データベース モデル協調システム

農林水産省委託IT研究プロジェクト「データベースモデル協調システム」

プロジェクトの基本コンセプトと未来技術の展望

独立行政法人農業・生物特定産業技術研究機構
中央農業総合研究センター
二宮 正士
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データベース モデル協調システム

21世紀における農林水産分野のIT戦略
2001年4月農林水産省• デジタルコンテンツ，アプリケーションの充実‒ 企業的経営に使えるソフト，データベース• 農山漁村地域の実情に即したITインフラの整備‒ 安価で高性能• 情報リテラシー問題の解決‒ 高度の情報処理能力の習得への支援や継続的サポー
ト態勢の整備2

データベース モデル協調システム

農林水産省委託IT研究プロジェクト

データベース・モデル協調システムの開発• デジタルコミュニティ構築事業（2001-2005）‒ 農林水産研究バーチャルラボシステムの整備ネット
ワーク上で‒ データベース・モデル協調システムの開発‒ 農林水産研究情報デジタルアーカイブの整備‒ 施設・設備の整備• 農林水産技術会議・技術政策課，研究開発課• ITが農業現場に普及しない理由を分析

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データベース モデル協調システム

農業農村での情報技術の役割•

低コストで競争力のある農業
•
‒
‒

•

持続的で環境に優しい農業‒‒•

農薬・肥料等の軽減：病害予測・診断，生育予測，リスク管理
知識・情報の効果的・効率的伝達

安全で安心できる食‒‒トレーサビリティ，履歴情報収集，GAP準拠
食に関する情報伝達•

新規就農支援•農村地域の活性化や生活の快適化‒‒

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企業的経営：会計，顧客管理，営農計画，リスク管理
新しい流通・販売形態
小規模農家の仮想共同経営•

遠隔医療システム，農村都市交流システム
サテライトオフィス，新住民の誘致

農業・農村ビジネスの新展開データベース モデル協調システム

研究開発のポイント• 圃場や温室の情報を効率的に収集するシステム• 膨大な文書情報を知識に変えるシステム• 大量のデータをわかりやすく整理・分析するシステム• 生産・流通・消費者を結びつけるシステム• ばらばらの情報を融合して利用するためのシステム（データベース・モデル協調システム）5

データベース モデル協調システム

圃場や温室の情報を効率的に収集する• 圃場情報収集こそが農業情報化の基本‒ 農業の多様性・複雑性から，それぞれの現場特有のデータ収集が必須‒ 全国対応の汎用システムは無理‒ 現場データによるシステムキャリブレーション• 農産物トレーサビリティの基礎• ねらい6

‒ 継続的収集と蓄積‒ 人手を最小にし，低コスト‒ 容易なユーザインタフェース

データベース モデル協調システム
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効率的現場データ収集例） 生育予測

データベース モデル協調システム

フィールドサーバ
安価なモニタリングシステム

 気温，湿度，日射量，土壌水分，葉の濡れ，紫外線， CO2 など多数のセンサ

既存の高価な観測機器と同様の高精度
カメラ
Webサーバ
無線LANでインターネットに接続

 高い拡張性 どこでもネットが利用できるようにする「ユビキタス」化

8データベース モデル協調システム

携帯電話等による生産履歴情報の効率的収集と利用•農作業日誌システム用インタフェース•栽培管理システム用インタフェース
9•各種意思決定支援システムインタフェース

データベース モデル協調システム

膨大な文書情報を知識に変える• 事例に基づく意思決定の重要性‒ 自然科学的に全てを説明できている訳ではない• 実際の農業では経験的知識が極めて有効である‒ 事例＝知識の蓄積と伝達‒ 知識ベース‒ テキストマイニング技術の開発

10データベース モデル協調システム

大量な文書から効率的に情報を抽出する
文書の分類・整理概念検索
抽出結果を直感的に分かり易く分類整理
重要な情報を抽出

抽出「ホンシメジの人工栽培」で検索

良い検索結果があったので、その本文を使って概念検索

質問応答
質問を入力すると答とその根拠が得られる質問事項だけでも答えられるものもある

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ホンシメジの情報はもちろんのこと他のきのこ類の情報も上位に検索される

データベース モデル協調システム

電子メールの蓄積から知識をとりだす• 技術情報交換をするメーリングリストは知識の宝庫‒ 日常的情報交換の知識ベース化• Q＆Aの自動構築
shimazu

Windows XPの設定

kamiya いちご、英語、栽培 ariyoshi
いちご

HDD交換

XP、Windows、設定

kusui

kusui
栽培、方法

hironori
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栽培、いちご、改善

HDD、40G

栽培、いちご、改善

いちごの栽培

いちご、方法、改善kidaKnow-Who 表示

切替

メーリングリスト、アドレス

いちご、英語、栽培

メーリングリストへの追加

いちご高設栽培の英語表記Who-What 表示

データベース モデル協調システム

大量のデータをわかりやすく整理・分析する• 露地野菜の適地適作を支援する• 農業技術体系データベースによる営農支援• 施設植物生産を支える応用ソフトウエア• 水産への応用• 分析を支援する基盤ソフトウエア開発

13‒ 連続したデータからの予測モデル開発‒ フォーマットの異なるイネ栽培実験データを統合する共通データベース開発‒ 画像から必要な情報を取り出す技術開発

データベース モデル協調システム

適地・適作を支援する①条件入力画面

露地物野菜を作りたいけど②判定項目を選択何を作ったらいいかな？

③判定条件を入力④判定実行！

【判定結果の一例】
そんな時に・・・

適品種判定
結果の一例
適作地判定結果の地図表示例

露地野菜適作判定支援システ
ムがお手伝いします！

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インタネットにアクセスできれば使えるんだ。便利〜〜！

指定した品種の栽培可能性と収穫予想時期が表示されます。適作期・適作地判定の場合も同様です。
表示される栽培可能性（パーセント値）は、栽培事例と過去20年（1978〜1997年）の気象データから気象的に栽培可能であった年数を確率で表現したものです。

データベース モデル協調システム
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農業技術体系データベース
農業技術体系データベースFAPS-DBの管理画面と営農指標表示画面

結果表示

16

データベース モデル協調システム

病害発生や生育を予測する

データベース モデル協調システム

生産・流通・消費者を結びつける• 食の安全と安心の基盤• トレーサビリティ‒ VIPS特許• 圃場収集情報・流通情報の効率的収集と蓄積‒ トレーサビリティのしくみそのものより重要

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18

データベース モデル協調システム

VIPS特許データベース モデル協調システム

携帯電話やICタグの利用
ICタグを利用した流通履歴記録システム

入力したデー
タはその場で送信

農産物を収穫して出荷する時に生産履歴をICタグに関連付けて農産物にICタグを貼付現場でICタグ読み取り
記録デー
タを送信

ICタ
グ
箱に貼付された
ICタグ

流通履歴
データベース

生産履歴
データベース

農薬の使用を記録
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携帯電話を利用した生産履歴記録システム

ICタグ等を読み取ると携帯電話でもデータ表示
確認
消費者向けの農産物情報提供システム

データベース モデル協調システム

ばらばらの情報を融合して利用する• データベース・モデル協調システム• ＝分散協調システム• ＝農業グリッドとしてのシステム実現

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データベース モデル協調システム

これまではデータとプログラムを組で用意

気象データ

気象データ

プログラム A

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プログラムB• 結果としてプログラムもデータベースも孤立してしまっている• 同じデータをいくつもコピーデータベース モデル協調システム

相互乗り入れ可能なシステム

データベース

データベース22

利用者間でアプリケーションやデータの相互利用を実
現データベース モデル協調システム

農業においては複数データをしばしば組み合わせて利用• 同じデータが複数の目的に利用される

判

23

断↓

気象データ

作物データ

土壌データ

品種選択

○

○

○

土地利用

○

○

○

病害防除

○

○

灌漑

○

○

地形データ

○
○

○

○

データベース モデル協調システム

データベースモデル協調システム
事例ベース

営農計画

農業用語辞書システム

ナシ生育予測プログラム．

土壌データD地方．

気象データB県

インターネット圃場モニタリング

作物特性データ

意思決定者
気象データA県
水稲生育予測プログラム．

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データベース モデル協調システム

データベースモデル協調システムの特徴• 1ヵ所にデータやプログラムを集める必要が無く，別の組織にあってもかまわない．
• 同じデータやプログラムを複数持つ必要はな
い• データやプログラムの更新・維持管理が容易• 高い応用性・拡張性‒ 全体の変更をしないで新機能を追加が簡単（部品の追加）• 開発コストや管理コストを軽減できる
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データベース モデル協調システム

データベース・モデル協調システム実現
への課題• データベース構造の違いの克服• 同じ種類のデータベースでもデータフォーマット，アクセス方法等が異なる既存データベースをそのまま最大限活用• データ交換方法の標準化• データベースやモデルの部品化と連携
• その他
‒ 国際化
‒ セキュリティ‒ 安定運用26

データベース モデル協調システム

仲介ソフトによる不斉一性の吸収
形式の異なる気象データ
梨生育予測プログラム

気象データ利用支援ソフト

MetBroker

A県気象DB

病害発生予測プログラム
B県気象DB

害虫飛来予測プログラム

気象データ源に関する情報各予測プログラムはMetBrokerを介して気象データを読み込む

C県気象DBD県気象DB

新たな形式の気象データに対応する場合も小さな部品プログラムをMetBroker に組み込むだけで良い．予測プログラムは一切修正不要．

開発プログラム数＝プログラムの種類＋データベースの数
27

データベース モデル協調システム
28

現在，23データベースの22000観測点のデータにアクセスできるデータベース モデル協調システム

これまでに開発した仲介ソフト• 気象データベース‒ MetBroker（14DB, >6000 stations）• 地図データベース‒ ChizuBroker（3DB，日本，NZ，世界）• 標高データベース‒ DEMBroker（2DB，日本50m，世界1Km）• 土壌データベース‒ SoilBroker

29データベース モデル協調システム

データ交換の標準化
SOAP/XML

気象データベース

栽培データベース

MetBroker

栽培データからのデータ抽出

場所・日時に対応する気象データ

場所と日時情報
作物栽培データ

データ統合
ツール
栽培データ＋気象データ

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モデル/解析等

データベース モデル協調システム

プロジェクト推進上の特徴• 研究者間・課題間の連携• 研究内容の柔軟な組換• 産官学連携による効率的推進• 農業現場との連携• 国際的リーダシップ• 電農館（農林水産研究計算センター）との連携

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データベース モデル協調システム

ダイズ開花予測モデル等

不稔歩合推定モデル等

出荷予測モデル等

出口
凡例
発育モデルパラメー
タ推定システム

位相事例ベースモデリ
ング(TCBM)

開花時期予測Webサービス
FPServer
SOAP/XML

気象データ加工システ
ム（日射，水温推定）

小課題１

多変量回帰分析
WebサービスHyDRAS

小課題２

BIX-pp Analyzer/Composite
BIX-pp
BIX-pp

小課題３

データ抽出・連携システム

BIX-pp

小課題４

研究者間・課題間の連携

既存

BIX-pp

気象データ内挿サービス
栽培試験データベース
MetBroker

DEMBroker等

FieldServerアーカイブ
気象データ，画像・・•プログラムやデータの部品化・使い回し•データ交換，プログラム利用の標準化•作業分担．二重に同じ作業をしない
AMeDAS

気象官署

応用システムへ32

既存の品種栽培
試験
既存の品種栽培
生育・収量デー試験
既存の品種栽培タ
生育・収量デー試験
品種栽培試験
タ
生育・収量デー
生育・収量データタ・・・・・

FieldServerDBBIX-pp

イメージブローカシステム（BIX-IBS）

ImagingAnalyzer SOAP

葉形状画像生育診断アプリケーショ
ン（RTL）
画像マイニングシステム

データベース モデル協調システム

研究内容の柔軟な組換• 研究内容の毎年度見直し• 連携関係を強化する課題組み直し• 選択と集中

予算総額
課題数
課題当たり予算

2001
33

2002

2003

2004

2005

データベース モデル協調システム

産官学連携による効率的推進• 農水系研究機関
• 自治体
• 大学
• 民間
• 農学系，工学系，情報系の連携• プロジェクト参画機関以外との連携• ベンチャーインキュベーション

34データベース モデル協調システム

農業現場等との連携• 芽室町サイファーズ• 有田まるどりみかん園• イワトープラン（磐田土地改良区）• SEIKAネットカタログ• トレーサビリティ現地実証• フィールドサーバ設置農場

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データベース モデル協調システム

国際的リーダシップの発揮• 技術移転（タイ，中国，台湾等）‒ フィールドサーバ設置‒ フィールドサーバ技術‒ 農業分散協調システム構築技術• 国際会議，ワークショップ等の企画・運営‒ アジア太平洋高度ネットワーク協議会（APAN）

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データベース モデル協調システム

電農館との連携• 農林水産省技術会議事務局筑波事務所電子計算課と緊密な連携• プロジェクト成果のうち，研究者や一般の利用に向けてサービスを開始できるものについて電農館で運用サービス‒ 成果の広い利用‒ プロジェクト終了後の継続的サービス• 運用中のサービス

37‒ 気象データ仲介サービス‒ SEICA‒ フィールドサーバ収集データの公開‒ 過去電子メール知識源化ツールMOKA‒ その他，データ解析プログラムHydrasや，農業技術体系のデータベースなどを予定

データベース モデル協調システム

プロジェクトの成果について• 現場への普及：１５〜２０• 特許出願等知的所有権：１０〜• 事業化：２〜５• 学術論文：原著５０〜• 報道等：３０〜• 出展：２０〜• 一部の成果についてはプロジェクト終了後も電農館や各研究者の用意したサーバにて継続的なサービスが行われる予定です• プロジェクトの成果一般サイト
http://www.agmodel.net/DataModel/38データベース モデル協調システム

プロジェクトの今後• 本プロジェクトで研究開発された要素技術や新たな連携関係を元に，先端技術を活用した農林水産研究高度化事業，科学技術振興調整費，文部科学省都市エリア産官学連携事業，文部科学省科学研究費，CREST調査費などの競争的資金の獲得なども実現し，成果を発展応用した新しい展開も開始されつつあります．
• 本プロジェクトは終了となりますが，今後とも研究開発した各種の技術，培った連携関係や研究推進手法などを活かしながら，農業におけるIT研究の新たな展開を指向していきたいと考えています39

データベース モデル協調システム
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ありがとうございました
http://www.agmodel.net/DataModel/