AI開発の歴史(1) 初期コンピュータ開発の３人（チューリング・ノイマン・ホレリス）

「チューリング」は、イギリスの数学者。第2次大戦中、ドイツ軍の暗号解読部隊に若いころ参加した。

とても面白そうだからという理由でさんかしたが、難解であった。機械式計算機を考案し、半年かけてやっと解読できた。これでドイツ軍の潜水艦の移動状況を把握できるようになり、戦局が好転した。

もし解けなかったら、イギリスは敗北していたかもしれない。

　　　　　「エニグマ」が、チューリングが作った暗号解読機である。

これによりドイツの暗号が解読され、ドイツのUボートを次々に沈めることが出来た。

しかし彼は同性愛者だったため、逮捕され補導されたため、精神的打撃をうけ、青酸カリをのんで、自殺した。

当時一緒に暗号解読作業をしていた数学者グッドは、彼の才能を評価していて、死亡前に彼が発表していた論文を高く評価している。

その論文は、コンピューターが、単なる計算機でなく、人間の知能になることを予想した世界で最初の論文であった。

「ノイマン」はハンガリーの数学者。アメリカに亡命して、原爆開発のマンハッタン計画に参加していた。

幼少期、適当に開いた電話帳を暗唱し、ランダムに質問された氏名の電話番号を回答できたという記憶力の持ち主だった。

爆発しにくいプルトニューム２３９を爆破するための方式を考案し、圧力計算をして爆発実験を成功させた。これが長崎に投下されて、７万人の死者がでた。

その頃、米国で真空管方式の電子計算機ENIACが開発され、弾道計算に使用された。

陸軍の予算で、ペンシルバニア大学が１０進法で開発した。

ENIACを開発したジョン・モークリーとジョン・プレスパー・エッカートはENIACがまともに動作するようになる前の1944年8月、ノイマンの意見をきいて、EDVACの設計と構築を提案した。

その設計はENIAC構築中に考案された多くの重要なアーキテクチャ上または論理上の改良を取り入れるもので、２進法に変更し、高速な遅延記憶装置を採用することにしていた。

ENIACと同様、EDVACはペンシルベニア大学が米陸軍のアバディーン実験場にある弾道研究所のために製作した。エッカートとモークリーを含むENIAC設計者らはコンサルタントという立場のジョン・フォン・ノイマンと合流して設計を開始した。

1945年、フォン・ノイマンは論理設計について話し合った結果を 『EDVACに関する報告書の第一草稿』という報告書にまとめた。

IASマシンとは、アメリカ合衆国ニュージャージー州のプリンストン高等研究所(IAS)が開発した初期の電子式コンピュータである。IASマシンは1945年末ごろから開発が開始され、1951年稼動している 。いわゆるノイマン型の最初期のコンピュータの一つである。

フォンノイマン型アーキテクチャーの図

ノイマンは１９５６年に、アイゼンハワーから大統領自由勲章を受章した。

「ハーマン　ホレリス」

ホレリスは大学卒業後に国勢調査局のジョン・ショウ・ビリングス統計部長に誘われて助手として働いた。そして、この大変な作業を目にしたのである。また、このままでは1890年の国勢調査は10年以内に集計が終わらないことが確実だった。

ホレリスは1882年にMITの機械工学科で過ごした。その間にパンチカードにデータを格納するシステムを試作している。これは、鉄道の車掌が乗車券の様々な場所に穴を開けることで持ち主の状態を表すことからヒントを得たものであった。

ジョン・ショウ・ビリングスに示唆を受けて、ホレリスはパンチカード上の各位置に穴があるかどうかを電気的に検知して集計する仕組みを開発した（バネ付きの針の並んだ板と水銀の入ったトレーの間にパンチカードを挟んで針が水銀につくと導通して穴があることがわかる）。

ビリングスが示唆した鍵となるアイデアは、個々のデータを全て数値に置き換えることであった。ホレリスはパンチカードの所定の位置に数値を記録すれば、それを元にカードを機械的にソートし、所定の桁位置のデータを集計できると気づいた。

1888年、国勢調査局は統計作業を効率化するための発明コンテストを行い、ホレリスのシステムが選ばれた。これにより、1890年の国勢調査でホレリスのタビュレーティングマシンが大々的に使われることになった。

このシステムについて解説した論文 An Electric Tabulating System (1889) はホレリスが博士論文としてコロンビア大学に提出し、後に本にも収録されている。

彼は1889年1月8日の特許395,782号で自身のアイデアを以下のような請求項で記述している。

非導電性の素材でできたシートに穴を開け、個々の穴や穴の組み合わせで個々の統計項目を記録し、規格化された充分な強度を持った穴あきのシートで制御される電磁石回路によって操作された機械式カウンターによって統計項目を個別または組み合わせて数えることで構成される、統計を編集するここに説明された方法。

次の世紀のコンピュータ時代のこととなるが、初期のFORTRANにおいて、文字列リテラルは 11HHELLO WORLD のように先頭に「文字数n + 'H'」を付けて表した。この H はホレリスに由来するものとされ、このリテラルによる定数はホレリス定数と呼ばれた。

パンチカード

ルビコン川を渡るオートファジー

 

ルビコン川の位置

カエサル軍、ルビコン川を渡る

カエサル

ルビコンの名前がオートファジー研究の一部にも使用されています。

オートファジーとは、ギリシャ語の「ファジー（食べる）」に「オート（自ら）」を組み合わせた造語だ。細胞内に存在するたんぱく質などから余計なものを取り除いて生まれ変わらせる仕組みで、メカニズムは意外とシンプル。

人間の細胞内に膜が出現して、細胞内にあるたんぱく質などを包み込んで球状の構造「オートファゴソーム」を作る。このオートファゴソームに、たくさんの分解酵素が入った「リソソーム」という袋が接触・融合することで、中身のたんぱく質などが分解される。これにより、オートファゴソーム内の有害物質が除去されるとともに、たんぱく質がアミノ酸まで一度分解され、体内で新しいたんぱく質として再合成される。

　オートファジーは日常的に起こっており、人間は体内の細胞の中身を少しづつ入れ替えている。体重60キログラムの成人男性の場合、1日に約240グラムのたんぱく質が体内からオートファジーによって再合成されるという。

細胞内のたんぱく質や有害物質を膜が包み込み、分解酵素が分解する。しかし、ルビコン（図中の赤い「×」）が分解酵素との融合を妨害すると、オートファジーが起こらなくなり、老化につながる

オートファジーによって老化を止める研究は加速している。19年に、「ルビコン」と名付けたオートファジーのブレーキ役となるたんぱく質が、加齢とともに増加することを吉森氏が発見。

オートファジーを促進するたんぱく質は以前から幾くつも発見されていたが、ブレーキは珍しい。

「ルビコンをコントロールすることで、老化を止められる可能性も出てきた」

ルビコンの抑制によって寿命を延ばす効果は、動物実験では確かめられている。

遺伝子操作によりルビコンの働きを抑えた線虫を観察したところ、オートファジーの活性化が認められ、寿命が平均20%も延びたという。老いても活発に動き続けていたため、健康寿命も延びたと考えられる。 

「実験では、年老いた線虫が通常の線虫に比べて2倍の運動量を示した。人間に置き換えれば、80歳の老人がフルマラソンを容易に走りきるようなものだ」

（吉森教授の解説要旨）

細胞の構造

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【老化を遅らせる可能性の新研究】

                                               　　　　　　　　細胞の構成図

人体のエネルギー

 細胞はエネルギーを生成するために、主にミトコンドリアを利用します。 

ミトコンドリア

人間が酸素を吸って二酸化炭素を吐き出すのは
ミトコンドリアのためである

ミトコンドリアは、栄養素と酸素を使ってATP（アデノシン三リン酸）を生成し、

これが細胞のエネルギー源となります。

ミトコンドリアのなかから発散されるATPがエネルギー元となる

ATPが回転していることを東大の野地先生が発見された。

筋肉細胞に届くと力となる

エネルギー生成の過程は「解糖系」「クエン酸回路」「電子伝達系」の3つの反応から成り立っており、これを総称して細胞呼吸と呼びます。

細胞内では、物質を分解してエネルギーを得たり、エネルギーを消費して物質を合成したりする代謝反応が行われています。

人体の細胞分裂と細胞分化

お母さんのおなかの中にある１つの細胞（受精卵）が、どんどん「分裂」してたくさんの細胞たちになっていきます。

数が増えるにつれて、一部は「分化」を始めます。だんだんと皮膚のようになっていく連中や、心臓のような筋肉になっていきたい連中や、脳になっていきたい連中たちが大きく分かれていくのです。

細胞分裂は、核が複雑な過程をたどって分裂する有糸分裂と、

細胞質が二つに分かれる細胞質分裂 にわけられます。

左の受精卵細胞が分化して、右の臭覚細胞になる

分化の道は各細胞が一つの専門分野につながっている

細胞の種類は３３１３種類ある

人体細胞の総数は、約４０兆個になる

武当五行気功法

 

気功法は、心と体の調和を図るための伝統的な健康法です。

主な要素には、調心（心の集中）、調息（呼吸の調整）、**調身（身体の動き）**が含まれます。気功には多くの流派があります、

「五行気功」はそのひとつである。 

全てのものを５つに分けた五行表を使う。

木、火、土、金、水

青、赤、黄、白、黒

目、舌、唇、鼻、耳

肝、心、脾、肺、腎

春、夏、土用、秋、冬　（土用のうなぎ）

「武当」

武当山地区から、道教が広まり、医学と武術としての「武当五行気功」が完成した。

現代用語では、筋トレ・ストレッチであるが、これと同時に「呼吸法」を組み合わせないと、効果が出ない。

五行法では、①龍形、②虎形、③豹形、④蛇形、⑤鶴形の方式がある。

各方式は次の部位の健康に効果がある。

①：腰椎、ヘルニア

②：肺、小腸、膀胱、腎臓

③：肝臓、胆嚢、経路

④：胃、脾臓

⑤：心臓、精神、記憶力

昨日の玄界義塾の講話で、山根暁潔氏の解説と実演を拝聴した要約である。