スーパーコンピュータというと、家庭用冷蔵庫と同じくらい、あるいはもっと大きいというイメージを持っているのですが、性能は落ちても家庭で使えるくらいまで小さくできないのでしょうか。また、部品のサイズは今の「富岳」と同じで、例えば広辞苑くらいのサイズまで小さくしたらどのくらいの性能なのでしょうか。

「富岳」のCPUは水で冷やしているので一般家庭に設置するのは難しいですが、家庭にあるようなパソコンを複数台LANでつなげてスパコンと同じようなことはできます。
「富岳」のCMU（CPUメモリユニット。システムボードの入った箱のようなもの）はA4くらいのサイズでCPUが2つ搭載されていています。これは例えばiPhone12の250倍以上の性能になります。

補足：スパコンの世界ランキングTOP500では、Linpackというアプリの実行結果で順位づけしています。Linpackは皆さんお手持ちのスマートフォンでも動かせますのでぜひ試してみてください。App StoreやGoogle Playにて、「Linpack」で検索してみて下さい。iPhone12で21Gflops位の性能です。「富岳」は158,976個のCPUから構成されていて、Linpackの実行結果で442.01Pflops。この値を単純にCPU数で割ると「富岳」のCPU１つのLinpack性能は2780 Gflops。CPU2つだと5560 Glops。
# flops: FLOating Per Second, 1秒間に小数計算何回できるか
# 1 Mflops: 1秒間に小数計算1 Mega(1000,000)回できる
# 1 Gflops: 1秒間に小数計算1 Giga(1000,000,000)回できる
# 1 Tflops: 1秒間に小数計算1 Tera(1000,000,000,000)回できる
# 1 Pflops: 1秒間に小数計算1 Peta(1000,000,000,000,000)回できる

「富岳」の開発にあたり、一番嬉しかったこと、「富岳」ならではの凄さについて教えてください。

2020年春以降、開発期間中ではありながらも新型コロナ禍対策に使われて成果が出ていることは、開発者としても大変嬉しいです。
「富岳」は約16万台のCPUから構成され、全てのCPUを使っててアプリケーションを動かすことができ、その能力が世界一であること、また従来のシミュレーションだけでなくAI（人工知能）にも利用できることが「富岳」ならではの凄さになります。

今後情報学を学ぶときに、やっておいたほうがいいことはなんですか？

数学と英語をきっちりと学びましょう。数学は物事の事象を正確に表現し思考するツールです。英語は人との情報交換に必要なツールです。先端技術情報は英語で書かれています。

「富岳」のラックは何台あるんですか？

「富岳」は計算機ラック432台で1つの「富岳」というスーパーコンピュータです。
「富岳」が設置されている様子をビデオで見ることができますのでぜひご覧ください。
https://youtu.be/Y96d3dKTeFg

スパコンを使用することで、どのような新型コロナの対策ができるのでしょうか？

「富岳」ではコロナウイルスの性質や薬の作用を研究する医学的側面からの研究や、飛沫や経済活動など社会的側面からの研究を行っています。
https://www.r-ccs.riken.jp/jp/fugaku/corona/projects/
上記は大人向けに書かれていますので少し難しいのですが、第1回の中高生向けオンライン特別授業や理研神戸・大阪一般公開でどんな研究をしているか、中高生向けに紹介を行いました。いずれも録画を公開していますので、こちらもご覧ください。
https://youtu.be/oaGmUTyEOyY
https://youtu.be/fqhMUX92uxw
https://youtu.be/45amjKUu_54

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中高生が農学を学ぶのにお勧めの本はありますか？

漫画ですが、情報としては非常に勉強になった本は「まんがでわかる 土と肥料: 根っこから見た土の世界」（村上 敏文）です。
また、高校～大学時代に読んで感銘を受けた本は「生命とは何か―複雑系生命科学へ」（金子邦彦）です。

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CRISPRでは、ガイドRNAを用いることで今まであった制限酵素よりも自由にDNAを切ることができるようになりましたが、CRISPRを用いることができない場面というのはあるのでしょうか。

CRISPR-Cas9は標的配列を認識するのに、PAM配列という特殊な配列の存在を必要とします。PAM配列がない場所を標的にすることができませんが、PAM配列の依存性を減らすようなゲノム編集酵素の改良も行われています。また、繰り返し配列のようなゲノムの中に頻繁に現れる配列も標的配列にすることができません。

ゲノム編集のオフターゲット（副作用）をゲノム編集でさらに無効化することもできるのでしょうか？

おもしろいアイデアですね。今のところこのような方法は実現されていませんが、できると良いですね。

ゲノム編集されたところは生物として弱くなったりするのでしょうか。たとえば、ゲノム編集された遺伝子が強い放射線をあびるとどうなりますか

ゲノム編集後、修復も全て終わった状態であれば他のゲノム領域と変わりないと思われます。ゲノムが切断されて修復されている最中は、通常とは構造が異なっている可能性があるので、感受性が変わるかもしれません。これに関するデータは私はまだ見たことがありません。

DNAを切断する時、RNAとタンパク質の複合体と、タンパク質のみではどんな具体的なちがいがあるのでしょうか？

配列の認識にRNAを利用するか、タンパク質を利用するかの違いですが、切断自体にはタンパク質が用いられています。各ゲノム編集酵素が利用する切断タンパク質の性能はさまざまですので、それによる違いが生じます。配列の認識にRNAを利用する場合は合成が簡単ですが、タンパク質を利用する場合はRNAよりも手間がかかるため少し難しくなります。CRISPRで標的にできない配列の場合、タンパク質だけのゲノム編集（TALENなど）なら可能なことがあるので、目的によって使い分けます。

実験は何世代まで交配させるのですか

通常の動物実験と同じで、実験上必要な交配だけを行います。ゲノム編集で目的以外の場所に変異が生じてしまっている可能性を減らすために、数世代野生型のマウスと交配させてから実験に使用することもあります。

ネズミの実験についてお聞きしたいことがあります。動物を用いた実験では難しい点も多くあると伺っています。例えばネズミだと、短い睡眠時間を繰り返す点が人間と違うなど、ということが挙げられると思います。そこで、動物を扱う際の注意点や、ゲノム編集の切断の大変さ、ネズミを用いることによる大きく期待できる効果はどのようなものでしょうか？また、この実験以外で、特に面白かった結果はどのようなものでしょうか？

マウスはヒトとはやはり完全に同じではありませんので、マウスの結果がヒトで同じであるとは限らないことを常に考えます。もちろん、同じ哺乳類なので共通性はかなりあると考えて実験を行います。マウス実験で得られた知見をヒトに応用する際には検討を慎重に行う必要があります。ヒトに比較すればマウスは世代時間が短く扱いやすいので、多くのデータを短時間に得ることができます。特に遺伝子を操作する実験などはヒトでは不可能でマウスでなくてはできませんので、実験用マウスを用いることには多くの利点があります。睡眠に関しての結果では、睡眠が長くなったり、短くなったりする遺伝子が発見されています。

ガイドRNAが特定の塩基を探すといいましたが、AGCTだとたくさん候補がある気がします（広辞苑と違って）。違うターゲットにゲノム編集される可能性はないのでしょうか？

一塩基あたりAGCTで4通りあり、標的配列が20塩基とすると1兆通り以上の組み合わせができます。したがってゲノムがランダムな配列ならば、ある配列がゲノム中で別の配列に偶然に一致する配列は非常に少ないことになります。ところが、実際には繰り返し配列などがあるために一致する配列が多数あることもあります。似た配列は切断されてしまう可能性もあります。これらはオフターゲットといいますが、オフターゲットが極力生じないようにゲノム配列をサーチして、特異性が高い配列を選ぶようにします。

現段階のゲノムを切る方法でのゲノム編集の成功率はどのぐらいなのですか。

一例として、私達の研究室で行っているTriple CRISPRという方法を用いると、マウス受精卵に行うゲノム編集では100％近い効率を得ることができます。

先ほど、マウスの睡眠の実験で、レム睡眠がなくなったという研究がありましたが、このような研究結果は人間にどのような影響を今後与えていくのでしょうか。

マウスでのレム睡眠の理解が進むと、ヒトでのレム睡眠の理解・制御の基礎となると考えられます。将来睡眠障害などの理解に役立つようになるかもしれません。

ゲノム編集を使って人工的に操作された人間が作れるようになることはあるのか

授業でも触れましたが、現在のゲノム編集技術ではオフターゲットや染色体が切断されたまま修復されないことが起きるので、失敗が許されないヒト受精卵への応用は現段階で許されるものではありません。一方、大人の体細胞に対してゲノム編集治療を行うことは倫理的な問題が少なく、すでに行われており効果を上げています。

受精卵にCas9-RNAを入れるということについて、一回入れただけではきちんと切断できないならば何度も入れてしまえばいいと思うのですがどうなのでしょうか。また、この方法で、すでにターゲットは切断されているのに過剰にCas9-RNAを入れた場合はどの様になるのでしょうか。別のところを切ってしまうことが増加するのでしょうか。

そのとおりで、過剰にゲノム編集酵素があるとオフターゲット切断が増加することが知られています。実験では必要最低限量で最大の効果を得るようにデザインします。

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人間と動物では、ワクチンの効き目や、細胞の強さがどのように違うのでしょうか。

人間と動物の間で免疫細胞の反応が大きく異なることはありません。動物で効果がわかったワクチンであれば、人間にも同じような効き目を期待してよいです。

ワクチンは、インフルエンザの予防接種とは違うものなのでしょうか？また、もしワクチンができなかった場合はどうなると考えられますか？

インフルエンザの予防接種とは、インフルエンザウイルスのワクチンのことです。このワクチンはインフルエンザウイルスによって起こる風邪の症状を防ぐ効果を期待できるので、予防的なワクチンの接種、つまり予防接種と呼ばれます。
これまでにワクチンを作ることができなかったウイルスは、例えばエイズウイルスなどいくつかあります。そういうウイルスに対しては、感染しないようにすることが重要です。新型コロナウイルスに対して我々が現在行っているマスク、手洗い、3密を避けることが重要です。

インフルエンザの理研ワクチンを作って打っておけば、来年も再来年もその数年後も従来のワクチンを打ったときと同様の効果があるのでしょうか。

はい、我々が開発している新型コロナウイルスのワクチンはインフルエンザウイルスにも応用できます。もしインフルエンザウイルスの理研ワクチンが完成すれば（きちんとワクチンとしての効果があることがわかれば）、このワクチンだけを毎年打てばよいことになります。これまでのように今年流行するインフルエンザウイルスの型を予想してその都度新しいインフルエンザワクチンを準備しなくてもよくなります。

不活化ワクチンを打っても、新型コロナウイルスはマクロファージに感染するということは、現在世界で開発されているワクチンは生ワクチンなのですか。

新型コロナウイルスの生ワクチンはまだありません。現在開発されているワクチンは、それぞれのワクチンが免疫を動かす作用を考えると、不活化ワクチンと同じようなアプローチが多いと言えます。ただし、それでもこれらのワクチンの中には、生ワクチンと同じ効果が出ること（キラーT細胞を刺激して増やす）を期待されているものもあります。

善玉抗体は動物にもききますか？また副作用はありますか？

はい、動物にも善玉抗体はありますので、これを体内で作らせることができれば、動物でも効果のあるワクチンができます。理研ワクチンは体内ですぐに分解されるように作られていますから、副作用はほとんど問題にならないと思っています。ネズミを使った実験ではワクチンを打った後に何らかの副作用が出たことはありません。

増田先生への質問の中に、「HPVワクチンの副作用」という言葉がありましたが、HPVワクチンとテレビで放送されたような症状との因果関係は証明されておりません。日本では新しいHPVワクチンが承認され、また男児への接種も承認されました。HPVの根絶を目指す立場として、訂正いただけましたら幸いです。

HPVワクチンだけ何か特別に副作用が懸念されるということはありません。ワクチンに限らず薬物は作用（効果）があれば副作用もありますので、副作用の懸念が全くないワクチンは存在しません。ちなみに私の家族はHPVワクチンを接種しています。

獣医師という目的をもった進路選択から職業として進み研究分野へシフトした経歴が、ご自身振り返り今に影響は感じておられるでしょうかと、モラトリアム期の者としてお尋ねしたいです。

はい、かなり影響しています。目の前のやりたいことをとにかく一生懸命やっていたら、いつのころからか、獣医師という職業、そして獣医学のためなら人生を捧げることができる、という信念が私の中に生まれました。自分に何ができて（得意）、何ができないか（不得意）を見極めて、自分に合った方向に進んでいた結果であろうと思います。

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星が爆発して、発生するガスはどんなガスですか？

星がもともと持っていたガス (主に水素とヘリウム) に加え、星が爆発する際に合成された重元素 (鉄とかニッケルなど) が飛び出してきて、宇宙空間に撒き散らされます。それが次の世代の星を作ったり、我々の体を作る素になります。

宇宙空間用の素材や物質は、どんなものがあるのですか。

主に使われるのはアルミニウム合金です。飛行機と似たような素材が使われます。宇宙では風雨にさらされて腐食することがない反面、原子状酸素による侵食にさらされますので、飛行機とは違う表面処理がされます。他には、熱を逃さないためのアルミ蒸着プラスチックフィルムなどがあります。衛星の表面に金色のシワシワのフィルムが貼られているのをみたことがあるかもしれませんが、それがアルミ蒸着プラスチックフィルムです。防災グッズのアルミ断熱シートは、薄い割に、羽織ると暖かく感じますが、同じメカニズムです。

X線はブラックホールに吸い込まれないんですか？

事象の地平と呼ばれるところより内側で発生したX線は、ブラックホールに吸い込まれます。我々が観測するX線は、それよりも外側から発せられたものです。ただ、ブラックホールに近いところから出てきているX線なので、強い重力の影響を受けて波長が引き延ばされたり、X線の軌道が曲がったりする効果が見えます。

最初、部活動で研究に必要な体力をつけることができたと仰っていましたが、体力を使う研究はどのようなことをしますか？

研究者は研究に没頭すると、時間の感覚がなくなります。自分の興味が満たされるよりも先に体力と気力が尽きてしまうと、納得のいく結論に達せられません。その意味で、体力の必要性は痛感しました。実験をしているときは徹夜などもあるので、体力はあるに越したことはありません。

スペースデブリが地球の周りをまわっていることで、人工衛星などに悪影響を及ぼしているという話を聞きますが、宇宙が身近になった今、それらを掃除することはしないのでしょうか。

スペースデブリを掃除すること自体が、宇宙ビジネスとして成り立ちつつあります。絶対に誰かが掃除しないといけないので、産業として成り立つのではないかと思います。宇宙に行きやすくなったからこそ、デブリの掃除もしやすくなったわけです。

ロケットを宇宙にたくさん打ち上げると、その分ロケットのゴミが出ると思うのですが、それは宇宙に悪影響はないのでしょうか？

地球におけるプラスチックゴミのように、宇宙環境には悪影響を与えます。地球近傍の宇宙空間では、どんなゴミも秒速8km で飛び交っているので、衝突した時の破壊力は凄まじいものです。この先、宇宙で活動するためには、定期的なゴミ掃除が欠かせないと思います。

ロケット開発や探査機に興味があるのですが、そのような職に就くにはどのような大学・学部がいいのでしょうか？

ロケットと探査機では学科が少し違いますが、工学部の機械工学科や電気工学科 (あれば航空工学科) が主流だと思います。正面切ってそのような学部に入ることは王道ですが、少し視点を変えて、別の学部から回り道をすることも可能だと思います。これから宇宙利用はさらに活発になると思いますので、多様な人材が求められます。他人と違う経験を持っている人は、自分独自のポジションを確保しやすくなるかもしれません。いずれにせよ、情熱を持ち続けることが大切ですね。

宇宙は高温で様々なものの大きさが変わってしまったりするとおっしゃっていましたが、人工衛星の表面は主に何でできているんですか？

人工衛星の大部分は、アルミニウム合金でできています。軽くするために、ハニカムパネルと呼ばれる、蜂の巣状のアルミを両側からアルミ板で挟んだものもよく使われます。

宇宙にあるあらゆる物質は互いに引き合うといわれていますが、いまも粒子が少しずつ引き合っているとしまったら、宇宙はいずれ一つの大きな塊になってしまうのでしょうか？また、どうして万有引力定数は、宇宙のどこでも一様なのでしょうか？

ビッグバンから継続している宇宙の膨張が、宇宙に含まれる物質の重力によって止まるのか、それとも広がり続けるのかという質問ですね。現在の観測から得られる理解では、正体不明のダークエネルギーと呼ばれるもののせいで、宇宙は加速膨張を続けているようです。その場合、宇宙は永遠に膨張し続けます。また、万有引力定数が宇宙のどこでも本当に厳密に一様なのかは、はっきりしていません。ぜひ研究して答えを見つけてください。

月で風は吹かないというのは本当でしょうか？月面で旗がなびく様子を見たことがあるのですがどうなんでしょうか？

月には大気がないので、風は吹きません。よって、月面で旗がたなびくことはありません。旗を立てる際は、旗を支えるために、横向きにもポールを入れていると聞きました。もし月に、旗がたなびくくらいの大気があれば、パラシュートを使って降下できるので、今よりもずっと行きやすい場所になったのではないかと思います。

生物の源が宇宙から来たのではないかという話がありますが、今後の研究で何が分かればこの説が支持されるのでしょうか

アミノ酸と呼ばれる、生物を形作っている分子は、宇宙で数多く発見されています。これが地球にも降ってくるので、生命の源ではないかと言われています。でも一番大きな問題は、アミノ酸からどのように複雑な分子ができ、DNA を持つ生命が生まれたのか、その間に驚くほどの飛躍があるということです。誰も解明できていません。生物学を突き詰めると謎が解けるかもしれませんし、地球以外で生命の住む星を見つけることができれば、生命誕生の条件がわかるかもしれません。若い皆さんの活躍に期待します。

宇宙衛星は誰でも打ち上げられるとおっしゃっていました。打ち上げた宇宙衛星に関する国際的なルール（または日本国内のルール）はありますか？（例えば故障して宇宙空間に漂った場合、ゴミになるので回収義務がある・届け出にない実験は禁止、など。）

民間業者が宇宙開発に活発に参加するようになってきたので、いくつかの法律が定められているようです。私は専門家ではないので、詳細については宇宙関連法をご確認ください。地球周回低軌道の科学衛星では、軌道寿命が25年以下であるなど、基本的なルールが求められています。打ち上げた人工衛星の回収については極めて難しいので、義務化されていないはずです。どのような実験をする衛星なのかは、最初に許可を受ける時点で審査されるのだと思います。

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