第8話 モデルの進化
翌朝、研究室に入った木村は、誰もいない静かな部屋で足を止めた。
大型モニターには、昨日のシミュレーション結果がそのまま映し出されている。
青い線が現場データ。
赤い線が自分のモデル。
遠目には重なって見える二本の線も、拡大すると少しずつずれていた。
木村は椅子へ腰を下ろし、画面を見つめる。
「あと少しなんだけどな……。」
思わず漏れた独り言は、静かな研究室へ吸い込まれていった。
昨日の結果は決して悪くなかった。
需要予測は以前より精度が上がり、ボイラー制御も改善された。
それでも、現場で実際に運転されたデータと比べれば、まだ埋められない差が残っている。
その差が何なのか。
昨夜は布団に入ってからも考え続けたが、答えは出なかった。
木村はノートを開く。
昨日書いた最後の一文が目に入る。
**『現場は、思ったより複雑だった。』**
そこへ研究室の扉が静かに開いた。
「おはようございます。」
佐々木教授だった。
片手には湯気の立つマグカップ。
もう片方には数冊の論文が抱えられている。
「昨日の結果を見ていたのですか。」
「はい。」
木村は苦笑しながら頷いた。
「惜しかったです。」
「あと少しで一致しそうなのに、どうしても最後が合いません。」
教授はモニターの前へ立ち、二本のグラフをしばらく眺めていた。
やがて、小さく頷く。
「良い失敗でした。」
木村は思わず教授を見る。
「失敗なのに、ですか。」
「ええ。」
教授は笑みを浮かべる。
「研究は、失敗した理由が分かった瞬間から前へ進みます。」
「何も分からず終わる失敗が、一番もったいないのです。」
木村はもう一度グラフへ目を向けた。
確かに昨日は負けた。
だが、何に負けたのかは分かっている。
現場を知らなかった。
設備を知らなかった。
その事実だけでも、一歩前へ進んでいるのかもしれない。
教授はホワイトボードへ向かうと、黒いマーカーで三つの言葉を書いた。
**現実。**
**モデル。**
**シミュレーション。**
三つを矢印で結び、木村へ振り返る。
「木村君。」
「モデルとは何だと思いますか。」
突然の問いに、木村は考え込む。
「現実を……コンピューターの中で再現したもの、でしょうか。」
「半分正解です。」
教授は一本の線を引いて「現実」の文字を囲んだ。
「現実には、数え切れないほどの要素があります。」
「天気、設備、人、季節、故障、運転員の判断。」
「そのすべてを再現しようとしたら、計算は終わりません。」
木村は静かに頷いた。
確かに、現実は複雑すぎる。
「だから私たちは削ります。」
教授は今度は「モデル」の文字を丸で囲む。
「必要なものだけを残し、不要なものを捨てる。」
「現実を理解するために、ちょうど良い形へ単純化する。」
「それがモデルです。」
木村はその言葉をノートへ書き写した。
**『モデルとは、現実を理解するための地図である。』**
書き終えた瞬間、不思議と胸の中が少し軽くなった。
昨日まで、自分は現実をそのまま再現しようとしていた。
だから要素が足りないたびに焦り、もっと複雑なプログラムを書こうとしていた。
しかし違う。
必要なのは、現実を丸ごと写すことではない。
現実を理解できる形へ整理することだった。
そのとき、研究室の扉が再び開いた。
「おはようございます。」
山口が分厚いファイルを抱えて入ってくる。
「設備メーカーから仕様書が届きました。」
机の上へ置かれたファイルは、思わず笑ってしまうほど分厚かった。
「こんなにあるんですか。」
「設備って、意外とおしゃべりなんですよ。」
山口は笑いながら答える。
「性能も、制約も、運転条件も、全部数字で話してくれます。」
木村は最初のページを開いた。
ボイラー。
ポンプ。
蓄熱槽。
そこには昨日まで知らなかった数字が、びっしりと並んでいる。
昨日の敗北は終わった。
今日からは、その数字を一つずつ理解しながら、現実へ近づいていく番だった。
木村はパソコンを立ち上げ、新しいモデルの設計を始めた。
#
設備仕様書は想像以上に分厚かった。
ボイラーだけでも数十ページ。
その後ろにはポンプ、蓄熱槽、熱交換器、配管の仕様が続いている。
木村はページをめくりながら苦笑した。
「昨日までは、熱需要さえ分かれば計算できると思っていました。」
山口がコーヒーを片手に隣へ腰を下ろす。
「僕も配属された頃は同じでした。」
「でも、設備って思った以上にわがままなんです。」
「わがまま？」
「ええ。人間の都合では動いてくれません。」
山口は仕様書の一ページを開き、ある数字を指差した。
**最低負荷率 40％**
「これです。」
「ボイラーは四〇％以下の出力では、安定して燃焼できません。」
「だから二〇％だけ動かそう、と言われても無理なんです。」
木村は思わず画面へ目を向けた。
昨日のプログラムを開く。
ボイラー出力は〇％から一〇〇％まで自由に変化する設定になっていた。
「あ……。」
昨日のグラフが頭の中によみがえる。
現場では止まっていたボイラーが、シミュレーションでは低出力のまま動き続けていた。
あの違和感の正体だった。
「つまり昨日のモデルは、現実には存在しないボイラーを動かしていたんですね。」
教授が静かに頷く。
「その通りです。」
「モデルは計算ができれば良いわけではありません。」
「現実に存在する設備でなければ意味がないのです。」
木村はすぐにプログラムを修正し始めた。
最低負荷率。
起動時間。
停止条件。
ボイラーが一度停止したあと、すぐには再起動できない制約も追加する。
コードが少しずつ長くなっていく。
その横で山口は次の資料を開いた。
「今度はポンプです。」
「こちらも回転数に制限があります。」
「流量を自由に変えられるわけではありません。」
「こっちもか……。」
木村は思わず笑ってしまう。
昨日までは、設備とは「熱を運ぶ箱」くらいにしか考えていなかった。
しかし実際には、一つ一つに個性がある。
できること。
できないこと。
得意な運転。
苦手な運転。
それらが積み重なって、一つの地域冷暖房システムを支えているのだ。
昼を過ぎる頃には、机の上は仕様書とメモで埋め尽くされていた。
ノートには数字よりも文章の方が多くなっている。
**『設備にも性格がある。』**
そんな一文を書き込み、自分で少し笑う。
工学の研究なのに、人間を理解しているような気分だった。
教授はその様子を見て、静かに口を開いた。
「木村君。」
「設備を覚える必要はありません。」
「大切なのは、設備がなぜその制約を持っているのかを理解することです。」
木村は顔を上げた。
教授は仕様書を閉じながら続ける。
「数字は現象の結果です。」
「研究者は、その数字の向こう側にある理由を考えます。」
その言葉を聞いた瞬間、木村の中で何かがつながった。
昨日までは、プログラムを作っているつもりだった。
しかし今、自分が向き合っているのはコードではない。
現実そのものなのだ。
木村は深く息を吸い、最後の修正を保存した。
「先生。」
「もう一度、動かしてみます。」
#
木村は深く息を吸い、キーボードに手を置いた。
これまで追加した設備制約を一つひとつ確認する。
最低負荷率。
起動時間。
停止条件。
ポンプの流量制限。
蓄熱槽の容量。
入力ミスがないことを確かめると、画面右上の「実行」ボタンをクリックした。
モニターには進捗バーが現れる。
**シミュレーション実行中**
**推定時間 三分四十八秒**
「結構かかりますね。」
木村は椅子にもたれた。
たった四分足らず。
それなのに、やけに長く感じる。
進捗バーは一〇％からなかなか進まない。
木村は立ち上がり、研究室を一周した。
窓の外では学生たちが講義へ向かって歩いている。
自動販売機で缶コーヒーを買い、席へ戻る。
まだ二分しか経っていなかった。
山口はその横で論文を読んでいる。
教授は窓際に立ち、静かにコーヒーを飲んでいた。
誰も画面を気にしていない。
落ち着かないのは木村だけだった。
「皆さん、待っていても気にならないんですか。」
山口が笑う。
「最初だけですよ。」
「そのうち待ち時間で別の仕事ができるようになります。」
教授も頷いた。
「研究は待つ時間も仕事です。」
「計算している間に次の仮説を考える。その積み重ねが研究者になります。」
木村は苦笑した。
自分はまだ、結果が気になって仕方がない。
ようやく進捗バーが一〇〇％になった。
画面に「Simulation Completed」の文字が表示される。
木村はすぐに解析画面を開いた。
まず目に飛び込んできたのは運転回数だった。
**ボイラー起動回数**
**62回 → 44回**
「減った……。」
続いて年間燃料消費量。
**4.8％改善**
さらに現場データとの誤差を示すRMSE。
**0.37 → 0.21**
数字が並ぶたび、木村の鼓動は少しずつ速くなる。
「先生。」
「かなり良くなっています。」
教授はグラフではなく、評価指標の一覧へ目を向けた。
しばらく無言で数字を追い、ゆっくりと頷く。
「十分ですね。」
木村は思わず聞き返した。
「十分……ですか。」
「はい。」
教授はモニターから目を離さず答えた。
「もちろん、現場と完全には一致していません。」
「ですが、この程度の誤差であれば、モデルとして十分に意味があります。」
木村は少し驚いた。
「百パーセント一致しなくてもいいんですか。」
教授は穏やかに笑う。
「百パーセント一致するなら、わざわざ研究する必要はありません。」
「研究とは、現実を説明できるモデルを作ることです。」
「説明できる範囲が広がれば、それだけ価値があります。」
その言葉を聞いた木村は、もう一度グラフを表示した。
昨日は、ずれている部分しか見えていなかった。
しかし今日は違う。
どこまで説明できるようになったのかを見ることができる。
春。
秋。
冬。
三つの季節では、現場データとシミュレーションがほとんど重なっていた。
木村の表情に、自然と笑みが浮かぶ。
「ここまで来られたんだ……。」
だが、その笑みは長くは続かなかった。
教授が静かにマウスを動かし、グラフを八月へ切り替える。
真夏の午後。
赤い線と青い線は、大きく離れていた。
画面右上の誤差指標も跳ね上がる。
**RMSE 0.42**
木村は息をのんだ。
「夏だけ……。」
春も冬も説明できる。
それなのに、夏だけは別の世界のように食い違っていた。
教授は腕を組み、静かに言う。
「さて。」
「次は、この理由を考えてみましょうか。」
#
研究室は静まり返っていた。
モニターには一年分のシミュレーション結果が映し出されている。
春。
秋。
冬。
三つの季節では、現場データとモデルがほぼ重なっていた。
しかし、八月だけは違う。
赤い線は大きく上へ膨らみ、青い線はその下を滑るように進んでいる。
木村はマウスを動かしながら、何度もグラフを拡大した。
「設備制約は入れた。」
「運転条件も見直した。」
「それなのに、どうして夏だけ……。」
独り言のようにつぶやきながら、運転記録を一つずつ確認していく。
ボイラー。
ポンプ。
蓄熱槽。
どこにも異常は見当たらない。
教授は何も言わない。
山口も黙って木村の様子を見守っていた。
しばらくして、木村の手が止まる。
運転日誌の一行が目に入った。
**『吸収式冷凍機 運転開始』**
「……これだ。」
思わず声が漏れる。
木村は別の日の記録も開いた。
七月。
八月。
九月。
どの日にも同じ設備の名前が書かれている。
「先生。」
「この設備、今までモデルに入れていません。」
教授は静かに頷いた。
「気付きましたか。」
「はい。」
「でも……。」
木村は首をかしげる。
「冷凍機ですよね。」
「冷房設備が、なぜ熱利用施設にあるんですか。」
教授はホワイトボードへ向かう。
そして、大きく一つの円を書いた。
その中央に、**熱**とだけ書く。
そこから二本の矢印を伸ばした。
一本は**暖房**。
もう一本は**冷房**。
「熱は、暖めるためだけに使うものではありません。」
「吸収式冷凍機は、熱を使って冷水を作る設備です。」
木村は目を見開いた。
「熱で……冷やす。」
その言葉を口にした瞬間、頭の中で今までの点が一本の線につながった。
冬は暖房需要。
夏は冷房需要。
地域冷暖房とは、一年を通して熱を使い切る仕組みだったのだ。
だから、自分のモデルは夏だけ説明できなかった。
暖房しか見ていなかったからだ。
木村は再びグラフへ目を向ける。
モデルは間違っていない。
足りなかっただけだ。
自分は「暖房モデル」を作っていた。
しかし、教授たちが目指していたのは違う。
一年を通して熱の流れを再現する、「年間熱利用モデル」だった。
木村はノートを開き、新しいページにゆっくりと書き込む。
**『年間熱利用モデル』**
その文字を見つめながら、小さく息を吐いた。
「ようやく、スタートラインが見えてきた気がします。」
教授は穏やかに微笑んだ。
「その一歩が見えたなら、今日は十分です。」
#
その日の夕方。
研究室には静かなキーボードの音だけが響いていた。
木村は新しいフォルダを開く。
昨日まで使っていた「地域冷暖房モデル」の隣に、もう一つフォルダを作成する。
**年間熱利用モデル**
短い名前だった。
しかし、その中身は昨日までとはまったく違う。
暖房だけではない。
冷房もある。
蓄熱もある。
季節によって変化する熱の流れを、一つのモデルで表現する。
そんな挑戦が、これから始まる。
教授は帰り支度をしながら木村の画面を見た。
「いい名前ですね。」
木村は少し照れくさそうに笑う。
「まだ中身は空っぽですけど。」
「研究は、いつも空っぽのフォルダから始まります。」
教授は穏やかな口調で言った。
「大切なのは、何を書き込むかです。」
木村はその言葉を胸の中で繰り返した。
研究とは、正解を書き写す作業ではない。
誰も見たことのない答えを、一つずつ積み重ねていく仕事なのだ。
パソコンの画面には、新しく作られたフォルダだけが静かに表示されている。
木村はマウスを動かし、それをゆっくりと開いた。
中には、まだ何もない。
白い画面が広がるだけだった。
けれど、その空白は不思議と寂しくなかった。
むしろ、これから埋めていく余白のように思えた。
木村はノートを閉じ、研究室の照明を消す。
廊下へ出ると、夏の夜風が頬をなでた。
今日解けた謎は、一つ。
新しく生まれた謎は、それ以上。
研究とは、答えを見つけるたびに世界が広がっていくものなのかもしれない。
木村は夜空を見上げ、小さく笑った。
「明日も、続きをやろう。」
その一言を残し、静まり返った大学の廊下をゆっくりと歩き始めた。
