ゲームチェンジング
テクノロジーの未来
2020-2029

目 次

• 第1章

  総論　ゲームチェンジングテクノロジーのトレンド

  • ゲームチェンジングテクノロジーは世界を一変させる。米国、特にDARPA(国防高等研究所計画局）が重視している研究領域や研究プロジェクトを中心に展望し、あわせて中国、欧州、ロシア等における主要な開発プロジェクトを概観する。注目すべき技術を10の分野に分類、個々のプロジェクトの目標や概要、技術課題、実現した場合の既存産業へのインパクトを解説する。

  • 1-1

    概要

    1-1-1

    ゲームチェンジングテクノロジーとは

    1-1-2

    DARPAモデルの重要性

    1-1-3

    ゲームチェンジングテクノロジーの全体像

    1-1-4

    技術成熟度について

• 第2章

  オートノミー

  • 米国国防総省が力を入れているテーマの一つが「オートノミー（自律）」である。空中・宇宙から海上・地上まであらゆる領域で人手に頼らず自律的に動ける機器とそれらを支援するソフトウエアの研究開発に取り組んでいる。

  • 2-1

    概要

    2-1-1

    オートノミーとは

    2-2

    空中型

    2-2-1

    多数の無人ヴィークルを対象とする群制御

    2-2-2

    多数の小型無人機を対象とする空中発進・空中回収

    2-2-3

    自律飛行するヘリコプターによる貨物輸送

    2-2-4

    無人機の自律飛行制御

    2-2-5

    自律化による、ヘリコプター操縦の負担軽減

    2-2-6

    電動航空機

    2-3

    宇宙型

    2-3-1

    小型人工衛星の迅速打ち上げ

    2-3-2

    軌道上にある人工衛星のメンテナンス

    2-4

    水上型・水中型

    2-4-1

    無人艇による常続海洋監視

    2-4-2

    超大型無人潜水艦XLUUV

    2-4-3

    水上・水中ロボット

    2-5

    地上型

    2-5-1

    人間追随

    2-5-2

    車両追随

    2-5-3

    生物型自律システム

    2-5-4

    マイクロロボット

    2-5-5

    四足獣ロボット

    2-5-6

    二足歩行ロボット

    2-5-7

    液体金属ロボット

    2-5-8

    応急治療自律ロボット

    2-6

    支援型

    2-6-1

    自律システム検査ツール

    2-6-2

    自律学習機能進化ソフトウエア

    2-6-3

    ウェポンシステムの自律行動におけるAI利用

    2-6-4

    情報共有・意思決定におけるAI利用

    2-6-5

    リアルタイムの自動通訳

    2-6-6

    紛争対処のモデリングとシミュレーションにおけるAI利用

• 第3章

  サイバー戦・電子戦

  • 正規軍が戦場で戦うだけではなく、見えない軍が市街地、そしてサイバー空間でも戦う「ハイブリッド戦」の時代に入っている。サイバー戦や電子戦にかかわる攻撃/防御テクノロジーの研究開発に国防総省は投資している。

  • 3-1

    概要

    3-1-1

    サイバー戦とは

    3-1-2

    電子戦とは

    3-2

    サイバー戦

    3-2-1

    サイバー戦指揮意思決定支援PLAN_X

    3-2-2

    ソフトウエア脆弱性の自動評価

    3-2-3

    電力網サイバー攻撃防護

    3-2-4

    サイバー攻撃の迅速な検出と対処

    3-2-5

    サイバー攻撃に強いソフトウエアの開発

    3-3

    電子戦

    3-3-1

    電子支援（ES）

    3-3-2

    電子攻撃（EA）

    3-3-3

    電子防護（EP）

• 第4章

  量子技術

  • DARPAをはじめとする米国の研究機関は量子センシング、量子コンピューティング、量子通信に積極投資している。これに対し中国は今後10年間のうちに量子コンピューティングの分野で米国を上回るという国家目標を掲げる。米中の苛烈な競争の狭間で、日本もその研究開発に国家を挙げて取り組む姿勢を示している。

  • 4-1

    概要

    4-1-1

    量子技術とは

    4-1-2

    量子技術研究開発の現状

    4-2

    量子センシング

    4-2-1

    量子レーダー

    4-2-2

    量子ラジオ

    4-3

    量子コンピューティング

    4-3-1

    量子コンピューティングとは

    4-3-2

    量子コンピューター

    4-3-3

    量子シミュレータ

    4-4

    量子ネットワーキング

    4-4-1

    量子通信

    4-4-2

    量子暗号

    4-5

    量子デバイス

    4-5-1

    量子センシングデバイス

• 第5章

  超人化

  • サイバー戦・電子戦が激しくなる時代においても兵士の重要性は変わらない。強い兵士を養成するため、人間を超人化するテクノロジーへの研究開発が活発である。脳や肉体を直接強化すると同時に疾病対策への取り組みも進む。

  • 5-1

    概要

    5-1-1

    超人化とは

    5-2

    脳

    5-2-1

    Brain研究イニシアティブ

    5-2-2

    脳による機械リアルタイム制御インターフェース

    5-2-3

    脳への攻撃（非致死性神経スクランブル装置）

    5-3

    肉体

    5-3-1

    身体防護（ボディーアーマー）

    5-3-2

    肉体能力向上（パワードスーツ）

    5-3-3

    個人携帯型発電システム

    5-3-4

    個人空中移動システム

    5-4

    耐性

    5-4-1

    携帯感染症検査装置

    5-4-2

    持続力を高める栄養剤

    5-5

    生物

    5-5-1

    サイボーグトンボ

• 第6章

  センシング&ナビゲーション

  • 妨害電波でGPS（Global Positioning Systems）が使えない状況や、水中や地下などGPSが機能しない場所で位置を知り、移動し、攻撃するためのGPS代替テクノロジーが研究されている。地下における活動を可能にすることは民間にとっても重要である。

  • 6-1

    概要

    6-1-1

    センシング&ナビゲーションとは

    6-2

    GPSの代替となる測位・航法・測時手段

    6-2-1

    慣性航法　Micro-PNT

    6-2-2

    超長波（STOIC）、音響波の利用

    6-2-3

    近接戦闘センサー

    6-3

    GPSに依存しない誘導

    6-3-1

    光学シーカーSECTR

    6-3-2

    新統合精密投下システム

    6-4

    状況認識と誘導

    6-4-1

    カラー暗視眼鏡

    6-4-2

    宇宙監視望遠鏡

    6-4-3

    小口径弾の精密誘導化

    6-5

    生物センサー

    6-5-1

    水中生物センサー

• 第7章

  デジタル・エンジニアリング

  • 製造業はデジタル技術や人工知能(AI)を活用した新たな第4次革命へと進もうとしている。AIなどを使って設計、個々の部品や全体の設計に関するデータをクラウドにアップロードし、3Dプリンンター用のデータに変換すれば世界中どこでも生産が可能になる。このようなダイレクト製造が進めば、特定の拠点で生産されたハードウエアを輸送する必要はなくなり、クラウドを介したデータ交換だけで取引が行われるようになる。

  • 7-1

    概要

    7-1-1

    デジタル・エンジニアリングとは

    7-1-2

    製造業におけるデジタル変革

    7-2

    ものづくりの革新

    7-2-1

    付加製造（Additive Manufacturing: AM）

    7-2-2

    マテリアルズ・インフォマテックス

    7-3

    サイバー・フィジカル・システム

    7-3-1

    ソフトウエア制御とCPS

    7-3-2

    ソフトウエア制御化の潮流とALIS

    7-3-3

    CPSとIoT

    7-3-4

    AI利用CPSの検証と高信頼化

    7-4

    デジタルツイン・デジタルスレッド

    7-4-1

    デジタルツイン

    7-4-2

    デジタルスレッドとモデルベース・システム・エンジニアリング

    7-5

    クラウド設計と製造

    7-5-1

    クラウド設計・設計の起源（DARPA AVM）

    7-5-2

    クラウド設計・製造による製造業の革新

    7-5-3

    AIと協働のCPS設計

    7-6

    Live, Virtual and Constructive（LVC）

    7-6-1

    LVCとシミュレーション訓練

• 第8章

  エレクトロニクス&エネルギー

  • 半導体は安全保障のカギである。米国は量子/光電子デバイスに目を配りつつ、半導体分野のブレークスルー型研究に投資している。その対象として自由電子レーザー、高エネルギーレーザー地域防衛システム、次世代高出力電磁力、レーザーガンなどがある。

  • 8-1

    概要

    8-1-1

    エレクトロニクス&エネルギーとは

    8-2

    エレクトロニクス

    8-2-1

    エレクトロニクス復興イニシアチブ

    8-2-2

    セキュリティチップ

    8-2-3

    高出力RFデバイス

    8-2-4

    衛星間光通信

    8-3

    電磁技術

    8-3-1

    大電力の蓄積と放出

    8-3-2

    大電力の蓄電池

    8-3-3

    レールガン（電磁加速砲）

    8-4

    レーザー

    8-4-1

    レーザー兵器のトレンド

    8-4-2

    艦船搭載型レーザーガン

    8-4-3

    車両搭載型レーザーガン

    8-4-4

    航空機搭載型レーザーガン

    8-4-5

    その他のレーザーガン

• 第9章

  マテリアル

  • マテリアル（材料・素材）におけるナノテクノロジーが進化しつつある。耐弾性と防護能力強化と軽量化のためにカーボンナノファイバーをさらに進化させたナノ・コンポジット技術が登場。各種バッテリー（充電、蓄電）材料などエネルギー分野にも応用が進んでいる。

  • 9-1

    概要

    9-1-1

    マテリアルとは

    9-2

    化学・生物兵器に対する個人防護

    9-2-1

    PPB（Personal Protective Biosystem）

    9-2-2

    CB脅威対処におけるMOF

    9-2-3

    ナノマテリアルによるステルス性能

• 第10章

  電動航空機

  • 小型化・無人化・静音化がしやすい電動航空機、中でも電動垂直離着陸機（eVTOL）について民間と軍事の双方で開発競争が進んでいる。空飛ぶタクシーが実現すれば民間ビジネスに多大なインパクトを与える。世界各国の電動航空機の開発状況を展望する。

  • 10-1

    概要

    10-1-1

    電動航空機とは

    10-1-2

    開発目的とその背景

    10-1-3

    開発用途

    10-1-4

    垂直離着陸方式（VTOL）

    10-2

    電動技術

    10-2-1

    モーター

    10-2-2

    二次電池

    10-2-3

    自動操縦

    10-2-4

    機体材料

    10-3

    民間

    10-3-1

    タクシー型

    10-3-2

    空陸両用型

    10-3-3

    宅配型

    10-3-4

    トラック輸送型

    10-3-5

    分散電気推進型

    10-4

    軍用

    10-4-1

    高高度長持続型

    10-4-2

    遊弋攻撃型

    10-4-3

    攻撃支援型

    10-4-4

    小型・超小型偵察型

• 第11章

  プラットフォーム

  • ゲームを変える可能性があるテクノロジーが組み合わさって「プラットフォーム」になる。その研究開発動向についても展望する。「極超音速」で移動するプラットフォームを実現するため、エンジンや耐熱材などの構成要素も含めて各国が研究開発を進めている。

  • 11-1

    概要

    11-1-1

    プラットフォームとは

    11-2

    極超音速

    11-2-1

    各国の開発動向

    11-2-2

    エンジンと材料、耐熱材料

    11-3

    次世代高速脅威回避

    11-3-1

    次世代高速脅威回避車両

    11-4

    ミサイル

    11-4-1

    長距離対艦ミサイル（LRASM）やAI利用

• 第12章

  ゲームチェンジングテクノロジーの広がり

  • 軍事目的のテクノロジーが民間に広がりイノベーションを引き起こす。第2章～第11章のテクノロジーが、自動車、電機・電子/機械、農林水産、化学、資源・エネルギー、ヘルスケア、ライフサイエンス、通信、小売・物流、金融の各産業に与える影響を予測する。

  • 12-1

    概要

    12-1-1

    ゲームチェンジングテクノロジーの広がりとは

    12-2

    自動車

    12-2-1

    「オートノミー」「電動航空機」による影響

    12-2-2

    「サイバー戦・電子戦」による影響

    12-2-3

    「量子技術」による影響

    12-2-4

    「超人化」による影響

    12-2-5

    「センシング&ナビゲーション」による影響

    12-2-6

    「デジタル・エンジニアリング」による影響

    12-2-7

    「電動航空機」による影響

    12-3

    電機・電子／機械

    12-3-1

    「オートノミー」による影響

    12-3-2

    「サイバー戦・電子戦」による影響

    12-3-3

    「超人化」による影響

    12-3-4

    「センシング&ナビゲーション」による影響

    12-3-5

    「デジタル・エンジニアリング」による影響

    12-4

    農林水産業

    12-4-1

    「オートノミー」による影響

    12-4-2

    「超人化」による影響

    12-5

    化学

    12-5-1

    「量子技術」による影響

    12-5-2

    その他の影響

    12-6

    資源エネルギー

    12-6-1

    「オートノミー」による影響

    12-6-2

    「サイバー戦・電子戦」による影響

    12-6-3

    「超人化」による影響

    12-6-4

    「デジタル・エンジニアリング」による影響

    12-7

    ヘルスケア

    12-7-1

    「オートノミー」による影響

    12-7-2

    「超人化」による影響

    12-7-3

    「デジタル・エンジニアリング」による影響

    12-8

    ライフサイエンス

    12-8-1

    「量子技術」による影響

    12-8-2

    その他の影響

    12-9

    情報通信

    12-9-1

    「オートノミー」による影響

    12-9-2

    「超人化」による影響

    12-9-3

    「エレクトロニクス&エネルギー」による影響

    12-10

    小売・物流

    12-10-1

    「オートノミー」による影響

    12-10-2

    「量子技術」による影響

    12-10-3

    「超人化」による影響

    12-10-4

    「デジタル・エンジニアリング」による影響

    12-11

    金融

    12-11-1

    「オートノミー」による影響

    12-11-2

    「サイバー戦・電子戦」による影響

    12-11-3

    「量子技術」による影響

• 第13章

  ゲームチェンジのR&D戦略

  • 各国の軍事R&D戦略を見極めると民間のR&Dへの示唆が得られる。DARPAはAI（人工知能）の研究を牽引し、さらに自動運転、小型衛星の迅速打ち上げ、GPSが使えない地下におけるロボット行動へのチャレンジを公募。米国に対峙する中国の軍事R&D戦略も展望する。

  • 13-1

    概要

    13-1-1

    ゲームチェンジのR&D戦略とは

    13-2

    ゲームチェンジヘの挑戦

    13-2-1

    今後のR&Dシナリオ

    13-2-2

    イノベーション競争時代のR&D

    13-2-3

    中国のR&D戦略

    13-3

    米国のR&D戦略（DARPAを中心に）

    13-3-1

    DARPAモデル

    13-3-2

    DARPAチャレンジ

    13-3-3

    DARPAとAIのR&D

• 第14章

  ゲームチェンジングテクノロジーのプレーヤ

  • ロッキード・マーチン、ノースロップ・グラマン、ゼネラル・アトミックス、レイセオン、BAEシステムズ、キネティック、チャールズ・スターク・ドレイパー研究所、ジョン・ホプキンス大学応用物理学研究所など、主要な企業と研究所の事業内容を概観する。

  • 14-1

    概要

    14-1-1

    ゲームチェンジングテクノロジーのプレーヤ

    14-2

    主要企業・研究所

    14-2-1

    主要企業

    14-2-2

    主要研究所