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量子コンピュータが医療の未来に貢献する

Overview

量子コンピュータが医療の未来を変える可能性が期待されています。 しかし、実際にどのように量子コンピュータが医療に影響するのか戸惑う方も少なくありません。 量子コンピュータを医療に活用できれば、新薬の開発から最適な医療診断まで、未来の医療に大きく貢献する可能性を秘めています。 今回は、量子コンピュータが医療にどのような未来をもたらすと期待されるか解説し、量子コンピュータを活用するポイントについてもお伝えいたします。

医療分野での活用が期待されている量子コンピュータの基礎知識

量子コンピュータとは、2つ以上の状態を表すことができる「重ね合わせの状態」を基礎原理としたコンピュータのことです。

従来の古典コンピュータは、0か1のどちらかの状態を表す「ビット」を計算の単位とし、2進数で数を保持して演算を行う仕組みになっています。
この場合、2つ以上の状態を同時に表すことはできないため、桁の大きな整数の因数分解を古典コンピュータで行うのは現実的ではないといわれています。

一方、量子コンピュータなら、因数分解を実用的かつ現実的な時間で計算できます。その特性から、医療を含むさまざまな分野での活用が期待されています。

その最たる例が、量子コンピュータをベースとしたAI(人工知能)のさらなる発展です。

古典コンピュータをベースにした現在のAIでは、人間の脳ほど複雑かつ膨大な情報処理を行うのは不可能です。しかし、量子コンピュータを搭載すれば人を超えるAIの誕生も可能ではないかといわれています。

新薬開発から医療診断まで!量子コンピュータと医療の関係

量子コンピュータはあらゆる分野に活用できる汎用コンピュータを目指しています。
医療分野においては、下記の2つの活躍が期待されています。

1. 量子コンピュータが新薬の開発に貢献

新薬を開発するにあたり、化学者は多種多様な化学物質を組み合わせ、最適なパターンを見つけ出す必要があります。

しかし、有効とされる化学物質は星の数ほど存在するため、組み合わせのパターンも膨大な数にのぼります。

たとえばがんの治療薬の組み合わせパターンは1,000兆の1,000万倍にも及ぶといわれています。人はもちろん、従来の古典コンピュータでは実用レベルで計算するのは不可能とされています。

その点、状態の重ね合わせの原理を用いて演算できる量子コンピュータなら、短時間で組み合わせの最適化を実現できます。

既存の薬の改良に役立つのはもちろん、これまで完治が難しいといわれてきたHIVや末期がん、ALSといった難病に対する治療薬の開発にも大きく貢献するでしょう。

AIを用いた医療診断の実用化へ

同じ疾患であっても、年齢や体質、症状の度合いなどは患者ごとに大きく異なるため、最適な治療法も多岐にわたります。

医師はこれまでのデータをもとに最適と思われる治療法やアプローチを提案します。しかし、過去のデータは膨大な数にのぼるため、常に一人ひとりに最適な治療法を提示するのは難しいといわれています。

量子コンピュータを利用すれば、膨大なデータの組み合わせを瞬時に行えるため、より個々の患者に適した治療法を提案できるでしょう。

量子コンピュータをAIに搭載した場合、ビッグデータの解析によってさらに診断の精度がアップすると考えられます。将来的にはAIが患者を診察・診断する未来がおとずれるかもしれません。

量子コンピュータを情報収集と分析に活用すれば、医師の負担を軽減しつつ最適の医療を提供していける

量子コンピュータ搭載のAIが実現すれば、人智を超える可能性があります。しかし、現時点では量子コンピュータによって導き出された答えの中から正しい解を見つけ出すためのアルゴリズムはほとんど発見されていません。

そのため、AIが人と同程度の知能を持って医療分野で活躍するにはまだまだ時間がかかりそうです。

それでも、AIの医療分野への活用はすでに普及が始まっています。

医療では技術や研究の進歩にともなって新しい治療法や新薬が次々に開発されています。
最先端の医療情報を得ることが診断や治療に大きな影響を及ぼします。

しかし、現役の医師は現場の対応に1日の大半を費やすため、新しい知識や情報を得るための時間は限られています。

そんな多忙な医師に代わり、AIにデータや論文を読み込ませれば、医師が診断や治療法を決めるときに適切なサポートを行えます。
実際、米国のがんセンターにて、150万のがんの症例と42種類のがん専門誌のうちの200万ページを取り込んだうえで適切な教育を行ったAIは、世界中の病院で治療の支援に用いられています。[注1]

150万の症例と200万ページの論文を人間が読んで頭に入れるには膨大な歳月を要します。
これがAIなら、短時間で学習し、必要に応じて組み合わせの最適化を行い、医師の業務をサポートできます。

医師は、量子コンピュータやAIの特性を活かし、膨大な時間と手間のかかる業務を代行してもらえば、日頃の負担を軽減することができるでしょう。

[注1]AIから量子コンピュータまで 先進技術による社会の変革
https://www.jstage.jst.go.jp/article/tits/24/2/24_2_38/_pdf

量子コンピュータは未来の医療業界を大きく変える可能性を秘めている

量子コンピュータは従来の古典コンピュータとは異なり、量子力学的な原理で演算することにより大きな桁の因数分解も瞬時にこなす優れた計算力を誇っています。

人や従来のコンピュータでは実用レベルでの計算が難しいパターンでも、量子コンピュータなら短時間で演算し、必要とする情報や結果を提示してくれます。

実用化にいたるまでにはまだ時間がかかりそうですが、将来的には量子コンピュータを搭載したAIの誕生も期待されており、医師の片腕として活躍することでしょう。

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