研究者よ、なぜ「ロジックツリー」をもっと使わないのか！？

　2005年12月、私たちユーグレナ社は、沖縄・石垣島でユーグレナ（和名:ミドリムシ）の食用屋外大量培養を実現した。同年8月にユーグレナ社を設立し、本格的に大量培養に挑んでからわずか4カ月後のことだった。

　このときの研究開発のアプローチについて紹介したい。

　当時、ユーグレナの大量培養に短期間で成功した秘訣の1つは、小さな実験を繰り返してPDCA（計画・実行・評価・改善）を高速に回したことだ。

　具体的には、最終回答を目指して急いで大規模な培養を進めるのではなく、仮説を立てた上で小さな実験を大量かつ高速に行うことで学びを蓄積し、検証の精度を十分高めていった。

　これにより、大きな失敗による後戻りをせずに大量培養実現にたどり着くことができた。

　研究の中では、過去のデータから帰納的に「おそらくこういう仕組みであるはずだ」と推論し、大規模な実験にいきなり踏み出してしまうことがあるが、それでは失敗したときのコストが高くなる。

　それに1回の実験規模が大きくなるほどいろいろな失敗要因が考えられるので、原因が絞り込みづらくなる。それでは仮説検証の精度が上がらないので、何を検証するための実験だったのか分からなくなってしまう。それに、お金をかけた分だけ1つの仮説を捨てることが心理的に難しくなる恐れもある。

　私が意識したのは帰納的な推論とは逆の演繹的なアプローチ、すなわち、正しいことが分かっているロジックの積み上げで結論を導くという考え方だ。

鈴木 健吾（すずき・けんご）
ユーグレナ　執行役員　研究開発担当
1979年生まれ。2005年、東京大学大学院農学生命科学研究科修士課程在学中にユーグレナを設立し、取締役就任。16年、博士（農学）学位取得。18年より現職。19年、博士（医学）学位取得。理化学研究所 微細藻類生産制御技術研究チーム チームリーダー、マレーシア工科大学 マレーシア日本国際工科院 客員教授、東北大学未来型医療創造卓越大学院プログラム 特任教授（客員）を務める。写真は2007年のもの

　ロジックを積み上げるためには、前提として幅広い科学的知識の学習や実験の積み重ねが必要となる。ただし、根っからのサイエンス好きである私にとっては苦ではなかった。ユーグレナという小さな生き物がテーマであっても、物理学や数学などあらゆる学問の知識を総合しながら課題に取り組んだ。

　学問の領域が増えると扱うべき変数が増える。変数が増えるとどれが重要因子なのか突き止めるための検証も増える。一見すると手間がかかりそうに見えるが、一つ一つの仮説検証を小さなスケールで並行して走らせ、それを積み上げていく方法は決して遠回りにはならない。むしろ、私はこのアプローチこそ最短で正解を導き出す手段だと信じている。

小さな実験を数多くこなせば、大きな失敗はしづらい

　先に小さな実験を数多くこなすことの最大のメリットは、大きな失敗をしづらいことだ。実際、私がユーグレナの大量培養を成功させるまで、100万円を超える大きな単位の失敗を繰り返すことは一度もなかった。失敗はしても1回まで。そのときも、失敗した原因が特定できるように複数の計測項目を用意する工夫をした。実験に失敗しても、プロジェクトとしては何らかの前進が必ずできるように実験の方法には徹底的にこだわった。

　ここは大事なポイントなので強調しておく。

　失敗したときに原因が特定できなかった実験
　「100回やって数回成功した」という段階の実験
　これらは、大規模な実験に決して拡大してはいけない。

　その代わり、私は小さな実験を繰り返し、ここでは数えきれないほどの失敗をしている。

　当時私が好んで使っていたのが、6個×4列の合計24個の穴を並べたプラスチック製のマイクロプレートだ。この穴の一つ一つが試験管やシャーレに相当する。

　24個の穴があるということは、「同時に24種の異なる条件を設定して実験できる」ということだ。培養液が酸性となる環境は共通でも、抗生物質を入れてみたら培養にどんな影響が出るか、抗生物質の種類を変えたらどうなるかなど細かく条件を変えてひたすら調べていった（実際の大量培養では抗生物質を使用していない）。マイクロプレートでの実験は1週間単位で行っていたので、1カ月当たりでは少なくとも100通り近い検証をしていくことができた。

なぜ実験にペットボトルとバケツを使うのか？

　失敗しても大きな費用増にならない小さな実験の繰り返しで最適な条件が見えたものから、少しずつ実験規模を大きくしていった。とはいってもマイクロプレートが試験管になり、ビーカーになり、（厳密な実験には適していないが）ペットボトルになり、最大でもプラスチック製のバケツになるといったレベルだ。一時期、東京の自宅がユーグレナの容器だらけになって、ユーグレナの部屋に私が居候しているような気分になったこともある。

　このスタンスは石垣島でも変わらなかった。幸いにも八重山殖産には大きな培養プール以外に半径数メートルほどの小さな培養プールが複数あり、まずその小さなプールで東京の実験室では検証できなかったことを確認し、大きな培養プールの実験へと進んだ。

　小さなスケールで検証できそうなことは片っ端からやる。そして高速で学習し、「今の実験環境ではこれ以上、研究が進まない」と確信するところまでいってから大きな実験を行う。これが一番確実に研究を前進させられるアプローチである。

　この過程で役立ったのが、物事を体系的に分類・整理して考えるロジカルシンキングの手法「ロジックツリー」を作成することだった。

サイエンスの世界でも「ロジックツリー」は強力なツール

　仮説を検証していく上で難しいのが、検証すべき条件が増えて手順が複雑化しやすいことである。多くの要素を整理するとき、私が思考の補助ツールとしていつも使っているのが、ロジカルシンキングで使われる「ロジックツリー」だ。物事の因果関係を樹形図として整理したものだ。ビジネスパーソン向けの実用書などでは経営判断の道具としてよく取り上げられるが、実はサイエンスの世界でも実験すべき内容を絞り込む強力なツールとなる。

　私自身は学生時代に『考える技術・書く技術―問題解決力を伸ばすピラミッド原則』（バーバラ・ミント著、ダイヤモンド社）という本でロジックツリーを知って以来、あらゆる問題解決の方法としてずっと使っている。この本は、私の人生に大きなインパクトを与えたのである。

　ロジックツリーを用いた問題解決の大まかな手順はこうだ。

1. 解決したいこと（達成したいこと）の因子として考えられるものをすべて列挙し、階層構造で整理する。
2. 個々の因子が本当に失敗の原因なのかを検証できる実験方法を考える。しかも、個々の実験はできるだけ小規模なものにとどめる。
3. 影響力の大きい因子を見つけ出したら対策を考え、実行し、効果を検証する。

　扱う因子がどれだけ多くても、ロジックツリー上であらかじめ検証すべきことを整理しておけば、今の自分が何を優先して検証すべきなのか、そして今の自分はプロジェクト全体のどこに時間を割いているかが一目瞭然となる。私にとってロジックツリーは真理の探究で道に迷わないための「地図」である。

鈴木さんが、ユーグレナの大量培養のためつくったロジックツリーのイメージ（実際のものより簡略化してある）

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ロジックツリーの分岐は「対策が浮かぶまで」

　当時の私が実際に使っていたロジックツリー（上図）で説明してみよう。

　まず、一番上に「ユーグレナが育たない！」と書いてある。これはそのまま「ユーグレナが育たない要因として考えられることは何か？」という問いに置き換えて読んでほしい。私がいつも使うのは、ロジックツリーのうちで「Whyツリー（原因追求ツリー）」に当たる。解決したい状態（課題）を一番上に置き、その課題が生じている原因を下に向かって書き出していく（横書きの場合は左から右に書き出す）。

　では、ユーグレナが育たない要因としてどんなことが考えられるのか。当時の私の思考プロセスをなぞりながら見ていこう。

　私が最初に枝分かれさせて考えた条件は「（ユーグレナがほかの生物に）捕食されているケース」と「捕食されていない（のに何らかの理由で育たない）ケース」だ。大事な点は、ロジックツリーの上位の階層では考えうる要素を可能な限り漏れなく、ダブりなく書き出すことだ。この階層で枝の抜け漏れがあると大事な因子をごっそり見落とすことになりかねない。どこまで漏れなく因子を洗い出せるかは、サイエンス全般の幅広い知識があるか、そして観察力があるかにかかってくる。

　1つ目の「捕食されているケース」をさらに細かく分岐させて考えてみよう。私はここで「動物性プランクトンに食べられている」ケースと、「バクテリア（細菌）に食べられている」ケースの2つに分けた。

　動物性プランクトンを排除する1つの方法として考えられるのは、培養液の二酸化炭素濃度を上げて動物性プランクトンが生きづらくすることだ。なぜなら、ユーグレナは二酸化炭素の濃度がかなり高い環境でも生きられる性質を持つからだ。

　一方、バクテリアは水を強酸性にすれば一定の排除ができる。こうした培養条件は、ユーグレナ研究の先達である大阪府立大学の中野長久先生の論文や全国の研究者からのヒアリングなどでもしばしば指摘されていたことである。

　このように因子を細かく枝分かれさせ、それぞれの因子を排除するための具体的な対策（＝これが実験テーマになる）が浮かんでくる段階になったら、その枝を分岐させる作業はいったんそこで止めておく。

　もう1つの「捕食されていないケース」のツリーの解説は、ここでは割愛する（興味のある方は拙著『ミドリムシ博士の超・起業思考』を参照いただきたい）。このロジックツリーは、当時の私が立てた仮説の全体像を大まかに示すものだ。実際には、もっと緻密な検証が必要と判断した因子については、さらに細かく場合分けをして一つ一つ検証していった。

　ロジックツリーは「課題がある可能性の高そうなところ」を洗い出すためのツールであり、「実際の課題」がすぐに見つかるわけではない。ロジックツリーをいったん完成させたら、次にやることは「このツリーの枝の中に本当に原因があるのか？」を、できるだけ幹に近い太い枝のところから実験を通して確認していくことだ。そしてユーグレナの増減に影響を与える因子ではないと判断したら、その枝は考慮する要素から落とせばいい。

研究開発のスピードは「せん定」の手腕で決まる

　研究開発のスピード感を増すのはこの「せん定作業」の手腕だと思っている。例えば、普通の人が庭の植木に手を入れるときは葉を落とす段階から細かく延々とハサミを動かしがちだが、職人は全体を見渡して、いきなり幹に近い太い枝からバッサリ切り落として庭木の形を素早く整えていく。それと同じだと思う。

　ロジックツリーでは末端の枝の検証に没頭せず、上位の枝でバッサリ落とせるものがないかを優先的に考える。例えば「ほかの生き物に捕食されている」という可能性があるかどうかは、近くの池から水を少し拝借して実験室の培養液に入れてみればすぐに確認できる。細かい実験は条件を特定していくときにすればいい。

　このようにロジックツリーをベースに実験を進める優先順位を考えていけば、扱う変数を一気に減らすことができ、精査が必要な重要条件の検討にお金と時間を集中することができる。同時に、明らかに培養のボトルネックになりそうな枝は早いうちから着手して、検証のための時間をしっかり確保することがコツである。

　私の研究スタイルははっきり言って地味な上に複雑だ。しかもいろいろな実験を並行して進めているので、はたからみると進捗がほとんどないと勘違いされることもある。しかし、地味な検証の一つ一つは、ロジックツリーのなかに必ず潜んでいる答えをあぶり出すための絞り込み作業であり、実は最短ルートで進んでいる。

　地球上に存在しない条件をゼロから探し出すという話であれば「ロジックツリーを使えば大丈夫」という単純な話ではなくなる。しかし、ユーグレナの大量培養については必ず解があり確実に近づけていると、実験を続ける間もずっと信じ続けていた。なぜなら自然環境の中でも、ユーグレナが他の生物に優越して増える場所が存在することを知っていたからだ。自然界で1回は実現していることを科学で再現できないわけがないと考えていた。

なぜ大学の研究室では、ロジックツリーを使わないのか？

　ここまで説明したように、問題解決を素早く達成する手法としてロジックツリーほど効率的なものはないと信じている。しかし、大学の研究室ではこの手法は一般的ではない。ユーグレナ社に入る研究者も、私と出会って初めてロジックツリーを使い出す人が多いと感じる。

　ロジックツリーによる課題解決の手法が一般的になっていない理由の1つは、自然科学の研究の世界では「再現性」が優先されるからである。研究論文は、他の研究者が読んでその内容を同じ環境で再現できないと評価の対象にならないという不文律がある。このため、私のように「低コストでユーグレナの大量培養技術を開発する」といった大きな課題設定をしてしまうと、考える変数があまりに増えて再現が難しくなる。追実験によるフィードバックも複雑になるため、研究の世界では好まれない。

「再現性」を重視する研究の落とし穴

　再現性を高めるためには変数を減らす必要があり、条件を限定した小さな実験にせざるを得ない。結果的に、複数の階層から成るロジックツリーが必要な場面はないというわけだ。

　それにより何が起きるかというと、ロジックツリーでいう枝の末端に当たるところをいつまでも深掘りするだけに終わる研究ばかりになる。そして実験をして従来の研究との有意な違いが確認でき、論理的な説明がついたら生化学的な検証はいったん終わりで、次のテーマ探しの旅に出るということを繰り返す。そこでロジックツリーを意識して「他の枝」に着目したり、枝を遡ったりするのであればまだ救いはあるが、実際にはまったく異なるテーマに切り替えて研究を続ける人が少なくない。これでは末端の枝に執着するばかりで、いつまでたっても、研究結果の社会実装にこぎ着けることは難しいのではないだろうか。

　私はロジックツリーを使って効率的に仮説を絞り込んでいくことができたおかげで、石垣島で実験を始めてからわずか数カ月でユーグレナの大量培養を実現することができた。

　ユーグレナで起業を考え始めた当初は、耳かき1杯分のユーグレナを取ることに苦労していた。それが、この大量培養の成功により数十キログラム単位でユーグレナの粉末を生産できるようになった。現在、石垣島で生産可能なユーグレナの量は年間160トンである。

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