（背景）

外来種とは、本来その地域に生息していない生物種の総称であり、その侵入によって日本の生態系は深刻なダメージを受けていることが知られています。
魚類ではオオクチバス、コクチバス（2種あわせて通称ブラックバスと呼ばれる）やブルーギルの侵入が深刻であり、これら3種はその影響力から侵略的外来種にも指定されています。
そのため、外来魚の侵入防除や駆除は、日本在来の生態系を保全していくうえで早急に対処すべき課題となっています。
また、ダム貯水池は上記のような外来魚がもっとも侵入・定着しやすい環境であることから、外来魚のモニタリングは、ダム貯水池の管理における重要な課題のひとつでもあります。

近年、生物調査における新たなツールとして環境DNA分析が注目されており、環境DNA分析を用いた外来魚の検出や分布調査に関する研究が世界各地で報告されています。環境DNA分析において、特定の魚類を検出する手法や、分類群を網羅的に検出する手法は確立されていますが、種数を増加させることによる分析コストの増加や、手法の複雑性、分類群の縛りなど、いくつかの課題があります。

そのため、分類群に縛られず、複数の対象種を同時に、かつ簡易的に検出する技術はありませんでした。
そこで本研究では、複数種や魚類群を対象とした簡易的な環境DNA 分析手法の確立を目的として、医療分野で確立されているDNAチップ技術を応用して環境DNAチップの開発を行い、その後ダム貯水池の外来魚を対象としてその有効性を検証しました。

（研究手法）

本研究では、(1)外来魚用の環境DNA チップの開発、(2)ダム貯水池を用いた環境DNA チップの野外サンプルへの適用を検討しました。
まず(1)では、オオクチバス、コクチバス、ブルーギルという3種の外来魚をターゲットとして、環境DNAチップの開発を行いました。
従来の環境DNA分析で用いられている3種の検出系³を環境DNAチップ用に改良し、環境DNAチップ技術でもそれぞれの検出系で対象種のみが検出できるかどうかについて、組織DNAを用いて確認しました。
その後(2)では、国内の5 つのダム貯水池を対象として環境DNAチップを用いた外来魚の検出を試みました (図1)。
ここでは、リアルタイムPCR法⁴を用いた既存の環境DNA分析の検出法と環境DNAチップの検出能力を比較することで、外来魚調査における環境DNAチップの有効性について検討しました。

（研究成果）

本研究の(1)で開発した環境DNAチップは、それぞれの対象種のDNAのみをPCRで増幅することができ、3種の同時検出系として問題なく使用できることが確認されました。そのため、(2)で採水された環境DNAサンプルを用いて環境DNAチップによる外来魚3種の検出を試みたところ,それぞれのダム貯水池から外来魚3種の環境DNAを検出することに成功しました (図2)。
また、環境DNAチップの結果はリアルタイムPCR法の結果とほぼ同様の傾向を示していたことから、環境DNAチップがダム貯水池における外来魚調査に有効であることが示されました。
また、これらの結果は、ダム貯水池における過去の外来魚の捕獲情報とも一致していることから、外来魚の生息を環境DNA分析によって正確にトレースできていることが証明されました。

（今後の展望）

本研究で開発した環境DNAチップは、環境水中に存在する外来魚の環境DNAを検出可能であり、また従来のリアルタイムPCR法による環境DNA分析とほとんど同じ検出力をもつことが示されました。
また、本研究では外来魚3種のみを対象としましたが、環境DNAチップの同時検出能にはまだ余力があるため、将来的には同時に検出する種数をさらに増加させることが可能です。
環境DNAチップによる複数種の同時検出には分類群の縛りがないことから、本研究で対象とした魚類3種に加えて、水域を利用する哺乳類、両生類、爬虫類に含まれるような外来種（たとえばヌートリアやウシガエル等）を同時に分析することが可能です。
さらに、検出対象を外来種から希少種に置き換えれば、水域に生息する希少種をまとめて検出する環境DNAチップを作ることもできると思われます。 また、動物以外の水生生物も適用できることから、水域の管理において重要なアオコ等の迅速な検出に使うことも可能です。

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取組内容

• トラック輸送の生産性の向上、物流の効率化
• 女性や60代以上の運転者等も働きやすい、「よりホワイト」な労働環境の実現

業務提携の背景

日本の製造業は、これまで有能な現場人材を軸に設計/開発・生産一体化による高生産を達成し、高い国際競争力を維持してきました。しかし近年は、現場人材の定年退職に伴うノウハウ喪失、属人的改善による個別最適、設備の老朽化などの課題に起因した、現場力の低下に手をこまねいているのが実情です。現状を打破し国際競争力を復活させるには、これまでに蓄積した設計/開発・生産のノウハウを体系化し、新たなデジタル技術を有効活用して、現場力の維持・向上に取組む必要があります。

製造業における豊富なコンサルティング実績を誇るMOVER&COMPANYと、製造現場のノウハウを数理モデル/言語モデルで体系化する高度な先端情報技術力を誇るアップデータ、鋼板製造で培った高度な管理ノウハウのAI化知見を持つ東洋鋼鈑の3社の強みを組み合わせることで、製造業の現場力の維持・向上を後押しし、日本経済の底上げの一助になりたいとの思いから、このたびの業務提携に至りました。

業務提携における各社の役割

MOVER&COMPANYは、豊富なコンサルティング実績に基づき、AIで解決したい経営課題の明確化、AI本格導入に向けた課題の抽出、事業基盤の刷新などのコンサルティングサービスを行います。アップデータは、AI/機械学習で現場の匠のノウハウから予測モデルを構築するソリューション及びプラットフォームを提供します。東洋鋼鈑は、自社内での複数AI化プロジェクトを通じて得た製造業の高品質/高生産性につながるAI化ノウハウを提供します。

AIソリューションについて

我々がご提供するDXソリューションの第一弾「製造業×AIモデル」では、製造現場で長年培われてきた暗黙知や製造ノウハウを、数理モデルと言語モデルで体系化し、機械学習のアルゴリズムに組み込むことで、「高い生産性を再現できるAI」として現場で利用可能にしました。（AI開発の流れは下図の通り。）
本ソリューションは、AIで製造ラインのあるべき姿を実現し、業務プロセス全般の再構築につなげることが出来る、DXソリューションです。

導入の流れは、先ずは「チャレンジ版」で現場の皆さんに自身のパフォーマンス向上を支援するAIの育成を体験して頂きます。最小のコストでPoCを実施した上で、AIの本格導入に向けた課題を洗出し、道筋を明確にします。その後、現場の要求に耐えうるAI品質を保証する、本番運用体制を「本格導入版」で構築して、皆様にAIの導入効果を実感頂きます。

PoC：Proof of Conceptの略語。新しいアイデアやコンセプトの実現可能性やそれによって得られる効果などについて検証すること。概念実証。

AIの本番適用後は、定期的なサイクルで効果を測定し、必要に応じて予測モデルを最新化していく保守運用を、サブスクリプションでご提供します。AIを都度最新モデル化することで、現場ノウハウは色あせることなく、現場力の維持・向上に貢献し続けることができます。

今後のサービス展開プラン 

導入事例を交えた本件に関するセミナーを、2021年1月以降、順次実施予定です。