規則案が提案されており、欧州の技術主

調査 54） おいて、米国に続き 2 位に位置づけられてい権、戦略的自律性が強く意識されている。

る。
この他の ASEAN 地域としては、インドネシア 55）、

1 . 2 . 3 . アジアの状況

タイ 56）、マレーシア 57）、ベトナム 58）において、AI に

ASEAN 加盟国（10 カ国）は日本の約５倍に相当関する国家戦略が策定されている。

する約 6 億 7000 万人を抱え、近年の一人当たりの所

また、インドでは、2018年に策定された国家 AI

得も向上する中、GDP については約 3 兆 3000 億米ド戦略「National Strategy for Artificial Intelligence  

ルとなっており、これは日本の 67 . 7 %、全世界 GDP#AIFORALL」59） に基づき、AI の開発・導入によるの 4 . 5 % に相当する 47）。米中貿易摩擦や新型コロナ

包括的な成長に向けた基礎研究（COREs、Centres

ウイルスによる世界経済への大きな下押し圧力の中でof Research Excellence in Artificial Intelligence）

も、東南アジア地域に対しては安定的なビジネス展開と、農業、ヘルスケア、教育、スマートシティ、インフ

先として注目されてきた面が多いが、我が国が戦略的

ラ、スマートモビリティを重点分野としたアプリケーに進めるべき研究領域において注目すべき最近の動き

ションベースの技術開発や展開（ICTAI、Internationalを以下に記載する。

Centre for Transformational Artificial Intelligence）
が進められている。また、AI 等に関して 300 万人の① Beyond 5 G/6 G

政府職員への訓練 60）を計画する等、人材面においてシンガポールは、2022年 9月、情報通信メディア

も優位性を持っている 54）。

開発庁（IMDA）は、シンガポール工科デザイン大学

なお、「人間中心」の考えに基づく責任ある AI の（Singapore University of Technology and Design,

開発と使用に取り組む国際的なイニシアティブである

SUTD）と連携して、東南アジア初となる 6G に関する

「AI に関するグローバルパートナーシップ」（GPAI：

研究所（Future Communications Connectivity（FCC）

Global Partnership on Artificial Intelligence）についLab）を同大学内に設置している

48）。

ては、オーストラリア、ニュージーランド、インドのベトナムでは、2021 年 1 月に、第 6 世代移動通信シ
ステムの研究を同年内に開始する方針を同国のグエン・マイン・フン情報通信大臣が表明

49）

他、東南アジア地域としてはシンガポールが、2020
年 6 月時点の創設メンバーとして参加している。

し、2022 年

2 月には、6 G の研究、商用化に向けたロードマップ③量子 ICT

作成に向けて、情報通信大臣を委員長とする委員会が設置されている50）。

オーストラリア連邦科学産業研究機構（CSIRO）
は、同国の量子技術は 2045年までに 60億豪ドル（約この他、インドでは 2023 年 3 月モディ首相が、産

5,700億円）規模の市場と、約 1万 9 ,000人の雇用を学 官 連 携 の 6 G 技 術 革 新 グ ル ー プ「6 G Technology

生み出すとの予測 61） を発表。2021年にオーストラリ

Innovation Group（TIG）」が取りまとめた「6 G Vison」

ア政府が作成した List of Critical Technologies in the51）52）。 今 後、 同 グ ル ー プ に お い て、 工 程 表

National Interest においても、7 つの柱建ての一つと（ロードマップ）や行動計画（アクションプラン）のして、量子が位置付けられている 62）。このような中、策定が進められる予定である。

量子産業を成長させ、革新的な量子技術を導入するを発表ための重要な方策として、「国家量子戦略」（National② AI

Quantum Strategy）を現在策定中であり、2022年 4 月

シンガポールでは、輸送・ロジスティクス、スマートには、同戦略策定に向けて量子技術の状況のマッピング

シティと不動産、ヘルスケア、教育、安全とセキュリを目的として、イシューペーパー（National Quantum

ティの分野で国家レベルの AI 化の実現を目指す、「国家

Strategy: issue paper）が公開され、同年 6月 3日まで

AI 戦 略 」（National Artificial Intelligence Strategy）

意見募集された 63）。また、2023年 2月、シドニー大学の策定 53） を通じて、AI 開発と AI 導入支援等の取組（University of Sydney）では、740万豪ドルを投資し─ 5─

ICT 俯瞰報告書 2023て量子技術施設を拡大し、同大学のシドニーナノサイ

STDP）の下で進められ、2024 年に打ち上げ予定であ

エンスハブ（Sydney Nanoscience Hub）内に「Future

る SpeQtral-1 衛星は、民間主体が打上げる数少ない

Qubit Foundry」を設立すると発表した。未来の量子コ

量子鍵配信衛星の一つとなる見込み。

ンピューター技術の開発における国内の主要拠点として、量子コンピューターの大規模な運用と社会での実用化を目指すものとされている④サイバーセキュリティ

64）。

2022 年、アジア太平洋地域は、前年に引き続きサインド政府は、「国家量子技術・アプリケーション

イバー攻撃を最も受けた地域となっている。業種別戦略」（National Mission on Quantum Technologiesにみると、製造業が最も攻撃を受けており（全事例& Applications（NM-QTA））を策定し、量子技術の件数の 48 %）、次いで多く攻撃を受けた金融業と保険研究開発に 5 年間で 800 億ルピーの予算を割り当てる業（ぞれぞれ同 18％）を大きく引き離している。ま等、5 カ年計画に基づいた取組をすすめている

65）。

た、同地域における事例件数は、日本が 91 % を占め

また、2022 年 3 月には、インド防衛研究開発機構ており、続いてフィリピンが 5 %、そしてオーストラ（Defence Research and Development Organisation,

リア、インド、及びベトナムがそれぞれ 1 . 5 % であっ

DRDO）と インド 工 科 大 学（IIT） デ リー の 科 学 者

た 70）。

が、100 km 以 上 離 れ た ウッタ ル プ ラ デ ー シ ュ 州 の

このような状況に対し、シンガポール、マレーシ

プラヤグラジとビンディヤチャルの間の量子鍵配送

ア、タイにおいて個人情報保護法が施行されるなど、

66）。

東南アジアでは個人情報保護に関する法整備が進みつ

更 に、2022 年 4 月、 イ ン ド は イ ス ラ エ ル と と も につある 71）72）。重要インフラに対するリスク管理として“bilateral workshop on Quantum Technologies（I2QT-は、2021 年、オーストラリアにおいて、リスク管理計（QKD）を成 功 裏 に 実 証したと報じられ ている

67）。DRDO、DRDO-Industry-画の策定やインシデント報告を義務付けるとともに、

Academia Centre of Excellence（DIA-CoE）、インド

重要インフラ事業者がインシデントに適切な対応を取工科大学デリー校（Indian Institute of Technology-

らない場合等に政府が介入できるようにする法制度

Delhi（IIT-D））が主催し、175 名（専門家、科学者、を整備している 73）。また、インドネシアにおいては、

企業関係者等）が参加の上、量子技術ロードマップ、

2021 年、重要な情報インフラの保護に関する大統領規

量子コンピューティング、自由空間での量子通信等制が発令されている（2024 年 5 月に発効予定）73）。

2022）” を開催しているについて議論されている。インドは、イスラエル以このような中、ASEAN 各国のサイバーセキュリ

外にも複数の国と量子に関する研究連携を進めておティ人材育成のため、2018年に総務省によるサイバー

り、 特 に フ ィ ンランド とは、「Indo-Finnish Virtual

セキュリティ関連の協力の一環として設立された「日Network Centre on Quantum Computing」を設立す

ASEAN サ イ バ ー セ キ ュ リ テ ィ 能 力 構 築 セ ン タ ー」

る計画もある

68）（AJCCBC）74）において、政府機関及び重要インフラ事。

2022 年 2 月、シンガポールの量子技術関係の企業業者を対象に「実践的サイバー防御演習」（CYDER）（SpeQtral）が、量子鍵配信の衛星ミッション「SpeQtr等が実施されてきた。2022 年 2 月には、国際協力機構

al-1 quantum satellite mission」を開始するとの旨が報（JICA）とタイ政府との間で、これらの取組を更に充69）。これは、シンガポール宇宙技術産業

実させ、同地域全体のサイバーセキュリティ対応能力

局（Office for Space Technology and Industry（OST

向上を目指す技術協力プロジェクトに関する署名が行In））による宇宙機能の研究開発（R ＆ D）支援プログ

われた 75）。

じられているラ ム（Space Technology Development Programme,

─ 6─

第２章

第 2章

注目分野の動向にするために、Beyond 5 G による情報通信システム

注目分野の動向を基盤とした社会実装に期待できるのではないだろうか。

本章では、前述した社会動向の中での ICT 研究開発

2030 年以降の社会実装においては、社会課題を解

分野を「取り巻く環境」、「現在の研究開発動向」、およ決する新たなサービスを創生するため、各産業や事業

び「将来展望」について述べる。注目分野の動向とし者が柔軟に連携し、適切な役割分担のもと一体となって、分野横断的な基盤技術となる Beyond 5 G/6G からて、ワクワクと活躍していく環境が求められる。そのスタートし、8 つの専門分野に分類して、その動向にためには、技術の融合や業種を越えた連携を促進してついて述べる。

いく仕組みの確立が必要である。
このようにして生まれた新たなサービスは、社会の在り方や人間の生き方に関わる価値観にまで影響を与2 . 1 . 分野横断的な基盤技術える可能性がある。例えば、AI による人間の行動変Beyond 5 G は、5 G に続く次世代の移動通信システ

容や無形資産の分散型交換においては、革新的な価値

ムとして、もはや単なる通信基盤としてではなく、社をもたらす可能性がある反面、倫理的・法的・社会的会基盤としての役割が期待されている。現在の日本の課題（Ethical, Legal and Social Issues, ELSI）が生ま

情報通信業界を取り巻く閉塞感を打ち破り、資本力れる可能性も併せ持つ。Beyond 5 G により実現されが必ずしもトップではない日本が巻き返すためには、ることは幅広いため、このような側面を併せた議論がBeyond 5 G の理念として、2030 年以降における産業一体的に必要である。

分野を横断した先端技術の一体的な活用が求められる。
本節では、日本における現在の通信システムを取り巻く環境の課題を示し、Beyond 5 G 技術の研究開発に向けた取り組みを俯瞰するとともに、期待される将来展望を述べる。
2 . 1 . 1 . 取り巻く環境
日本における 5 G ビジネスに向けた取り組みの反省

図 2 . 1 -1

多様化する社会課題と Beyond 5 G

として、技術で勝てても市場では勝てなかった、と言われることが多い。これは、先端技術の研究開発能力

2 . 1 . 2 . 現在の研究開発動向は優れているものの、それをビジネス化する見通しと日本国内には Beyond 5 G の実現に向けた複数の活実行力が欠如していたということである。そもそも現動が行われている。まずはビジョンに関して、Beyond

在の日本では、情報通信業界に限らず、努力したこと

5 G 推進コンソーシアム 76）において、白書の作成や国が外的要因によって報われないことや、努力する環境

際連携を模索するための情報発信が行われ、海外のが提供されていないことなど、産業における閉塞感が研究機関と MoU を締結するなど着実に連携を進めてあると思われる。この原因の一つには、社会的な課題いる。また、Beyond 5 G 新経営戦略センター 77）では、が多様化し、産業界が独自の取り組みだけでは解決す知財や標準化に関するセミナーの開催や啓発ガイド

ることが困難になっていることが挙げられる。

ブックの公開のほか、企業の枠を超えて集まったリー

多様化した社会的課題の例として、子育てとキャリ

ダーが未来社会に向けた提言を行う活動を行っている。

アの両立、家族の経済力による教育格差、画一的かつ次に、研究開発に関して、Beyond 5 G の要素技術

受動的な教育による没個性化、居住地や身体制約によをいち早く確立するために、NICT が Beyond 5 G 研

る雇用制限、不健康長寿に依る社会保障費の増大や介究開発促進事業 78） を実施している。ここでは、総務

護疲れ、などが挙げられる（図 2 . 1 -1）。これらの課省の補助金に基づき NICT が基金を設け、企業や大題を解決し、人間本来の豊かさを享受しやすい社会学等に研究開発を委託している。この委託研究開発

─ 7─

ICT 俯瞰報告書 2023

は、半導体からデジタルツインまで幅広い分野をカ

デジタルツインの各業種が描かれているが、それぞれ

バーしており、その研究成果の連携や社会展開が強くの業種には複数の事業者が存在する。したがって、同期待されている。なお、NICT では長期的に自ら研究

一業種から一つあるいは複数のシステムが提供されを行ってきた強みを持つ分野があり、Beyond 5 G のる。また、サービスを構成するために複数の業種がシ実現に貢献するため技術の融合やニーズに適合させる

ステムを提供する。

ための研究開発も行っている。
Beyond 5 G に つ な が る フ ォ ー ラ ム 等 の コ ミ ュ ニ
ティについても、いくつかの動きが始まっている。
IOWN は、 光 通 信 技 術 を 中 心 と し た 通 信 と 計 算 リ
ソースのネットワーク基盤に関する構想であるが、Global Forum を設立してユースケースや実証に関する議論を国際的に行っている 79）。テラヘルツシステ
ム応用推進協議会 80）は、テラヘルツ技術をもとにしたシステム開発の課題検討やユーザーニーズの調査などを行っている。スペース ICT 推進フォーラム

図 2 . 1 -2

異業種をつないで実現する Beyond 5 G のサービス

81）

は、宇宙通信技術に関して情報共有、協調・戦略領域

これを実現するためには、利用者の要求するサービの整理、戦略検討などを行っている。ワイヤレスエ

スに応じてシステムを発見・選択・設定するなど、シ

82）

は、仮想空

ステムをまたいで調整役が必要である。図 2 . 1 -2 で間上に電波利用環境を構築して無線システムを模擬すはこれをオーケストレータと示しており、オーケストることが可能なワイヤレスエミュレータの情報交換、レータは各システムと共通のインターフェイスによ普及啓蒙活動などを行っている。

りやりとりを行う。また、利用者にとってはこのようミュレータ利活用社会推進フォーラム

な複雑なシステムを直接扱うことは不可能であるた2 . 1 . 3 . 将来展望

め、その仲介役としてサービスイネーブラが存在す

2030 年 代 に は、 ど ん な 企 業 や 個 人 で あ っ て も、る。サービスイネーブラは、利用者とサービスレベル

Beyond 5 G システムにおいて主体的かつ平等に活躍の要求を交換するインターフェイスを持つとともに、できることが望ましく、そのような環境を整備するこ

それをブレークダウンしてオーケストレータに受け渡とによりオープンイノベーションを通じて新しい価値していく。このような概念を Beyond 5 G のアーキテが生み出されていく。この主役となる企業や個人は、クチャとして定義し、必要な機能やインターフェイス

例えば情報通信分野だけというように同一の業種に閉を具体化していく作業が必要となる。

じたものだけではなく、複数の業種をまたいで参画されるべきである。

このようにして、Beyond 5 G は単なる通信基盤としての移動通信システムから、サービス創成を担う社

これにより、様々なリソース（通信、計算、時間、会基盤としての役割を果たしていくことが期待され空間、周波数、など）が一体として有効活用され、新る。このような考え方が浸透すれば、現在の情報通信

しい価値を生み出すサービスの創成につながる。そのインフラのビジネスにゲームチェンジが起きる可能性ためには、要素技術の高度化のみならず、それらをつが生まれてくる。

なぐ仕組みが必要であり、これが Beyond 5 G の重要な理念と考えられる。
図 2 . 1 -2 は、Beyond 5 G システムがあらゆるシス

2 . 2 . 電磁波の利活用

テムの集合体として構成される概念を示したものであ

電波や光などの電磁波の利活用なくして現代の社会る。利用者が要求するサービスを実現するためには、生活は成り立たない。通信はもちろん、気象の観測と業種をまたいで複数のシステムを組み合わせ、適切に予測、インフラシステムの維持、生活に溶け込む電気

設定することが必要である。ここでは、地上系移動通電子機器の安全な動作、さらに災害対策に至るまで、

信システム、HAPS、衛星通信システム、メタバース、

現代社会は電磁波の活用に支えられている。

─ 8─

第２章

注目分野の動向

本章では、Society 5 . 0 83）の実現に向けて必要とな

また、太陽活動を源として発生する宇宙放射線やる電磁波を活用した基盤技術に関して、以下の 5 つの地磁気嵐などの宇宙環境の変動、すなわち宇宙天気技術に着目してその研究開発動向を述べる。

は、現在の高度に ICT 化された社会において、航空・フィジカル空間からサイバー空間へ受け渡す情報を

運用・電力システム・衛星運用・通信・放送などの社得るために必要な「リモートセンシング技術」

会インフラへ大きな影響を及ぼし、時として安定利用

・地 上、海洋、上空（成層圏含）、宇宙空間をシームに障害を引き起こすことがある（図 2 . 2 -2）。約 11 年

レスに繋ぐネットワークシステム（非地上系ネットの周期をもつ太陽活動は、2025 年頃に次の極大期を

ワ ー ク、NTN：Non-Terrestrial Network） を 実 現

迎えると予想され、徐々に太陽フレアの規模や頻度がするために必要な「宇宙環境を把握・予測する技術」

増大しており、低軌道衛星の障害など社会的影響も出・電波利用の大きな変化に対して、電波の安全性を正始めている。こうした社会活動への影響を事前に予測

確に計測・評価する「電磁環境技術」

し、障害を最低限に抑えるべく、国際協力のもと宇宙・ ICT の基盤であり安心・安全な社会生活を実現す

天気の正確な把握や予報（宇宙天気予報）が実施される「時刻と周波数を生成・計測・供給する技術」

るとともに、その高度化に向けた宇宙環境を把握・予・アクチュエーションによる行動変容を引き起こす次測する技術の研究開発が推進されている。

世代のコミュニケーション環境を創る「デジタル光学基盤技術」
2 . 2 . 1 . 取り巻く環境
日本を含む世界各地で異常気象や気象災害が多発している。特に、近年の豪雨災害の激甚化は、「疑いの余地なく」進行している地球温暖化の影響であることが IPCC（International Panel on Climate Change）
によって報告されている。このような地球環境・気候
変動問題をはじめ、生活の安心・安全、防災・減災、
国土強靭化などが今後益々重要な課題となる。このよ

図 2 . 2 -2

宇宙環境の変動とその影響

うな課題に対してはデジタルツインを用いたアプロー
チ（図 2 . 2 -1）が有効であり、リモートセンシング技

一方、近年の高度に電化・情報化された社会生活環

術は、フィジカル空間からサイバー空間への情報の取境の中では、我々の身の回りには、さまざまな電磁波

込み口として重要度を増している。

が存在しており、これらによって作られる環境（様々な電磁環境）の問題がある（図 2 . 2 -3）。特に省エネ
家電からの電磁雑音が周辺の無線通信機器の通信に干渉を及ぼすことが問題となっている。加えて、現在、普及が本格化している 5 G や研究開発が進む Beyond
5 G/6 G システム等から放射される電波に対して、人
体ばく露の視点から安全性を適切に維持・管理することが必要とされている。さらに、無線通信機器の性能を試験・点検するための測定器の性能向上も進んでおり、それらを管理する技術も必要になる。電磁環境技
術はこれらを解決に導くための技術である。

図 2 . 2 -1

デジタルツインの概念図

─ 9─

ICT 俯瞰報告書 2023

ダーや定量観測に強い偏波レーダーが現場の業務にも浸透しつつある。一方、最先端の研究では、時間・空間的に高密度の観測が可能なフェーズドアレイレー
ダーの開発が進んでいるが、まだ各国とも研究開発の段階に留まっている。NICT などが開発した、ドップ
ラー・偏波・フェーズドアレイ技術を兼ね備えたマル
チパラメータ・フェーズドアレイ気象レーダー（MPPAWR）は、実用に最も近い世界最高性能の降雨レー
ダーの一つである。また、降雨のない晴天大気を観測
図 2 . 2 -3する有用な技術としてライダーがある。様々な方式が電磁環境の概念図

提唱されているが、気象観測用としてはドップラーラ
また、高度な科学技術の上に成り立っている現代社

イダー、水蒸気ライダーなどが試験的に使われ始めて

会においては時刻や周波数の基準を社会が共有している。風速・水蒸気・CO2 など複数のパラメータを同いることが必須である。周波数の基準があることで無時に観測可能なマルチパラメータ差分吸収ライダー

線通信が可能になり、時刻基準があることで、交通機（MP-DIAL）の開発も進められている。

関の運行、高速電子商取引、通信、放送等が成立す

地表面の様子を高精度に観測する合成開口レーダーる。高精度な時刻は、まず原子時計に代表される高精（SAR）では、高分解能化が進んでいる（図 2 . 2 -4）。

度な周波数基準を用意し、継続動作させることで得る

NICT では航空機搭載 SAR（Pi-SAR X3）によってことができる。高精度な周波数基準は前世紀半ばより15 cm 分解能を達成した。衛星 SAR では、民間企業

原子時計によって実現されており、原子時計の出現はが複数の小型衛星 SAR を打ち上げて、全球の地表面

GNSS（全地球測位システム）測位を現実のものとした。

の状態を数時間毎に観測し商用利用するような計画も時刻と周波数を生成・計測・供給する技術はこれらを進んでいる。
大型衛星を利用した地球観測は国際協力のもと実現するための技術である。
デジタル光学基盤技術は、近赤外〜可視光におけるで推進されている。打ち上げが近い地球観測 衛 星

電磁波の伝搬を数値的に忠実にエミュレートする技術

EarthCARE は衛星初のドップラー観測を行う雲レーをコアとし、回折光学分野をアップグレードする技術

ダーを搭載している。また、衛星降水観測では、現在である。Society5 . 0 の実現に資する技術として、現運用中の全球降水観測（GPM）計画の後継ミッショ

実世界のセンシング（自然光ホログラフィ）、及びアンで、高精度な鉛直ドップラー観測を実現するためのクチュエーション側の AR/VR 向け半透過光学素子の検討が進んでいる。
各センサーの高性能化に伴い、取得されるデータ容製造が含まれる。

量も膨大になってきている。このようなデータの利活2 . 2 . 2 . 現在の研究開発動向

用を推進するためのデータ圧縮・復元や配信システム①リモートセンシング技術の研究開発も行われている。

日常生活に馴染みの深い気象予報（天気予報）は、
技術的にはデジタルツインを用いたアプローチの身近な例とも言えるが、まだ課題は多い。10 分程度先までの豪雨であれば、短時間降水予測によってかなり良
い精度で予測が可能になってきたが、例えば数時間
から 1 日先の線状降水帯の予測には精度が不足しており、数値予報モデル・観測・現象の解明など様々な観点から研究が行われているところである。

図 2 . 2 -4

大気現象をセンシングするセンサーの 1 つである降雨レーダーでは、風速を観測できるドップラーレー
─ 10 ─

合成開口レーダーの概念図

第２章②宇宙環境を把握・予測する技術

注目分野の動向器等の標準化や基準策定が国際機関 ITU-R、WMO、

宇宙天気はその発生と規模をより早く把握・予測

ISO、CGMS 等で進められている。ICAO では民間航し、適切な情報発信を行うことで、影響を最小限に止

空運用における宇宙天気情報の利用が進んでおり、日めることが最重要である。激甚宇宙天気災害に備える本も参画するグローバル宇宙天気センターから情報がため、宇宙天気予報の基盤となる現況把握及び予測技提供されている。

術の高度化が進められている。
現況把握技術として、地上からの観測については、③電磁環境技術国内外機関が協力し、広範な領域を分担して観測して複雑な電磁環境における電気電子機器と通信・放送いる。国内では NICT が唯一電離圏定常観測を行っの円滑な相互運用に向けて、共通の電源線により多数ている。また、国内外研究機関との連携による太陽風

接続・同時使用される電子電気機器における電磁雑音

観測衛星の 24 時間データ受信や、東南アジア域電離発生・伝搬のメカニズムについて、理論検討、数値シ

圏観測網の高密度化・広域化等が進められている。宇ミュレーション、実験を合わせ、5 G 等の無線通信端

宙からの観測としては国際的に宇宙環境センサを搭載

末に対する電磁干渉において支配的となる電磁雑音のした静止衛星による観測が行われており、国内では、パラメータ評価法を構築するための研究開発が進めら

気象庁・総務省・NICT が連携し、2028 年打上げ予定

れている（図 2 . 2 -5）。

の次期ひまわり衛星搭載を目指してセンサの開発が進められている。

Beyond 5 G/6 G 等の新たな無線システムからの電波へのばく露の安全性を適切に評価するために、ばく宇 宙 天 気 の 予測技術については、スーパーコン

露評価技術の開発、人体に対する電波ばく露特性の解ピュータを利用したシミュレーションやデータ同化、明、さらに電波防護指針の拡張および最新の無線通信

AI（機械学習）等を利用した技術の高度化が世界的技術に対応した適合性評価手法の実現に向けた研究開に進められている。大気圏・電離圏結合モデルでは、発が進められている。

国内では NICT 主導により「GAIA」のデータ同化モ

電波防護に関するリスクコミュニケーションや疫学

デル開発が進められている他、米国等でもその開発が調査に利用可能な信頼性の高いデータを提供するため進んでいる。磁気圏モデルは、国内外研究機関で開発に、電波ばく露レベルモニタリングデータの取得・蓄が進められており、国内では NICT が唯一極端現象

積・分析が行われている。さらに、取得・蓄積したを再現できるモデルを構築している他、衛星深部帯電データを長期に渡り管理・運用するための取り組みがの要因となる放射線帯電子の予報モデルの開発が進め始められている。

られている。太陽風モデルは、国内外で研究開発が進んでおり、国内では NICT の「SUSANOO」の開発が進められている。機械学習を用いた太陽フレア発生
予測は国内外で熾烈な競争となっており、NICT において世界トップクラスの的中率である「Deep Flare
Net」が開発されている。
宇宙天気の現況・予測情報をわかりやすくユーザーに提供するためのサービス・アプリケーションの開発も進んでいる。国内では、太陽放射線被ばく警報シ
ステム「WASAVIES」、衛星表面帯電リスク評価シ
ステム「SECURES」、短波帯電波伝搬シミュレータ「HF-START」などが開発されている。

図 2 . 2 -5

また、地球規模の宇宙天気現象の監視及び予報については、国際協力が必要不可欠であり、21 か国が加LED 照明からの漏洩磁界測定④時刻と周波数を生成・計測・供給する技術盟する国際宇宙環境サービス（ISES）等で連携して時刻や周波数の基準は現在半世紀ぶりの大きな転換

予報サービスを実施している他、観測のデータや機点に向かっている。これまでの原子時計は GHz 領域

─ 11 ─ICT 俯瞰報告書 2023にあるアルカリ金属の超微細構造遷移を利用してお至るまで、その場のありのままの情報を 3 次元画像セ

り、このマイクロ波原子時計に属するセシウム原子のンシングする技術・システムに関する研究開発が世界

当該遷移が国際単位系の秒の定義を担ってきた。しか的にすすめられている。自然光ホログラフィセンシン

し、2000 年頃より周波数が 4 -5 桁高い光領域の電磁グの分野は、フレネルインコヒーレント自己相関ホロ

波による原子遷移を用いた光時計が長足の性能向上をグラフィ（FINCH）の登場に伴い研究が進み、現在遂げている。その精度は従来の原子時計と比べ 2 桁以では大別して顕微鏡、カメラ、波面センサ応用に向上の向上を見せ、これを受けて 2022 年に開催されたけた研究開発が盛んである。イスラエル Ben-Gurion

国際度量衡総会では、2030 年に秒の定義を変更でき

大学 J. Rosen らは、FINCH を発明し 3 次元蛍光顕微

るようメートル条約加盟国が今後一層の努力していく

鏡への応用を当初示していたが、現在は 3 次元的な空ことが決議された。

間分解能の原理的な向上、3 次元断層計測等の基礎研

一 方、 マ イ クロ波原子時計はその発展の過程で究に注力している。また、エストニア Tartu 大学 A.

GNSS による位置測位を可能とした。我が国が運用すVijayakumar, 豪 Swinburne 大 学 S. Juodkazis と 連

る準天頂衛星システムでは、2024 年頃には GPS に頼携するなど国際ネットワークを広げている。FINCH

らずに自らが持つ衛星のみで測位が可能となる持続測のもう一人の発明者である米国 G. Brooker は、ベン位の実現を目指している。

チャー企業 CellOptic 社を設立し、FINCH に基づく

GNSS においては衛星に原子時計を搭載するが、携分解能 100 nm 程度の 3 次元蛍光顕微鏡装置を市場へ

帯端末においては原子時計が組み込まれていない。そ提供している。他に、米国 Virginia Tech 大学 T. -C.

こで携帯端末や自動運転車等クライアント側にも従来

Poon のグループは、単一画素センサを用いるホログの水晶発振器でなく原子時計を搭載し、時刻や測地のラフィの研究開発を 40 年以上にわたり継続している精度を上げようという動きが出てきている。これはが、ここ数年は中国、台湾、香港と連携しながら進め「いつでも」「どこでも」「だれでも」必要に応じた精度るなど国際ネットワークを重視した活動を行っていとコストで時刻を共有することができ、またそこからる。国内では、FINCH の登場に伴い研究拠点が著し

空間的な位置も把握可能となる時空間同期技術の実現く増大した。我が国は、自然光デジタルホログラフィが期待されている。原子時計を携帯端末に搭載するにの研究拠点の最も多い国の一つである。神戸大学的場

は、原子時計のサイズ・コストを抑えること以外に教授のグループは、蛍光顕微鏡観察に採用するなど、も、時刻・基準周波数の自律・分散供給技術によって顕微鏡分野への積極的な活用を示している。東京農工

多数の原子時計を使いこなすアーキテクチャ等が期待

大学高木教授のグループは、内視鏡への応用を提案すされている（図 2 . 2 -6 参照）。

るなど新しい計測応用を拓いている。NICT では、太陽光でフルカラーホログラフィ動画の記録再生系の開発と実証に世界で初めて成功した。また、持ち運び可
能な新しい波面センサシステムを開発している。
また、透明光学スクリーン製造と応用も進んでおり（図 2 . 2 -7）、ホログラム技術を用いた透明光学スク
リーンの有望な応用先に車載用の AR-HUD が開発されている。自動車部品メーカー Continental は 2016 年
からホログラフィック投影技術を有する DigiLens との連携を加速、DigiLens は独自のホログラム導光板

図 2 . 2 -6⒜⒝⒞

ディスプレイ技術を確立させた。またスタートアップ

原子時計用発信回路の小型化

企業の Ceres Holographics も、独自の光学スクリー

従来の水晶振動子型マイクロ波発振器
クロオオアリ（体長 7 mm 〜 12 mm）
新規に開発したマイクロ波発振器

ン開発技術の確立を目指している。国内では、世界的に猛威を振るったコロナウイルスによって、遠隔や非⑤デジタル光学基盤技術

接触技術が大きく注目され、コロナ禍前から開発され生命科学、材料科学、産業、芸術、日々の暮らしにてきた空中ディスプレイ技術の実用化が大きく進ん─ 12 ─

第２章

注目分野の動向だ。アスカネットやパリティ・イノベーションはタッ

宇宙インフラの活用がさらに発展した未来社会

チパネルやモニタから離れた中空に映像を表示するこ（NTN が実現する社会）では、宇宙天気の影響が深とができる。両者ともに 2020 年から 2021 年にかけて刻化するため、宇宙天気予報に応じた対策をとること

各分野の企業や自治体と連携して、空中ディスプレイ

が必須となる。B5 G 時代に不可欠な通信衛星メガコを用いた非接触インターフェースの提供を始めた。まンステレーションへの衛星帯電や軌道の変化への対

た、民間企業との連携でコンビニエンスストアや書店

応、民間宇宙機などの交通手段の発達や宇宙旅行におのセルフレジに導入されている。

ける放射線や通信障害への対応、各産業分野で普及が進む自動運転やドローンにおける衛星測位障害への対応などの社会的なニーズに応えるために、現在の気象情報のような位置づけで、日常的に宇宙天気情報が求められる（図 2 . 2 -8）。

図 2 . 2 -7

AR 用の透明フルカラーアニメーションの
3 D ディスプレイ

2 . 2 . 3 . 将来展望
本章冒頭に述べた通り、次世代の社会基盤を支える
電磁波の利活用技術は、今後ますます重要になっていくと考えられる。将来の方向性として、通信とセンシングの融合、量子技術の導入といった分野融合的な動き、また ICT インフラに甚大な影響を与える可能性

図 2 . 2 -8

宇宙天気予報センターもある地磁気嵐等の宇宙天気分野の研究開発等が進んでいくことが予想される。また、それぞれの技術を如一方、今後のテクノロジー発展による与干渉側（電何に融合させ、実社会に反映していくかも重要であ

子電気機器）の構造の変化、被干渉側（通信・放送）

る。例えば、センシング技術により得られた情報を処の高度化、そして生活様式の変化に対して、適切な電理し、可視化・予測する技術を駆使することで、最終磁環境を常に維持構築するために、電磁雑音評価技術

的には行動変容に繋げることが重要となる。

を産業界へ展開する源となるべく研究開発の発展が期

Beyond 5G/6G 社会で益々利用が進む通信の電波は、待される。長波からテラヘルツ波に対する人体ばく露通信だけに留まらずセンシングにも利活用可能である。

量を高精度に評価するための基礎基盤技術の研究開発

今後は通信とセンシングが一体化したシステムの検討等を推進し、引き続き国内外の安全・安心な電波利用も進むと考えられる。機械学習は、短時間降水予測、環境を維持していくことが期待される。

データの品質管理、圧縮・復元やデータ解析などすでネットワークの参加者が時間と空間の座標軸を共有に様々に利用されており、今後も利用が広がっていく。

する時空間同期が実現すると、ネットワーク全体が同量子技術を用いたセンシングについてはまだ各国で期系に移行し、GNSS がゲームチェンジをしたレベル研究開発が始まったばかりだが、単一光子検出器を利の時刻精度がネットワークの隅々で得られ、遅延保証用してライダーの検出感度を大幅に改善するなどから通信、暗号通信、量子通信等の基盤となることが想定

利用が始まっていくと想定される。

される。量子計算・量子暗号が実現しつつある今、こ─ 13 ─ICT 俯瞰報告書 2023

れら新技術の恩恵を広く行き渡らせるためには、量子状態を遠方に伝送する、量子伝送が必要となる。量子伝送の研究開発においては、光時計レベルの安定した時刻を二地点間で共有することが必須の前提であることが分かっている。また、様々な方法で時空間同期が実現すると、これまで行っている時刻の供給方法も大きく様変わりすることが予想される。
自然光ホログラフィセンシングについては、飛躍的な研究進展や応用開拓に至る手前の段階の研究成果が多く見られる。黎明期に提案された顕微鏡、波面セン
シング技術等については、すでに新しい計測器として

図 2 . 3 -1

将来の通信ネットワークインフラ実用化されている。透明光学スクリーン AR ディスプ
レイを含む、XR 市場は、2023 年の日本国内で約 30

2 . 3 . 1 . 取り巻く環境

億ドル、世界全体では約 1600 億ドルの市場規模が見

家庭でのインターネットアクセスについて、1990

込まれており、今後もさらなる成長が見込まれる。

年代のインターネットの民生利用が始まったころはモデムをつかって 9 . 6 kbps 程度でネットワークアクセ ス し て い た が、 そ の 後、ISDN、ADSL、CATV、

2 . 3 . 通信ネットワークインフラ

FTTH などを利用してアクセス速度も増加し、現在、広帯域広域通信や低遅延、高信頼という通信ネット

10 Gbps の光アクセスサービスも利用できるように

ワークインフラの根本的な要求性能は時代とともに高なっている。この間、通信速度は 100 万倍に増加した

くなる。それらを実現するべく、光通信・無線通信ことになる。

（地上・衛星）およびネットワーキング等の基礎・シ

このような高速通信を支える光基幹網におけるファステム技術を高める研究開発はいつの世代でも不可欠

イバ 1 本あたりの伝送容量は、1990 年代に 10 Gbpsである。現に、4 G から 5 G、Beyond5 G への変遷におに到達し、2000 年代に 1 Tbps、2010 年代に 10 Tbps

いて、基本的な方向性は変わらないまま目標や機能がとなり、20 年間で 1000 倍以上に増加している。その高くなり、加えて、新たなベクトルの機能が追加され間、時分割多重技術、波長多重技術、帯域一括光増幅ている。ここでは、2030 年から 2050 年までに期待さ技術、直交振幅変復調技術、デジタル信号処理技術等れる社会を実現するため、Beyond 5 G で望まれる通の技術が成熟した。

信ネットワークインフラを取り巻く環境、現在の研究

無線アクセスは、1999 年に 11 Mbps の規格（IEEE

開発動向、将来展望を俯瞰する。図 2 . 3 -1 に本節で対802 . 11 b）として登場した Wi-Fi が、2021 年に策定

象とする将来の通信インフラ全体像を示す。地上にはされた IEEE 802 .11 ax 規格においては 9 .6 Gbps と 20

無線システムがあり、また、クラウドやユーザに近い

年で約 1000 倍速くなった。直交周波数分割多重技術、エッジには計算装置や蓄積装置（サーバ）が配置され直交振幅変復調技術、MIMO 技術等の技術が成熟しる。これらの装置は仮想化されて複数のサービスで共た。

用される。幹線や基地局を構成する機器間、データセ

移動通信システムは、1990 年代に 2 G（デジタル化）

ンタ内外のサーバクラスタ間を光ファイバが繋ぐ。上で 64 kbps だ っ た 通 信 速 度 が、384 kbps 程 度（3 G）、

空にはドローンや HAPS、さらに上空には非静止衛星

100 Mbps 〜 1Gbps（4G）を 経 て 10Gbps の 5G 世 代と静止衛星が通信網の中継点となり、また、直接ユーとなった。こちらも約 20年間で 10万倍に伸びている。

ザへの通信が可能となる。上空においても、無線のみ

高い周波数への対応、直交振幅変復調技術、MIMO 技

ならず光通信も登場する。電波で運べるデータ量には術等の技術が成熟し、機能分離の考え方が浸透した。

限りがあり、圧倒的なデータ転送能力を備える光通信

衛星通信については、ハイスループット衛星通信技術が支える。

システム（HTS）を例にすると、2004 年頃から毎秒ギガビット級の静止衛星の HTS の打ち上げが開始さ─ 14 ─

第２章

れ、2005 年、2012 年にはそれぞれ 10 Gbps、100 Gbps
84）

注目分野の動向2013 年 9 月 に NTT と KDDI が 同 時 に 容 量 距 離 積 1。近年は数百 Gbps の

Exa bps × km を達成した。2020 年 3 月に NICT が、通信容量にまで向上している。また、2023 年以降に38 コアファイバで 10 . 66 Pbps 及び結合 3 コアファイ

Tbps 級の衛星の打ち上げを計画するオペレータも存バで 172 Tbps の 2040 km 伝送を達成した。

級の HTS が打ち上げられた在する。

マルチモード光ファイバ伝送に関して、2019 年 9 月

ネットワークのソフトウェアについては、従来、ドに KDDI が 10 モードファイバを用いて標準外径ファイキュメントによる勧告・標準が中心だったが、オープン

バ（125 マイクロメートル）の伝送容量世界記録となる

ソースソフトウェアとして利用できるものが増えていっ

407 Tbps 伝送を実証した。その後は、2020年 9 月 にた。例えば 5 G について、複数のオープンソースソフ

NICT が、標準外径の 15 モードファイバを用いて、トウェアが公開されており、利用可能である。

マルチモードファイバで初めて伝送容量 1 . 01 Pbps を

インターネットの民生利用開始当時は、利用者ある達成した。近年では多モードへの挑戦として、2022

いはその組織がサーバやソフトウェアを設置して利用

年 9 月に NICT が、標準外径 55 モードファイバを用するオンプレミス型が主流だったが、2000 年代半ば

いて、C 帯にて 1 . 53 Pbps を達成した。さらに、早期にクラウドサービスが始まり、2010 年代に仮想化技

実用化を睨み、NICT は、国際規格である外径 125 マ

術が進展しクラウドにおけるコンピュータやストレー

イクロメートルの標準外径光ファイバ伝送の記録の更ジ、ソフトウェア利用が加速した。モバイルサービス

新を続けている。たとえば、下記のような実績が出ての一部も自社でなくクラウドのソフトウェアを利用すいる。

るものも登場している。

・ 2021‌ （R3）年 6月：標準外径ファイバにおける容量

我が国では、FTTH 等の超高速ブロードバンドの距 離 積 の 世 界 記 録（319 Tbps×3001km=957 Pbps

利用可能世帯は 2015 年で 99 . 98 %、移動通信についkm）を達 成。その時点での最高は TE Subcom のては 4 G の加入数が人口を超え、5 G の人口カバー率

881Pbps km（シングルモードファイバ）［2017 年 9月］。

が 2022 年 3 月で 93 . 2 % になっている

85）86）。

・ ‌2022 年 5 月：標準外径の 4 コア光ファイバで 1 Pbps

今後、Beyond 5 G に向けて、無線アクセスは 10 倍、

大 容 量 伝 送 実 験 に 成 功。20 THz の 周 波 数 帯 域（801 波長）を使用 87）

基幹網は 100 倍の容量を求めると Beyond 5 G 推進戦
略等で示されており、それに対処するため、研究開発

・ 2023年‌
3月：標準外径の 19 コア光ファイバで 1. 7 Pbps

レベルで 1000 倍の向上を目指し実施する必要がある。

の大容量伝送実験に成功。

また、上空のネットワークについては後述するよう次に、非地上系ネットワークの研究開発の動向を記に広範囲や低遅延での通信路提供が期待されており、す。中国は、2019 年 12 月末に実践（Shijan）20 衛星のノード間で毎秒テラビット級の 3 次元ネットワーク提打ち上げに成功した。同衛星には、伝送速度 4 . 5 Gbps

供が期待される。

の光衛星通信機能が装備されている。NASA（米国）は、2013 年に月を調査する衛星 LADEE から地上へ

2 . 3 . 2 . 現在の研究開発動向

622 Mbps の光通信に成功し、2014 年には ISS へ光通

ここでは、空間多重光ファイバ通信、非地上系ネッ

信 装 置 OPALS を 搭 載 し た 実 験 が 行 わ れ た。 ま た、
1 . 244 Gbps の通信速度による光データ中継衛星シス

トワークに着目し研究開発動向を記す。
空間多重光ファイバ通信の一つに、一つの光ファイ

テム LCRD の静止軌道への打上げを 2021 年度に実施

バに複数の光の通り道を設けるマルチコア光ファイバ

した。ESA（欧州）は、静止衛星 Alphasat、EDRS、伝送の研究開発が進んでいる。その伝送能力の進展

Sentinel シリーズへ、ドイツ TESAT 社が製作したは め ざ ま し く、2011 年 3 月 に、NICT が 109 Tbps の

1 . 06 μ m 帯コヒーレント通信を行う光通信装置を搭

伝送容量世界記録を達成し、2012 年 9 月に、NTT が

載 し、Sentinel-1 A、Sentinel-1 B、EDRS-A 等 の 衛

1 Pbps で記録更新した。その後、2015 年 9 月に NICT星を用いた実証試験を継続的に実施している。DLRが 2 . 15 Pbps 伝送を達成した後、2017 年 9 月に KDDI（ドイツ）は、小型光通信端末 OSIRIS をシリーズとがさらに世界記録を更新し 10 . 16 Pbps を達成した。

して開発し、2017 年打ち上げの Flying Laptop 衛星等

容量のみならず、距離も含めた挑戦がなされており、に搭載し、波長 1550 nm での光通信実験を実施して─ 15 ─ICT 俯瞰報告書 2023

いる。

とは必須であるが、少子化やネットワークに接続され民間企業に着目すると、SpaceX 社（米国）は、低る機器増加に対応するためには、大規模ネットワーク

軌道の大規模衛星コンステレーション計画である

制御運用管理の容易化が重要となる。このため、複数

Starlink 計画を進めているが、ver. 2 と呼ばれる次世

AI 同士の自律分散協調等による自動化レベル 4 を達代の衛星群には衛星間の光通信機能を搭載すること成し、2030 年代の Beyond 5 G ネットワークのサービが計画されている。Amazon（米国）の衛星インタース性能維持向上、機器故障の未然防止、および即座のネット計画 ｢Kuiper｣ では、Amazon 社が主導となっ影響回避に寄与する必要がある。また、世間全体でデて LEO（低軌道衛星）コンステレーション用の衛星

ジタルツインの活用が有望といわれているところ、限やユーザ向けターミナルを開発している。また、関連りある周波数資源の有効利用や未開地域での迅速な無会社 Blue Origin はロケットを開発し、AWS ではク

線環境整備のため、サイバーフィジカル空間上で無線

ラウドの提供のほか衛星向け地上局の従量課金サービシステムを構築し、電波モデルや無線機の軌道等を与スを行っている。

え、実無線環境での測定・評価をせずとも無線システ

国内では、スペース ICT 推進フォーラムが宇宙基

ムの検証が可能なワイヤレスエミュレータ技術を早本計画改定（衛星開発・実証プラットフォーム構築）

期提供しつつ、2030 年代に本格利用する必要がある。

を踏まえ、我が国における革新的技術の研究・開発・

さらに、無線資源の枯渇を無線以外の資源利用によっ

利用を促進する体制構築の一環として 2020 年に設立て解決するため、光波と電波を調和的に利用する中短

された

88）

。新たな展開を見せつつある宇宙分野で、異業種企業やベンチャー企業を含め関係者が広く参加

距離テラビットアクセス ICT 基盤を 2040 年ごろには実現する必要がある。

する民間コミュニティの形成を目的としている。最新
動向把握や将来の戦略等の検討を通じ、日本における以下ではさらに、地上基幹網の大容量化と通信範囲の拡大について展望を示す。

取組みの方向性を議論できる場として、また政府の動

空間多重光ファイバ通信は、移動通信網、ブロードきにも呼応し補強できる民間フォーラムとして、2023

バンド網、データセンタ網の基幹回線に必須である。

年 3 月現在の会員数は 160 者を超えている。本フォー

国 内 5 G サ ー ビ ス 開 始 の 2020 年 を 基 準 と し、 基 幹

ラムにおいて、国内の通信事業者が以下の構想を共有

ネットワークの通信容量が 10 年で 10 倍増を要求されしている。

るとして、2040 年には 100 倍が必要となる。余裕を見スペースコンパスは、宇宙 RAN や宇宙データセてさらに 10 倍の 1000 倍を備えるべきとして、また、

ン タ ー を 構 想 し、2024 年 に 光 デ ー タ リ レ ー サ ー ビ2020 年の基幹ネットワークのファイバあたりの通信

ス、2025 年に HAPS サービスを計画している。NTT

容量を 10 Tbps とする（2 . 3 . 1 参照）と、2040 年にはドコモとソフトバンクはそれぞれ、地上系に加え、数 10 ペタビット級の基幹ネットワークを備える必要

HAPS、低軌道衛星、静止衛星を組合せ、HAPS につがある。そこには、空間・波長領域を活用した光ファ

いては国内全域をカバーしスマートフォンと直接通信

イバ通信技術は欠かせない。また、通信需要の伸びがするサービスを構想している。KDDI は静止衛星サー

停まることはまだ想像しにくいため、継続した研究開

ビスのみならず低軌道衛星によるスターリンクを用い発が必須である。これを解決するために、空間多重やたモバイルサービスを 2022 年に開始し洋上への展開

広帯域化、それらの長距離化などの技術は引続き求めを計画している。楽天モバイルは、スペースモバイル

られる。これらの技術の底上げにより、国際間、デー計画を推進し、低軌道衛星により国土全域をカバー

タセンター、地上幹線などの大容量化が実現する。

し、衛星と端末の直接通信を構想している。

非地上系ネットワークは、カバー範囲拡張、極限遅延サービス、バックアップ用の回線として新たな媒

2 . 3 . 3 . 将来展望体となる。2030 年ごろには新たな LEO コンステレー

通信ネットワークインフラはその高度化高性能化

ションサービスや低遅延（HAPS 1 ミリ秒内、低軌道

を通じて社会生活基盤の安定化に寄与する。たとえ衛星数 10 ミリ秒で地上と通信）や広カバレッジを活ば、2 . 1 . 3 章に示したネットワーク全体で円滑にサーかしたアプリケーションが普及し始める。ユーザ端末

ビスが行なわれるようオーケストレータを構築するこが地上の基地局だけでなく HAPS や低軌道衛星と直─ 16 ─

第２章

接通信するサービスも広がりを見せる。また、2030

2 . 4 . 1 . 取り巻く環境

年代に、3 次元の統合ネットワーク制御によりシーム①情報処理や通信の高速・大容量化

注目分野の動向

レスに繋がる通信サービス環境が実現する。さまざま

クラウド化や IoT、AI の進展、5G 普及拡大により、な高度での光衛星通信が進み、より広帯域のサービス

データセンタ（DC）やハイパフォーマンスコンピューも広がりを見せるであろう。今後、NTN が普及する

タ（HPC）におけるデータ処理能力の高速・大容量化

につれて無線周波数の枯渇が懸念される。このため、が求められている。また、マルチメディアサービスの2040 年ごろには上空で運用される無線機を対象とし拡大やモバイルトラフィックの増大、また Society 5. 0

た３次元周波数共用の仕組みが、既存の周波数共用フにおいて提唱されているサイバーフィジカルシステム

レームワークを拡張する形で制度化されるであろう。

（CPS）の実現に向けて、超高速・大容量の情報通信を

また、通信ネットワークインフラを支えるデバイス

実現することが求められている。これらの社会的要求の研究開発も重要である。情報通信において求められを受けて５G の導入・普及が進みつつあり、さらに次る計算処理能力や大容量化する通信性能に対応して、世代の無線通信技術として Beyond 5G/6G の研究が活

新たなデバイス開発も進められている。詳細は 2 . 4 章

発化している。また、AI を活用した自動運転システム

にて述べる。

は事故の防止、渋滞緩和など現在の車に関する課題のさらに次世代の通信ネットワークインフラという観解決に役立つと考えられる。将来の車の自動運転など点からは、現在研究開発が進められている量子 ICT

ではレーダー / ライダーなどが搭載されて精度の高さ

分野の動向も重要になってくる。現代のインターネッが求められ、リアルタイムかつ高精度な測距が必要とトを支えるインフラは有線・無線ネットワークそれなる。さらに CPS 実現で重要な時空間同期という観点

ぞれに技術革新を伴いながら発展してきたが、量子では、精密なクロックを持ち運びしやすい形態で設置

ICT 技術はそこに根本的な革新をもたらす可能性がする必要があり、これらに共通して必須である小型か期待される。同分野の動向については 2 . 6 章にて詳述

つ高安定（低雑音）な信号源が求められる。一方で、する。

増大するデータ処理能力や通信速度への対応を従来デバイスのまま行うと、必要な消費電力も増大の一途をたどることになってしまう。処理性能を向上させなが

2 . 4 . ICT デバイス技術

ら消費電力の増大を抑えることが求められる。

情報通信分野において、情報処理能力の向上や通信の高速・大容量化は継続的に進められており、常に限②‌従来利活用されていない周波数帯の活用や、利用

界や必要性の議論が並行しておこなわれているが、結シーンの拡大果としてその需要や能力の増大は留まることなく進歩

高速処理や高速通信を実現するにあたり、ICT デ

し続けている。今後も、必要性についての議論は引きバイスが対応できる範囲（利用環境や対応周波数帯）

続き注視していく必要はあるが、情報システムのクを拡大することができれば、それによって利活用範

ラウド化や IoT、AI の進展、5 G の普及から Beyond

囲を広げたり性能を高めたりすることができる。ICT

5 G への発展により、今後も進展は続いていくものとデバイスが処理対象とする電磁波としては、従来利用思われる。情報通信システムの性能向上を根底で支えされてきた電波と光の中間周波数帯であるテラヘルツているのは、それに用いられるデバイス（ICT デバ

波の活用が望まれている。また、従来の ICT デバイ

イス）であり、従来デバイスの性能向上のみならず、スで多く用いられている半導体電子デバイスは、高温

これまで異なる技術が用いられていたデバイス間の融や強い放射線下での動作が難しいため、このような極合や、従来の概念にとらわれない新規デバイスの活用

限環境でも動作する高性能な ICT デバイスも求めらが待望される。

れている。

本章では、より高度な情報通信基盤を実現するための ICT デバイスについて研究開発動向を述べる。

また、波長が 280 nm よりも短い UVC 領域の光は，
大気中のオゾン層ですべて吸収されるため、自然界には存在せず（地表の太陽光の中に含まれない）、ソー
ラーブラインド領域と呼ばれる。このため、太陽光の─ 17 ─ICT 俯瞰報告書 2023

背景ノイズの影響を受けない光空間通信やセンシング

大学、徳島大学が取り組んでいるが、大阪大学はイムへの活用が期待されている。また、深紫外光が存在しラアメリカと共同で開発を行っている。

ない自然環境下で進化してきた生物の DNA は、UVC

深紫外周波数帯の光源デバイスとしては、従来、産領域の中に強い吸収構造を持ち、深紫外 LED を使え業的には主に水銀ランプが用いられてきた。水銀ラン

ば、塩素などの薬剤を用いずに、有害な細菌やウイル

プは高出力且つ安価であるため現在も広く利用されてスなどを効果的に殺菌・不活性化や、光加工・3 D プ

いるが、人体や環境に有害な水銀を含み環境負荷の高

リンタの高精細化や樹脂の硬化、印刷、環境汚染物質

い製品である。水銀廃絶に向け「水銀に関する水俣条

の分解、分光分析、医療応用など、多様な技術領域に約」が発効され、2020 年以降、水銀を含む製品の製おいて今後重要な役割を果たしていくものと期待され造や輸出入の段階的な制限が始まっている。このたている。

め、水銀ランプに代わる新しい小型・低環境負荷光源として深紫外 LED への期待が飛躍的に高まってい2 . 4 . 2 . 現在の研究開発動向る。しかしながらこれまで、光出力とコストの両面で①新たな周波数帯の利活用を目指した ICT デバイス

まだまだ水銀ランプに圧倒的な優位性があり、本格的

Beyond 5 G/6 G の研究が活発化しているが、このに代替が進むような状況には至っていない。今後、光うち 5 G の機能高度化にあたる「超高速・大容量」、

通信応用や水の浄化や感染予防などの殺菌応用（ウ「超低遅延」、「超多数同時接続」は、テラヘルツ波帯

イルス不活性化）、光加工、水銀ランプの代替といっ等の高周波数帯域における無線通信技術により実現でた UVC 高出力ニーズに、コストを抑えつつ対応してきると期待されている。テラヘルツ波は、電波と光いくためには、深紫外 LED の単チップ当たりの光出の中間の周波数を有し、双方の特性を併せ持つ電磁力をいかに高めていくかが最重要課題の一つとなって波であり、エレクトロニクス・フォトニクスの両分

おり、欧米中韓を含む世界中で熾烈な研究開発競争と野のアプローチや融合が必要である。大量生産・普なっている。

及に適した Si CMOS を利用したテラヘルツ帯無線通信用回路技術の研究が国内外で活発化している（図2 . 4 -1）。例えば国外では、米国 Intel 社が 150 GHz 帯
無線受信機チップを開発し、128 Gb/s の通信速度の性能を実証している。また国内では、東工大・NTTのグループによる 300 GHz 帯の無線送受信機チップ開発や、NICT による 300 GHz 帯無線通信でのビー
ムステアリング技術の実証等が進められている。高出力 GaN デバイスについては、住友電工が 5 G 基地
局用トランジスタ用途でトップシェアをもっている
ほか、NICT も日本国内最高の最大発振周波数を報告している（付録 C-2 -1 も参照）。国外では、HRL
Laboratories や University of Notre Dame、Rockwell
Scientific Company など多数の機関で研究開発が行われている。テラヘルツ帯のような高い周波数のシステ

図 2 . 4 -1

テラヘルツ帯無線通信技術

ムに不可欠である高安定な信号源としては、光周波数コムがあり、従来の固体レーザーによるコム発生から②新たな材料を活用した ICT デバイス

光ファイバーレーザベースに、さらに NICT でも技

従来 ICT デバイスとして主に用いられてきた無機術を有する光変調器ベースの光周波数コムへと進展し

材料デバイスに対して、組成や性質をフレキシブルにてきている。最近では更なる可搬性を求めた微小光共設計できる可能性がある有機デバイスの研究開発が進振器を用いたマイクロ光コム（μコム）の研究開発がめられている。重要な用途として、高速な光変調や、国外で進んできている。日本では、NICT と慶應義塾

電気─ 光変換、テラヘルツ波の生成・受信等が挙げ─ 18 ─

第２章られる。高速光変調器として、薄膜 LN、Si、InP、電注目分野の動向

分野研究開発の大まかな方向性は、以下の通りである。

気光学ポリマー（EOP）ハイブリッド光変調器の研究開発が進んでいる（表 2 . 4 -1）。
これらの高速光変調器は、応用や用途によって、要求される変調特性（帯域、V π L）、光損失、デバイ
スフットプリント等が異なっており、単一の材料やデバイス構造により、全ての応用や用途に対して理想的な光変調器とならない状況にある。将来は応用や用途
によって住み分けがなされると想定される。これらの高速光変調器は光情報通信のコアデバイスであり、日米欧で熾烈な研究開発競争が進んでいる。
表 2 . 4 -1

高速光変調器の種類

光変調器

薄膜 LN

Si

InP

EOP
ハイブリッド

帯域
［GHz］

〜 50

〜 40

〜 80

＞ 100

VπL
［V・cm］

2

0. 2 〜 2

0. 8

0 . 03 〜 0 . 3

図 2 . 4 -2

酸化ガリウムデバイス分野の論文出版数

最安定結晶構造に相当するβ - Ga 2 O 3 のバルク単結
晶融液成長に関しては、ウェハー製造の最大手である（株）ノベルクリスタルテクノロジーから最大 4 イン

高速無線通信利用として、テラヘルツ信号を光信号

チのウェハーが市販されている。また、新しい動きとに直接変換するテラヘルツ変調器を用いる方法においしては、東北大学発ベンチャーである株式会社 C&Aて、薄膜 LN を用いた THz 変調器による 100 GHz 帯

から、貴金属ルツボを使用しない新規結晶育成手法

での 70 Gbit/s の伝送実験や、EOP を用いた THz 変に よ る 単 結 晶 Ga 2 O 3 バ ル ク 育 成 が 報 告 さ れ た。 一

調器による 100 〜 375 GHz での直接テラヘルツ変調

方、薄膜エピタキシャル成長は、有機金属気相成長法が報告されている。

（MOCVD）技術の進展が目覚ましい。

空間光変調器（OPA）として、有機 EO ポリマをデバイス開発も、これまでの日本、米国に加えて、用いた方式（EOP-OPA）の研究が進んでいる。シリ中国を中心に活発化しており、トランジスタ、ダイ

コンを用いた方式（Si-OPA）や液晶を用いた Liquid

オード開発成果が、この 2 年でこれまで以上に多く発

Crystal on Silicon（LCOS）方式と比べて、光走査速表されるようになった（付録 C-2 -3 参照）。

度や消費電力の面でより高い性能が期待されている（付録 C-2 -2 参照）。EOP-OPA は日本（NHK 技研と2 . 4 . 3 . 将来展望

NICT）を中心に研究開発がされており、デバイス作

2030 年代にはテラヘルツ波帯無線通信基盤技術の製プロセス技術も特殊であることから、日本が強みを研究開発が実を結び、Beyond 5 G/6 G による「超高もって推進できると考えられる。

速・大容量」、「超低遅延」、「超多数同時接続」の機

酸化ガリウム（Ga 2 O 3 ）は、高効率なパワーエレク

能実装により、テラヘルツ波帯 MIMO 無線 LAN、高トロニクスデバイスや高い放射線下などの極限環境で精度映像（8 K）無線配信・伝送技術などを利用した、の利用が期待される新たな半導体デバイスである。同どこにいても超高速な情報通信の恩恵を受けられる社

分野においては、NICT（当時）の東脇氏によりデバ会が実現できるようになると期待できる（図 2 . 4 -3）。

イス研究の先鞭がつけられ、2012 年以降学術論文出

しかし、この目標を達成するためには、送信機の高出

版数の大きな増加が認められてきたが、過去 2 年間は力化、多素子アンテナに対応した実装（パッケージン

500 編弱とほぼ一定である（図 2 . 4 -2）。新しい半導グ）技術、信号同期手法の開発など、数多くの課題が体分野として広く認知され、この数年研究開発分野とある。これらの技術的な課題に関しては、エレクトしても大きな盛り上がりが認められてきたが、それもロニクス分野におけるテクノロジー統合（Si CMOS+

最近になり落ち着いてきた感がある。現在の Ga 2 O 3化合物半導体ハイブリッド）、５G までに確立された

─ 19 ─ICT 俯瞰報告書 2023

無線通信技術との統合やフォトニクス分野との融合技術の確立などが求められる。また、誘電体等の優れた素材メーカーが多数ある日本の強みを生かし、素材によって差別化を図ることも視野に入れるべきと考えられる。

図 2 . 4 -4

図 2 . 4 -3

有機材料 ICT デバイスの展望

酸化ガリウムデバイスでは、ホール伝導性を有す

将来の超高速無線利用イメージ

る p - Ga 2 O 3 を用いずに如何にデバイス構造を設計す

深紫外光デバイスでは、今後は低環境負荷、小型・るかという課題に対しての解決策を探ると同時に、バルポータブルで高出力な深紫外 LED デバイス技術のア

ク・薄膜結晶成長、デバイスプロセス共に、基盤技術のドバンテージを活かし、光情報通信分野から医療、環更なる開発を、今後の応用を見据えて厚く進めていくこ

境、工業、殺菌分野に至るまで、幅広い分野の生活・とが必要である。その内容は、材料面では、ウェハーの社会インフラに画期的な技術革新がもたらされると大口径・高品質化、エピタキシャル薄膜の導電性制御、考えられる。例えば、光情報通信技術に利用可能なヘテロ構造、表面・界面制御に代表される基礎的な課

光周波数資源の飛躍的な拡大、従来の可視・赤外光

題への取り組みが求められる。また、デバイスプロセ

技術では達成できないソーラーブラインド見通し外ス開発においても、基板・エピ層エッチング加工技（NLOS：Non-Line-Of-Sight）光空間通信等の革新的術、ゲート絶縁膜、エッジ終端など多岐に渡る。

通信技術などが実現されると予測する。このような応用シーンの増大とともに深紫外小型固体光源の更なる高性能化、高機能化、高信頼化に向けた技術開発が進2 . 5 . サイバーセキュリティ

み、深紫外レーザーダイオードや超高感度センシング

急増するサイバー攻撃への対策は国を挙げた喫緊のデバイス等、深紫外光の高度光 ICT 利用に向けたデ課題となっている。サイバーセキュリティの分野でバイス基盤技術のさらなる高度化が実現されると予想

は、サイバー攻撃に関連したデータを大量に集め、そする。

れらのデータを分析して正しく対処できる人材を育成

有機材料 ICT デバイスに関しては、データ通信のすることが重要である。しかしながら、我が国ではこ

高速化において 200 Gbaud（100 GHz 帯域）と駆動電れまで海外のセキュリティ製品・技術を導入・運用す

圧 1 V 以下の実現、無線通信の高速化においてテラる形態が主流となっており、コア技術に係るノウハ

ヘルツ変調器の光と無線間の変換効率の高効率化やウ・知見を蓄積できないことで研究開発が停滞し、セ

100 -400 GHz 電磁波を用いた高速、大容量、低遅延伝キュリティ製品・技術の自給率の低迷を招いている。

送を目指すとともに、新規な情報コミュニケーション

我が国のサイバーセキュリティ対応能力を向上させる

技術（3 D 映像再生やスマートグラス）に必要とされためにどのような研究開発に取り組むべきか、というる可視光での OPA の実現も期待される（図 2 . 4 -4）。

問題意識に基づき、本章ではサイバーセキュリティを取り巻く国内外の動向、及びサイバーセキュリティに関する研究開発動向を俯瞰する。

─ 20 ─

第２章

2 . 5 . 1 . 取り巻く環境

注目分野の動向といったエコシステムが形成されている。さらに、攻サイバーセキュリティを取り巻く環境は急速に変化している。以下の観点について述べる。

撃の短縮化が進み、2019 年には身代金を得るまで 2 ヶ月以上かけていたところを 2022 年には 3 日弱となる

1 . 増加するサイバー空間の脅威など、低コストで成功率を上げるようになってきた。

2 . サイバー攻撃に悪用される IoT 機器

サイバー攻撃の標的は大企業だけでなく、中小企業、

3 . ソーシャルエンジニアリングの進化

公的機関、医療機関など多様化している。

4 . AI とサイバーセキュリティ
5 . 量子コンピュータ時代に向けた技術移行①増加するサイバー空間の脅威
2020 年からの新型コロナウィルス感染症の流行により、人々の生活は大きく変化した。テレワークやオンラインでのビジネス・活動が増えるにつれて、サイバー攻撃の標的も増加している。我が国では、NICT

図 2 . 5 -1で実施されている NICTER プロジェクト 89） において、継続的に国内外の約 30 万の未使用の IP アドレス
空間（ダークネット）に届く通信（パケット）を観測

NICTER で観測した 1 IP アドレス当たりの年間総パケット数（過去 10 年間）②サイバー攻撃に悪用される IoT 機器

しているが、このパケット数はマルウェアの感染活動

インターネットに接続された機器や家電製品、監視などインターネット上の不正な活動の活発さを示す一カメラなどの Internet of Things（IoT）が、サイバーつの指標となっている。この NICTER プロジェクト

攻撃の対象となっている。2022 年に NICTER で観測

における大規模サイバー攻撃観測網で 1 アドレス当たした主な攻撃対象（宛先ポート番号）の上位 10 位をりに届く年間総観測パケット数は、図 2 . 5 -1 に示す

図 2 . 5 -2 に示す。円グラフの水色の部分が、Web カ

ように 2020 年に前年比 50 % 増と急増して以来、高いメラやホームルータなどの IoT 機器に関連したサイ水準で推移している

90）。

バー攻撃関連通信である。

サイバー攻撃は社会的・政治的な主張を目的としこのような IoT 機器は、機器の性能が限定されてた攻撃もある一方、組織・重要インフラ・国家を標いる、管理が行き届きにくい、ライフサイクルが長い的とした経済犯・組織犯的なものが増加しており、など、サイバー攻撃に狙われやすい特徴を持ってい2022 年のサイバー攻撃のうち、金銭を脅し取ることる。IoT 機器に脆弱性がある場合、攻撃者はこれらの91）。

機器を操って大規模なサイバー攻撃（DDoS 攻撃）をまた、最も狙われた地域はヨーロッパであり、地政仕掛けるなど、攻撃を拡大させることが可能となる。

学的緊張を利用したものと考えられる。特に近年、

特に 2022 年には、日本国内で複数のデジタルビデオ

組織のデータを暗号化し、その解除のために身代金

レコーダー製品が Mirai というマルウェアに感染し、（ransom）を要求するランサムウェア攻撃が進化してDDoS 攻撃の踏み台として悪用される事象が発生しいる。暗号化したファイルの復旧だけでなく、窃取した。当事象に関しては、前述の NICTER プロジェク

た組織の機密情報や個人情報をダークウェブ上のリー

トを通じて、製品開発者の協力の下で機器の脆弱性をクサイトへ暴露することを材料に脅迫し、身代金を高調査し、製品開発者が把握していなかった未知の脆弱額化する二重恐喝（double extortion）が増加し、ラ性が明らかになったほか、この脆弱性を悪用する攻撃

ンサムウェア攻撃によるデータ漏洩の増加の一因とが、対象となる機器のみに対してピンポイントで送らなっている。また、ランサムウェアのビジネス化、分れている実態が観測された。インシデントに関する情業化が進み（RaaS, Ransomware as a Service）、ラン報を迅速に共有し、対策方法の検討や啓発、被害の拡

サムウェアを作成する能力を持たない組織でも攻撃が大防止に向けた脆弱性対策を迅速に行うことが、ます可能になるパッケージを RaaS オペレータが開発・配ます重要になっている。

（extortion）を目的とした攻撃は 27% にのぼった

布し、攻撃の実行者であるアフィリエイトが請け負う
─ 21 ─ICT 俯瞰報告書 2023

⑤量子コンピュータ時代に向けた技術移行
現在使われている公開鍵暗号は大規模な量子コン
ピュータが実現すると安全性が低下してしまうことから、昨今の量子コンピュータの目覚ましい発展はサイバーセキュリティの観点では大きな脅威である。これに備え、米国国立標準技術研究所（National Instituteof Standards and Technology, NIST） は 量 子 コ ン
ピュータによる攻撃に耐えうる新しい暗号技術「耐量図 2 . 5 -2子計算機暗号」（Post Quantum Cryptography, PQC）

NICTER 観測による 2022 年のサイバー攻撃関連
通信の主な攻撃対象（宛先ポート番号）の標準化を 2016 年から開始した 93）。世界中から応募された候補の中から 2022 年７月に標準化対象となる③ソーシャルエンジニアリングの進化

複数の方式が発表された。

ソーシャルエンジニアリングとは、人間の心理的傾

今後は現在の暗号方式から PQC にどのように移行

向や社会的行動を利用し、その脆弱性を突いた攻撃をしていくかが課題となる。すでに広く普及している暗行う手法である。具体的には、ネットワーク管理者に号モジュールをすべて置き換える必要があり、多大ななりすまして緊急を装いターゲットとなる人物に電話費用と長い移行期間が必要となる一方で、現行の暗号をかけてパスワードを聞き出すなど、サイバー攻撃なを解読可能な量子コンピュータが開発されるまでの時

どと比べ、高度な技術を使わずに侵入に必要な情報を間は刻一刻と迫っている。移行への対応はすでに喫緊入手する方法である。フィッシングもソーシャルエンの課題である。

ジニアリングの一種で、偽のウェブサイトを作成し、本物のウェブサイトと見分けがつかないようにして

2 . 5 . 2 . 現在の研究開発動向

メール等でその URL をクリックさせるよう誘導し、

サイバーセキュリティ分野における現在の研究開発

ユーザーの ID やパスワードなどの個人情報を盗み出動向について、具体的ないくつかのサイバーセキュリ

すことを目的としている。2022 年もフィッシングは

ティ技術、およびその基礎となる暗号技術に焦点を当

依然、侵入手口のトップとなっており、フィッシンてて述べる。

グが感染手口となったインシデントの割合は 41 % で①サイバーセキュリティ技術あった 91）。
ソーシャルエンジニアリングは、技術的な脆弱性を■データ駆動型サイバーセキュリティ技術

利用する攻撃手法とは異なり、相手の人間性や社会的実データに基づきサイバー攻撃を複数の側面から心理を突く攻撃である。このため、心理学やヒューマ

観測する技術、状況把握を支える可視化技術、機械

ンファクタ、ユーザブルセキュリティといった観点か学習等の AI 技術を駆使した自動分析・自動対策技術

らのアプローチが不可欠である。

の確立・高度化が求められている。前述の NICTER
プロジェクトによる観測・分析結果は政府や 関 連④ AI とサイバーセキュリティ

組織と共有して対処に役立てられるほか、一 部 はAI 技術をマルウェアの自動分析や攻撃の検知・脅
威予測に活用するなど、AI のサイバーセキュリティ

NICTERWEB 94）上で一般にも公開されている。
■ AI ×サイバーセキュリティ

対策への活用手法が進展する一方、サイバー攻撃の高

機械学習等の AI 技術とサイバーセキュリティ技術

度化にも AI 技術が悪用される恐れがある。例えば、を融合させた研究開発では、インターネット上でのマ攻撃者が AI を利用してフィッシング攻撃の精度を向ルウェアキャンペーンを検知・分析する技術、大量の上させ、より効果的な攻撃が可能になることが懸念さ

マルウェアを分析してその機能を類推する技術、多種れる。また、AI そのものに対する攻撃手法も数多く

多様なセキュリティアプライアンスが発報したアラー

生まれており、AI を防御する技術「AI セキュリティ」

ト情報から真に対処が必要な重要なアラートを抽出すの確立も急務となっている

92）。

る技術、JavaScript やユーザのアクセス履歴より危険─ 22 ─

第２章

注目分野の動向な Web ページを検出する技術、脅威インテリジェンている。こうして得られた知見は「5 G セキュリティガ

スの抽出・分析技術など、収集した大量のサイバーセ

イドライン」95）として総務省より公表されている。

キュリティ情報からリアルタイムに付加価値の高い情■‌サプライチェーンリスクに対応するハードウェアセ報を得るための研究開発が行われている。

キュリティ検証技術■サイバー攻撃観測技術

IoT 機器の普及やサプライチェーンリスクの高まりに

特定の組織を狙う標的型攻撃では、被害を受けた企

よって、ある機器に脆弱性や意図的に仕込まれたバック業や組織から攻撃の詳細情報が出てくることは非常にドア（外部から侵入可能な裏口）が存在しないか検証

稀であり、標的型攻撃の実態把握や適切な対策導出がする技術の重要性が高まっている。一例として、ファー困難である。攻撃者が侵入先でどのような振る舞いを

ムウェア やカーネル モジ ュール から FPGA（Field-

しているのかを観測する一手法として、実組織を精巧

Programmable Gate Array）、IC チップ、センサデバに模倣した巨大なダミーネットワークを構築し、標的型

イスのようなハードウェアにより近い領域のセキュリ

攻撃等のマルウェアを実行して攻撃者を誘引し、ステティ技術の研究開発が実施されている（図 2 . 5 -4）。

ルスに観測を行うことができる（図 2 . 5 -3）。人間の攻
撃者のアトリビューションや、ダミーデータの中にビーコンを仕込むことで、真の発信元の特定が可能である。

図 2 . 5 -4

図 2 . 5 -3

サプライチェーンリスクに対応する
ハードウェアセキュリティ検証技術■ユーザブルセキュリティ

標的型攻撃誘引基盤 STARDUST

セキュリティの課題を考える上で人間（ユーザ・シ■ 5 G/Beyond 5 G セキュリティ

ステム開発者・サービス提供者）の観点を無視するこ

5 G の商用利用が開始され、「超高速大容量」「高信とはできない。特にユーザがシステムやサービス等を頼・低遅延」「多数同時接続」の特徴を持ったネット

利用する際に、その使いやすさ（ユーザビリティ）はワークが普及し始めている。5 G ネットワークでは多重要である。一方で、セキュリティ確保のためにシス

種多様なデバイスが繋がり、自動運転や遠隔医療からテムが複雑になってユーザビリティが損なわれる等、

スマート農業・スマートファクトリ、高精細映像制作

セキュリティとユーザビリティはトーレドオフの関係など様々なサービスの実現が期待される一方で、新技になりやすい。したがって、セキュリティが確保され術の導入によりこれまでの環境では想定していなかっつつ、ユーザーにとっての効果、効率及び満足度を損た新たなセキュリティ脅威の懸念が生まれている。

なわずに本来の目標を達成する「ユーザブルセキュリ

我が国では、2020年に KDDI、NTT ドコモ、NEC、ティ」の考え方が重要になってくる。例えば、一般

NICT 等 が 中 心 と な り、 共 同 で 5 G セ キ ュ リ テ ィ

ユーザがアプリダウンロード時にプライバシーポリ

検証用テストベッドの整備と研究開発を開始した。

シーを理解できないまま同意することや、身体障碍者

NICT の環境内にオープンソースソフトウェアであるのセキュリティ認証における不便さなどが課題となっ

OpenAirInterface および free5 GC を利用した 5 G コアている。他にも、脆弱な機器を利用し続けている一般

ネットワークと、Software Defined Radio（SDR）機

ユーザに対して適切なセキュリティ通知や対処方法の器による無線アクセスネットワークを含めた 5 G 検証

通知手法や、ナッジを活用することで望ましい方向へ

環境を構築し、5 G 環境におけるセキュリティ脅威のユーザの行動変容を促す手法などについて、研究開発

検討とモデリング分析、緩和策等の技術検証を実施しが実施されている。

─ 23 ─ICT 俯瞰報告書 2023

②暗号技術関する研究が国内外の学会で盛んに行われている。特■信頼されるデータ流通のための暗号技術にブロックチェーン上で実現するスマートコントラク

DFFT（Data Free Flow with Trust：信頼性のあトや、デジタルコンテンツやアセットの所有権を保証る自由なデータ流通）とは、「プライバシーやセキュ

する NFT（Non-Fungible Token）が注目されている。

リティ、知的財産権に関する信頼を確保しながら、ビ
ジネスや社会課題の解決に有益なデータが国境を意識

2 . 5 . 3 . 将来展望

することなく自由に行き来する、国際的に自由なデー

サイバーセキュリティ分野における我が国の国際競タ流通の促進を目指す」というコンセプトである。

争力の強化をはかり、政府機関や重要インフラ事業者

DFFT は、2019 年 1 月にスイス・ジュネーブで開催

等のサービスを支えるセキュリティ技術が過度に海外された世界経済フォーラム年次総会（ダボス会議）にに依存する状況を回避・脱却するためには、国内でサて、安倍総理（当時）が提唱し、2019 年 6 月の G20

イバーセキュリティ情報を生成・蓄積・提供できる環

大阪サミットにおいて各国首脳からの支持を得て、首境が不可欠である。また、日々進化する技術により増脳宣言に盛り込まれた。データの提供・収集・保管・大するサイバー空間のセキュリティリスクに対応し、解析・展開の各段階におけるセキュリティやプライバ

社会の安全を守っていくためには、その担い手となるシーを確保するための暗号技術の研究開発は古くから

サイバーセキュリティの専門知識を持つ人材が不可欠行われているが、特に「秘密計算」という、データのであるが、これらの人材は依然として不足しており、機密性やプライバシーを確保しながら計算結果を得る

その育成を一層加速していく必要がある。

暗号学的手法の研究開発は日本が強みを持つ分野であ

このような問題意識に基づき、我が国ではサイバーる。戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）第攻撃に関連する膨大なデータや人材育成の知見を活用

3 期の課題にも含まれている。一例として、プライバ

し、産学官の結節点（ネクサス）となる先端的基盤のシーを保護しながら独立なノード間での協調的機械学構築を目指し、2021 年 4 月にサイバーセキュリティネ

習を実現する連合学習技術が開発され、NICT と複数

クサス（CYNEX）98） が新たに組織された。本取り組の金融機関が連携した実証実験が行われており、よりみを通じて、サイバーセキュリティ情報を国内で収精度の高い不正取引検知の実現という社会課題の解決

集・蓄積・分析・提供するとともに、社会全体でサイに向けた取り組みが行われている96）。

バーセキュリティ人材を育成するための共通基盤を開■量子コンピュータ時代に向けた暗号技術

放することで、日本のサイバーセキュリティの対応能

量子コンピュータが利用可能となった時代にも安全力向上が期待されている。

に利用できるセキュリティシステムの確立を目指し、

昨今、サイバーセキュリティは安全保障上ますます

各国ともに量子暗号通信、耐量子計算機暗号及び耐量

重要な要素になりつつある。サイバー攻撃は国境を越子性のあるセキュリティプロトコルの設計、開発、安えて行われること、現代のサプライチェーンはグロー

全性評価、実装に関する研究開発が活発に行われていバルに展開されていることを踏まえると、一組織や国る。具体的には、耐量子計算機暗号の世界標準となる家で独立して対応するだけでは限界があり、グローバ

ことが予想されている格子暗号、多変数公開鍵暗号等ルな連携が必要である。例えば、北大西洋条約機構

や、現在広く使用されている RSA 暗号、楕円曲線暗（NATO）と日本の間で、サイバー空間を含む安全保号等の安全性評価に関する研究開発が進められてい障上の協力関係を構築する動きがある 99）。関係者間る。我が国では、その成果をもとに電子政府推奨暗号で信頼関係を構築し、情報共有をはかり、協力体制をの安全性評価や、暗号技術の適切な実装法や運用法築くことでより効果的な対策を講じることができる。

の検討が行われている97）。量子暗号通信については、そのためには、例えば国立の研究機関等が持つ中立性

2 . 6 章を参照いただきたい。

を活かし、海外の研究機関等との緊密な連携により、■ブロックチェーンのセキュリティ

サイバーセキュリティ研究開発の世界的中核拠点を目

Web3 . 0 時代において、ブロックチェーン技術は、指していくことも重要と考えられる。

より分散化され、セキュアで透明性の高い Web 環境の実現を目指す中核技術であり、そのセキュリティに─ 24 ─

第２章

注目分野の動向

能改善の努力によって、誤り訂正機構実装に必要な物

2 . 6 . 量子 ICT

理量子ビット数に関して、従来からの考え方が見直さ

1 . 2 章でも述べた通り、日本を含む世界各地域におれるほどの精度改善が実現されつつあり、30 年後のいて、量子技術を用いた ICT 分野の研究開発が現在

汎用量子計算機の実現を見据えて、熾烈な研究開発競活発に進められている。これらは、量子もつれや量子争が繰り広げられている。

干渉といった、物質の量子力学的性質を直接操ること

量子計算手法のひとつとして量子アニーリングもあで、従来の概念にはない全く新しい ICT スキームをる。これはカナダの D-wave 社が最初に実用化した、開拓しようとするチャレンジングな試みである。大規

量子ビットを使った情報処理方法である。これらは量模な超並列情報処理を可能とする量子計算技術、通常子ビットを使う情報処理という観点から量子計算機のの通信では実現できない機能を実現する量子情報通信

一つとして位置づけられる場合もあり、条件によって技術、量子力学的効果を用いることにより究極的な計は計算量的に量子計算機と同等の能力を有するという測性能を実現する量子センシング技術等、その可能性

理論的な考察があるが、その一方、量子アニーリング

は多岐にわたる。実際、量子情報通信の一形態としての代表的な応用として検討されている組み合わせ最適の量子インターネットや、量子計算技術を実装した量化問題などについて、従来の計算機よりも効果的に解子計算機（量子コンピュータ）などが注目を集めていけるかどうかは理論的に明らかになっておらず、そのる。その一方、実現には物理学的原理にまで立ち戻る

実効性については未知の部分が多い。

ような根本的かつ究極的な技術革新が必要であり、理論、実験の両面から多くの研究グループが様々なアプ②量子通信技術

ローチにて研究開発を進めている。本章では、その中量子力学の性質を使った通信である量子通信は、情から「①量子計算技術」、「②量子通信技術」、「③量子報の盗聴を量子力学の原理に基づいて検知できること

デバイス技術」にフォーカスし、技術俯瞰を行う。

から、情報秘匿が求められるセキュアな通信技術として有用性が高い。特に、「量子暗号」は絶対安全的に

2 . 6 . 1 . 取り巻く環境

秘密鍵の共有を可能とするものであり現在すでに実用①量子計算技術

化されている。実際、ネットワーク状の量子暗号のテ

量子計算機を実装し、従来の計算機よりもはるか

ストベッドが、光ファイバ網上に、日本、EU、アメに早く情報処理を実行したと主張する Google の論

リカ、中国、韓国などで計画あるいは構築されてお文や、IBM により近未来における量子計算機大規模

り、応用研究の主軸は、量子暗号ネットワークをシス化のロードマップが提示されたことによって、世界テムとしてどのように機能実装し活用するかに移って各国で多くのプロジェクトが立ち上がっている。先いる。その一方、量子暗号のやり取りが可能となる光

日、日本においても一般利用が可能な量子計算機のファイバ通信距離の限界は数百キロ程度であるとの理実装が報道されるに至った。これらは NISQ（Noisy

論考察もあり、当該技術の利用シーンを限定する大きIntermediate-Scale Quantum）と呼ばれる範疇に入な要因となっていることから、解決に向けた技術革新

る量子計算機であり、商用公開などでその実験的な利が模索されている。

用が可能になっているが、実用的に意味のある量子計

光ファイバ等を用いずにレーザー光などによって直接算機という観点では依然として十分な性能が得られて的な通信を行う技術は、量子暗号通信の最大の技術課いない。量子情報処理の基礎単位である量子ビット

題である通信距離問題の解消につながるため、双方のの実装には、「任意操作を実現可能にすること」、「コ

技術補完的な運用が研究開発の方向性のひとつとなっヒーレンス時間を十分に長くすること」など実現すべている。この技術は衛星間秘匿通信において使用されてき技術要件が多数あるが、その全てを満たす方式は

おり、世界で初めて衛星を使って量子暗号通信を実現しいまだ見出されていない。現在は、超伝導、イオン、

た中国に技術的、経験的な観点から一日の長がある。

光、スピンといった各種方式で実現される量子ビットの性能を最大化させる努力がなされるとともに、その③量子デバイス技術

技術可能性を見極めている段階にある。なお、上記性「量子」をキーワードとした研究開発が世界的に活─ 25 ─ICT 俯瞰報告書 2023

発化する中、実際に数々の量子状態をどのようにデバ

減、マイクロ波部品の微小化やオンチップ化に向けたイス実装するのかに関して多くのアプローチがある検討など、大型の量子計算機実現に向けた複数の取りが、特に超伝導現象を利用したデバイスの存在感が増

組みがなされている。コヒーレンス時間が長く、高いしている。超伝導現象を利用して実現する超伝導量子演算精度が実現可能なイオンや中性原子方式では、演

ビットは、その優れた集積性とスケーラビリティか算精度を極限まで高めることで誤り訂正を介さず物理

ら、イオン、光、スピン、原子、といった数ある量子量子ビットをそのまま用いて、量子計算機を実現しよビット候補の中でも最も集積化が進んでいる。

うという動きもある。その他、精度改善に寄与する理量子通信で利用される鍵となる技術である単一光子

論的な試みも行われている（付録 C-4 -1）が、いず

生成・検出技術は極めて重要であることから、安定しれの試みにおいても理論的に証明されているような量た単一光子源や高感度な受光装置の開発も進んでい子計算機の優位性を実用的なレベルで実証する精度・る。特に受光装置において、超伝導現象を利用した超規模の実現にはまだ時間が必要（早くても 2030 年）

伝導ナノストリップ単一光子検出器（SNSPD）は通信であるとの感覚が共通認識である。このような現状の波長帯で高検出効率、低暗計数率（低ノイズ）、高計

ため、理論的には、現在ある NISQ デバイスのみで実数率、低ジッタという優れた性能を有することに加え、装可能な量子計算アルゴリズムの研究や、小型の量子素子を基板上に集積化する技術も開発が進みつつある計算機と従来型のスーパーコンピュータを組み合わせ

ことから量子情報通信分野において広く普及しており、た量子高度計算情報処理の研究など、まずは現有技術実用化に向けた研究開発が進行中である（図 2 . 6 -1）。

を駆使することで実用に耐える量子計算機を実現しようとする試みもなされている。
②量子通信技術
量子通信の実行可能距離を延ばす手段として提案された手法（量子中継）の実現に向けた実験的研究が各方面で実施されている。その実現には、量子情報のまま処理できるノード（量子ノード）の実現が必須であり、例えば「光」と「物質」といった異なる媒体間で量子情報を変換、伝達する研究に多くのリソースが投入されている。応用に向けた研究としては、量子暗号

図 2 . 6 -1

ネットワークを利用して実用機能を実装しようという

NICT で開発された単一光子検出器

試みがある。具体的には、中間ノードを経由する「鍵2 . 6 . 2 . 現在の研究開発動向

リレー」を行うことで長距離にて鍵共有を可能にする①量子計算技術

ような単純なものから、秘密分散やネットワーク符号

量子ビットの運用技術確立に向け、超伝導、光、スなどの古典的なネットワークプロトコルに量子暗号がピン、原子、イオンといった各種物理量の利用が検討

供給する秘密鍵を組み合わせることで、従来の古典的されており、それぞれの方式やリソースでどこまでスなプロトコルでは実現できなかった安全性を実現する

ケールの大きな量子計算機が実現できるかを確認してものまで多様な研究の方向性がある。

いる段階にある。意味のある量子計算の実行可能規模

光ファイバーを用いた量子情報通信技術に関わる基を示す指標（例：Quantum Volume）の拡大や、その礎的研究として、透過率の高いファイバやノイズの小基礎となる量子計算の演算精度の改善に向けた研究開

さな受光素子など基礎的なデバイス性能向上に向けた発が理論、実験の双方から進められている。

努力も進められている。これらは、量子通信可能な距

現在集積化に最も成功している超伝導量子ビットに離の理論限界向上に有用であるだけでなく、通常の通おいては、冷凍機中の量子ビット数が十万程度に増大

信技術の性能向上にも繋がるものであり地道に取り組する状況を想定して、配線密度の高いケーブルの使

むべき課題である。

用、制御シーケンスの光パルス化による熱流入量の低─ 26 ─

衛星を使った量子通信技術については、衛星打ち上

第２章

げが非常に高コストであるため、特定の研究拠点に限

2 . 6 . 3 . 将来展望

定されてはいるが、着実に開発が進められている。例①量子計算技術

注目分野の動向

えば、中国では 2017 年に衛星量子暗号の実験成功を2030年-2040年には、大規模な実機が実現できると報告しており、ヨーロッパでは、EU が独自に 2025

考えられているが、多種ある量子ビット手法のどれが年に軌道上試験を実施、2028 年にサービス開始する実装技術として結実するのかについては予断を許さな計画を発表している。

い。現時点で方向性を絞りこむことは得策ではなく、
むしろ探索的なアプローチによって技術的可能性を広③量子デバイス技術く探る研究が今しばらくは重要である。また、量子計

量子デバイスの候補として多くの物理概念の活用が算機を大規模化するにはシステムを分散化する必要が検討されているが、その優れた集積性とスケーラビリ

あることから、量子媒体変換技術で量子情報を光など

ティから、超伝導を用いたデバイス技術に一日の長がに変換して空間的に移動できるようにする技術開発もある。超伝導量子ビットについては、量子状態の保持

不可欠となる。冷却マイクロ波ケーブル方式によっ

時間（コヒーレンス時間）の延伸が長年の課題であって隣接した冷凍機間をコヒーレント接続することで、たが、近年はタンタル（Ta）や窒化物超伝導体を電5000 量子ビット程度を搭載した冷凍機群にて 10 万量

極材料とすることで 0 . 1 ms 以上のコヒーレンス時間

子ビット程度の量子計算機を 5年後ぐらいに実現するとを安定して実現できるようになってきた。一方、素子いうのが、大まかなマイルストーンになると思われる。

ごとに回路パラメータを任意設定できることも超伝導
量子ビットの利点であることから、できあがった素子②量子通信技術に個別にレーザーを照射（ポストアニール）して素子

地上の光ファイバーによって世界規模の量子暗号特性を調整する手法の開発も進んでいる。また、1 台

ネットワークを実現するためには、量子中継技術の確の冷凍機で動作可能な素子数は、数 10 mK という極立が重要である。その実現のため、1）単一光子生成

低温環境に導入できる配線本数や、低ノイズアンプ、デバイスの実現、2）量子媒体変換技術、3）量子ビッ

サーキュレータといった周辺パーツの実装スペース、トに対する簡単な量子操作を正確に実装する技術、な

消費電力等で制約されるため、それらの小型化、低消どの技術確立が重要である。
一方、衛星を使った量子暗号技術は安全保障の観点

費電力化、極低温で動作する制御回路等の開発も進められている（図 2 . 6 -2）。

から日本が独自技術として開発、保有する必要がある。その際、1）昼間でも通信可能であること、2）曇りでも通信可能であること、3）衛星にセキュア性を求めないこと、などが技術要件として重要であり、それぞれが実現できれば可用性と信頼性が飛躍的に向上すると考えられる。

⒜

イオントラップを用いた量子ビット③量子デバイス技術
超伝導量子ビットについては、1 ms 以上のコヒー
レンス時間を安定して実現できれば、ゲートフィデリ
ティのさらなる改善が可能であり、計算精度の飛躍的な向上が期待される。一方、回路パラメータのばらつ
き低減も重要で、レーザーによるポストアニールだけ
でなく、抜本的にばらつきを抑制する作製プロセスの開発も重要となるであろう。これらの実現には、回路方式だけでなく、材料プロセスから取り組む必要があ

図 2 . 6 -2⒝超伝導量子ビット

量子計算機や量子中継で用いる量子ビットの例

り、そのような研究開発の先に実用的に意味のある計算において「量子」を用いる優位性が実証される日も─ 27 ─ICT 俯瞰報告書 2023

遠くないだろう。一方、汎用量子コンピュータの実現には、NISQ コンピュータよりもさらに素子数を 4 〜

2 . 7 . ユニバーサルコミュニケーション

5 桁増やす必要があるが、解決すべき様々な問題が山人と人、人とモノ（ロボットなど）、あるいは、モ積しており、実現にはまだ時間を要すると思われる。

ノ同士が豊かにコミュニケーションをとることができる未来社会はすぐそこまで来ている。人間中心の社会④おわりにでは、主なコミュニケーション手段となり得るのは、

これらの諸問題が解決し、将来に量子情報処理が成

言葉や人の表情やしぐさ、人のとる行動などである。

熟した世界では、現在のネットワーク（古典ネット

本章では、言語および非言語情報を含めた包括的でワーク）と新しい量子ネットワークの融合が進んでい様々な壁を超えるコミュニケーションを「ユニバーサ

くと考えられる。そこでは、ネットワークの多層化がルコミュニケーション」と捉え、その動向について概進み、古典的なネットワークに加えて、量子的ネット

観する（図 2 . 7 -1）。一般に円滑なコミュニケーション

ワークを利用した究極的セキュアな通信が確立されるを阻む壁には言語の壁、知識の壁、さらには文化の壁と共に、量子的ネットワークによる量子コンピューがあり、これらの壁を乗り越えるために様々な研究開

ティングの高性能化や量子センサーネットワークが実発が進められている。特に、多様なコミュニケーショ

現されていくと考えられる（図 2 . 6 -3）。

ンを支える AI 技術は、近年急速に発展している。

以上、量子 ICT 分野に関する技術俯瞰として、取昨今話題となることの多い AI 技術には識別系と生り巻く環境や現在の研究開発動向、将来展望について

成系のものがある。前者は、文書分類のように入力述べた。この技術への取り組みはこれまで学術的な視データを振り分ける作業に適しており、後者は、文章点から語られることの多かった「量子力学」を情報処

生成のようにデータのサンプルを擬似的に生み出す作

理や通信に使える技術として「実装」していこうとす

業に適している。最近は、生成系の AI 技術の性能がる野心的な試みとも言える。ひと昔前であれば夢物語

格段に良くなってきた。それに伴い、ユーザの支持をであった量子計算や量子暗号、量子通信などが近年の得て、広く商用でも使われるようになりつつあり、生様々な技術革新により、実際に手の届くところにまで成系の AI 技術を活用した新しいサービス（メール自来ている。この技術が実際に使われるようになれば、動作成やデザイン支援など）が次々と生まれている。

セキュアな情報通信の実現や有用な材料探索の加速、

生 成 系 AI の 代 表 例 で あ る 対 話 AI の ひ と つエネルギー的側面からの環境負荷低減への貢献など国

ChatGPT に つ い て は、 早 期 に 20 社 超 の 大 企 業 が民生活に多くの福音をもたらすことは間違いない。日ChatGPT を活用したサービスの提供を発表したとい本が優位性を持つ分野のひとつでもあることから引きう報告もある。人の言葉を処理する音声認識や機械翻続き継続的な開発が必須である。

訳、音声合成といった多言語処理技術においても、識別系から生成系の AI 技術に移行しつつある。
また、近年、音声やテキストだけでなく、画像や各
種 IoT データなどのマルチモーダル情報を扱う AI 技術も注目されており、扱われる情報は、音声、テキス
ト、画像等それぞれ単独の情報だけではなく、複数組
み合わせたものへと多様化している。実世界（フィジカル空間）と仮想世界（サイバー空間）が高度に融合した未来社会においては、実世界をモデリングして（付録 C-3 -1 参照）サイバー空間に再現し、そこでの分析結果を実世界にフィードバックして、コミュニ

図 2 . 6 -3

量子インターネットの将来像（NICT 量子インター
ネットホワイトペーパーより改変）

ケーションやその先の行動の変容につなげるデジタル
ツイン（付録 C-3 -2 参照）が実装され、都市計画の立案などに活用されている。そこでも、マルチモーダ
ル情報を扱う AI 技術が活用されつつある。

─ 28 ─

第２章

注目分野の動向2 . 7 . 1 . 取り巻く環境①多言語処理技術（音声認識・合成、機械翻訳、同時通訳）
音声認識、合成については、ともに 2010 年頃まで
は統計的手法が主流であったが、深層学習技術の台頭により、統計的手法の一部機能をニューラルネットに置き換えたハイブリッド技術が広く普及した。その後、2016 年頃から全ての音声認識、合成処理をニュー
ラルネットで実施する End-to-End 技術の研究開発が主流となった。深層学習の台頭以降、音声認識におい て は GAFA、Microsoft、IBM 等 の 所 謂 Big Tech
図 2 . 7 -1

がしのぎを削って研究開発を主導し、様々な手法が提未来のユニバーサルコミュニケーション案された。また、音声検索アプリやスマートスピー
一方で、AI が、本物と区別がつかないような偽情報

カ等の様々なプロダクトが開発され、広く利用されや、偏見のある情報、プライバシーや著作権等を侵害ることとなった。音声合成においては、Google Deep

する情報等を生み出してしまうという問題も指摘されMind が 2016 年 に 提 案 し た WaveNet を 皮 切 り に、ている。AI がそれらの情報を適切な情報と誤って学習

ニューラルネットを用いた音声合成モデルが主流となし、その AI を使ったユーザにより不適切な情報がさらり、現在では CPU のみで処理可能な高速・高品質なに拡散されるといったことや、詐欺やなりすまし等にモデルが多数登場している。また最近では、マイクロ悪用されるといった行為が蔓延し、社会の混乱につな

ソフト社の VALL-E のように、任意の話者の声で合がることが危惧されている。さらには、どういった学

成可能な複数話者モデルも提案されている。

習データを用いて学習したのかがわからない AI が生成

機 械 翻 訳 に つ い て は、2016 年 に、Google 翻 訳 がした身元不明の文章が溢れることで、個人の意思決定

ニューラルネット機械翻訳（NMT）を導入して以をゆがめる恐れがあることや、産業発展や技術革新が来、一層の高精度化が進んでいる。メジャーな機械翻重視され人権や民主主義に AI が与える影響について

訳プロバイダーとしては、Google、Microsoft に加え

100）

。

て、DeepL が広く国内外で使われるようになってい生成系の AI に対する世界の動向としては、偽りやる。一方、同時通訳については、研究開発は盛んにお偏見の制限や、プライバシーや著作権の侵害等の制限

こなわれているが、実用化の動きは始まったばかりでが難しいことを理由に ChatGPT の利用を禁止する発ある。また、画像を活用したマルチモーダル翻訳につ表や、EU における AI の倫理規制の整備等、慎重ないては、研究段階である。これらの機械翻訳技術につ動きもある。我が国としても、社会の混乱やビジネス

いては、一般的なテキストについて 8 〜９割程度にはの遅延に陥らないようにするため、技術的検討のみな達しており、精度は向上してきているが、汎用性や使らず、倫理的な規範やガイドラインの策定や法的な枠い勝手の面ではまだ発展の余地がある。

の議論が実質的にされていないといった指摘もある

組みの整備を進める必要がある。特に、データの収集
や AI が生成したコンテンツの利用において、透明性②大規模言語モデル（対話技術）や公平性、多様性の確保、責任の明確化、個人情報や著作権等の権利保護の検討が重要となる。

汎用的な大規模言語モデル（Large Language Model、
以下 LLM）は巨大なニューラルネットであり、大規模

以下では、特に、言葉に関する技術の研究開発動向なテキストデータ（Web テキストが中心で、数百 GB 〜に着目し、①コミュニケーションの基本となる多言語

数 TB）を事前に学習させて利用する。最終目的となる処理の技術、②それらを支える大規模言語モデル及び様々な言語処理タスク（質問応答、テキスト生成、機それらを活用した対話技術を取り上げて概観する。

械翻訳等）用の学習データを用いてさらに追加で学習（ファインチューニングと呼ばれる）して、それらのタ
スクを高精度で行わせることができる。LLM は、一つ─ 29 ─ICT 俯瞰報告書 2023のモデルに基づいて様々なタスクが実行できることから

おり、日本企業での活用も始まっている 108）。他にも多ファウンデーションモデル（基盤モデル 101））とも呼ば

数の民間企業や研究機関が同様の試みを発表しておれ、基本的なアーキテクチャとして Transformer

102）

と

呼ばれるものを踏襲している（付録 C-3-3参照）。

り、LLM を活用した対話 AI に関する研究開発は熾烈を極めている（付録 C-4 -5 も参照）。

従来、言語処理の研究開発では、それぞれのタスク
ごとにニューラルネット等の機械学習器を設計し、対象のタスク専用のデータで学習を行い、タスクを実行してきた。LLM は、言語処理のありとあらゆるタス
クが一つのモデルで高い精度で可能となる夢の技術として期待されている。また、LLM は、人間が使う自然言語のみならず、プログラミング言語も対象に学習することが可能で、プログラムのコードを生成できるものもある。特に生成系の LLM は、プログラムの

図 2 . 7 -2

近年の LLM に関する動き

コード生成も含め様々なタスクを実行可能なことから、ホワイトカラーの仕事のやり方に革命を起こすと

2 . 7 . 2 . 現在の研究開発動向いう点でも注目を集めている。しかしその一方で、識①多言語処理技術

別系の LLM に比べて、実利用の点で後述するような（音声認識・合成、機械翻訳、同時通訳）

リスク要因がある。

音声認識においては、Big Tech に加え、アジアのLLM として最初に著名になったのは、GPT-3（1 ,750

Baidu、iFlyTek、LINE（ワークスモバイルジャパン

103））である。その能力の高が買収）等の台頭があり基礎技術の研究開発競争が激さ、短期間で億を超えるユーザを集め、社会現象を巻化している。また、国内においては、NTT、Yahoo

億パラメータ、Brown ら

104）

もこれの改良版と言えJapan 等が気勢を上げている。技術面では話者識別、る。また、よりパラメータを増やし、ニューラルネッ

言語識別や、様々な音響信号処理技術等を End-to-

トをより巨大にすることでより高精度なものの実現をEnd 手法の枠組みで取り込んだ複合的な音声認識技

目指すことが一種のトレンドとなり、GPT-3（付録

術が提案されている。また、Google、Microsoft 等がC-3 -4）の後を追う形で、Google の PaLM（5 ,400 億提供する有料音声認識 API の他、OpenAI Whisper

き起こしている ChatGPT）や中国で開発されたや、Reason Speech 等のような無料で利用できる高精（1 兆 7 ,500 億パラメータ）などより巨大度音声認識 API の公開が続いており、プロダクト開パラメータ、Chowdhery ら
悟道 2 . 0

105）

106）

なモデルも登場している（図 2 . 7 -2）。

発においてもますます競争が激化している。

ChatGPT のように LLM を活用したチャットボッ

音 声 合 成 に お い て も Big Tech109） の 他、 韓 国 のトは対話 AI とも呼ばれる。アプリとしては目新しい

Kakao Enterprise 等がしのぎを削って研究開発を推訳ではないものの、ChatGPT は一般ユーザが広くそ進している。特に単一話者および複数話者の高品質の有用性を認めた世界初の対話 AI と言える。

ニューラル音声合成モデルが多数提案されている。

2 . 7 節冒頭で述べたように生成系の AI には技術的

機械翻訳については、現在、英独などの対訳コーパ

課題が存在し（付録 C-3 -5 , C-3 -6 も参照）
、実際、社

スが大量にある言語間については、NMT を大規模化

会への様々な悪影響を指摘する声も多数存在するが、することにより、高精度機械翻訳が可能になっていMicrosoft は 2023 年 2 月に ChatGPT を同社の検索エンる。一方、専門分野などの分野固有の対訳コーパスがジン Bing に組み込むことを発表し、プレビュー版の必要な場合については、翻訳メモリを検索することに公開を開始した。Google も Bard を用いた類似のサーより機械翻訳精度を向上する研究がある。また、デービスを開始した。加えて、本稿執筆時に OpenAI より

タサンプルが少ない低資源言語間の翻訳については、

107）

ChatGPT や Bing で利用可能と

BART などの大規模言語モデルをファインチューニ

なっている。また、ChatGPT は API を通して利用す

ングして翻訳モデルを作成する研究がある。一方、文ることも可能で、様々なサービス、アプリが誕生して書などの長いテキストを一貫性をもって翻訳する研究

GPT-4 が発表され─ 30 ─

第２章

注目分野の動向については、大きな進展は未だない。また、機械翻訳

タは大きくないが、400 億パラメータの GPT を構築

結果の信頼性を判定する研究も引き続き盛んである。

済みであり、今後学習データやモデルの大規模化を検最近の新しい研究動向としては、機械翻訳だけでなく討している。

人間翻訳におけるエラーを検出したり、特定の言語現象（語義の曖昧性解消・照応等）に特化して評価した

2 . 7 . 3 . 将来展望

りする研究もある。また、同時通訳においては、翻訳①多言語処理技術

処理速度を上げつつ高い翻訳精度を目指す研究もあ（音声認識・合成、機械翻訳、同時通訳）る。さらに、イメージやビデオの情報を併用したマル

高精度な End-to-End 音声認識を実現するために

チモーダル機械翻訳は研究段階にある。

は、音声とそのラベル（音声の書き起こしテキスト）の対である音声コーパスをこれまで以上に大量に収② LLM（対話技術）

集、整備して、音声認識モデル学習を実施する必要

LLM を事前学習し、ファインチューニング等をがある。大量の音声コーパスの整備には膨大な金銭するためには膨大な計算機資源が必要であるため、的、人的コストが必要となり、自ずと限界を迎えるこ

ChatGPT 等を API 経由で自らのサービスに接続するとが容易に予想される。この問題において、ラベルの他は、誰もが容易に LLM を活用したアプリケーショ無い大量の音声データを用いたモデル学習に関する研ンを開発できる状況とは言いがたい。また、人工知能

究が大きなトレンドとなっている。方法としては、音の実現といった観点から LLM の大規模化や、報酬に声認識により生成された疑似ラベルを利用する Semi-

基づく強化学習だけでは不十分であることも指摘されsupervised learning と、大量のラベル無しデータを

ており

110）

、新たなアーキテクチャ、学習方法等の研究開発もすすめられている。

用いて音声特徴抽出器を事前学習し、用途に応じて少量のラベル有りデータでチューニングを行う Self-

LLM を構築する研究開発に関しては、これまでのsupervised learning の 2 種類が主流である。これらは延長線上としてさらなる大規模化も進むと考えられる

今後の音声認識の発展において有望な技術である。

が、商用サービス展開時の運用コスト等を考えた場

一方、音声合成においては同時通訳のための話速制

合には、誰の手にも届くような規模でより高性能な御技術等はどの機関も着手していないため、重点的にモデルが求められており、そうした中規模な LLM の研究することが重要である。また、音声認識用コーパ構築も進展すると考えられる。Meta が 2023 年２月にスを用いた複数話者 End-to-end モデルにより原音と111）などがその方向性を示している

同等の認識率が達成できることがわかった。これはつと考える。たとえば、LLaMA-13 B（130 億パラメー

まり、音声認識の学習データが（実音声だけでなく）タ）はほとんどのベンチマークで GPT-3（1 ,750 億パモデルからも生成可能であることを意味する。ニューラメータ）よりも高い精度を示した。この LLaMA がラル言語生成モデルにより自然なテキストは無限に生研究用途で公開されたため、これをファインチューニ

成可能であるため、未知語等にも対応可能な音声認識

ングした Vicuna（130億パラメータ）や Alpaca（70億用学習セットの生成が可能となる。ただし、VALL-E

パラメータ）が相次いで発表された。商用利用可能なのように誰の声でも高品質に合成できるようになる

オープンソースの LLM という点では、BLOOM（1,750と、合成音声をセキュアに利用するための電子透かし

億パラメータ）が著名であるが、同じく 2023年に入っ等の技術が今後重要になってくる。

発表した LLaMAてから Dolly2 .0（120億パラメータ）、StableLM（70億

機械翻訳に関して、まず、（大規模対訳コーパスのパラメータ）、OpenLLaMA（70億パラメータ）など、ある）高資源言語間については、機械翻訳の一層の高商用利用可能な LLM の開発、発表が続いており、今精度化の研究が引き続き必要である。たとえば、高資

後こういったオープンソース LLM の開発は加速して源言語間であっても、専門用語・口語表現・イディオ

いくと考えられる。日本国内でも、rinna が 36億パラ

ムなどの低頻度事象の翻訳は難しい。また、専門分野

メータの日本語 LLM を、サイバーエージェントが 68の機械翻訳精度を高精度化するために、様々な分野の億パラメータの日本語 LLM をそれぞれ商用利用可能

対訳データの整備を続けるとともに（例えば「翻訳なライセンスで公開している。NICT では、学習デー

バンク」

─ 31 ─

112）等）、分野適応の研究をする必要がある。

ICT 俯瞰報告書 2023

データサンプルが少ない低資源言語間の機械翻訳に

ChatGPT と人間の専門家による質問応答の結果を比おいては、引き続き、大規模言語モデルをファイン較した研究 114）も見られるが、今後このような比較のチューニングする研究が主流となるであろう。世界にためのデータや、それを用いた倫理等も含んださまざは多数の言語があることから、世界中で連携して、多まな観点からの評価手法等も発展する可能性がある。

数の言語間の機械翻訳精度を向上していく流れとな

また、対話 AI はさまざまなアプリに組み込まれるると思われる。更に、機械翻訳の精度は向上してきことが想定される。たとえば、対話 AI が資料作成ア

たが、現状の NMT の中には、翻訳結果の正確性を保プリに組み込まれた場合には、それを利用することで証する仕組みはないので、NMT を使うユーザーが、情報の重要性や意図などの機密情報が対話 AI のプロ

正確性を自ら確認する必要がある。現状においては、

バイダーに筒抜けとなることが想定される。また、対MT 出力の訳文を、原言語に逆翻訳し、それと入力原話 AI により生成されたプログラムコードは、他者の文を比較することにより、機械翻訳結果の正確性を確

特許や著作権を知らないうちに侵害している可能性も認する方法が使われているが、将来的には、それ以外あり、その利用には注意が必要である。

の様々な方法により、外国語のわからないユーザーでさらに、対話 AI によるフェイク情報が Web 上にあっても、機械翻訳結果の正確性を確認する方法を研置かれることで、それを用いて事前学習した LLM を究開発していく必要がある。また、同時通訳において用いた別の対話 AI が同様にフェイク情報を生成し、は、（講演スライドなどの）画像情報なども利用した

さらには、これまで期待するように動作していた正誤

マルチモーダルな機械翻訳が研究されるだろう。

判定等も行えなくなる事が懸念される 115）。その結果として、Web 全体にフェイク情報が蔓延する可能性②これからの LLM およびその応用（対話技術）もある。学術面においても、例えば 2023 年 3 月の日

ChatGPT は、様々な自然言語処理のタスク（検索、

経新聞の報道 116） にあるように、AI が生成するそれ

要約、質問応答、ナラティブの生成等）をシンプルならしいテキストが学術論文等にまぎれ人間の科学的知

プロンプト（システムに実行させる命令や、命令の実識がゆがむことも懸念される。

行を助けるための例示）を与えるだけで実行できるとこれらの事から、対話 AI の利用方法や利用に関す

いう LLM の応用の可能性を示した良い例と考えられる規制などさまざまなルールの整備も必要となってくる。ChatGPT が示した LLM を活用した対話 AI の可ると想定される。実際に米国では、高度な AI システ

能性は、興味深いものの、生成結果に虚偽や倫理的にムの訓練を少なくとも 6 ヶ月間中断することを求める問題がある表現が含まれる可能性がある以上、生成結書簡が 2023 年 3 月 22日に公開され賛同者を募り、2023

果がそのまま利用できるとは限らない。また、人間で年 3 月末時点でイーロンマスク氏のような著名人も含はなく、LLM が生成したテキストを識別し、人間がめ 1 ,000 人以上が署名しているという報道もある 117）。

書いたテキストのみを提示する技術や人間が書いたテ
キストに立脚したテキストのみを自動生成する方法等③おわりにも含めて、意図せず不正確、あるいは不適切な表現が本章では主に言葉によるコミュニケーションを支援生成される課題の解決に向けた研究開発や、より特定する技術に焦点を当ててその動向を概観したが、コの課題（例えば映画のシナリオの自動生成）にチュー

ミュニケーションを広く捉え直すと、さらなる可能性ンされた LLM や、動画等他のモダリティも同時生成が考えられる。例えば、脳情報通信技術（2 . 8 章）のできる LLM の開発も進むと考えられる。2023 年 3 月

発展により、人の五感を通じて脳で処理された多様な

113）

では、6 ヶ月の期間を費やし、情報をマルチモーダル情報のひとつとして考慮できる

より安全に利用できるようになったと報告され、実験ようになれば、さらに高度なコミュニケーションが可能

的ではあるが画像を入力できるようになった点も発表になると期待される。言葉によるコミュニケーションのされている。

先には、高度な ICT 技術をより人間の中に取り込んに発表された GPT-4

こういった LLM を活用した対話 AI が広まるにつれでいくことにより、例えば脳と脳同士のコミュニケーて、このような技術を社会の中でどのように扱うべきションによる以心伝心の世界も現実となるだろう。

かと言った議論も深まると考えられる。現時点では、
─ 32 ─

第２章

注目分野の動向

なってきており、技術の進歩と社会のニーズの両方を

2 . 8 . 	バイオ ICT と脳情報通信

考慮しながら、AI から享受する利益を最大化し、リ

近年、バイオインフォマティクスのように生命科学

スクを最小化することが求められている。

と ICT の融合領域での研究開発が盛んに進められて

AI に関連した技術的課題は、膨大な計算のためにいる。また、2 . 7 . 3 章でも述べた通り、AI 技術の進消費するエネルギーと排出されるエネルギー、さら歩によって人と AI が文章を通じたコミュニケーショにデータストレージのための膨大な空間と電力の課ンが取れるようになりつつあるだけではなく、より生

題である。AI がより複雑な問題に挑むにつれ、AI シ

命科学と ICT が密接に融合していくことで新しい分

ステムを訓練するために必要な計算量は、毎年 10 倍

野の開拓が期待される。本章では、生命科学と ICTに増加している。この課題の解決法として、デバイスの組み合わせによるバイオ ICT 分野、およびその中のエネルギー効率の向上を目指す研究開発と並行しでも特に人間の脳に注目した脳情報通信技術の動向にて、計算能力、リソース、サイズ、重量、消費電力

ついて概観する。

（SWaP）の間のトレードオフを生命体から学ぶ研究にも期待が持たれている。

2 . 8 . 1 . 取り巻く環境

国民が抱いているもう一つの不安は、現在日本が迎AI の急速な技術革新によって引き起こされる不安えつつある超高齢社会に関するものである。自分の認や畏怖の念は、人々の自然な反応として顕在化してい知能力が低下することへの恐怖とともに、高齢になっる（図 2 . 8 -1）。特定の機能において AI は、既に人ても健康で活動的に生活したいという願いがある。こ間の能力を超えているものもあり、将来的にはより高れを反映して、国民は健康寿命の延伸や予防医療の重度なタスクをこなし、人間の思考や感情を模倣する可要性に高い関心を持ち、健康的なライフスタイルの中能性もある。そのような進展によって、人間の基本的で、社会参加ができる状況を望んでいる。ICT や介

人権や個性が侵害される可能性や、人間の存在意義や

護ロボット、スマートヘルスケアデバイスなどの技術本質に関する疑問が生じる。これらの問いかけは社会によって、介護や医療の負担が軽減され、高齢者の生的に重要なものとなっている。

活の充実と支援が進むことを国民は期待している（図2 . 8 -2）。この超高齢社会においても AI は大きな役割を果たす。
しかし、SF 映画がよく取り上げるように、AI の高度化によって AI が意識を持つことや、意識をコン
ピュータ上へ移行するというテーマに対する人々の警
戒心は大きい。無機質な AI に対して感じる不安の根源の一つは、AI に代表される知的なマシンには、人間ならば自ずと持つはずの行動規範が存在しないことであろう。現代人の行動を生み出す源泉は “ こころ ”

図 2 . 8 -1である。生命科学と AI 研究の研究分野において、“ こ進化する AI と超高齢社会に対する不安

ころ ” は研究の中心的なテーマではない。したがっまた、AI の進化には安全上のリスクも指摘されてて、これらの研究開発だけでは人々の心豊かな生活をいる。AI システムが誤った判断を下すことで重大な保障することは難しい。将来目指すべき人間中心の社

事故や損害を引き起こす可能性や、悪意を持つ者が会がどのような技術に支えられるのかという問いへのAI を悪用することで新たな脅威が生じる可能性であ

答えは、ヒトの脳を主たる対象とした広義の脳科学る。倫理的および社会的な問題も懸念される（参考：（脳神経科学、心理学、人間科学、生命科学、哲学）

AI 倫理に関する論文

118））。個人のプライバシーの侵が提供してくれる。

害や、人種や性別などにバイアスを持った意思決定を行なってしまう可能性である。このような AI が持つ課題を洗い出して解決を目指す ELSI の議論が必要と
─ 33 ─ICT 俯瞰報告書 2023

規模データを分析する深層学習が画像認識や音声認識などの AI 活用に大きな進展をもたらした。生命科学の長年の課題であったタンパク質構造予測さえも、アミノ酸の一次配列から高い精度で構造予測ができるよ
うになり、生命科学、特にタンパク質構造研究を大きく変貌させた。
②生命科学研究バイオインフォマティックスの進展によって、生命図 2 . 8 -2

科学はデータ駆動型科学と手を結び、光学顕微鏡やク生活を支援する技術への期待

現 在、Society5 . 083）

ライオ電子顕微鏡などの観察装置・技術の発展と併せを謳った人間を中心としたて飛躍的発展を遂げている。タンパク質構造研究はク社 会 を 実 現 す るための研究開発として、国内外でライオ電子顕微鏡の高性能化によって高い空間分解能「ニューロテック・ブレインテック」や「ニューロモ

でタンパク質の 3 次元構造を解き、そのダイナミクス

ルフィック」に期待が集まっている。「脳を知ること

を分子動力学計算によって予測できる。また、蓄積しによる効率的な情報通信や呈示」「脳に倣った AI、省た構造データを用いた機械学習によって、アミノ酸のエネルギー情報処理、無線通信」「脳情報を用いた次一次配列からタンパク質の 3 次元構造を予測すること

世代インタフェース」の観点から各種の基礎研究、技ができるようになった 119）。

術開発が国内外で進んでいる。また、省エネルギーの生物実体を用いた研究を支える基盤技術としての光情報処理技術への手がかりとして生命機能の研究への学顕微鏡技術が著しい進展を見せている。高空間分解回帰も見られ、ここではアカデミアのみならずスター

能で 3 次元的に細胞等を観察・操作する技術は、生物

トアップを含む民間企業も参入している。

実体深部にまで拡張されている。加えて、ゲノム編集

10 年程度のスパンで語る技術開発は、それまでの技術が新たな生命の創造を可能にし、iPS 細胞研究は数十年に及ぶ研究成果に基づいているものが多く、か人工臓器技術に大きな革命を引き起こしつつある。遺つ分野融合によってブレークスルーしたものが多い。

伝子工学技術は生命科学の有用なツールとして分野をそこで、今後の 10 年以降に出現する「人間中心の研大きく発展させている。派生技術であるオプトジェネ究開発」を予測するには、現在の当該研究開発動向のティクス 120）は、特定の神経細胞を特定の時期に刺激

みならず、様々な分野の基礎研究のポテンシャルにもできる技術として神経生理学研究において必須のもの

目を向ける必要がある。

となった。また、人工関節や人工内耳技術に代表される機能補完の生命医科学技術は、材料科学との協業に

2 . 8 . 2 . 現在の研究開発動向

よって高性能で強靭で耐久性のある代替器官を次々と

脳情報通信融合研究とバイオ ICT の研究開発を取生みだし、人々の健康寿命を著しく延伸している。マり巻く環境を 3 つの関連分野で考える。人工知能関連

クロレベルの代替器官にとどまらず、細胞機能を模倣研究、脳機能解析を含む生命科学研究、そして脳機能したマイクロ粒子技術や人工細胞技術などが出現し計測装置を含む ICT 研究である。

て、分子間相互作用を情報通信として捉える新たな通信の概念が定着しつつある。

①人工知能関連研究

脳神経科学においては、実験動物を用いた研究で、
102）による生成 AI の急速な進化

脳内ネットワークの詳細な記載を行うコネクトーム

によって AI は高度な言語能力を獲得し、人々が行っの報告が続いている 121）。モデル生物のキイロショウてきた知的作業を幅広く担い始めている。すでに、単ジョウバエでは、脳を構成する全ニューロンの接続関機能 AI は、力任せの大規模データ探索ではない高い係を網羅的に記載したコネクトームデータベースが公学習能力を示して、人間のチェスの世界チャンピオン

開され 122）123）124）、遺伝子操作技術や仮想現実（VR）

を破り、囲碁のプロ棋士を破る高い能力を示した。大技術を用いた行動実験や深層学習を活用した行動解析

トランスフォーマ

─ 34 ─

第２章

注目分野の動向

技術の導入も相まって、神経系内部における情報処

して、いつでもどこでもネットワークに接続する環

理を具体的な回路の特性に即した解析が可能になっ境が整備されつつある。このような ICT の発展に呼てきた。オプトジェネティクス的手法の導入により、応して、脳機能と ICT の融合領域である「ニューロニューロンの活動と行動が関連付けられるようにも

テック、ブレインテック分野」では、次のような技術なっている。学習・記憶の分子メカニズムの解明も進が開発されている。脳波解析技術では、医療分野でんでいる。遺伝子スイッチの他、光応答性チャネルタの診断や治療に役立てられるほか、脳活性化ゲーム

ンパク質を特定細胞で発現する技術によって、外部かや生体認証などの分野でも利用されている。脳─コ

ら光照射によって特定の神経を局所的に刺激すること

ンピューターインタフェース技術（Brain-Computerもできる。生体の行動を外部から制御できる技術であInterface、Brain-Machine Interface 技術）は、主にり、将来的には幅広く応用される可能性がある。既脳波解析技術を応用して脳活動をコンピュータと接続に、ショウジョウバエやマウスの行動を外部光刺激でし、ユーザの意思によって様々な機器を操作する研究

変容させる研究が行われている。昆虫の神経系は小規が試みられている。医療面での応用として、患者が模ながらも多彩な適応的行動を高速に生み出すことが義手や義足を操作するためや、e スポーツ分野で脳の可能であり、ランドマークを利用したナビゲーション

活性化を図るために利用されている。ニューロマーケ

や行動選択の中枢機構など情報処理の工学的応用を目

ティング技術は、脳情報解析技術を利用して、消費者

125）。近年のこうした取り組の行動や意識の根源を分析し、市場調査や広告効果の

みは、IoT やエッジデバイスに代表される、より電力分析に応用する。商品や広告の企画段階から顧客の心コスト性能に優れた情報通信技術に対するニーズの高理を読み取り、より効果的なマーケティング戦略を立まりを背景として活発化している。大きさ、重量、エてることができるようになっている。ニューロフィー

ネルギー消費の制約の中で機能するあらたな AI を作

ドバック技術 127） では、脳情報解析技術を応用して、るために昆虫の目を向けたもので、小型昆虫の統合さ

被験者の脳の活動を測定し、視覚や聴覚情報として被れた感覚および神経系を理解して、コンピューター

験者にフィードバックすることで、トレーニング効果

ハードウェアにマッピングして、その機能をエミュを高め、意識に上らない脳活動を活性化することで、レートするものである。

認知機能の向上やストレス解消に役立てることが試み

指す試みがなされている

一方、ヒト脳を対象とした研究は大型計測装置とそられている。また、生体機能と機械学習の組み合わせの解析技術の高度化によって、ヒトの高次脳機能の本によって、におい・味の判別や微量な生体活性物質を質に迫る研究が加速している。大型計測装置 MRI は、検出する化学物質センサーの構築が、基礎研究から民高磁場化が進み間まで幅広く行われるようになってきている。

時空間分解能が益々向上している。

同時に BOLD 信号以外の非 BOLD 信号を用いた神経活動計測の研究開発が進む 126）。これによって、様々な

2 . 8 . 3 . 将来展望

脳情報処理のメカニズムの数理モデル化が進んでいる。

周辺分野の加速度的進展を考慮し、かつバ イ オ
ICT と脳情報通信融合研究分野はこれら周辺分野と③ ICT 関連研究の積極的な融合が進みシナジー効果が生まれ、加速度

ICT 研究開発では、IoT に代表されるセンサーネッ
トワークとそれを支える高速・大容量通信ネットワー

的に発展することが想定される。そこで、2030 年以
降の将来展望を考察したい（図 2 . 8 -3）。

クが整備されてきている。通信機器は小型・可搬化

─ 35 ─ICT 俯瞰報告書 2023

図 2 . 8 -3

バイオ ICT・脳情報通信技術の将来展望①情報通信・AI 分野の将来展望②生命科学研究分野の将来展望

ニューロテック・ブレインテックにおいて進んでい生物実体を用いた研究では、iPS 細胞を用いた細胞工る「脳情報通信技術」やバイオ ICT の研究開発の展学が発展し、様々な臓器が再構築されつつある。現在開は、次の 10 年では、次のようなものが挙げられる。

でも脳オルガノイド 128） が開発されており、このオル・脳情報解読や脳内情報表現の解明によって、脳に最ガノイドに電気刺激を与えたときに、どのような学習適な情報を効率的に伝える情報通信や情報呈示の技能力を発揮するかを評価する研究も進んでいる。将来術が開発される。加えて、微量物質検知が可能なバ

的には試験管内 Brain が作られる可能性もある。また、

イオセンサー等を活用した双方向性の五感情報通信

ゲノム編集技術によって、任意の遺伝子を細胞に導入が発達する。効果器へのアクセスが可能となり、脳してそのタンパク質を発現することも可能となり、細の特性を利用した運動機能改善や機能低下防止ト

胞工学の可能性は大きく広がっている。このような iPS

レーニングなど、言語によらない行動変容を利用す細胞を含む細胞工学技術の発展は、やがて臓器バンクる技術が進む。

のような医療応用に展開し、健康寿命の延伸や、代替・ヒトや昆虫などの脳機能を取り入れた次世代ＡＩ

臓器による不老不死への挑戦にもつながっていくもの

技術と脳融合 AI が出現する。脳や生命体に倣ったと考えられる。また、ボトムアップで人工的に細胞を次世代省エネ情報処理技術や次世代パルス無線通信作り上げる技術が進み、過酷な環境でも生存可能な細技術が出現する。これは、ニューロン活動のパル胞としてマイクロロボットとしての活用が進む。

スベースの情報通信を範としたもので、IoT のセン

脳機能計測技術に関する研究開発では、小型・可

サーネットワークでの使用が期待されている。ま

搬・高精度計測装置の開発が急速に進む。脳波計ではた、化学物質を情報担体として捉える分子通信技術

より高精度のものが出現する。現在は非侵襲のものがの実応用が始まる。

主流であるが、やがて低侵襲の脳波計測装置が一般に・脳波による BMI 技術とニューロフィードバックが受け入れられて、広く使われるようになる。また、量一般化して、脳波を利用した学習促進や集中力向上

子磁気センサーの開発 129）が進み、可搬型の MEG（脳が広く利用されるようになる。低侵襲の皮質脳波等

磁図計測）が可能になる。計測することが主流であっによる BMI が双方向化するとともに、医療領域かた脳機能に対して、刺激装置の発展による機能アシス

ら一般利用へと転換を始める。

トの考え方が加わる。TMS に加えて tDCS や tACS
（経頭蓋直流・交流電気刺激法）のように、頭皮上に貼付した電極に微弱な電流を流すことで身体や脳の機能を向上させる技術が使われ始めているが、超音波応─ 36 ─

第３章

おわりに用技術や光遺伝学手法の活用も始まる。記憶や学習の分子メカニズムが解明されることで、局所的な神経刺激による記憶アシストや記憶回復などの治療が始ま

第 3章

おわりに

本 ICT 俯瞰報告書では、豊かな将来の社会基盤をる。

実現するために大きな役割が期待されている ICT 分③ 2050 年の未来像

野において、どのような研究開発が進められている

高次脳機能へ安全にアクセスする技術の開発が受けのか、どのような将来展望があるのかについて、「分入れられ、一般に広がっていく。超高齢社会におい野横断的な基盤技術」「電磁波の利活用」「通信ネットて、人々が被る認知の劣化に伴う様々な事象に対しワークインフラ」「ICT デバイス技術」「サイバーセて、有効な方策を考えるときバイオ ICT や脳情報通キュリティ」「量子 ICT」「ユニバーサルコミュニケー

信融合研究の役割は重要性を増す。

ション」「バイオ ICT と脳情報通信」の大きく 8 つの意味を理解できるような AI がヒトの脳情報と融合

俯瞰分野について、技術動向を紹介した。ICT を取して脳融合 AI として誕生する。これによって、自分り巻く環境は多岐にわたり、また ICT 分野の技術トの分身として、様々な作業を自分のようにこなし、支ピックも多種多様であるため、この俯瞰区分は、あく援する AI が誕生する。また、脳情報のアーカイブ化まで 2023 年度版の区分であり、今後はさらなる進化が可能になり、個人の脳情報、記憶や運動技術などをが予想される。
また、技術的動向を中心とした報告となっている

自らアップロードし、参照できるようになる。
脳計測装置は、小型化可搬化と低侵襲化、加えて刺が、ChatGPT のような汎用 AI ツールの社会的普及

激装置を持つシステムとして深化する。可搬化するこによって、技術面だけでなく、倫理的・法的・社会的とで、身体性にアクセスが可能になり、空間認知に必な問題（ELSI）についてもさまざまな視点から議論

須の運動から得られる感覚情報を利用できるようになする必要があり、今後の俯瞰報告書で取り上げなけれり、運動補助や機能促進を加速しヒト脳との融合 AI

ばいけない点である。これからの ICT 研究開発プロのレベルを押し上げる。人間と AI が隔てなくつながジェクトにおいても、常に技術開発とともに ELSI をる可能性が大きくなる。

検討しながら進めていくことが重要である。

iPS 細胞技術や細胞工学技術、人工細胞技術によっ同様に、持続可能な社会に向けた ICT の貢献に関て健康寿命は著しく延びる。人工臓器や臓器バンクなしても、ICT の利用によるさまざまな社会システム

どの設置が進み身体的老化は抑えられる。これに呼のエネルギー消費の効率化だけでなく、ICT 自体の応して、脳を健康に保つための技術開発の要請が高エネルギー消費をカーボンニュートラルにしていく必まる。安全性が確認されることで、記憶アシストや要があり、さらなるグリーン ICT の推進にむけてのニューロフィードバックの一般利用が進む。脳情報へ発展が期待される。

のアクセスやアーカイブ化によって、脳情報をシリコ

本報告書は、NICT の研究者を中心に執筆し、できンのメモリー内にアップロードすることや、外部記憶

るだけ中立的な立場から調査、整理しているが、初め装置からダウンロードすることが可能となる時代が訪ての試みでもあり、不十分な点については、今後更れる。その記憶媒体はシリコンでできた素子や生体分新していく予定である。また、本報告書の内容が、我子からなるオルガノイド、再構成脳が想定される。

が国の情報通信、経済、行政、教育などの政策担当者

なお、このような科学技術の発展が人間の「ここや、ICT の研究者コミュニティに活用され、ICT のろ」と調和して進んでいくためには、常に ELSI に対発展と安全安心な Society 5 .0 の実現に貢献できればする広範な議論を分野横断的に行う必要があり、国際幸いである。

連携に配慮して早期に取り組みを始めることが求められている。

─ 37 ─

付録

用語集

付録 A

第 2章
2. 2
1.

2.

超伝導量子ビット：超伝導現象を利用して、ウェハ上に人工的に作製された原子の基底状態と第一励起状態

電磁波の利活用を重ね合わせ状態として実現される。

非地上系ネットワーク（Non Terrestrial Network、NTN）： 通信衛星だけではなく、HAPS やドローン、船舶など、地上の移動体に限定せず、海や空、宇宙に

2. 7

至るすべての移動体を多層的につなげる通信システム。

1.

LiDAR（Light Detection And Ranging： ラ イ ダ ー）：

飛行機や船におけるインターネット利用だけではなく、照射したレーザー光の反射光から対象物までの距離や物流や IoT などの新しいユースケースの実現が期待されている。

ユニバーサルコミュニケーション

形状を測定する技術
2.

GAN（Generative Adversarial Network： ギャン）： 生
成と認識の 2 つのネットワークを競わせることで高解

2. 3
1.

2.

像度の画像等のデータを生成可能にする技術

通信ネットワークインフラ

3.

REXR（Realistic and EXpressive 3 D avataR： レク

HAPS：High-Altitude Platform Station の 略 称 で、 地サー）： カメラ 1 台の映像だけから本人の細やかな表

上高 20 km の成層圏を数日〜数ヶ月の長期間に渡って情・身体動作を実時間で再現可能にする 3 D アバター

無着陸で飛行できる無人飛行体を指す。

構築技術

空間多重光ファイバ通信： 1 本の光ファイバ中に複数

4.

NeRF（Neural Radiance Fields： ニューラル放射輝度のコアを配置するマルチコアファイバや、伝搬する光場）： 複数の視点の画像から異なる視点の高品質な画像の分布（モード）毎に別の経路とするマルチモード伝を生成する技術

送方式を用いて、従来の 1 ,000 倍以上（毎秒ペタビット級）の情報伝送を行う通信技術。
3.

HTS（ハイスループット衛星通信システム）：衛星の2. 8

生命機能に学ぶバイオ ICT と脳情報通信融合研究

ビームを絞り、一度に沢山のアンテナビームを集中照1.

SwaP：計算能力、リソース、サイズ・重量・消費電力

射することで大容量にする衛星通信システム。

（SWaP）の間のトレードオフを考える試み。μ BRAIN

宇宙 RAN：宇宙における無線アクセスネットワーク

研究は、小型昆虫の高度に統合された感覚・神経系を（Radio Access Network、RAN）。スマートフォンなど

理解し、その素晴らしい機能をエミュレートするための端末から受け取った通信データを整理し、その先のに適切なハードウェアにマッピングできるプロトタイ

コアネットワークとやり取りする。アンテナ設備、基プ計算モデルを開発することを目的とした革新的な基地局、回線制御装置などを含む。

礎研究コンセプトを探求する。自然は、これらの小さ4.

な昆虫に劇的な小型化とエネルギー効率を強いており、
2. 4
1.

基本的な機能を維持しながら、コンパクトなフォーム

ICT デバイス技術

ファクターにわずか数百のニューロンを持つものもあ

UVC：紫外線（Ultra-Violet）の一種。UV は波長の長ります。この研究により、推論、予測、一般化、問題

いほうから A・B・C と大別されている。UVC（UV-C）の抽象化を系統的に、あるいは全く新しい方法で行う

は 100 ?280 nm の波長域の光を指す。自然界では、太陽ことができるようになり、切実な問題の解決策を見出からも放射されているが、成層圏やオゾン等で全て吸すことができるようにする。

収されて地表には到達しない。

https://www.darpa.mil/program/microbrain
2.

2. 6
1.

ニューロテック・ブレインテック：脳の活動をモニタリングする技術や、脳を刺激し治療や能力向上をうな

量子 ICT 分野

がす技術、またこれらを支援する技術など、脳神経科学の知見を応用した技術の総称。

コヒーレンス時間：スピンに保存された量子情報が消失してしまう時間を表す。量子情報の消失は、量子の3.

ニューロモルフィック：生物の脳の優れた性能を分析

基底状態と励起状態の間の位相関係が外部からの撹乱し、模倣することで既存のデバイスの性能を高めようにより乱されることにより起こる。

とするもの。生物学的な神経計算の原理に導かれた

─I─

ICT 俯瞰報告書 2023

ニューロモーフィック・コンピューティングは、人間・ソ フトロボット学入門の脳が世界とどのように相互作用するかをエミュレー

編著

トする新しいアルゴリズム・アプローチを使用して、人間の認知に近い機能を実現する。Intel の HP による。

4.

オーム社
5.

基本構成と柔軟物体の数理

鈴森 康一、中嶋 浩平、新山 龍馬、舛屋 賢
ISBN

978 -4 -274 -22998 -5

分子通信：生体分子を情報伝達のキャリアとして利用

https://www.intel.com/content/www/us/en/

する新しい通信パラダイム。自然界に存在する材料か

research/neuromorphic-computing.html

らナノメートルサイズで人工的に製造したバイオナノ

ソフトロボティックス：生物の身体は、やわらかく、

マシンを体内に埋め込みナノマシンを用いて酵素やタ

その形態と構造、仕組み、情報処理機構のどれをとっンパク質などの生体分子（情報分子）を送信ナノマシても現在の我々が構築しうる人工物とは根本的に性質ンから受信ナノマシンへ伝播姿勢化学反応を誘起してを異にしている。この生物の特長を備えた「生体シス通信を実現するもの。

テムの価値観に基づいた自律する人工物」を企図し、

Molecular Communication, T. Nakano,A.W. Eckford, T.

新たに「ソフトロボット」として定義する。

Haraguchi, Cambridge University Press. DOI:https://

https://softrobot.jp/outline/

doi.org/10 .1017 /CBO9781139149693

・新学術領域「ソフトロボット学」https://softrobot.jp/

─ II ─

付録

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ICT 俯瞰報告書 2023

補足情報

付録Ｃ

C-1 . 欧州の状況について（1 . 2 . 2 章関連）

C-1 -4 . 欧州各国における研究開発
例えば、フランス政府は 2021 年 7 月に「5 G 及び将来の通C-1 -1 . 欧州デジタル未来の形成について

信ネットワーク技術に関する加速戦略」を策定し、その一欧州デジタル未来の形成を具現化するものとして、「デジ環として B5 G/6 G プロジェクトを実施している。

タル・コンパス 2030」や「デジタル・ディケイドへの道」

https://www.entreprises.gouv.fr/fr/strategie5 Gにおいて、2030 年までの目標や、目標達成のためのガバナ

また、スペイン政府も Beyond 5 G/6 G の研究開発プロ

ンス枠組が規定されている。

ジェクトを進めている。

「デジタル・コンパス 2030」

https://portal.mineco.gob.es/es-es/comunicacion/

https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/

Paginas/20220818 -NdP--convocatoria-5 G-+-y-6 G.aspx

priorities-2019 -2024 /europe-fit-digital-age/europesdigital-decade-digital-targets-2030 _en

C-1 -5 . 欧州内連携の事例「デジタル・ディケイドへの道」

フランスとドイツは、AI に関する協力宣言に署名し、https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/

2020 年 10 月以降、Inria と DFKI を核にした各種共同研究

ip_21 _4630

開発プロジェクトを進めている。
https://www.enseignementsup-recherche.gouv.fr/fr/

C-1 -2 . 欧州の ICT 分野に関する地政学的動向

declaration-d-intention-conjointe-formalisant-les-liens-

例えば、2019 年 3 月、欧州委員会及び EU 外務・安全保

entre-les-reseaux-francais-et-allemands-en-49019

障政策上級代表は、「EU- 中国：戦略的展望」において、中国の急速な成長について、経済や政治面のみならず技術的https://www.inria.fr/en/first-five-projects-inrias-な台頭を踏まえ、中国を「戦略的なパートナー」から、協partnership-dfki

力・交渉のパートナーであると同時に「技術的覇権を追求
する経済的競争相手」と位置付けている。

C-1 -6 . グリーン ICT 分野の動向

https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/
ALL/?uri=CELEX%3 A52019 JC0005

フランスでは、国家レベルの取組として、2021 年 2 月に「デジタルと環境」に関するロードマップを発表 し、ICT分野の環境フットプリントの削減を推進している。

C-1 -3 . スマート・ネットワーク・サービス共同事業

https://www.ecologie.gouv.fr/nouvelle-etape-faire-

2022 年 1 月から第１弾の公募が開始された。第 1 弾では、
6 G の研究開発や実験インフラの開発等のプロジェクト 35

converger-numerique-lexigence-environnementalegouvernement-publie-feuille

件が採択され、2023 年１月からこれらのプロジェクトが開始され、同月には第 2 弾の公募も開始されている。

C-1 -7 . 半導体分野の研究開発動向

https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/news/europe-

半導体分野に関する具体的な研究開発プロジェクトは、

scales-6 g-research-investments-and-selects-35 -new-

官民パートナーシップの主要デジタル技術共同事業（Keyprojects-worth-eu250 -million

Digital Technology Joint Undertaling: KDT JU）の下で実施されている。

https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/news/europelaunches-second-phase-its-6 g-research-and-innovation-

https://www.kdt-ju.europa.eu/

programme─ VIII ─

付録あり、SiC, GaN の理論限界には届いていない。横型トラン

C-2 . ICT デバイス技術について（2 . 4 章関連）

ジスタも次々と報告されており、耐圧に代表されるデバイ
ス特性において改善が見られる。また、準安定構造に相当

C-2 -1 . 国内外の研究開発事例するα− Ga2 O3 の薄膜結晶成長やデバイス開発も活発化して

例 え ば 国 外 で は、 米 国 Intel 社 が 22 nmFinFET を 利 用いる。α− Ga2 O3 は、主にサファイア基板上のヘテロエピタ

した PLL ならびに ADC を統合した 150 GHz 帯無線受信機

キシャル成長で得られる結晶構造であるため、準安定構造

チップを開発し、128 Gb/s の通信速度の性能を実証していの中では最も研究が進んでいる。（株）FLOSFIA では、αる。また国内でも東工大・NTT のグループが、65 nm Bulk

− Ga2 O3 を用いたショットキーバリアダイオード、トランジ

CMOS プロセスを利用した 300 GHz 帯の無線送受信機チッスタ開発が進められている。また、α− Ga2 O3 SBD を用いプを開発し、実装基板を半波長の間隔で配列するパッケー

た DC/DC 降圧コンバーターの販売を開始している。

ジング技術によりフェーズドアレー無線機の開発も報告している。NICT においてもプロジェクトを進める共同研究機
関と共に、RF フロントエンド回路、アンテナ、ベースバン
ド回路、およびパッケージング技術の開発を進め、300 GHz
帯無線通信でのビームステアリング技術を実証した。現在、

C-3 . ユニバーサルコミュニケーションについて（2 . 7 章関連）

ビームフォーミング技術の高機能化や、多素子モジュール

C-3 -1 . 大規模言語モデルの補足

による空間多重伝送技術に向けた研究開発を進めている。

Transformer を踏襲した LLM には大別して識別系と生成高出力 GaN デバイスについては、住友電工が 5 G 基地局用系とがある。識別系としては BERT109）（文書分類や質問応

トランジスタとしての GaN-HEMT のトップシェアをもっ答等に適している）が有名であり、生成系としては GPT シている。NICT も日本国内最高の最大発振周波数 fmax を報

リーズ、PaLM105）、LaMDA130）等がある。

告している。
C-3 -2 . GPT-3 についての補足
C-2 -2 . 空間光変調器（OPA）の研究開発動向

GPT-3 が発表された当初は、個別のタスク向けの学習

空 間 光 変 調 器 の 各 方 式 に つ い て、Liquid Crystal on

データを用いたファインチューニングなし、つまり zero/

Silicon（LCOS）方式が光走査速度が 10 kHz 程度までの比

few shot と呼ばれる方法で様々なタスクで高い精度を出せ

較的低速の用途に対して、実用化が進んでいる。Si-OPA はることに注目が集まったが、ChatGPT では、GPT-3 .5 とよ使用波長 1 .5 mm で、高偏向角の光ビーム制御や LiDAR のばれるモデルをファインチューニングし、その上で強化学

動作実証が報告されている。Si-OPA の光ビーム走査速度習等を実施することでシステムを実現している。

は 100 kHz 前後にとどまり、消費電力も 1 チャネル当たり
5 mW 以上と大きい。
これに対して、EOP-OPA は使用波長 1 .5 mm で、光ビー

C-3 -3 . 対話 AI の補足

ム走査速度 2 MHz、消費電力 0 .38 mW と、より高性能な動ChatGPT の他にも Meta が BlenderBot 3（米国内でのみ作実証が報告されている。各方式の動作機構、走査速度、利用可能；2022 年 8 月公開；131））や Galactica（科学記事や消費電力、使用波長を比較した表を下記に示す。

解説文を生成できるとして 2022 年 11 月 15 日に公開するも、差別表現や不正確な科学的知識を生成するなどして非難を種類
LCOS
Si-OPA
EOP-OPA

動作
機構
配向
変化
熱光学
効果
EO
効果

光走査
速度

電力

使用波長
1 .5 mm /可視光〜 10 kHz小○/○〜 100 kHz大○/×

〜 2 MHz小○/○

浴び、わずか３日で公開停止 132））を公開した。Google も関連する技術として 2021 年に LaMDA130）（Language Modelfor Dialogue Applications）を発表しており、それを用いた
対話 AI Bard133） をサービスとして投入した。Bard はその後、LaMDA のもととなった LLM の PaLM の後継である
PaLM2 を用いるように変更され、日本語をはじめとする多言語対応を果たして公開された。また、テスラ、スペース
X 等の起業で有名なイーロン・マスク氏も ChatGPT と同様の対話 AI の開発を模索し始めたことが報道されている 134）。

C-2 -3 . トランジスタやダイオードの研究開発動向
パワーデバイスとして有用な縦型構造に関しては、特にショットキーバリアダイオードのデバイス性能に着実な進

C-3 -4 . 対話 AI に関する課題展が見られる。しかしながら、その総合的なデバイス特性

ChatGPT は、一定の水準を満たしたことで公開後 2 ヶ月

［パワー性能指数：（耐圧×耐圧）/ オン抵抗］は飽和傾向に

で 1 億アクティブユーザに達するなど世の中に受け入れら

─ IX ─ICT 俯瞰報告書 2023

れたものと思われる。一方で、この「一定の水準」は、対セッティングやデータ処理に膨大な作業が必要であったが、話 AI の運用主体の性格や、公開の趣旨の説明等のプレゼン

機械学習を用いることで大幅なコスト削減、処理時間の短テーションにも大きく依存している模様で、たとえば、情縮、再構築精度の向上等が可能になってきている。

報の正確さが重んじられる検索エンジンを主要ビジネスと再構築される実環境の 3 D 情報としては、点群データ、する Google に関しては、前述の Bard の公開予定のアナウ

表面メッシュ、体積モデル等、多様な表現が用いられるが、ンス時にある質問に対する Bard の回答が不正確であったこ

実空間のリアリティを人に感じさせるためには、これら 3 Dとから、Google の株価が 9％下落するといった騒ぎも起き

情報に基づく画像生成（照明条件等に応じた画像レンダリている 135）。

ング）が不可欠となる。一方、3 D 情報を明示的に再構築せ

対話 AI が発達してきたことによって、対話アプリの開発者等が考慮すべき課題が新たに持ち上がっている。たとえずに数枚の画像から高品質の新規画像を生成する GAN の技術開発やその応用も多方面で進められている。

ば、音声対話システムを開発する場合に音声認識と音声合

実在人物のモデリング技術に関しては、多数のセンサ成を同一プロバイダーの API を使用してシステムを構成すやカメラを配置した大規模装置を用いずに、カメラ 1 台のる場合には、システムへの入力と出力をそのプロバイダー

画像だけから深層学習により 3 D アバターを構築する技術に抑えられることになり、対話システムの入出力データをの 開 発 が 進 ん で き て い る。2022 年 に 発 表 さ れ た NICT のAPI のプロバイダーが大量に収集することが可能になる。

REXR 技術（付録図 C-1）は、Web カメラ 1 台の画像から

このプロバイダーが対話 AI を用いることで、収集したデー

3 D アバター（表面メッシュ形状、表面テクスチャ、身体内タを学習データとして容易に類似サービスを構築できる。

部の関節位置・角度等のパラメータ）を構築し、刻々と変同様に他の対話システムの入出力からもサービスを構築す化する顔の微細な表情や細やかな身体動作を任意の視点かることが可能で、これらの対話サービスを組み合わせたよらリアルタイムで生成することに成功した

136）

。

り高度なサービスも構成可能である。そのため、自らが構築した対話アプリが知らないうちにより高度な対話サービスの中で模倣され、サービス提供されるようなリスクがある点を指摘する。

C-3 -5 . NICT における LLM の開発
NICT では、既に述べた生成系の LLM の問題もあり、実用的な観点から識別系の LLM の構築やその応用に関する研究開発に取り組み、独自の Web テキスト 350 GB で学習し
付録図 C-1 REXR による表情豊かな 3 D アバター構築た日本語 BERT や、その 50 倍の規模の大規模 BERT 等のモデル構築、それを用いたアプリケーションの研究開発を行ってきている。また、LLM の効率的な開発を支援するた

実環境のモデリングに関しても、少数の画像から高品質

め、ニューラルネットのアーキテクチャを問わず並列学習

な新規画像を生成する技術の開発が進められている。例えを容易にする自動並列化深層学習ミドルウェア RaNNC をば、NeRF は（学習時に 3 D 物体の情報を与えずに）複数

開発し、オープンソースとして公開している。

の視点から撮影した画像のみから任意の視点の画像を高い精度で生成する深層学習技術で、2020 年 3 月 arXiv に発表
されるとその生成画像のクオリティの高さから大きな注目

C-3 -6 . 実世界のモデリング・画像生成技術を集めた 137）。事実、本論文は国際会議 ECCV 2020 で Best

実世界の 3 D 構造・表面特性等をモデル化し、リアルな

paper honorable mention を獲得し、その後 2 年足らずの間

画像を新規に生成する深層学習技術は近年急速に進展してに 1500 件以上の論文に引用された。NeRF の最大の特徴は、きており、実世界とデジタル世界の融合を図る空間コン

3 D シーンを表面メッシュではなく体積密度（物体の不透明

ピューティングのコア技術として、遠隔コミュニケーショ

度を表す連続体）として表現する点にある。一方、NeRF のン（空間を共有した対話や共同作業）、ロボットを用いた遠課題としては、対象が静的シーンに限定されることや学習・

隔作業、シミュレーション、遠隔医療・介護、体験教育・

レンダリングにかかる多大な計算コスト等が挙げられるが、訓練など、幅広い分野においてその活用が期待されている。

現在これらの課題を克服するための様々な工夫・改良が試

実世界モデリングの対象としては、人物と環境（室内・みられている。

屋外の人工物 / 自然物）に分類できるが、その情報取得に本技術に関する今後の一般的な課題として、1）モデル化・は、モーションキャプチャ・LiDAR 等の 3 D センサ情報や画像生成の精度 / 頑健性の向上、2）学習・パラメータ推定・

カメラ画像（静止画・動画）が利用される。従来は、高価

レンダリングの高速化 / リアルタイム化、が挙げられるが、なセンサや多数のカメラ等の大規模装置が使われ、機材のこれらはトレードオフの関係にあるため、目的・用途に応

─X─

付録

じた個別の技術開発が必要になるであろう。そのためには、

AI 技術、計画立案や早期警戒を支援するシミュレーション

ユーザのヒューマンファクタを明らかにしながら個々の利技術などである 139）。従来のデジタルツインと比べ、都市デ用形態に求められる技術要件を明確にしていくことが重要

ジタルツインでは、多様なセンサや情報源からの異なる種となる。さらに、本技術の悪用を避けて安心・安全な活用

類、分野、時間・空間のデータを統合し、隠れたパターンを行うために、本技術が生成する実世界のモデルや画像や未知の相関関係などを発見することで、物理オブジェクに対して信頼性の高い管理・認証の仕組み作りも並行してトの将来の状態や重要な変化を予測し、シミュレーション行っていく必要がある。

による解決策の検証や自己最適化を行う。そのための基盤の研究開発も進められており 137）、例えば、リアルタイムに更新される交通データと機械学習を使って、交通事故をC-3 -7 . 都市デジタルツインについて効果的に予測・回避したり、緊急・災害時の環境データや

デジタルツインは、物理オブジェクトの仮想的なモデル

人々の行動データを追跡・監視しながら潜在的なリスクをであり、IoT データを通じ物理的な状態の変化を把握し、分予測し、防災・減災行動を支援したりする（付録図 C- 3）。

析、予測、最適化することができる。近年、デジタルツイ

さらに、多様なデータやモデルの相互運用性を向上させるンを活用して都市のデータを収集、監視、管理し、都市計

べく、国際標準化の検討も進められている 141）。

画や環境管理、交通制御、エネルギー使用管理などを促進

新しいトレンドとして、エッジコンピューティングと AIすることで、スマートで持続可能な都市を目指す取り組み

を統合し、物理オブジェクトが高性能・低遅延・高セキュリが進められている 138）。幾つかの都市でデジタルツインの導ティな認識や予測を行うことが挙げられる 142）。例えば、イ入が始まっており、都市計画のシミュレーションによる最ンテリジェント交通システムにおいて、流動人口や交通流、

適化や意思決定支援（シンガポール）、インフラや交通の改

気象、大気質などのデータをスマートカー等で収集し、その善、緊急時の移動支援（オランダ ロッテルダム）などに活場で交通リスクをリアルタイムに学習・予測し結果を共有す用されている。

る（付録図 C- 3）。エッジ環境では計算資源や電力供給が非常に限られているため、データ量の削減や、機械学習モデルの軽量化、クラウドと連携した分散機械学習やプライバシー
保護のための連合学習などの技術が必要とされる。
メタバースは、ネットワークを通じてアクセスできる仮
想的なデジタル空間であり、AR や VR を駆使した没入感の高いコミュニケーションが可能である。近年、実在する都市をベースとしたメタバース化が進展する一方で、自治体の既存データを活用したデジタルツイン構築も進められている 143）。今後、都市デジタルツインとメタバースの融合が進み、都市のシミュレーションや可視化に加え、仮想モデ
ルと物理オブジェクトの相互作用やインタラクティブなコ
ミュニケーションを通じ、バーチャルとリアルの垣根を越えた協調作業や行動変容による課題解決が期待される。

C-4 . 量子 ICT について（2 . 6 章関連）

付録図 C-3 大気汚染リスクを避けたルート案内の例

都市デジタルツインの要素技術は、都市の資産・インフ

C-4 -1 . 量子計算精度を高める研究開発

ラ管理の基礎となる測量・地図作成技術や建築情報モデリ

量子二準位系に限らず、第 3 準位以上の量子準位を使い、ング（BIM）技術、動的なデータを収集・フィードバック

ヒルベルト空間を拡張して量子計算の自由度を高めることするための IoT・5 G 技術、状況の把握や予測分析のためので実行的精度を向上させる研究などがある。

─ XI ─

謝辞
本俯瞰報告書を作成するにあたり、多大なるご協力を頂きました国立研究開発法人
情報通信研究機構（NICT）の関係者の皆様に深く感謝申し上げます。

（五十音順、以下同）【執筆協力者】

青木

哲郎

東

充宏

足立

樹泰

安藤

広志

石谷

寧希

石津健太郎

井戸

哲也

井上振一郎

茨木

久

内元

清貴

内山

将夫

大井隆太朗

大岩

和弘

大竹

清敬

大友

明

笠松

章史

柏岡

秀紀

加藤

豪

門脇

直人

亀井

彰志

香山健太郎

河井

恒

川村

誠治

黄田

育宏

小嶋

寛明

古波津

創

小林

昇平

小山

泰弘

Sarah Connor 鈴木

隆文

關根

徳彦

是津

耕司

仙場

浩一

平

和昌

田口

隆久

田中

秀吉

田中

隆浩

津川

卓也

對島

淑亮

寺井

弘高

鳥澤健太郎

内藤

栄一

中川

勝広

成瀬

康

西野

寿律

原

紳介

原井

洋明

春野

雅彦

東脇

正高

福島

千枝

藤田

智子

藤本

雅清

藤原

幹生

古田

健也

前田京太郎

松田

厚志

三木

茂人

盛合

志帆

安井

元昭

矢野

博之

山口

明哲

山口

典史

山田

章

山田

俊樹

山元

大輔

和氣加奈子

和田

尚也

渡邊

一世

渡邊

聡一

義行

徳田

英幸

中村 昌世

直美

庄野

志保

中山

吉原基二郎

【企画・編集】
大島浩嗣

加藤【表紙デザイン】
泉

映絵

川田

健司

柳沢光太郎

ICT 俯瞰報告書 1 .0 版
2023 年 7 月発行
ISBN：978 -4 -904020 -31 -9
国立研究開発法人情報通信研究機構〒 184 -8795 東京都小金井市貫井北町 4 -2 -1
E-mail nict-idi-ictrep@ml.nict.go.jp
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