研究室について

2050年までに温室効果ガス排出量の実質ゼロを実現することは、世界共通の大きな目標です。一方で、脱炭素化を進めるだけでは、私たちが目指す明るい未来社会を実現することはできません。人々の暮らしの豊かさ、快適性、健康性、安全性を向上させながら、産業や社会を持続的に発展させていくことが求められています。

こうした困難な課題に、科学技術はどのように立ち向かうべきでしょうか。

これまでの科学技術は、機械、建築、電気、情報、制御、人間科学など、専門分野ごとに高度な発展を遂げてきました。しかし、脱炭素社会の実現と人間にとって価値ある暮らしの両立という課題は、従来の縦割りの学問体系の中だけでは解決できません。異なる専門分野の知識と技術を結び付け、空間や社会を一つのシステムとして捉える、新たな学問体系が必要です。

私たちの研究グループでは、50年以上にわたり、異なるエネルギー変換システムであっても、回路論を共通の解析構造として表現することによって、統一的に解析・設計できることを世界に先駆けて示してきました。そして、この理論を基盤とした基礎研究から、熱エネルギー機器やシステムの開発、制御、実証に至るまで、理論を現実の技術として具現化する研究を進めてきました。

私たちが次に目指すのは、これまで培ってきたエネルギーシステム解析と熱工学を基盤として、新たな学問領域である「人間空間デザイン工学」を創り上げることです。

人が生活し、働き、学び、移動する空間を、私たちは「人間空間」と呼んでいます。住宅、オフィス、商業施設、工場、モビリティ、さらには衣服の内部や宇宙空間まで、人間が活動するあらゆる場所が人間空間です。そこでは、建築、機械、情報・制御、エネルギー、そして人間が相互に作用し、快適性、健康性、生産性、安全性などの価値が生み出されています。

その中心にある重要な物理現象の一つが「熱」です。

熱は、エネルギー消費やCO₂排出の主要な要因である一方、人間の快適性や健康性、製品の品質、生産活動、食品の安全性にも深く関係しています。したがって、熱を単に削減すべき損失として捉えるのではなく、人間にとって価値ある空間を生み出すために、どこで発生させ、どのように移動させ、蓄え、利用し、制御するかを考えなければなりません。

人間空間デザイン工学では、熱力学を共通言語として、建築、機械、情報・制御、エネルギー、人間科学を結び付けます。実験、数理モデル、シミュレーション、デジタルツイン、AI、最適制御などを活用し、人間空間が形成される原理を解明するとともに、快適性や健康性と、省エネルギー・脱炭素性を両立する新たな設計方法を構築していきます。

研究対象は、個々の機器や建物だけではありません。再生可能エネルギー、分散型エネルギー資源、水素、電力・熱供給網といった社会のエネルギー供給側から、住宅、業務空間、生産現場、農業・食品流通、モビリティなどの需要側までを一体として捉えます。さらに、基礎的な現象解明から、機器・システム開発、実証、社会実装、標準化、政策提言までを研究の対象とします。

私たちが目指しているのは、既存の学問を学ぶだけではなく、異なる分野をつなぎ、これまでにない学問と技術を自ら創り出すことです。そのためには、専門分野の境界を越えて考える力、まだ答えのない課題に挑戦する勇気、そして仲間と協力して研究を進める姿勢が必要です。

2050年まで、すでに四半世紀を切りました。その頃、社会の中心となっているのは、まさに皆さんです。脱炭素社会を実現し、人々が健康で快適に暮らすことのできる明るい未来を創れるかどうかは、これから科学技術を担う皆さんの手にかかっています。

私たちとともに、熱を起点として人間、空間、エネルギー、社会をつなぎ、未来の人間空間をデザインする新しい学問を創り上げていきましょう。

早稲田大学　齋藤 潔