令和2年11月27日
NICT電磁波研究所シンポジウム2020

電磁波研究所の「これまで」と「これから」国立研究開発法人情報通信研究機構
電磁波研究所
平和昌

第４期中長期計画（2016～2020年度）における業務
ICT分野の基礎的・基盤的な研究開発

研究開発成果を最大化するための業務 技術実証と社会実証の一体的推進が可能なテストベッド構築・運用

ゲリラ豪雨などの早期捕捉につながる
リモートセンシング技術、電波伝搬等に影響を与える宇宙環境を計測・予測する宇宙環境計測技術 など

 オープンイノベーション創出に向けた産学官連携等の取組
 耐災害ICTの実現に向けた取組
 戦略的な標準化活動の推進

AI技術を利用した多言語音声翻訳技術、社会における問題とそれに関連する情報を発見する社会知解析技術、
脳情報通信技術 など

 研究開発成果の国際展開
次世代のサイバー攻撃分析
技術、IoTデバイスにも実装可能な軽量暗号・認証技術など

 サイバーセキュリティに関する演習、IoT機器調査

機構法に基づく業務 標準電波の発射、標準時の通報

IoTを実現する革新的ネットワーク
技術、人・モノ・データ・情報等あらゆるものを繋ぐワイヤレスネット
ワーク技術、世界最高水準の光ファイバー網実現に向けた大容量マルチコア光交換技術 など

盗聴・解読の危険性が無い量子光ネットワーク技術、酸化ガリウムを利用するデバイスや深紫外光を発生させるデバイスの開発技術 など

 宇宙天気予報
 無線設備の機器の試験及び較正研究支援・事業振興業務
 海外研究者の招へい 情報通信ベンチャー企業の事業化
支援
 ICT人材の育成

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NICT電磁波研究所のビジョン
Society 5.0／CPS (Cyber Physical System) を実現するために
NICTの電磁波技術は、① 【Sensing】フィジカル空間の情報をサイバー空間に集約する。
② 【Processing】データ解析により「未来」をサイバー空間上に展開する。
③ 【Actuation】サイバー空間上のデータからフィジカル空間を作り上げる。

① Sensing② Processing③ Actuation

その結果、⚫ 気象、災害、宇宙環境、社会などの正確な状況把握と未来の予測⚫ 実社会でのスマートな生活を実現させる。
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NICT電磁波研究所の『現在の役割』① 研究開発長期にわたって培われ蓄積されてきた技術力を基礎とする研究開発。
パブリックサービスを支える技術を開発する役割でもある。

② パブリックサービス
公的機関として国民に対して提供するサービス（法律で実施が定められている業務）。
• 周波数標準値の設定・標準電波の発射・標準時の通報（日本標準時業務）• 電波の伝わり方についての観測・予報・警報の送信など（宇宙天気予報業務）• 無線設備の機器の較正③ 政策への寄与
特に電波利用における「交通整理」に必要な中立的根拠（データ）を総務省情報通信審議会等へ提示する役割。

④ データの蓄積と公開
パブリックサービスや研究開発で取得・蓄積したデータはデータベースとして公開。
ビッグデータ解析やAIデータとしても活用されている。

4この５年間の主な研究開発成果 （その１）
リモートセンシング技術

日本気象協会アプリ「Tokyo雨雲レーダー」●マルチパラメータ・フェ 観測エリア
ーズドアレー気象レーダー（MP-PAWR）

宇宙環境計測技術●太陽フレア発生確率予測システム（Deep Flare Net）

• システムを開発• AI（深層学習）を用いた予測シス
テムを開発• 関東域で実験観測を開始• 人の予測を上回る精度を達成• 降雨情報提供アプリを日本気象協会が作成し運用中• 毎日の宇宙天気予報で実運用中
国土地理院地図

MP-PAWR全景●地デジ放送波を用いた水蒸気量観測システム• システムを開発・改良

観測システム全景

既存観測点
鹿島灘方面からの水蒸気⑤⑨

秩父方面からの水蒸気④①

北関東方面からの水蒸気⑧②

九十九里方面からの水蒸気⑦③• 関東域で実験観測を開始• 豪雨予測精度向上につなげるデータ同化法を開発中

Deep Flare Netの予測結果（Web上で提供中）①〜⑩ 追加の10箇所⑥⑩

国土地理院地図

地デジ放送波を用いた水蒸気量観測システム
による首都圏観測ネットワーク●デジタルホログラム光学素子• 地表から高度100kmまでの被ばく線量を推定できるシステムを開発• ICAO（国際民間航空機関）へ情報提供する被ばく予測において運用
中
WASAVIESで推定した航空機高度における被ばく線量●プラズマバブル観測用VHFレーダー• 衛星測位の精度劣化を生じさせる電離圏プラズマバブルの発生を観測できるレーダーを開発し、チュンポン（タイ）に設置して運用を開始• 計算機上で設計した光の振る舞いを再現できるホログ
ラム光学素子を開発• 民生品に組み込む素子を民 自動車フロントグラスへの情報表示（運転者の目のピントにより異なる間企業と共同で開発中情報が得られる）●太陽放射線被ばく警報システム（WASAVIES）

フルカラー透過表示• プラズマバブルのエコーの検出に成功
し、宇宙天気予報への反映を検討

VHFレーダー（アンテナ部）全景

5この５年間の主な研究開発成果 （その２）
時空標準技術電磁環境技術●超小型原子時計（CSAC）• 携帯端末に搭載可能とするために必須である低消費電力のGHz帯発振器を開発• 大量生産に適したMEMSアル
カリ金属セルを材料レベルから開発
圧電薄膜共振子を用いた発振器

IEC規格準拠領域（0〜-4dB）●NICTオリジナルTEMホーンアンテナ• 近接電磁耐性試験に用いる新型アンテナを考案、メーカーとの共同開発で製品化して販売開始
MEMS技術を用いた小型ルビジウムガスセル●VLBIを用いた光格子時計の大陸間時刻比較• 従来製品より格段の高性能（高効率・均一・広帯域）を実現

販売されたTEMホーンアンテナ●ミリ波帯携帯端末の適合性評価法• VLBI（超長基線干渉計）を用いて精密な時刻比較を可能とするシステムを開発• ミリ波帯アンテナ近傍の電力密度を簡便かつ高精度に評価する方法（再構成評価法）を開発し、総務省の告示として我が国の規制に反映• 日本・イタリア間で光格子時 NICTオリジナル広帯域VLBIによる日・イタリア間の精密時刻比較
計の時刻差を10-16台で導出 （鹿島34mパラボラアンテナと可搬型パラボラアンテナ２台を利用）• 本手法をメーカーへ技術移転し、測定システムが市販開始●無線双方向測位技術(ワイワイ)• 小型な送受信装置でも極めて高い精度（時刻比較：ピコ秒、距離変動：ミリメートル）を可能とするシステムを開発• 時空間同期を実現する技術として多くの企業と連携して社会展開を模索中

開口面近傍の電界均一性測定結果（2.45GHz）

建設現場での活用例

無線通信でデータも転送

ワイワイの送受信装置

電力密度の再構成評価法が総務省告示に反映

本手法を技術移転し販売された「電力密度測定システム」●日常生活における電波環境の網羅的な把握• 携帯電話基地局周辺の電波環境の測定を実施• 長期間にわたる大規模モニタリングデータベースを構築していく

携帯電話で使用される全周波数帯域の電界強度測定結果の例

6パブリックサービス （現状と成果）（NICT法第14条第1項）（第3号）
周波数標準値の設定、標準電波の発射及び標準時の通報（第4号）
電波の伝わり方の観測、予報及び異常に関する警報の送信等（第5号）
無線設備の機器の較正⚫ 日本の周波数（時刻）の国家標準値を決める業務⚫ 標準電波・NTP・テレホンJJYで24時間時刻を供給⚫ NTP：40億アクセス/日、テレホンJJYサービス：13万アクセス/月【2020年10月現在】⚫ 光格子時計を使って日本標準時の1秒の長さを調整【2018年12月】

うるう秒の挿入日本標準時発生システム

標準電波送信所⚫ 宇宙天気予報を24時間・365日発信⚫ 国内４カ所の電波観測所を24時間無人運用して観測データを取得、国外機関との連携した観測も実施⚫ オーストラリア・カナダ・フランスの各機関と構築したコンソーシアムがICAO（国際民間航空機関）のグローバル宇宙天気センターとして認定され、現状分析・予報・情報提供の業務を開始【2019年11月】 宇宙天気予報センター 宇宙環境観測ネットワーク
極東磁⼒計＆短波レ ーダ
ネッ ト ワーク

国内電離層定常ネッ
ト ワーク ＆太陽・ 太陽⾵観測施設太陽⾵データ受信システム

南極昭和基地⚫ 我が国の無線機器の性能数値の基準を決める業務⚫ 周波数較正30件/年、電力較正等50件/年を実施⚫ 電波法やISO国際規格に準拠した品質の維持が要求⚫ 330GHzまでの電力計較正装置を開発し、世界で初めて300GHzまでの電力較正サービスを開始【2018年4月】

アンテナの較正東南ア ジ ア電離層ネッ
ト ワーク（ SEALION ）太陽電波観測施設

300GHzまでの電力較正

7将来に向かって進めていく活動⚫

• 研究開発• パブリックサービス• 政策への寄与• データの蓄積と公開は引き続き役割を果たす。その上で・・・⚫ 今後、NICT電磁波分野が重点化する活動として、
1. 研究開発のさらなる高度化➢ Cutting-edgeな研究開発成果の創出にチャレンジし続ける。

2. データ解析機能の強化➢ 取得したデータの解析や、サイバー空間上の他のデータとの融合解析などの強化により、新たな知の導出や社会課題の解決を導く。

3. 新たなビジネス創出への活動➢ 世の中の様々なニーズにNICT技術で応えていけるよう、新たなビジネス展開を企業と連携して進める。

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次期中長期計画（次の５年間）では・・・
電磁波技術が、未来を、より安心で、より豊かなものへ⚫ 自然現象や社会状況の正確な把握⚫ 精度の高い未来の予測⚫ 実社会での快適・スマートな生活⚫ 時間・空間を超えた活動① リモートセンシング技術『NICT発センサ』＋『データ解析』が災害予測の質を変える

Sensing
ProcessingActuation② 宇宙環境計測技術『社会インフラとの連携強化』そして『ビジネス化』へ③ 時空標準技術『分散化された時系』で『時空間同期』を実現④ 電磁環境技術
周囲と共存しながら『自律的に動作』できる電磁環境を実現⑤ デジタル光学基盤技術『NICTオリジナル光学素子』が社会の身近なところに9