■ポイント■
・設計思想が激変する。材料・部品・構造・信号処理の「四位一体」戦略を完全詳解！
・物質と知能の再統合。 次世代デバイス開発の核心に迫る、開発者必携の最新レポート！
・自己修復材料からソフトロボまで。 物理インテリジェンスが切り拓く驚異の未来図！
・GAFAの次を行く。 実装技術とデバイス進化から読み解く、2050年の覇権シナリオ！
・企業分析も充実。 技術課題とビジネスチャンスを特定し、投資と開発の指針を提示！
・MEMSやフレキシブル素子の最新動向を凝縮。 高度センシングが変える社会の姿！
・持続可能なモノづくり。 サステナブルマテリアルと社会実装の課題を鋭く分析！
・自動運転から医療まで。 2050年へのロードマップを描く、技術統合のバイブル！
■概要■
2050年、私たちの周囲には「静かな知能」が溢れている。街を走る自律走行車、家庭で家事を支えるヒューマノイド、体内を巡り健康を
監視する微細デバイス。これらを実現したのは、クラウドAIの巨大化ではなく、現場（エッジ）における物理的な「フィジカルAI」の進化
である。本レポートは、2050年という象徴的な分岐点において、材料、デバイス、実装の三者がどのような統合を果たし、社会をどう変容さ
せるかを詳述したものである。
物理世界は、デジタルのように0と1で割り切れるものではない。熱、振動、摩耗、そして経時劣化。これらの「ノイズ」を逆手に取り、物理現象そのものを演算や検知に利用する技術こそが、フィジカルAIの本質である。本書の序論では、物質と知能の再統合という哲学的な
問いから始まり、具体的なデバイスの変遷、さらには企業各社の戦略までを網羅した。
特に注目すべきは、第VI編で示す「協働のパラダイム」である。AIが人間の指示を待つ道具であった時代は終わり、物理インテリジェンスを備えたシステムが自律的に環境を認識し、物理的に干渉し、人間と共生する。この大きな転換点において、技術者に求められるのは、専門分野への埋没ではなく、分野横断的な「統合の視点」である。本レポートは、化学、物理、電子、機械、情報工学に携わるすべてのプロフェッショナルへ向けに、未踏の領域に挑むための確かな知見と、将来展望をこの一冊に凝縮した。
序論 フィジカルAI物質と知能の再統合
第Ⅰ編 フィジカルAIの基礎と設計アーキテクチャ
第1章 2050年におけるフィジカルAIの定義と変遷
1 概要
2 フィジカルAIにおける「クロスドメイン化」の本質
2.1 なぜ「融合」が必要なのか
2.2 領域の役割の変化
3 メカニクス×インフォマティクス：身体化された知能
3.1 形態学的知能
3.2 デジタルツインによる設計融合
4 エレクトロニクス×インフォマティクス：神経系の高速化
5 メカニクス×エレクトロニクス：高密度な身体の実現
6 クロスドメイン化を阻む課題と解決策
7 将来展望：生成AIが加速させるクロスドメイン
第2章 フィジカルAI演算デバイス
1 概要
2 フィジカルAI演算デバイスの本質等特徴
3 演算デバイスのアーキテクチャ分類
4 フィジカルAIが直面する演算デバイスの課題
5 解決に向けた技術トレンド
第3章 フィジカルAIのバーティカル統合：材料・部品・構造・
信号処理の四位一体アーキテクチャ
1 概要
2 フィジカルAIにおける「階層構造」の全体像
3 材料：物理情報の入り口と出口
4 部品：機能のユニット化
5 構造：物理法則との対話
5.1 構造が生み出す「受動的知能」
5.2 軽量化と剛性のトレードオフ
6 信号処理：統合と制御
7 技術的課題：境界領域の摩擦
第Ⅱ編 マテリアル・インテリジェンス（材料の知能化）
第1章 材料が支える高性能化
1 概要
2 高感度材料の潮流：微細な予兆を捉える
3 低ノイズ材料の潮流：情報の純度を守る
4 高耐熱材料の潮流：限界環境への挑戦
5 協調設計（Co-design）による高性能化の実装
6 フィジカルAIが求める「材料」のパラダイムシフト
6.1 概要
6.2 高感度材料─「触覚」と「視覚」の極限追求
6.2.1 次世代の触覚センサー：エラストマーとナノ材料の融合
6.2.2 量子ドット（QD）による超高感度イメージング
6.3 低ノイズ材料─信号の純度を守る「盾」と「フィルター」─
6.3.1 磁性材料による電磁波遮蔽（EMIシールド）
6.3.2 低誘電損失材料（Low-Dk／Low-Df）
6.4 高耐熱材料─過酷な環境がAIを鍛える─
6.4.1 ワイドバンドギャップ半導体（SiC／GaN）
6.4.2 耐熱構造材料：セラミックスと高耐熱樹脂
6.5 業界分析と今後の予測
6.5.1 材料メーカーの「プラットフォーマー化」
6.5.2 開発手法の変革：MI（マテリアルズ・インフォマティクス）
第2章 材料設計指標の革新：構造・機能・プロセスの三位一体最適化
第3章 自己適応・自己修復材料による物理インテリジェンス
1 なぜ今，物理インテリジェンスなのか
2 身体化知能から物理インテリジェンスへ
3 自己維持の知能（自己修復材料によるホメオスタシス）
4 環境最適化の知能（自己適応材料による動的変容）
5 演算する物質（メカノコンピューティングとリザーバー）
6 社会実装の拡がり─ロボティクスを超えて
第4章 企業分析
（ソニーグループ/浜松ホトニクス/村田製作所/旭化成/AGC/NVIDIA/
Intel/IBM/TSMC/Samsung/レゾナック/信越化学/JSR/東レ/三菱ケミカル/
帝人/BASF/3M 他）
第Ⅲ編 高度センシング・デバイスと知覚システム
第1章 MEMS・ナノ構造化による高感度化
第2章 フィジカルAIとフレキシブルセンシングの融合
第3章 各種センシング方式（光学，圧力，触覚，化学）の最新動向
第4章 企業分析（キーエンス/オムロン/TDK/ルネサス/デンソー/
テルモ/ファナック/Boston Dynamics 他）
第Ⅳ編 次世代アクチュエータとソフトロボティクス
第1章 アクチュエータの役割と性能指標
第2章 小型・軽量・高効率アクチュエータの設計と制御
第3章 ソフトロボティクス向け材料と駆動原理の進化
第4章 サステナブルマテリアルの登場と社会実装の課題
第5章 企業分析（ハーモニック/SMC/ナブテスコ/川崎重工/安川電機/
ABB/Festo 他）
第Ⅴ編 システム統合と実装テクノロジー
第1章 モジュール化・統合化アプローチの深層
第2章 エネルギー伝達と制御回路の協調設計
第3章 電子回路・信号処理との融合設計
第4章 実装・パッケージングの課題と対策（チップレット/3D積層）
第5章 企業分析（TI/Arm/イビデン/味の素ファインテクノ/ニデック/
Qualcomm/Ansys/Siemens 他）
第VI編 社会実装事例と将来展望
第1章 自動運転・ヒューマノイドロボット・医療デバイス事例
第2章 応用展開：機能要求の違いとデバイス選択の戦略
第3章 研究開発事例から見る今後の方向性
第4章 将来展望：2050年へのロードマップと協働のパラダイム
第5章 未踏領域への挑戦（生体模倣/物理情報統合AI/身体性知能）
■調査・執筆■
CMCリサーチ調査部
■発行年月■
2026年4月25日
