『水道崩壊』世界の「いま」日本の「これから」(1)なにごとにも寿命がある 『水道崩壊』世界の「いま」日本の「これから」(1)

国際 Foresight 2019年10月23日掲載

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 あなたがマンションを保有して、そこに住んでいるとする。数十年経ったある日、ビル建築のプロと称する人間から、「あなたのマンションは老朽化し、倒壊の危険性がある。思い切って取り壊し、新しいマンションを建てましょう」と伝えられる可能性は高い。ところが、一軒家なら想像しやすいが、マンションというのは、ロビーとエレベーター、自分の部屋以外、いったいどのようにできているのか見たことがある人は、実は少ない。日々行き来する場所にしか想像力が働かないのだ。

 多くの場合、新しく建てて住むことが多く、マンションが老朽化して倒壊する危険性のある代物に変わるなどと、僕たちの脳はとても想像できないのだ。ちなみに、日本のマンションの多くは高度経済成長期に建てられたもので、寿命が約50年ほどだ。

 いったいどういうことが起こるのだろう。

「マンションを買うときに、モデルルームで修繕積立金についての説明を受けて、真面目にそれを支払ってきた」と言う人がいるかもしれない。けれども、毎月毎年修繕を行っていれば未来永劫使用できるのだろうか。外壁やエレベーターの工事はできても、躯体の鉄筋コンクリートは必ず風化し、劣化していく。ではいつ建て替えるのか。その時、自分の区分所有権はどうなるのか。多くの人たちは、実はこうして、不安定な住まいに生きている。

目で見えないものをどう診断するか

 マンションのみならず、老朽化したインフラは社会問題だと言われて久しい。2012年の「笹子トンネル事故」、最近では2018年の大阪府「水道配管破裂」が記憶にある。

 崩落したトンネルに車や人が下敷きにされ、交通が麻痺し、水道配管が破裂して道路に水が溢れ、人々の通行が止まっている――こうした映像を見たとしても、その情報があまりにも断片的であるが故に、映像で目にする被害と、その本質的な原因との間にある「因果関係」を推定することはなかなかできない。結果として、多くの場合に「(この事故に関しては)何か特殊な事情があったに違いない」「これは特別なケースなんだ」と脳は都合よく解釈してしまう。

 しかし、だ。日々進行するインフラの劣化という現象、そして、その進行具合(スピード)を把握できなかったという背景が、必ずそこにはある。

 特殊事情によるトンネル崩落や漏水事故の発生割合は、実は少ない。それ以上に、インフラの劣化による事故が起こる可能性の方こそ、日々高まっている。水道、ガス、電力、交通、通信、橋梁やトンネルといったインフラというのは、あって当然、年がら年中公共工事にお金が注ぎ込まれている印象があり、一口に「老朽化」と言われてもピンと来ないが、インフラ劣化の問題は、待ったなしの状況なのだ。

 人命にも関わるインフラ事故を未然に防止するためには、そのインフラがどのように劣化していくのか(劣化のメカニズム)、現在の劣化がどのくらいの程度か(劣化の状況把握・現状把握)、あとどれくらいの年月を越すことができるのか(劣化スピードの予想と、そこから逆算される余寿命の推定)について具体化することが必要だ。

 言葉では簡単だが、これが難しい。多くのインフラは、表面はすぐに確認できても、中がどうなっているかをこの目で見ることはかなわないからだ。

 たとえば橋梁やトンネルは、コンクリートの中で何が起こっているかを見ることはできない。音感センサーを使って、中身の状態を推定するのが精一杯なのが現状だ。それが地下に埋設されているインフラともなれば、状況を知る手立ては絶望的に少なくなる。

水道配管の状況監視

 道路の下に埋まっている上水道配管、ガスの配管などは、いったいどうなっているのだろう、これが見えるようになったら面白い――。

 3年前の僕はそう考えた。アメリカはカリフォルニア州レッドウッドシティ市にある僕の会社(「Fracta」=フラクタ)では、コンピューターの頭脳を使って、地下に埋設されている上水道配管が、現在どのくらい劣化しているのか、それが5年以内に破損する(つまり漏水事故が起こる)確率はどれくらいあるのかを推定するソフトウェアを開発した。

 今では、全米50州のうち21州、45社の水道会社がこれを使ってくれており、少しずつ業界のリーダーとしての地位を固めている。

 上水道配管の状況監視に関して、これまでの水道会社のやり方はどのようなものだったのだろうか。地下に埋まっているものだから、目視できないということで、アメリカでも日本でも、配管の平均寿命を使って更新時期を推定してきた歴史がある。

 ところが、これが正確ではない。

 全米水道協会では、「ねずみ鋳鉄配管」の平均寿命は100年と謳っている。ねずみ鋳鉄配管とは、材料としてねずみ鋳鉄を使用した管のことで、主に水道本管に用いられてきたが、強度の問題で、ダクタイル鋳鉄管にその存在を取って代わられた配管のことだ。アメリカではこの配管がまだ多数地中に埋まっており、これが漏水の原因となっている。

 このねずみ鋳鉄配管、実際の寿命は60年から180年(ときには200年以上)と非常に分散が大きく、この分散を把握しない限りは、その水道配管の寿命を知ることはできない。これは人間の寿命にたとえると、分かりやすいだろう。人間の寿命は、遺伝的な要因のほか、その人の生活習慣や行動の特性によって、予測値が大きく異なる。

 日本人女性の平均寿命が87歳だという事実には一定の意味があるが、これは参考値にこそなれ、自分がちょうどピッタリ87歳で死ぬ確率は、実は思った以上に低いのだ。人間の細胞が劣化していくことはわかっていても、またそれがどのように劣化していくのかというミクロな劣化メカニズムが解き明かされていても、その「スピード」を合理的に推定できない限りは、人間の寿命を正しく言い当てることはできない。

 僕の会社は、現時点で人間の寿命を言い当てることはできない(まだ試していないので、将来できないとまでは言い切れない)が、道路の下に埋設されている水道配管の寿命を、これまでより正確に推定することには成功した。

 上水道配管の素材や形状、またその上水道配管が置かれた環境(土壌や天候などの様子)など1300に及ぶ要因を1つ1つコンピューターで解析し、それがどのように配管を劣化させていくのかというパターンをコンピューターに覚え込ませた。人工知能技術による「機械学習」の1つだ。

 モグラ叩きゲームにたとえると、盤面を上下左右4つの象限に区切ったとき、右上の象限、つまり全体の25%の面積からは、25%のモグラが出てくる。統計的には「無作為(ランダム)」と呼ばれる状況で、地面に埋まっている水道配管の寿命を言い当てようとするとき、水道会社の予測が、このくらい低い確率に落ち込むことも例外ではない。たとえば米国カリフォルニア州のサンフランシスコとサンノゼに挟まれたエリア(サンフランシスコ・ベイエリア)にある水道会社のうちの1社などは、実際のところこれに近い確率にとどまっている。

40兆円の節約可能性

 一方、僕たちのソフトウェアを使って同じ現象(モグラの発生場所)を予測すると、左上の象限(25%の面積)から75%のモグラが出てくることがあり、その情報を水道会社に事前に伝えることができる。つまり、25%の配管セクションから、75%の漏水事故が発生しますよと予測できるのだ。驚くような数字かも知れないが、コンピューターと人間の予測能力には、それくらい違いがあり、またこの経済効果は想像以上だ。

 細かい話は連載で触れていきたいが、現実問題として、水道産業には莫大なお金が注ぎ込まれている。アメリカでは、向こう30年間で110兆円ほどの資金が、上水道配管の更新(交換)だけに使われるという(そうでなければ、年間24万件発生している漏水事故を止めることができないからだ)。しかし、何の病気もない70歳に対して不要な医療を提供することが正しくないように、更新が必要無い(つまりもっと長い期間使用することに耐えられる)配管を「今」交換する必要はさらさら無い。

 この不必要な更新を先延ばしにしてあげること、たとえば敷設から既に100年経っていても、あと80年寿命がある配管については、きちんと80年使ってあげることで、およそ40%ほどの予算を削減できる。これがフラクタのソフトウェアの価値ということになる。110兆円の40%、つまり40兆円以上となれば、日本の(年間)国家予算の半分弱だ。それなら興味を持つ人もいるのではないか。

 フラクタでは2019年2月から、日本の水道インフラを助けるべく、活動を開始した。手始めに神奈川県営水道、神奈川県川崎市と一緒に、僕たちがアメリカで作った上水道配管劣化予測のアルゴリズムが日本でも適用可能かどうかに関する実証実験を開始した。

 水道普及率が98%を超え、世界一低い漏水量を実現する日本。高度経済成長期に敷設した古い水道配管を問題と捉え、地震などの自然災害にも対応できるよう、積極的に更新投資を行ってきた。ところが、長く続いた経済の停滞の影響を受けつつ、更新投資は年々減少の一途を辿り(管路の更新率は平成13年の1.54%から、平成27年には0.74%まで減少)、人口減少と高齢化、節水型の洗濯機やトイレの普及とともに、水道料金収入の総額も減少している(2001年には年間2.5兆円だったものが、2016年には2.3兆円に)。特に地方部では、人口の減少幅が都心部と比べて大きく、水道事業体は施設の更新、投資に使用できる予算が非常に少ないのが現状であり、これほど真面目に水道事業に取り組んできたように見える日本であっても、問題は山積していると言える。

 この連載では、アメリカ、イギリスの状況と、日本を含め世界中でフラクタが行っている事業の概要に触れつつ、日本の水道事業、とりわけ上水道事業というものが現在どのような状況に置かれているのか(配管の状況全般、他国との違い、都会と地方の違い、民営と公営の違いなど)、そして今後どのような方向に進むべきなのかを、最新テクノロジーの利用可能性を踏まえながら紹介したいと思っている。

【編集部より】以後、本連載は原則として隔週の土曜日にアップします。次回は11月9日の予定です。

加藤崇
早稲田大学理工学部(応用物理学科)卒業。元スタンフォード大学客員研究員。東京三菱銀行を経て、ヒト型ロボットベンチャー「SCHAFT」の共同創業者(兼取締役CFO)。2013年、同社を米国Google本社に売却し、世界の注目を集めた。2015年、人工知能により水道配管の更新投資を最適化するソフトウェア開発会社「Fracta」を米国シリコンバレーで創業し、CEOに就任。著書に『未来を切り拓くための5ステップ』(新潮社:2014年)、『無敵の仕事術』(文春新書:2016年)、『クレイジーで行こう!』(日経BP:2019年)がある。2019年2月には『日経ビジネス』「世界を動かす日本人50」に、2019年4月には、『Newsweek日本版』「世界で尊敬される日本人100」に選出された。カリフォルニア州メンローパーク在住。