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【No.13】チカッパのなんだか気になっちゃったNEWS - IoTを実現するために必要な様々な技術とは?

Posted by HATTORI on

【No.13】チカッパのなんだか気になっちゃったNEWS - IoTを実現するために必要な様々な技術とは?

こんにちは。うっかりチカッパです。

前回は、「IoT」の技術を搭載した身近な製品をご紹介させていただいたのですが、モノとインターネットを繋げるためにはどのような仕組みが必要なのだろう?という疑問が湧いてきますよね。

先日、就業体験のために弊社にやってきた森本さんに対し、IoTについて少しだけお話しする機会があったのですが、簡単にわかりやすく説明することのできないとても難しい題材なのだと改めて感じました。

まずは、「何ができるか」よりも、「どうやって行われているか」を理解する必要がありますね。

IoTの仕組みを理解するために知っておくべき事を、いくつかの要素に分けて調べてみました。私自身がIoTの全貌を掴むにあたって参考になったと感じた記事をご紹介させていただこうと思います。

今回ご紹介する記事が森本さんへのアンサーになっていたらとても嬉しいです。

今週のピックアップ

1.序章 モノとデータを結びつけることでどんなことが行えるかざっくりと理解してみましょう

モノのインターネット (IoT) とハイブリッド・クラウドがつながると
出典:youtube:モノのインターネット (IoT) とハイブリッド・クラウドがつながると

モノとインターネットが繋がるといっても、実際に導入することで社会的にどんなメリットがあるのかピンと来ない人もいると思います。

こちらはIBM Cloud Japanが提供している動画で、モノとネットワークが繋がるまでの間にどのような事が起きているのか、導入されることでどのようなことが可能になるのかを説明してくれています。

IBM Cloud Japanはハイブリッドクラウドの提供を行っているため、そちらに特化した内容にはなっていますが、「データを集め、分析を行い、状況に適した対処を行うことができる」といった概念を視覚的に理解することができるとてもわかりやすい動画だと思います。

2.IoTの循環プロセスを形成する4つのステップとは

4ステップに分かれるIoTのプロセス
出典:IoTとfog computing 1

先ほどの動画で一連の流れを見ることができましたが、技術的に何が必要となるか知るためにもいくつかのステップに分けて考える必要があります。

今回は、IBM Bluemix Challenge 2015でIoT賞を受賞した松井暢之さんの記事を参考に引用をさせていただきました。

1.現実世界

現実世界で起きていること活動そのもの、そこで起きたことを取得します。

2.データ

1で起きた出来事を分析し、データ化します。そしてデータはクラウドなどへ送り込まれます。

3.分析・学習

2で取得された様々なデータを分析・学習し、どのような対処を行えばいいのか準備を行います。

4.現実世界へのフィードバック

3で分析された対処が現実世界にフィードバックされます。

「データを分析する」といった工程は企業や製品によって最適な形があり、それぞれ異なった考え方になると思いますが、どこで処理を行うのかというところがIoTにおけるキーにもなりそうです。

一般的にはIoTデバイスをCloudへ直結させるといった考え方が多いのですが、ご紹介する記事の二つ目IoTとfog computing 1によると、処理を行う場所を「fogとcloud」に分けるという内容が紹介されています。

このfog(fog computing)とは、ヒトやモノに近い場所で動作する機器類と連結し自律動作を行う機能をもたせたもの、Cloudはデータを集約する場所ですね。

fogとCloudでは得意な処理が異なるため、特性を生かして役割分担をする…そうすることで、適切なタイミングで適切なフィードバックを行うことができるという考え方をされているようです。

fog computingについてお話しすると長くなってしまうためここでは割愛いたしますが、IoTとfog computing 1ではそれぞれの処理の特徴について説明してくれていますので是非読んでいただきたく思います。

3.IoTを実現するために必要なものと技術とは?

実際にデータのやり取りを行うためには、様々な技術が必要になりますが、大まかに分けると以下の5つになるようです。IoTを構成する5つの要素とは?という記事が大変わかりやすかったので、それを元に学んでみましょう。

1. モノ(デバイス)

IoTにおいて主役はモノですよね。例えば前回の記事でご紹介したウェアラブルカメラならば、この「カメラ」の部分。
ただ、現在は様々なモノがIoTの対象になっているため、何を「モノ」と指すのか難しい所です。記事の中にもあるように、それが「データを集めるサービス」となってしまえばモノという概念からかけ離れてしまいますよね。あくまでも対象はモノでなければIoTとは呼べません。

2. センサー

このセンサーはモノに搭載するもので、現在どのような状況が起きているのかを察知します。
センサーによって察知された状況はデータとして送り込まれます。

3. プロセッサー

対象であるモノが家電だったり電子機器だった場合は、すでに備えている情報処理能力を利用することが可能だそうですが、最近ではあらゆる「モノ」がIoTの対象になりつつあります。
その理由は情報処理を行うためのプロセッサーが小型化し高性能になっているため。今までデジタルとは結びつかなかった製品をIoT化することが可能になるようです。

4. 通信機構とネットワーク

データをやり取りするためにもこの要素は重要です。ここでは3G/4G回線・Wi-Fi・Bluetoothを利用する無線のネットワークのことを指しています。
3G/4G回線・Wi-FiはIPを利用したもので、いわゆる携帯電話網を利用した通信方法です。この場合は直接通信させることが出来ます。

この通信手段ついては次の章でもう少しお話しいたします。

5. 情報処理

優れたIoTにするためにもこの部分は大変重要な役割です。
参考の記事によると「ビジュアル化」「解析」「予測・最適化」の3つに分類することができると話しています。

「ビジュアル化」とはデータを見える化し、人間がパッと見た時に理解しやすいように処理すること。例えば、グラフやテーブル、ダッシュボートなどの形に変換するのも情報処理の分野です。
「解析」とはデータから意味のある事象を発見すること。
「予測・最適化」とは過去のデーターから次に起こりうる状況を予測し、最適な制御を行うこと。

この情報処理の「解析」や「予測・最適化」に値する分野は人工知能と組み合わせて活用されるケースも多くなりそうですよね。

4. 直接通信が行えない場合に採用される「ゲートウェイ」方式

IoTデバイスの接続方式
出典:ゲートウエイか単体か、それが問題だ|IoTデバイスの接続方式

先ほどの章の「通信機構とネットワーク」で触れた通信方法について、もう少し詳しくお話しします。

IoTとは全ての「モノ」がインターネットに繋がる対象になります。その中には通信手段が搭載されていない家電などの「モノ」も存在しますよね。また、通信手段が搭載されていてもプロトコルが異なるため直接の通信が行えない場合もあるでしょう。

その場合どうやって通信を可能にするのかというと、「ゲートウェイ」と呼ばれるネットワークノードを中継させるのです。

ゲートウェイとは通信手順や規格(プロトコル)の異なる物の間に介して相互通信を可能にする仕組みです。IoTにおいては「デバイスゲートウェイ」と呼ばれていることもあります。Bluetoothを使用する場合はこのデバイスゲートウェイ方式を採用されてます。

ウェアラブルデバイスの場合、なるべく小さくしてバッテリーも長持ちさせたいですよね。その場合は最低限のセンサーや機能があればいいので、この消費電力の少ない通信方法を可能にするのも「ゲートウェイ」です。

iPhoneやAndroidなどのスマートフォンからコントロールを行える「モノ」はデバイスゲートウェイを利用していると考えて間違えなさそうですね。

最後に

今回は、IoTにおいて、どのような技術が必要になるのか、様々な記事を引用してまとめてみました。
モノがインターネットにつながると言っても、それを実装するためには様々な技術が必要になることがおわかりいただけたと思います。

私自身エンジニア畑の人間ではないため、ピンとこない部分も多くありました。 誰が読んでも「なんとなく理解できたよ!」と言ってもらえるように、なるべく難しい言葉を使わないよう書いてみましたがいかがでしたでしょうか。

まだまだIoTに関して勉強中の身です。記事をご紹介しながら私自身も理解を深めていきたいと思います。

次回は、IoTにおけるWebの技術や、今回お話できなかったデバイスについてご紹介したいと考えていますので、飽きずに読んでいただけたら嬉しいです。

今週は以上です!チカッパでした!

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