未来を担う人材を育む工学教育への挑戦

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Ｑ：まず先生の研究内容について、ご教示いただけませんでしょうか。

2020年4月に本学の新設工学部の学部長に就任して以来、自分の研究より、工学部教員の研究環境の構築と整備に注力しています。でも、いつか（いつになるのやら……）時間ができたら、研究活動を再開したいと思っています。その時は、これまで行ってきたMEMS/NEMS（Micro/Nano Electro Mechanical Systemsの略で、“メムス/ネムス“と発音）とAIを組み合わせた研究に取り組みたいと思っています。

工学部の学科名称は「機械電気システム工学科」です。何か気づきませんか？　そうです、機械電気システムを小さくしたものがMEMS/NEMSなのです。電気と機械を一体化したシステムを微細加工技術で米粒サイズ以下に小型化したものがMEMS/NEMSです。最近は、化学や光学、さらにはバイオもシステムの構成要素として利用します。京都先端科学大学の工学部は私の今までの研究の延長線上にぴったりと重なっています。

Ｑ：MEMSに惹かれたきっかけは何でしょうか。

高校の時から工学と生物の境界領域に興味を持っていました。大学院進学時、医学部と共同研究をしていた研究室を選びました。そして医学部の図書室でMEMSの一種である体に埋め込む電極の論文を見つけたのが縁で、豊田中央研究所に入所（1981年）しました。翌年発表された“Si as A Mechanical Material”という論文に出会って、半導体微細加工技術を応用したMEMSの可能性に衝撃を受け、MEMSの研究にのめり込みました。

Ｑ：民間企業の研究員から大学教員となられたのは、どうしてですか。

会社で新しいことを提案して実施するには上司を説得しなければなりません。非常に説得力のある言い方は2通りあります。「ライバル会社がもうやっているので、うちも絶対やらないとダメです」と「これは必ずこういう結果が出るから絶対に上手くいきます」。しかし、どちらも自分のやりたい事の説明には使えませんでした。なぜか分かりますか？　誰かが既にやっているなら“自分がやらなくていい”し、絶対に上手くいくのなら“誰でもできる”、と思うからです。自分がやりたいことは会社ではできないので、会社で働きながら大学に通って1993年3月に博士号を取得し、1996年に大学に移りました。

大学人生の最初は立命館大学の准教授でした。大学で成功する自信はありませんでしたし、ゼロからのスタートで大変でしたが、「自分がやりたいことができるという自由に代えられるものはない」と思って大学に移ったのは良い選択でした。大学にあった放射光設備を利用した微細加工技術に取り組みました。数年が経ち、何か新しいことをしたいと思っていた時、京都大学に誘われました。給料は下がる、定年は早まる、通勤時間は長くなる、の三重苦だと揶揄されましたが、自分を必要としているところで実力を試したいと考え、2003年9月末に京都大学に教授として移りました。そこでDNAを材料としてナノマシンを作る研究DNAナノテクノロジーに取り組みました。

Ｑ：先生が京都大学で取り組んでこられた具体的な研究内容について教えてください。

京都大学では、DNAナノテクノロジーを使って大きさ数十ナノメートルのナノ構造（NEMS/ナノマシン）を設計・製作する研究を行ってきました。DNAは生物の遺伝情報を担う4種類の塩基（A、T、G、C）で構成された一本の分子です。AとT、GとCという相補的なペアでのみ結合します。2本のDNA分子が互いに相補的な塩基ペアで構成されていると、2本は結合して直径2ナノメートルのらせん構造を作ります。一方、100個程度の塩基で構成されるDNA分子であれば、塩基配列を自由に設計して人工的に合成できます。ナノマシンの作製には、ウイルスから抽出した約1万塩基（約3マイクロメートル長）の無害なDNAを利用します。これを自分で設計して合成（メーカーに発注すれば1週間で完成！）した数十塩基の短いDNA約250種類を混ぜると、長いDNAが設計した通りの立体形状に折りたたまれ、短いDNAと結合して大きさ数十ナノメートルのナノ構造が出来上がるのです。

Ｑ：この研究内容は将来、どのような形で社会に還元していくとお考えでしょうか。

IoT(Internet of Things)という言葉を聞いたことがあると思います。ありとあらゆるモノがインターネットに接続され、たくさんのデータが収集され、解析した結果が社会活動や人間生活に役立てられている状況を表しています。このデータの入口として重要な役割を果たすのがモノに組み込まれているMEMS/NEMSを応用したセンサです。

今後、今よりも消費電力が少なく、小型で、これまでより多様な情報を収集できるセンサが求められています。例えば、アンダーウエアに埋め込んで身に着けるウエアラブルセンサ。人の汗で発電することで充電しなくても動き続け、体温や脈拍、血圧、心電図などの情報に加えて、疲れた、眠いなどの体調、さらにはうれしい、楽しいなどの心理までも連続してモニタリングできるセンサが実現できれば、これらの情報を解析するAIと組み合わせることで、健康の維持管理、病気の早期発見、ひいては医療費の削減に大きく貢献することが期待されます。

Ｑ：そして、本学の工学部長にご就任されました。

私は若いころからずっと目標を持って過ごしてきましたが、60歳頃から、“何を目指して人生を生きているのだろう？”と自問していた時に本学工学部新設への協力依頼がありました。昔から温めていた工学教育に関するアイデアをカリキュラムに盛り込んで、ゼロから工学部を創るという“千載一遇の機会”であると確信し、本学に移ることを決心しました。

大事なことは、どのようなことに取り組むにしても、自分が信じることを自分の信念に従ってやり抜く事だと思います。

Ｑ：今、進路に悩む学生たちに何かメッセージをいただけますか。

高校生諸君に話す機会があるときは、いつも日々の生活で心掛けて欲しい姿勢10か条を伝えることにしています。一つでもよいから、実行して下さい。きっと良いことがあります。

1. 好きなことを見つけて深める（好きだから頑張れる）
2. 人と同じであることで安心しない（日々の行動、進学、就職・どんな場合でも）
3. 自分の可能性を信じる（ここまでと思ったらそこまで）
4. 自分で考えて行動する（責任があるから面白い）
5. インターネットに使われない（情報収集の道具であり、考えるのは自分）
6. コミュニケーション能力を鍛える（話す、書く、聞く⇒相手に伝える、相手を理解する）
7. 相手の立場で考える（多様な考え方を許容し、尊重する）
8. 諦めない（成功体験を積み重ねが自信につながる）
9. 50年後の自分を思い描く（明日やるべきことを見つけるために）
10. 知識は道具である（道具の手入れを怠らず、常に新しい道具を入手する努力を継続する）

Ｑ：最後に、先生の趣味について教えていただけますか。

小学校の頃からモノ作りが大好きで、発明クラブのメンバーでした。中学生で電子工作を始めて、アマチュア無線の免許を取得しました。中学3年から通信教育でギターを習い始め、僅か１ヵ月でバンドを組んで文化祭に出演しました。中学3年と高校1年ではサッカー部でした。大学ではクラシックギター部に所属し、大学院の時には個人レッスンを受けていました。就職してからテニスを始め、立命館大学ではテニススクールに通っていました。スキーは小学生から始め、サバティカルで2010年1月～3月にスイス連邦工科大学に滞在した時は、１ヵ月間はスキー場で過ごしました（秘密です）。50歳になってからボイストレーニングに通い、歌のレッスンも受けました。

何事も決して諦めてはいけない、と言いつつ、趣味はすべて続かず、今は仕事が趣味と公言しています。退職して時間が出来たら料理を趣味にするとも公言していますが、誰も信じてくれません(笑)。

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Professor TABATA Osamu

In this edition of “Tell Us Teacher,” we interviewed Professor Osamu Tabata, Dean of the Department of Mechanical and Electrical Systems in the Faculty of Engineering. Professor Tabata has been engaged in collaborative research that links medicine and engineering for many years and specializes in research on “MEMS/NEMS” (short for Micro /Nano Electro-Mechanical Systems, pronounced “mems/nems”) devices that use semiconductor integrated circuit fabrication technology.

Daring to create the engineering leaders of the future

Ｑ：First of all, could you please tell us about your research?

Since I became the dean of our newly established Faculty of Engineering in April 2020, I have been focusing on creating and maintaining a proper research environment for our engineering faculty rather than my own research. However, someday (I wonder when…), when I have more time, I would like to resume my own research. At that time, I would like to work on research that combines the MEMS/NEMS research that I have been doing with the field of AI.

The name of the department in the Faculty of Engineering is the “Department of Mechanical and Electrical System Engineering.” You may have noticed, but MEMS/NEMS are just smaller versions of mechanical and electrical systems. MEMS/NEMS are systems that integrate electricity and machinery but have been miniaturized to the size of a grain of rice or smaller using microfabrication technology. Recently, chemistry, optics, and even biotechnology have been used as components of these systems. And so, the Faculty of Engineering at Kyoto University of Advanced Science is a perfect extension of my past research.

Ｑ： What attracted you to MEMS?

I have been interested in the interface between engineering and biology since I was in high school. When I entered graduate school, I chose a laboratory that was doing joint research with the medical school. I found a paper on electrodes embedded in the body, a type of MEMS, in the library of the medical school, which led me to join the Toyota Central R&D Labs in 1981. When I came across the paper “Si as A Mechanical Material” published the following year, I was struck by the possibilities of MEMS-based semiconductor microfabrication technology, and I became engrossed in MEMS research.

Ｑ：Why did you go from being a researcher at a private company to becoming a university professor?

To propose and implement something new in a company, you have to convince your boss. There are two very persuasive ways to do this. You can tell your boss, “Our rival company is already doing X, so we need to do X too,” or you can say, “Doing X will provide the result we are looking for.” However, neither of these methods of persuasion could be used to justify what I wanted to do. Do you know why? Because I think that if someone else is already doing something, then there is no need to do it, and if something will definitely work, then anyone can do it. I realized that I could not achieve what I wanted to in the private sector, so I went to university while working and got my doctorate in March 1993, then moved over to work at a university in 1996.

I started my academic life as an associate professor at Ritsumeikan University. I was not confident that I would be successful at university, and it was difficult to start from scratch, but I thought, “There is no substitute for the freedom of being able to do what I want,” so I think that I made a good choice in moving to academia. I worked on microfabrication technology using Ritsumeikan’s synchrotron radiation facilities. A few years passed, and when I wanted to do something new, I was invited to join Kyoto University. My colleagues jokingly warned me against going because of the triple whammy of lower salary, earlier retirement, and a longer commute, but I wanted to test my abilities in a place that needed me, so I became a professor at Kyoto University at the end of September 2003, where I worked on DNA nanotechnology, the study of creating nanomachines using DNA as their base material.

Ｑ：What specific research did you conduct at Kyoto University?

At Kyoto University, I researched to design and fabricate nanostructures (NEMS/Nanomachines) which were tens of nanometers in scale using DNA nanotechnology. DNA is a single molecular strand composed of 4 kinds of bases (A, T, G, C) and which carry the genetic information of organisms. Only complementary pairs of bases join together. When two DNA molecules are made of complementary base pairs, they combine to form a helical structure with a diameter of 2 nanometers. On the other hand, DNA molecules composed of about 100 bases can be synthesized artificially by engineering their base sequence. Nanomachines are made using about 10,000 bases of harmless DNA extracted from viruses (about 3 micrometers long). This strand is then mixed with approximately 250 smaller DNA strands of several tens of bases each. (If you order these DNA strands from a manufacturer they can send them to you in a week!) The long DNA combines with the shorter manufactured DNA and folds into the desired three-dimensional shape to form nanostructures of several tens of nanometers in size.

Ｑ：How do you think this technology will contribute to society in the future?

I’m sure you have heard of the term IoT (Internet of Things). It refers to a situation where all kinds of things are connected to the Internet, and a lot of data is collected and analyzed, and the results are used for social activities and human life. Sensors based on MEMS/NEMS embedded in things play an important role as an entry point for this data.

In the future, there will be a need for sensors that are smaller, consume less power, and can collect more diverse information than ever before. For example, we could have a wearable sensor that can be embedded in underwear. In addition to information such as body temperature, pulse rate, blood pressure, and electrocardiogram, we could create sensors that continuously monitor physical conditions such as fatigue and sleepiness, as well as psychological conditions such as happiness and enjoyment. By combining these sensors with AI that analyzes this information, I expect this technology will make a significant contribution to the maintenance and management of health, early detection of illnesses, and ultimately the reduction of medical costs.

Ｑ：After Kyoto University, you were appointed as dean at KUAS, right?

Since I was young, I have always had a goal in mind, but around the age of 60, I started to ask myself, “What am I aiming for in life? At that time, I received a request to cooperate in the establishment of the Faculty of Engineering at KUAS. I was convinced that this was a “once-in-a-lifetime opportunity” to create an engineering school from scratch, incorporating my long-held ideas about engineering education into the curriculum, so I decided to move to KUAS. I think the important thing is to do in life is to follow your convictions, no matter what you are working toward.

Ｑ：What message do you want to send to students having difficulty choosing their career path?

Whenever I have a chance to talk to high school students, I tell them 10 things that I want them to keep in mind in their daily lives. If they do these things, I’m sure something good will happen.

1. Discover and deepen your knowledge in something you like. You will be able to do your best if you do something you like.
2. Do not worry about being like other people. Everyday behavior, going to college, getting a job, whatever.
3. Believe in your potential. If you think that you cannot achieve more, then that will be the case.
4. Think and act on your own. Having a sense of responsibility makes things interesting.
5. Do not let the internet dictate how you think. It is just a tool for gathering information.
6. Develop communication skills. Speaking, writing, and listening all help you to communicate with and understand others.
7. Think from other points of view. Accept and respect a variety of ideas.
8. Never give up. Build on your successful experiences to build confidence.
9. Imagine yourself 50 years from now to understand what should do tomorrow.
10. Knowledge is a tool. Keep your tools in good order and always look for more.

Ｑ：Lastly, could you tell us about your hobbies?

I have loved making things since elementary school, and was a member of the invention club. When I was in junior high school, I started to work with electronics and got my amateur radio license. In the third year of junior high school, I started learning guitar through a correspondence course, and within a month, I formed a band and performed at a cultural festival. I was on the soccer team in my junior and senior years. In college, I was a member of the classical guitar club and took private lessons during graduate school. I started playing tennis after I got a job and attended a tennis school at Ritsumeikan University. I started skiing in elementary school, and when I was on sabbatical at the Swiss Federal Institute of Technology from January to March 2010, I spent a month on the ski slopes (in secret). When I was 50 years old, I went to voice training and took singing lessons.

I’ve always said that you should never give up on anything, but all my hobbies didn’t last and now I profess that my work is my hobby. I also profess that when I retire and have more time, I will take up cooking as a hobby, but no one believes me. (laughs)