イアン・カーにとって最悪な一日だった。彼と研究チームは午前中ずっとモーターボートでメキシコ湾を巡り、マッコウクジラを追いかけて、組織サンプルを採取して研究室に持ち帰ろうとしていた。しかし、この巨大クジラはなかなか見つからない。ある時、カーは船首の上でバランスを取りながら、クジラの脇腹から消しゴム大の脂肪の塊を飛び出させる改造クロスボウを撃とうと構えていた。しかし、撃てる距離まで近づいたまさにその時、クジラは潜水した。その日5回目だ。マッコウクジラは45分から1時間潜るので、いなくなってしまったら終わりだ。1日約2,000ドルもするボートに9時間乗り込んでデータも得られず、カーは研究資金と寄付金を無駄にしているのではないかと心配した。 「まるで冷たいシャワーを浴びながら100ドル札を破いているような気分でした」と、非営利研究機関オーシャン・アライアンスを運営する生物学者のカー氏は語る。その時、彼に二つのことが襲いかかった。渦巻くクジラの粘液の塊と、あるひらめきだった。「私は怒り狂ってそこに座っていて、この鼻水の雲が私を包み込んだのです」とカー氏は言う。クジラの鼻水は「臭くてひどいものでした」と彼は言う。「しかし、生物学者としては、臭くてひどいものなら何でも有益でしょう。鼻水を集めて研究できるのではないかと考えたのです」
彼の臭くて恐ろしい予感は正しかった。クジラの鼻水には、DNA、ウイルス、ホルモン、微生物がぎっしり詰まっていることが判明した。これらはすべて、様々な科学者にとって非常に有用な情報だ。DNAがあれば、遺伝学者は動物がその地域に生息しているのか、それとも通過するだけなのかを見分けることができ、疫学者は感染症の蔓延を追跡でき、生物学者はホルモンを分析して、動物が不妊になるほどストレスを受けているかどうかを判断できるのだ。
唯一の難関は、クジラの鼻水がいっぱい入ったバケツをどうやって手に入れるかだった。しかし、カー氏にはアイデアがあった。趣味でラジコン飛行機を自作し、操縦しているのだ。同じような技術で、クジラの鼻水を空中ですくい上げることができるだろうか？
これが、SnotBotの誕生秘話です。ペトリ皿で覆われたヘキサコプター型ドローンで、科学研究のために鼻水を採取します。その後数年間、カー氏のグループであるオーシャン・アライアンスは、マサチューセッツ州オーリン工科大学の学生たちの協力を得て、このロボットを開発しました。研究者にとってクジラの調査を容易にし、クジラへの負担を軽減できるというアイデアが、このロボットの開発につながりました。
海洋生物学者は通常、カー氏が失敗したのと同じ手法を用いています。長い棒と改造されたクロスボウを搭載したモーターボートでクジラの生体組織を採取するのです。しかしカー氏は、これらの飛行研究ロボットが近いうちに状況を変えることを期待しています。科学者がドローンを用いて、これまで収集が困難だったデータを収集するという、この分野で起こっている大きなトレンドの一部なのです。
ドローンは明らかに注目を集めている。農家は温度センサー付きドローンを使って作物の監視を行っている。気象学者や気候科学者は嵐やハリケーンの追跡にドローンを飛ばし、ファストフードチェーンはピザ配達用のドローンの実験さえ行っている。しかし、この技術は、インドネシアの森に生息するオランウータンや、海の真ん中に生息するクジラなど、辺境に生息する見つけにくい動物の研究にも役立つことが証明されている。
そして、SnotBotはアクセス困難な場所へのアクセスだけにとどまらない可能性もある。「SnotBotのような技術は、科学の民主化を促進する触媒となる」とカー氏は語る。遠隔地への調査船のレンタルは、航海全体で2万ドル近くかかることもある。ドローンを活用すれば、そのような船は必要なくなる場合が多い。カメラを含むSnotBotのフルパッケージは約4,500ドルで、何度でも使用できる。
このロボットが標準的な研究ツールとして空を飛ぶ前に、その真価を証明する必要がある。クジラの粘液が、この巨大な動物の研究に必要なホルモンやDNAの安定した測定を提供できるかどうかは、まだ不明だ。
「クジラの鼻水は拡散マトリックスであり、海水でひどく汚染されています」と、ボストンのニューイングランド水族館の海洋生物学者リズ・バージェスは言う。「鼻水雲に含まれる分子を検出するだけなら問題ありませんが、ストレスホルモンの正確な濃度を一貫して測定するのは無理です。」「決して簡単ではありません。」
バージェス氏もクジラの潮吹きを研究しているが、その方法は昔ながらの30フィート（約9メートル）の竿を使う方法だ。ドローンと伝統的な手法を組み合わせることが、最終的には理想的な状況になるかもしれないと彼女は言う。
オーシャン・アライアンスは、SnotBot以外にも、赤外線を検知できるFLIRBotなど、他のドローンも開発しています。研究者たちは、クジラの噴気孔を覗き込むだけで体温を測定できるかもしれません。また、着水後に電源を切ってクジラの鳴き声を聞き取るEarBotも開発中です。
ドローンが科学研究の場に欠かせない存在であることは疑いようがありません。連邦政府でさえも、この取り組みに参入しています。アメリカ海洋大気庁（NOAA）は、受動的なクジラの音を聞き取るドローンプロジェクトに協力しています。「Saildrone」と呼ばれるこのロボットは、生存個体数がわずか30頭しか残っていない北太平洋セミクジラを含む、複数のクジラの個体群を監視しています。
「これらの動物をあらゆる方法で監視することが非常に重要です」と、NOAAアラスカ水産科学センターの生物学者であり、Saildroneの主任音響研究者であるジェシカ・クランス氏は語る。クランス氏によると、受動音響こそが最良の方法のようだという。
セイルドローンは全長23フィート（約7メートル）、全高15フィート（約4.5メートル）で、大西洋、メキシコ湾、そして北太平洋セミクジラが生息するベーリング海で運用されています。このドローンはモーターを搭載しておらず、バッテリーと太陽光発電を組み合わせて帆を回転させ、航行します。研究者は座標を入力するだけで、ドローンは目的地に到着します。
これらのロボットは、北太平洋セミクジラのような、めったに水面に出てこないため発見が難しい種にとって特に役立ちます。セイルドローンは波間に静かに留まり、クジラが話し始めるのを聞き取り、追跡することができます。また、クジラは何ヶ月も海上に留まることができるため、クランス氏はこれらのロボットを使って回遊ルートを推定したいと考えています。これは種の保全にとって非常に重要なデータとなる可能性があります。例えば、研究者がクジラの回遊ルート上の特定の海域が異常に温暖であったり、餌が少なかったりすることが判明すれば、個体群が大量に死滅した理由を突き止めることができるかもしれません。
しかし、このプロジェクトにもまだ乗り越えるべきハードルが残っています。研究者たちは、波の下で鳴いている生物種を識別できるほど明瞭な音声録音を実現するために、今も取り組んでいます。
「理想は、ベーリング海のあらゆる生物を監視できるほど鮮明な録音を実現することです」とクランス氏は語る。「実現すれば、これをリアルタイムツールとして活用できるでしょう。セミクジラの鳴き声を聞けば、付近の船舶に警告を発し、航路を変更させることができます。」また、この技術はクジラだけでなく、オットセイや様々な魚類など、他の動物の研究にも活用されていると付け加えた。複数のセイルドローンとソナーに似た技術を用いることで、研究者はこれらの動物が回遊し、生息地を移動する際の位置を三角測量で特定できるのだ。
しかし、ドローン技術は必ずしも研究を安価かつ容易にする魔法の杖とは限らない。NOAAの海洋生態学者、ミーガン・ファーガソン氏は、軍用機に似た航空機型ドローン「スキャンイーグル」を、有人航空機の代替として上空からクジラの個体数を数える方法を検討した。彼女の2015年の研究では、2つの方法で推定されるクジラの数は同等であったが、スキャンイーグルの使用にははるかに多くの労力とリソースが必要だったことが明らかになった。
「スキャンイーグルの1時間の飛行を分析するのに、アナリストは7時間もかかりました」とファーガソン氏は言う。「時間と労力の膨大な投資です。」
しかし、人工知能（AI）の助けによって状況は変わる可能性があります。ファーガソン氏によると、機械学習は最終的には、収集したすべてのデータを人間のアナリストが精査するのではなく、ドローンが自らクジラを探すことを学習できるようになる可能性があるとのことです。
カー氏も同意見だ。「ドローンを飛ばして、噴気孔の背後の正しい位置にいるのは、実はかなり難しいんです。謙遜して言わせていただくと、私はパイロットとしてそれほど腕は良くないんです」と彼は言う。しかし、機械学習を使えば、ドローンは風の強い状況でも定位置を維持し、クジラの行動に適応する方法を学習できる。つまり、実質的には自動飛行が可能になるのだ。
では、ドローン（人工知能搭載型であろうとなかろうと）は、海上で人間の手を代替できるようになるのでしょうか？
「ドローンが役立つ場面はいくつかあります。簡単に写真が撮れますし、クジラの行動を邪魔することもありません」とクランス氏は言う。「しかし、クロスボウで採取した組織生検のように、船上に人間が乗っていなければならない場合もあることを忘れてはなりません」
それでも、ドローンはクジラ研究の侵襲性を大幅に低減し、科学者にクジラの新たな一面を見せてくれるだろう。「30年間クジラを研究してきた後、ドローンでクジラを見下ろし、船上からでは想像することしかできなかった行動や動きを目の当たりにしました」とカー氏は語る。「ドローンなしでクジラの研究に戻ることはできません。本当に無理です。」
この記事は、Saildroneの長さが7フィート（約2.8メートル）、高さが7フィート（約2.8メートル）ではなく、23フィート（約7メートル）（約4.6メートル）（約15フィート）であることを反映するように修正されました。この誤りをお詫び申し上げます。
