1.AIが解決した「昔の地図」の意外な課題 先端技術で研究を加速させ、気候変動の解明を

気候変動の影響が社会や日常生活で指摘される中、環境に関する研究がさまざまな分野で行われています。経営学部の田林雄准教授は、河川の水質に関する研究を続けてきました。

特にその中でも、田林が着目してきたのは河川に含まれる「窒素」です。自然界にある物質は、地球上でさまざまな場所や生物の間を移動し、また元の場所へ戻ってくるという「物質循環」を繰り返します。たとえば炭素なら、大気中の二酸化炭素が光合成によって植物に取り込まれ、動物が植物を食べることで動物の体内に移動し、その動物の死後にまた大気中に二酸化炭素などの形で放出されていきます。窒素も同様に循環を繰り返しており、その「窒素循環」について河川の水質を起点に調べてきました。

「水中の窒素が過剰に増加すると環境が悪化し、生物が育ちにくくなるケースがあります。また、窒素循環は炭素循環と連動しているため、地球の気候変動にも窒素の増加が影響している可能性があります。日本では、戦後の都市化が進む中で河川に流れ出る窒素の量が増えてきたと考えられます。そこで昔から現在にかけて、河川における窒素がどのように変化してきたのか研究しているのです」

とりわけ田林が分析しているのは、河川の流域の変化と窒素の関係です。流域とは、ひと言でいえば、降った雨や雪解け水が同じ川へ流れ込む範囲のこと。田林は1945年前後と今を比べて、河川の流域内がどう変わり、それに伴って水中の窒素がどう変化したか調べようとしています。ある河川を対象として、流域の土地利用はどう変わったのか。森だった場所が畑になったことで、窒素に変化は生じているのか。こうしたことを追究していきます。

そこで、この課題を解決するために取り入れたのがAIでした。近年、AIによる画像分類技術の精度は飛躍的に向上しており、たとえば「この写真の動物は犬か猫か」といった判断ではAIの正答率が劇的に高くなっています。

その技術を活用し、手書きで書かれた地図記号をAIで自動分類しました。併せて地図上の境界線もAIが認識することで、当時この土地がどう使われていたか、どのくらいの面積だったかを算出できるように研究を進めています。

「今までよりも迅速に、過去と現在の地図を比較することが可能になりました。効率的に行えるので、今後はより広範囲で、土地の変化を算出することもできるはずです。すると、1つの河川だけでなく、もっと大きな規模で分析が進められるのではないでしょうか。たとえばここ数十年の地球上の土地利用の変化と、窒素の関係を調べることも、いずれ可能になると思います」

田林はAIについて、「今まで人間が行っていた作業を、数十倍あるいは数百倍早くこなせるケースもあります。なおかつ精度も高いのですから、使わない手はありません」と笑顔を見せます。日々深刻になる地球環境。その解決を目指す研究者のかたわらにも、AIという心強いツールがあります。