現代のシステムに必要なリソースは？ 生命維持には？ 【電力】
自然を満喫するためにキャンプに出かけようとして何を携帯していきますか？ せっかくオフラインになれる機会ですが、スマートフォンを家に置いておくことはないかもしれません。電池性能も向上して、充電切れをあまり気にしなくても良くなりました。そして、スマートフォンから先には様々なシステムと接続されています。通話をするにも、無線回線に接続され、交換機を通じで世界とつながり、音声データを交換します。音声認識（以前の記事）では、サービスを提供するサーバへ音声データを送付し、該当率が高い文字列が返ってきます。クラウドサービスを使用していれば必要なデータやファイルにいつでもアクセスできます。
キャンプ経験がある人ならば電気が無くても生活ができることを知っています。日が暮れる前に、寝る場所を確保するためにテントを張り、火を起こして薪に火を移して、夕飯の調理を始めます。寒い夜でも、焚火を囲んで作り立ての暖かい食事をいただき、少しお酒があればほろ酔い気分です。満天の星空の下で星との対話ができれば更に最高です。まさに古代の人々の生活です。そのため、薪や木炭などの熱源の入手し、スイッチでオン・オフできる電気やガスコンロと違って火の番を続けなければなりません。現代のキャンプ場には、電灯があり、コンセントから電気が取れ、温泉やシャワー室が常備され、携帯の電波も届いて快適です。
人間は電気がなくても生きていけますが、現代の便利さを享受するためには電気が必要となります。東日本大震災(2011年 3月 11日)において、福島第一原子力発電所の事故もあり、大規模停電そして計画停電が起きました。まだ寒い日が続き、電気以外の暖炉が求められ、ガスコンロ等で調理をする必要がありました。様々な電化製品が使用できなくなり、特に記憶にあるのは水洗トイレが止まり、自動で水が流れず、水を酌んで便器に流さなければなりませんでした。日本の電源構成は、震災前は原子力が30％を占めていましたが、2014年には一度ゼロとなり、LNG (Liquefied Natural Gas: 液化天然ガス)の割合が増えてきました。水力、地熱及び新エネルギー（太陽光、風力を含む）の割合は、2010年の9.7%から2015年には14.3%に増加してきています。
地球上において、生命そして人間は電気なしでも生き抜いてこれました。人類が電気を使い始めたのはそんなに昔ではありません。地球から出てみれば、超真空である宇宙空間で生き抜くには、宇宙船が必要であり、宇宙船は電力がなければ動けません。アポロ13号事故（以前の記事）で印象的な言葉に"Power is everything.（電力が全て）"との名言があります。宇宙船を動かすにも電力がなければ何もできません。宇宙飛行士を地球へ帰還させるため、生命維持を最低限にして船内が低温になるまで、節電しなければなりませんでした。宇宙では電力の枯渇が直ぐに死に繋がります。アポロ時代には原子力電池(RTG: Radioisotope Thermoelectric Generator)も使用できましたが、今日では燃料電池(Fuel Cell)や太陽光発電(Photovoltaic Power Generation)・蓄電池(Storage Battery)が必須となります。
電力系統に異常が発生すれば、大規模な事故に発展しかねません。アポロ13号事故、福島第一原子力発電所の事故も電力喪失が波及しました。1963年にパンアメリカン航空214便が落雷を受けて墜落した事故も起きています。電力系統に異常が発生した場合、宇宙飛行士は船内の照明が消えていたことによって、故障箇所を特定できるように訓練を受けています。早急に別の電力系統から必須な機器(Critical Components)の給電を切り替えることによって、大規模な事故に発展することを防止できます。
電気とは何でしょうか？ 電流(Electricity)は正極（プラスは和製英語。英語ではpositive）から負極（マイナスは和製英語。英語ではnegative）へ流れることを教わります。実際には電子(Electron)が負極から正極へ流れていきます。通常の電力系設計では電線上に電気が流れるようにしています。一般のコンセント（和製英語。英語はoutlet, socket）では、二つの差し込み口があり、右から出て左から戻るように流れます（家庭用は交流であるため、流れる方向は周期的に変わります）。自動車では、負極を車体に接続して、正極から電線を通って流れて車体を通じて戻ってきます。電線は一本で良いことになります。飛行機や宇宙機の電気設計では、正極から電線を通って負荷に給電して、必ず電線を通って負極へ戻す設計となっています（電線は二本必要）。
電線の途中が損傷を受けて漏電が生じていると、人間は感電して、体の一部に電気が流れて衝撃を受けます。最悪な場合として電流が心臓を通過すると心停止などで死亡、電流の流出入部の皮膚が剥離したり、末梢神経が破壊されることもあります。電気事故を防止するため、使用する電力の大きさに応じて電線の太さを決めたり、漏電(leak)や短絡(short)を防ぐために回路遮断器が設置されます。回路遮断器として、ひと昔前ならば過大な電流が流れると溶けて破断するヒューズ(fuse)が用いられていました。そのため、切れたヒューズは交換しなければなりませんでした。ブレーカー(breaker)ならば規定以上の電流が流れるとスイッチを切られます。短絡ならば、ブレーカーが飛んだとしても瞬間的に回路へ大きなエネルギーが付加され、破壊される可能性もあります。焼き付いて火災が発生しているかもしれません。
電源ケーブルを抜き差しする場合も安全を確保する必要があります。ハザード制御（以前の記事）において感電もハザードの一つとして識別され、感電を封じ込めなければなりません。クルーの人命に影響が及ぶため、２故障許容(TFT: Two-Fault Tolerant)の手法が取られます。２つの故障が起きても事故に波及しないように、３重の防護柵を設けます。単純にはケーブルを抜き差しする上流に独立した３つのスイッチをオフします。実際には、先ず設計において電力供給（上流）側をソケットにします。家庭用コンセントのようにピン等が出ていなければ、接触によってショートが起きることはありません。２つ目はもし電流が流れても人が感電しない電力レベルに抑えます。最後の砦は上流のスイッチをオフとします。一般的には１故障許容かもしれません。いちいちブレーカーをオフにしてから電源ケーブルを抜き差ししていません。
機械と生命の違いは電力の面から考察しても明らかです。機械が故障したり、暴走したならば、迷わずに電源を切ります。電力が断たれれば機械は停止します。コンピュータが動かなくなったり、異常を示せば、一度電源を切って再起動を図ります。機械がどのような人を超えた動きをし、複雑の処理が行えたとしても、機械を動かすか、止めるかは人の判断によります。暴走した機械が電源を遮断されないために人間と戦うというとSFの世界です。プロ棋士に勝ったアルファ碁が一対戦で使用する電気代は数百万円になるとの試算もあります。それに対してプロ棋士は数千円のお弁当でしょうか。
日常の生活にこれだけ機械が導入され、システムとして組み込まれてしまえば、システムが停止すれば混乱がさけられないです。システムの安全装置が故障すれば被害が拡大することは間違いありません。福島第一原発事故の教訓も踏まえて、どんな事態に至っても非常用電源の確保は不可欠です。停電などで商業用電源が失われても、最低限の機能は維持できるように自家発用電源・非常用蓄電器の整備も必要かもしれません。
その反面として、電力供給が不安定となっていても生存できる環境を整え、人間の能力を取り戻すことも重要かもしれません。シェールガス(Shale Gas)が産出できる技術革新を伴ってアメリカが最大の産油国となり、原油価格も低下したままとなっています。エネルギー供給も有り余っている印象があります。しかしながら、今日のように大量の化石燃料を採掘し続けることができるか疑いを抱きます。自然エネルギーの供給が増加しなければ、化石燃料の価格高騰、電気料金の急上昇そして電力供給量が激減することになります。
ネットワークに常時接続されている人間が理想ではないと思います。電気がない生活というと難しく考えてしまいますが、たまには完全にオフラインとなってキャンプへ行ってみれば、もしもの時の生活技術を習得できるかもしれません。
奥深くには神の手が宿っているのか？【ランダム】
乱数(Random Numbers)というと誤った数と受け取れますが、数学では「０から９までの数字がそれぞれ同じ確率で現われるように並べられた数」と定義されます。乱数を眺めていると完全に無秩序のように見えますが、それぞれの数の出現回数を比較すると同じとなります。
確率論でも例として取り上げられますが、サイコロを転がして出る数は乱数と同様にランダムです。次に何が出るかわかりませんが、百回、千回、一万回とサイコロを振る回数を増やしていくと、各目の出現回数は均等となります。サイコロの重心をずらして特定の目が出やすいようになっていれば、イカサマなサイコロです。
この正しいランダム性というのは社会においても重要な意味を占めます。例えば、世論調査の方法として電話によるRDD(Random Digit Dialing)方式が採用され、乱数から電話番号を決定して電話をかけ、応答した相手に質問を行う方式です。均一に質問して代表的な意見を集計すれば、国民全員に対して質問をしなくても精度の高い回答を得ることができます。
ただし、対象者は均一すなわち完全に無秩序である必要があります。ひと昔前ならば、各家庭に固定電話が普及していました。現在では、若い人ほど固定電話を持たないし、仕事を持っていれば平日の昼間に電話に出ることは難しいかもしれません。そのため、世論調査の結果が年齢が高い人々の意見に偏ってしまいます。世界的に事前の世論調査が選挙結果と外れてきているのは、そんなランダム性が崩れていることに原因があるのかもしれません。
乱数を用いてシミュレーションや数値計算を行なう手法の総称をモンテカルロ法 (Monte Carlo Method)と呼んでいます。モンテカルロは、モナコ公国の北東部の地区名で、地中海に面する観光・保養地であり、国営カジノで有名です。F1(Formula 1)レースのコースとしても知られています。モンテカルロ法がギャンブルに対する確率の測定にも利用できることから名付けられました。
モンテカルロ法で円周率を求める例題が判りやすいかもしれません。一辺 1メートルの正方形に半径 0.5メートルの円を描きます。正方形上の乱数によって指定された点が円の中に入るか入らないかを記録していきます。評価する点を増やしていくと約0.785の割合で円に入ってきます。したがって、円の面積は0.785平方メートルと見積もられ、円周率×半径の二乗ですから0.785÷0.5÷0.5で3.14と円周率を概算できます。
シミュレーション（以前の記事）の例として、ボールを投げて遠くに飛ばすことを考えます。最も遠くに飛ばすことを目的関数とすれば最適化問題（以前の記事）となります。投げ出す速度を一定とすれば、投げ出す角度によって飛距離が変わってきます。重力しか働かないとして微分方程式を解けば45度が最も飛ぶことになりますが、実際には空気の抵抗もあります。更にボールに回転を加えたらどうなるでしょうか？ 速度・角度・回転を乱数によって変化させて記録を取って評価すれば、最も遠くに飛ばす方法を知ることができます。実際の問題は更に複雑であり、良いと思っていたことが最良でないことも多いです。
ランダム性を用いて真実を知る方法もあります。デリケートな質問Sに対する回答を統計的に得るため、回答者にコイン投げをしてもらい、表が出れば質問Sに正しく答えてもらい、裏が出れば実害の無い質問T（例: 電話番号の末尾の数字は偶数）に正しく答えてもらうように依頼します。回答者がどちらの質問に答えたかはわからないようにします。質問Sが正である割合 π、質問Tが正である割合 λ（既知）、回答が正である割合 pとすれば、π+λ=2pが成立するため、π=2p-λによってデリケートな質問Sに対する割合が推定されます。
事象を１つずつ追うだけでなく、複数の結果を統計的に観察することによって、１つの事象では分からなかった真実が見えてきます。アインシュタイン(Albert Einstein)は、統計的法則が決定論的法則にとって代わるということを当初受け入れず、「神はサイコロを振らない」との名言を残しています。ドイツの物理学者ハイゼンベルク(Werner Karl Heisenberg)が提唱した不確定性原理(Uncertainty Principle)は、量子力学の基礎的原理として、位置と運動量、時間とエネルギーのような関係のある一組の物理量を同時に正確に決めることは不可能であり、それらは確率的に与えられることを示しています。
現代では、原子や分子の振る舞いのみを対象とせず、人の行動も個々で評価するだけでなく、集団の振る舞いとして統計的に評価して、無秩序とも見える中からある規則を読み取ろうとしています。ポルツマン(Ludwig Boltzmann)が導き出した熱力学の第二法則は、高温から低温への熱の移動は不可逆で、その逆の変化をおこすためには外からエネルギーを与えなければならないを示しています。熱現象は不可逆性であり、エントロピー(Entropy)の増大の原理とも呼ばれています。エントロピーは無秩序の程度を示しており、整理整頓された部屋も時間と共に散らかってくることにも適用できる原理です。
ガウス(Carl Friedrich Gauss) は、応用数学において大きな業績を残しており（高等数学の教科書にも多く登場してきます）、測定誤差についての確率法則も研究していました。多くのデータを収集して分析すると正規分布(Normal Distribution)に従います（中心極限定理）。正規分布は、ガウス分布とも呼ばれており、グラフに描くと平均のところが最も高い左右相称の釣鐘型を呈する分布です。正規分布は平均値とバラつきを示す標準偏差(Standard Deviation)で表すことができます。標準偏差にはギリシャ文字のσ (sigma, シグマ)が用いられます。
実際には入手できるデータには限りがあり、ランダムに全範囲に渡ってサンプルデータが収集できていれば、その統計的結果の信頼度が上がります。その信頼度を確かめる解析手法に「カイ二乗検定(chi-square test)」があり、データから求められた分散(Variance: 標準偏差の二乗)が真の分散からどの程度異なるかを示すことができます。通常変数には「x」が用いられますが、「x」の代わりにギリシャ文字の「χ (chi, カイ)」を用いたため、「カイ二乗検定」という名前がつけられました。すなわち、サンプルデータの分布が正規分布に従っているかを評価しています。
正規分布の確率事象ならば、平均値±標準偏差の範囲に68.2％、平均値±２倍の標準偏差(2σ)の範囲に95.4％の事象が出現します。20回に1度程度を外すくらいの精度ならば2σで評価すれば良いです。品質管理で用いられる6σ(Six Sigma)ならば、100万個生産した場合の不良品が3個ないし4個というレベルになります。
ランダムと思えていた中から真理が読み取れたり、無秩序とも思えるカオスの状態で秩序が生まれたり、奥に潜む事象は読み解いてみないとわからないことがあります。
参考文献
- 人工知能はどのようにして 「名人」を超えたのか?―――最強の将棋AIポナンザの開発者が教える機械学習・深層学習・強化学習の本質
- 統計学とは何か ―偶然を生かす (ちくま学芸文庫)
- 統計学が最強の学問である
- 確率思考の戦略論 USJでも実証された数学マーケティングの力
計画通りに進まない 戦略を磨く 【戦略】
かつて私は、戦略という言葉を使うことをためらった。軍事の匂いが強すぎるといわれたからだ。だが考えは変わった。プランが知的な遊びに終わっていることが多いことに気づいたのだ。綺麗に綴じて棚に置き、それだけで素晴らしいことを行った気になっている。プランはつくっても、実際に行動しないかぎり何も変わらない。これに対し、戦略は行動志向である。 ピーター・ドラッカー
全てが右上がりに進んでいけるのならば、これまでのように明るい将来を描いた計画(Plan)を立案していれば、いつか到達できるかもしれません。そのため、様々な業務において、計画を立て、計画に沿って仕事を進めれば良かったです。しかしながら、不確実性(Uncertainty)の高い時代に入り、予測が立ちづらく刻々と変化する中で、古新聞となってしまった計画に従っていれば、古い地図だけを参考にしながら航海に出るようです。
そのような問題を認識すると、時々刻々と計画を見直す必要があります。ただし、改訂した計画を飾っておくだけでは何の意味もなく、関係者に周知させて行動に反映させる必要があります。組織が大きくなれば、逐次変更を周知できずに現場が混乱する可能性があります。
状況が刻々と変化する場所という点では戦争における戦場があげられます。戦争の中で生き抜くために、中国の戦国時代で孫子が伝えた兵法、18世紀欧州の激戦を受けてクラウゼヴィッツ (Karl von Clausewitz)が書き上げた『戦争論』があり、「戦略(Strategy)」という言葉が生まれました。語源は古代ギリシア語の「将軍(strategia)」から派生したもので、ある目標を達成するために大局的に事を運ぶ方策を示しています。
ただし、戦争で用いられる戦略が、ビジネスや業務において、参考にはなりますがそのまま活用できるわけではありません。継続性が失われる断絶の時代、加速的に変化し続けて過去は忘れ去れ、予測不可能な不確実性の高い将来では、計画性を重視することから、戦略性を重視する考え方へ変えていかなければなりません。まさに一寸先は闇です。行灯（あんどん）を掲げて目標地に向けて進むしかないです。
戦略的な考えをするために、行動する目標について定めることになります。長期的な視野に立てば、その目標はチームや組織のミッションと一致します（以前の記事）。そして、その目標がチームや組織の存在意義となり、独自性を明らかに示し、進める活動を明示します。戦略における目標は競争に勝つことと理解するのは間違いかもしれません。『戦争論』では「戦争は政治の延長である」として政治目的を達成すること、『孫子』は「戦わずして勝つ」ことが最良であり、国が滅亡せずに繁栄することが目的となっています。
ミッションや目標を達成するためには、チームや組織作りが大切になるのことは間違いありません。戦略的な立場に立てば、実動部隊としてチームや組織を整えることが必要となってきます。そして更に機械とも統合したシステムとして機動力を発揮できるように統括していかなければなりません。統合システムを確立するためにも、本番にむけて事前に練習や演習を積んで、多くの失敗を積み、対応策を身につけておくことも有効となります。
現在地から目標へ向かって進んでいくには、先ずは足元にある現在地を再認識しておく必要があります。現状の状況を正しく描いた地図（現実には存在しないですが）を持っていたとしても、全く異なる場所を現在地と認識してしまっては、目標へ進む方向も誤ってしまいます。現在地と目標に到達する間には「時間」という要素があります。その時間が長ければ長いほど、不確実な要素が多くなります。
行動を起こして前進していけば、刻々と地図も変わっていくために書き換える必要があります。そして、これまで認識していなかった新たな事柄も明らかになります。追い風になりったり、向かい風になるかもしれません。その場その場で適切に柔軟に対応していかなければならなく、臨機応変に対処できることが人間の特徴であるとも言えます。そのためには、先ずは思い込みでなく現実を謙虚に受け入れること、自分たちでは制御できない（取り除いたり、変更できない等）ことも多々あり、その認識の上で進む道を選択していくことが求められます。
戦略的思考で重要なことは、古典的な戦略論の中でも述べられていますが、失敗したとしても負けないことです。失敗を恐れて何もしなければ、状況は刻々と悪化していき、最後は撤退することになります。小さな失敗をしていも、その失敗から学んで成長して、第一線に復帰することが必要となります。致命傷となる大きな失敗をしては二度と戻ることはできません。致命傷を回避する手順を決めておく必要があります。
進行していても当然として全てが上手く進むことはないでしよう。臨機応変にできても、間違いもするし、失敗もします。ただし、そこから学習して経験を積み、先読みの力を高めることによって、速く目標に到達できます。そして一番のポイントは、致命的な失敗を防ぎ、全滅は避け、底に落ちても上昇して、精神面では諦めないことが重要なのかもしれません。
参考文献
