TED日本語 - 原田セザール実: 流出原油を除去するための新しいアイデア


TED Talks(英語 日本語字幕付き動画)

TED日本語 - 原田セザール実: 流出原油を除去するための新しいアイデア

TED Talks


A novel idea for cleaning up oil spills


Cesar Harada






In the ocean, what is the common point between oil, plastic and radioactivity?

On the top line, this is the BP oil spill: billions of barrels of oil gushing in the Gulf of Mexico. The middle line is millions of tons of plastic debris accumulating in our ocean, and the third line is radioactive material leaking from Fukushima nuclear power plant in the Pacific Ocean.

Well, the three big problems have in common that they are man-made problems but they are controlled by natural forces. This should make us feel very, terribly awful as much as it should make us feel hopeful, because if we have the power to create these problems, we may as well have the power to remediate these problems.

But what about natural forces? Well, that's exactly what I want to talk about today, is how we can use these natural forces to remediate these man-made problems. When the BP oil spill happened,

I was working at MIT, and I was in charge of developing an oil spill-cleaning technology. And I had a chance to go in the Gulf of Mexico and meet some fishermen and see the terrible conditions in which they were working. More than 700 of these boats, which are fishermen boats repurposed with oil absorbent in white and oil containment in orange, were used, but they only collected three percent of the oil on the surface, and the health of the cleaners were very deeply affected.

I was working on a very interesting technology at MIT, but it was a very long-term view of how to develop technology, and it was going to be a very expensive technology, and also it would be patented. So I wanted to develop something that we could develop very fast, that would be cheap, and that would be open-source, so, because oil spills are not only happening in the Gulf of Mexico, and that would be using renewable energy. So I quit my dream job, and I moved to New Orleans, and I kept on studying how the oil spill was happening.

Currently, what they were doing is that they were using these small fishing boats, and they were cleaning clean lines in an ocean of dirt. If you're using the exact same amount of surface of oil absorbent, but you're just paying attention to natural patterns, and if you're going up the winds, you can collect a lot more material. If you're multiplying the rig, so you multiply how many layers of absorbent you're using, you can collect a lot more. But it's extremely difficult to move oil absorbent against the winds, the surface currents and the waves. These are enormous forces. So the very simple idea was to use the ancient technique of sailing and tacking of the wind to capture or intercept the oil that is drifting down the wind. So this didn't require any invention. We just took a simple sailing boat and we tried to pull something long and heavy, but as we tacked back and forth, what we lost was two things: we were losing pulling power and direction.

And so, I thought, what about if we just take the rudder from the back of the boat to the front, would we have better control? So I built this small sailing robot with the rudder at the front, and I was trying to pull something very long and heavy, so that's a four-meter-long object just to pull, and I was surprised with just a 14-centimeter rudder, I could control four meters of absorbent. Then I was so happy that I kept playing with the robot, and so you see the robot has a front rudder here. Normally it's at the back. And, playing, I realized that the maneuverability of this was really amazing, and I could avoid an obstacle at the very last second, more maneuverable than a normal boat.

Then I started publishing online, and some friends from Korea, they started being interested in this, and we made a boat which has a front rudder and a back rudder, so we started interacting with this, and it was slightly better, although it was very small and a bit off balance, but then we thought, what if we have more than two points of control? What if the entire boat becomes a point of control? What if the entire boat changes shape?

So - (Applause)

Thank you very much. (Applause)

And so that's the beginning of Protei, and that's the first boat in history that completely changed the shape of the hull in order to control it, and the properties of sailing that we get are very superior compared to a normal boat. When we're turning, we have the feeling of surfing, and the way it's going up-wind, it's very efficient. This is low speed, low wind speed, and the maneuverability is very increased, and here I'm going to do a small jibe, and look at the position of the sail. What's happening is that, because the boat changes shape, the position of the front sail and the main sail are different to the wind. We're catching wind from both sides. And this is exactly what we're looking [ for ] if we want to pull something long and heavy. We don't want to lose pulling power, nor direction. So, I wanted to know if this was possible to put this at an industrial level, so we made a large boat with a large sail, and with a very light hull, inflatable, very small footprint, so we have a very big size and power ratio.

After this, we wanted to see if we could implement this and automate the system, so we used the same system but we added a structure to it so we could activate the machine. So, we used the same bladder-inflated system, and we took it for testing. So this is happening in the Netherlands. We tried in the water without any skin or ballast just to see how it works. And then we mounted a camera for controlling it, but quickly we saw that we would need a lot more weight at the bottom, so we had to take it back to the lab, and then we built a skin around it, we put batteries, remote controllers, and then we put it in the water and then we let it go in the water and see how well it would work, so let some rope out, and hope it's going to work, and it worked okay, but we still have a long way. Our small prototype has given us good insight that it's working very well, but we still need to work a lot more on this.

So what we are doing is an accelerated evolution of sailing technology. We went from a back rudder to a front rudder to two rudders to multiple rudders to the whole boat changing shape, and the more we are moving forward, and the more the design looks simple and cute. (Laughter)

But I wanted to show you a fish because -- In fact, it's very different from a fish. A fish will move because -- by changing like this, but our boat is propelled by the wind still, and the hull controls the trajectory.

So I brought to you for the first time on the TED stage Protei Number Eight. It's not the last one, but it's a good one for making demos.

So the first thing as I show you in the video is that we may be able to control the trajectory of a sailing boat better, or we may be able to never be in irons, so never facing the wind, we always can catch the wind from both sides. But new properties of a sailing boat. So if you're looking at the boat from this side, this might remind you of an airplane profile. An airplane, when you're moving in this direction, starts to lift, and that's how it takes off. Now, if you're taking the same system, and you're putting vertical, you're bending, and if you're moving this way forward, your instinct will tell you that you might go this way, but if you're moving fast enough, you might create what we call lateral lift, so we could get further or closer to the wind.

Other property is this: A normal sailing boat has a centerboard here and a rudder at the back, and these two things are what creates most resistance and turbulence behind the boat, but because this doesn't have either a centerboard or a rudder, we hope that if we keep working on this hull design we can improve and have less resistance.

The other thing is, most boats, when they reach a certain speed, and they are going on waves, they start to hit and slap on the surface of the water, and a lot of the energy moving forward is lost. But if we're going with the flow, if we pay attention to natural patterns instead of trying to be strong, but if you're going with the flow, we may absorb a lot of environmental noises, so the wave energy, to actually save some energy to move forward.

So we may have developed the technology which is very efficient for pulling something long and heavy, but the idea is, what is the purpose of technology if it doesn't reach the right hands?

Normal technology or innovation happens like this: Somebody has an interesting idea, some other scientist or engineer, they take it to the next level, they make a theory about it and maybe they patent it, and then some industry will make a contract of exclusivity to manufacture and sell it, and then, eventually, a buyer will buy it, and we hope that they are going to use [ it ] for a good purpose. What we really want is that this innovation happens continuously. The inventor and engineers and also the manufacturers and everybody works at the same time, but this would be sterile if this was happening in a parallel and uncrossed process. What you really want is not a sequential, not parallel development. You want to have a network of innovation. You want everybody, like we're doing now, to work at the same time, and that can only happen if these people all together decide to share the information, and that's exactly what open hardware is about. It's to replace competition by collaboration. It's to transform any new product into a new market. So what is open hardware? Essentially, open hardware is a license. It's just an intellectual property setup. It means that everybody is free to use, modify and distribute, and in exchange we only ask for two things: The name is credited -- the name of the project -- and also the people who make improvement, they share back with the community. So it's a very simple condition.

And I started this project alone in a garage in New Orleans, but quickly after I wanted to publish and share this information, so I made a Kickstarter, which is a crowd-fundraising platform, and in about one month we fundraised 30,000 dollars. With this money, I hired a team of young engineers from all over the world, and we rented a factory in Rotterdam in the Netherlands. We were peer-learning, we were engineering, we were making things, prototyping, but most importantly we were trying our prototypes in the water as often as possible, to fail as quickly as possible, to learn from. This is a proud member of Protei from Korea, and on the right side, this is a multiple-masts design proposed by a team in Mexico. This idea really appealed to Gabriella Levine in New York, and so she decided to prototype this idea that she saw, and she documented every step of the process, and she published it on Instructables, which is a website for sharing inventions. Less than one week after, this is a team in Eindhoven, it's a school of engineering. They made it, but they eventually published a simplified design. They also made it into an Instructable, and in less than one week, they had almost 10,000 views, and they got many new friends. We're working on also simpler technology, not that complex, with younger people and also older people, like this dinosaur is from Mexico. (Laughter)

So Protei is now an international network of innovation for selling technology using this shape-shifting hull. And what puts us together is that we have a common, at least, global understanding of what the word "business" is, or what it should be. This is how most work today. Business as usual is saying, what's most important is to make lots of profit, and you'll be using technology for that, and people will be your work force, instrumentalized, and environment is usually the last priority. It will be just a way to, say, greenwash your audience and, say, increase your price tag.

What we're trying to do, or what we believe, because this is how we believe the world really works, is that without the environment you have nothing. We have the people so we need to protect each other, yes, and we're a technology company, and profit is necessary to make this happen. (Applause)

Thank you very much. (Applause)

If we have the courage to understand or accept that this actually how the world really works, and this is the order of priority that we need to choose, then it makes obvious why we need to choose open hardware for developing environmental technology, because we need to share information.

What's next for us?

So, this small machine that you've seen, we're hoping to make small toys like one-meter remote control Protei that you can upgrade -- so replace the remote control parts by Androids, so the mobile phone, and Arduino micro-controller, so you could be controlling this from your mobile phone, your tablet. Then what we want to do is create six-meter versions so we can test the maximum performance of these machines, so we can go at very, very high speed. So imagine yourself. You are laying down in a flexible torpedo, sailing at high speed, controlling the shape of the hull with your legs and controlling the sail with your arms. So that's what we're looking for developing. (Applause)

And we replace the human being -- to go, for example, for measuring radioactivity, you don't want a human to be sailing those robots -- with batteries, motors, micro-controllers and sensors. This is what our teammates, we dream of at night. We hope that we can sometime clean up oil spills, or we can gather or collect plastic in the ocean, or we can have swarms of our machines controlled by multi-player video game engines to control many of these machines, to monitor coral reefs or to monitor fisheries.

Our hope is that we can use open hardware technology to better understand and protect our oceans.

Thank you very much. (Applause) (Applause)

海洋における 次の3つの共通点は何でしょう? 原油 プラスチック 放射能

一番上はメキシコ湾原油流出事故です 何百万バーレルという原油が メキシコ湾に 流出しました 真ん中は海に集まる 何億トンというプラスチックのゴミです 一番下は 福島の原発から 太平洋に漏れ出した 放射性物質です

この3つの問題に共通しているのは 人によって引き起こされた問題ながら 自然の力にコントロールされていることです 私たちはこれに ひどいという思いを持つと同時に 希望も持つべきです なぜなら 人間にこれらの問題を引き起こす力があるなら それを直す力だって あるはずだからです

でも自然の力はどうすればいいのか? それこそ 今日私がお話ししたいと思っていることです この人間が引き起こした問題を修復するために 自然の力をどう生かすことができるのか? メキシコ湾の事故があったとき

私はMITで流出原油除去技術開発の 責任者をしていました そしてメキシコ湾に赴いて 漁師たちに会い彼らが作業する 劣悪な環境の話を聞きました 700以上のこのような小舟が 漁船から改造され作業しています 白い吸着物で オレンジの油を集めています しかし除去できる原油は表面の3%足らずで 作業者の健康にも 大きな影響が出ています

私がMITで携わっていたのは非常に興味深い技術でしたが 極めて長期的視点の プロジェクトで とても高価なものになり 特許化もされるでしょう 私はもっと短期間で安価に 開発することはできないかと思い それはオープンソースだと考えました 原油流出はメキシコ湾だけの問題ではなく また再生可能エネルギーを使うべきだと思ったからです それで私は理想の仕事を辞して ニューオーリンズに引っ越し 原油流出がどのように起きているのか研究しました

現在のやり方では 小さな漁船を使い 汚染された海を線のように掃除しています 同じ広さの原油吸着物を使うと 良さそうです 自然の性質に注意するなら 風上に向かう方が より多く吸着できるのが分かります 装置を多重にして 吸着物を何層にもすれば さらに多く取り除けるでしょう しかし風や潮流や波に逆らって 大きな原油吸着装置を引っ張るのは非常に困難です ものすごい力がかかるからです シンプルなアイデアは 古くからある 帆走の技術を使って 風に押し流される原油をタックしながら 捉えるという方法です これなら別に新技術は必要ありません 普通のヨットを使い 長くて重いものを引っ張らせてみました しかしタックしていると 牽引力が失われ 方向も定まらなくなりました

それで舵を後ろではなく前につけたら もっとうまくコントロール できるかもしれないと考えました それでこの舵が前についた 小さなヨットを作り 長くて重いものとして4メートルの帯を 引っ張らせてみることにしました 驚いたことに 14センチ足らずの舵で4メートルの吸着物を うまくコントロールできました 喜んだ私は このロボットで実験を続けました ご覧のように 前に舵があります 普通は後ろにあります やっていて これの機動性の高さに 驚きました 障害物を直前になってからよけることができます 通常のヨットよりずっと高い機動性です

ネットでいろいろ公開し始めると 韓国の人たちがそれに興味を持ち 前と後ろ両方に 舵の付いたヨットを作り 互いにやり取りするようになりました 改善はごくわずかで 逆にバランスが悪くなりましたが その後 制御点をもっと増やしてはどうかと考えました 船全体が制御点で 船の形を変えられるとしたら?



そうしてプロテイが生まれました 制御のために船体の形を すっかり変える 史上はじめての船です その帆走性能は 通常のヨットよりもずっと優れています サーフィンするように舵を切り 風上に向かう場合も効率的です 風が弱い低速時に 機動性が大きく向上します ここでジャイブします 帆の位置に注目してください 船体の形が変わるので 前帆と主帆が風に対して 違った位置になります 風を両面で捉えられるのです 長くて重いものを引っ張るときには まさに望ましいことです 牽引力や方向を失わずに済みます これを実用レベルに持って行けるものか 知りたくて 大きな帆のある 大きな船体を作りました 船体は空気で膨らませたごく軽量なもので 接水面も小さく 大きなサイズ・パワー比が得られます

その後 システムを 自動化できるか見るため 同じものに骨格を付けて うまく動かせるかやってみました 同じ空気注入方式を使い テストへと持ち出しました これはオランダで行いました カバーもバラストも付けずに水に浮かべ うまく動くかやってみました それから制御用にカメラを付けましたが 下部にもっと重みが 必要なことが分かり 作業場に持ち帰って カバーを付け 電池と遠隔操作装置を載せてから 水に浮かべて 様子を見ました ロープを引かせ うまくいくことを望みました そしてうまくいきました でもやることが まだたくさんありました この小さな試作機でうまくいきそうなことは 分かりましたが やるべきことはまだたくさんあったんです

私たちがやっているのは帆走技術の進歩を 加速させることです 後舵を前舵に変え 2つ舵から多数舵 変形する船体へ 先へ進むほど デザインはシンプルで 可愛らしいものになっています (笑)

ここで魚をお見せしたのは 魚とすごく違うからです 魚はこのように体を動かして進みますが 私たちの船は 風の力で進みながら 船体で軌道を制御します

このTEDのステージで プロテイ8号を初お披露目します 最新のものではないのですが デモをするのにちょうど良いので

画面で示しているのは 帆船の軌道をより良く制御できる 可能性です 風を捉えられずに立ち往生する ことがありません いつでも風を 両面で受けられます 帆船には新しい性質です 船体をこの方向から見ると 飛行機の羽根の断面のようです この方向に進むとき 上向きの力が働いて離陸します 同じシステムを垂直にして 折り曲げ この方向に進むなら そちら側に曲がると思うでしょうが 十分に速く進んでいるなら 側方揚力と呼んでいる力が働いて 風上や風下に進むことができるんです

また別の性質ですが 普通のヨットでは 真ん中に垂下竜骨と 後ろに舵があって それが水の抵抗と 水流の乱れを 引き起こします しかしプロテイには 垂下竜骨も舵もないので この船体のデザインによって 抵抗を小さくできると期待しています

もう1つ 船はあるスピードに達すると 波にぶつかって 水面を打ち 前進する力が失われます しかし流れに乗るなら 力で進もうとするのでなく 自然のパターンを見て流れに従うなら 環境的なノイズや 波の力を吸収して 前進する力を 保つことができます

こうして 長く重いものを引っ張る 効率的な技術を 開発することができたわけですが もしそれを必要とする人の手に渡らないとしたら 技術に何の意味があるのでしょう?

通常の技術はこのように開発されます 誰かが面白いアイデアを考えつき 他の科学者や技術者が それを上のレベルへと引き上げ 理論を作り あるいは特許を取って どこかがその製造と販売をする 独占契約を結んで 最後に買い手がそれを買い 我々としては 良いことに使われることを期待するだけです しかし私たちが本当に望んでいるのは イノベーションが継続的に起きるということです 発明家や技術者 それに製造者 みんなが同時に働くということですが 交わることなく並行して進むとしたら何も生み出さないでしょう 本当に必要な姿は逐次的でも 並行的でもありません イノベーションのネットワークです 私たちが今やっているように みんなが同時に働くということですが それはみんなが情報を共有しようと決めて はじめて実現できます オープンハードウェアはまさに そういうものです 競争を協力で置き換えるのです 新製品を新しいマーケットに変えるのです オープンハードウェアとは何でしょう? 基本的にはライセンス 知的所有権のあり方です 誰もが ただで使い 改良し 配布することができます その代わりに求められるのが プロジェクト名のクレジット表記を付け 改良したものをまたコミュニティで共有する ということです とてもシンプルな条件です

私はこのプロジェクトを ニューオーリンズのガレージで 1人で始めましたが 情報を公開し共有したいと思い クラウド資金調達? プラットフォームのKickstarterで募集を始め ひと月ほどで3万ドル集まりました そのお金で世界中から若い技術者を集め オランダのロッテルダムに 工場を借りました 一緒に学びながら 設計し ものを作り プロトタイピングしました 一番重要なのは可能な限り頻繁に 水の上で試作機を試し 早く失敗して そこから教訓を学ぶということです 韓国のプロテイメンバーです 右側のはメキシコのチームが提案した 複数マストの設計です このアイデアがニューヨークの ガブリエラ・レヴァインを触発し 彼女はその試作機を作ることにしました そして その過程を 発明共有サイトの Instructablesで公開しました 1週間もせずに アイントホーフェンの工科大学のチームがそれを作り もっとシンプルにした 設計を公開しました 彼らもInstructablesで公開し 1週間もせずに 1万ビューを達成し たくさんの新しい友達を得ました 私たちも若い人たちといっしょに 複雑ではないシンプルな技術に取り組んでいます それからこの メキシコの恐竜みたいな年配の人たちとも (笑)

プロテイは今や船体変形による 帆走技術のためのイノベーションの 国際的ネットワークとなりました 私たちを結びつけているのは 「ビジネス」という言葉の世界で一般的な理解と それが本当はどうあるべきかという共通の意識です これが今日広く見られるあり方です ビジネスでは最も重要なのが 利益を上げることで そのために技術を使い 人間はそのための 働き手であり 手段であり 環境は通常優先度が低く 環境保護を装って高い値段を付けるための 方法でしかありません

私たちがやろうとし 信じているのは これが世界の本来のあり方であり 環境なくしては何もないということです 人間があって互いに守り合う必要があり 私たちは技術の会社で 利益はこれを実現するためにあります (拍手)

どうもありがとうございます (拍手)

これが世界の本来のあり方であり これが選ぶべき優先度であると 理解し認める勇気を持つなら 環境技術を開発するために オープンハードウェアを選ぶのは当然のことです 情報を共有する必要があるからです


このような 小さな1メートルくらいの リモコンおもちゃを作りたいと思っています それをアップグレードして Androidと Arduinoマイクロコントローラーで リモコン部分を置き換え 携帯やタブレットから 操作できるようにします それから6メートルのものを作って 最大性能を確認したいと思っています すごく高速なやつです 想像してみてください 柔軟な魚雷の中に横になって 高速で帆走し 足で船体の形を制御しながら 手で帆を操ります それが私たちの開発しようとしているものです (拍手)

それから人間なしでやります たとえば放射能測定をする場合とか 人間を乗せたくはないですよね バッテリー モーター マイクロコントローラー センサーを載せます これは私たちが夢見ていることです いつか流出原油を除去したい あるいは海にある プラスチックのゴミを回収したい あるいはマルチプレーヤービデオゲームの ゲームエンジンでコントロールされた たくさんのロボットで 珊瑚礁の監視をしたい あるいは漁業の監視を

オープンハードウェア技術を使って 海を もっと理解し 守りたいというのが私たちの願いです

ありがとうございました (拍手) (拍手)

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