从制造和农业方法到医疗保健

──上成教授活跃于IT与制造业、IT与农业领域。请告诉我们，今年启动的庆应义塾大学SFC研究所健康科学实验室（HSL）的此类研究如何促进了医疗保健的发展。

我们最初一直致力于利用 IT 提高制造的复杂性。我们这里关注的不是如何降低成本，而是如何增加附加值。这就需要根据经验丰富的工程师的想法和独特的感性，从如何重新考虑制造工艺的角度进行讨论。另一方面，由于制造的对象是“物”，因此可以通过使制造过程和环境统一来提高加工精度。如果我们再次审视20世纪的产业结构，我们可以看到，随着机电一体化的发展，已经建立了使用机器人和制造机器而不是人来稳定且经济高效地制造各种产品的技术。如此一来，可以说在量产的范畴上已经几乎达到了所要求的水平。除了这个总体趋势之外，我正在致力于一项以“人”为中心的举措，旨在增加附加值，但这很难成为行业主流。未来制造业的主流基本会朝着价格更低的方向发展。我认为这是20世纪科学或工程学的范式。

另一方面，就农业而言，目标不是“事物”，而是“生物体”。每个生物体之间存在差异。即使撒下同样的种子，长出的每一片叶子都是不同的。即使外部环境统一了，个体差异也无法消除。即使对某个对象执行特定任务，得到的响应也不是唯一的。我们需要一种方法，考虑在难以消除状态依赖和上下文依赖的情况下，我们能够如何稳定地生产优质产品，同时考虑到不确定的反应。该方法的目标甚至可能需要根据市场价格和气候变化等因素进行修改。这种模式与制造业完全不同。照原样应用20世纪的范式是很困难的，一个不同于简单的成本降低和价格竞争框架的世界正在扩大。这不正是21世纪科学或工程的方向和可能性吗？考虑到这一点，我一直涉足农业领域，并一直在进行以熟练农民为重点的研究。

在考虑植物的光合作用时，传统上已经做出了一些努力，例如在农田中安装 LED 灯，其前提是通过照射特定波长的光来促进光合作用。然而，光合作用是一种化学反应。物质是化学反应所必需的，光合作用不会简单地通过提供不必要的光来促进。基于作物生理学的讨论是必要的。人类在训练肌肉时，如果持续不断地训练，就会出现肌肉疲劳。在让肌肉充分休息的同时持续训练是可取的。同样，对于农作物来说，不仅要考虑光照量，还要考虑允许其休息的时间。当科学在这里融合时，讨论就变成了如何最佳地促进光合作用，同时考虑到存在各种情况依赖性的事实。真正有趣的是，经验丰富的农民根据自己的经验思考这种循环。正如医生检查病人一样，熟练的农民检查农作物的状况并根据检查进行必要的农业工作。这与医学方法有一些共同点。这种方法不是继续提供假定相同的成分和数量，而是根据受试者的状况和周围环境提供适当的成分和数量。

我们还在研究新方法来了解农作物的状况。过去，破坏性测试是主流，需要对作物进行研磨等处理。熟练的农民观察农作物并预测它们的状况。如果我们能做同样的事情，每个人都能够像熟练的农民一样掌握农作物的状况。因此，非破坏性、非侵入性^＊1的内部状态，我们一直在与RIKEN进行联合研究，现在我们正朝着实现这一目标的方向发展。这一举措成为与医疗保健合作的机会之一。在考虑未来医疗保健时，“非侵入式”测量技术是最重要的主题。如果我们提高正在研究的农业无创测量技术的精度，它也可以应用于医疗保健领域所需的人体测量。

接下来我们从“未来农业的附加值是什么？”的角度来思考，这也是一个与医药保健相关的主题。农作物有什么样的附加值？考虑价格弹性时，附加值是一个核心要素。许多水果的典型附加值是它们的糖含量，或“甜味”。当然，外观很重要，但能被视为客观数值的是糖含量。含糖量高的水果卖得高价，给农民带来了利润。然而，主要是水果根据其含糖量具有附加值。其他作物可以考虑什么样的附加值？当然，提高生产力和抵抗病虫害也是重要的附加值。前者有望具有增加销量的附加值，而后者则是实现稳定利润的重要附加值。我所关注和致力于的附加值是“农作物的功能性成分”。这意味着有助于人类健康的高含量功能成分可能是一种附加值。

例如，菠菜富含营养物质，可以降低与年龄相关的失明风险。人眼的后部，即眼底，含有一种称为叶黄素的黄色色素。据说这种含量的减少会导致一种称为年龄相关性黄斑变性的疾病。年龄相关性黄斑变性是美国第一大失明原因，也是日本前五位失明原因之一。叶黄素可以缓解阳光对眼睛的伤害。由于它不能在体内产生，因此必须从体外摄入。菠菜的这种营养成分比普通菠菜多几倍，可能比传统菠菜更有价值。然而，为了实现该解决方案，需要验证吃菠菜的具体效果并且让每个消费者意识到自己吃菠菜的​​必要性。

不幸的是，传统上测量眼底中叶黄素的含量极其困难，并且常常根据眼底照片做出判断。这使得定量证明与摄入相关的影响变得困难。因此，我们与庆应义塾医学院和理化学研究所合作，开发了世界上第一台测量眼底叶黄素含量的设备。当然，我们希望使用这个测量装置能够极大地改变年龄相关性黄斑变性的治疗和预防，使许多人免于失明。此外，我们计划使用这个测量装置来分析口服叶黄素的影响。如果能够客观评价其有效，那么含有10倍叶黄素的菠菜的价值就会得到认可。此外，叶黄素的含量如何通过烹饪而变化？我想从科学的角度重新考虑个别营养素的最佳烹饪方法。我还想从事体内代谢机制的基础研究。我们还致力于根据对当地本土成分的营养分析并确定其特征成分来开发食谱。有很多可能性。