特集

NTT R&D フォーラム - Road to IOWN 2022

Road to IOWN ─射光─おか岡あ つ こ

敦子

NTT常務執行役員

研究企画部門長

本稿では，IOWN（Innovative Optical and Wireless Network）の発想から実現に向けて，最新の研究成果を交えて紹介します．本記事は，2022年11月16～18日に開催された「NTT R&Dフォーラム - Road to IOWN 2022」における，岡敦子NTT研究企画部門長の基調講演を基に構成したものです．

Welcome to NTT R&DForumIOWN 構想のおさらいをしたいと思いのネットワークといった，機能や役割ます．

別のネットワークをつくることもでき肝になるのは光の技術です．高速とます．そして，光の信号はコンピュー

今回の「NTT R&D フォーラム」は低消費電力を売りとする光のデバイスタの中に入っていきます．多くの素子「Road to IOWN 2022」と題して，を用いて，ネットワークとコンピューで回路が構成されているボードレベル90を超える展示と 5 つの講演等の配信

ティングの基盤を一新し，そのうえでを光の導波路でつなぐことでサーバのを 行 い ま し た． 展 示 は「IOWN大量のデータを処理・分析・利用する筐体が取り払われます．光の配線は距

Now，Evolution，Future」の 3 つ

デジタルツインコンピューティングを離減衰が極めて小さいので，従来よりにカテゴライズして，それぞれ今使え通して，スマートで Well-being な世も大規模な並列演算やメモリの共有がる IOWN（Innovative Optical and界をつくり上げる構想です．

できるようになります．さらに，ボーWireless Network），2030年に向け光の技術として，オールフォトニク

ド内の導波路を光化することでボードてつくられる世界と関連技術，そしてス・ネットワーク（APN）についての壁を撤廃し，強力なコンピューティさらにその先の技術を紹介していま説明します．現在も光ファイバで通信ングシステムをつくることができます．

す．今回も新型コロナウイルス感染症しているではないかと思われるかもし

これを光ディスアグリゲーテッドコン対策の一環で，オンラインでの開催とれませんが，実はその途中途中でたくピューティングと呼んでいます．

させていただきました．

さんの電気 - 光変換を行っています．

IOWN の真の起源はどこにあっオンラインでの開催は 3 年目です

電車で乗り換えを行っているようなもが，たくさんある展示の中から興味ののです（図 1 ）．これを光のダイレクある展示を見つけるのが大変であるとトパスに変革します．すなわち，直通IOWN について，いつごろこの構か，技術の要点を端的に知りたいと列車に乗るようなものです．従来より想を検討されたのですか．という質問

いった声を多くいただきました．そのも大容量で低遅延，かつセキュアなをよく受けます．その契機は2019年 4対策として，研究開発分野でない方にネットワークを形成することができ月に発表した光トランジスタの実現で入ってもらい，視覚的に内容をイメーます．

す．そこから一気に議論が加速して発たのか

ジしやすい，分かりやすいイラストを

また光は波長，つまり光の色を変え表に至りました．しかしながら光が通作成しました．たくさんある展示の中ることで， 1 本のファイバの中に別々信だけでなく，コンピューティングにから興味に近い展示をいち早く見つけのネットワークをつくることができままで影響を及ぼすであろうという発想ることができるのではないかと思いす．あるネットワークは従来的なインは遠い昔からありました．NTT ではます．

ターネットプロトコルによるもの，あその実現を信じて，光の研究を1960年

るネットワークは医療専用プロトコル代から続けてきました．その経緯を振今回の注目ポイントを紹介する前に2023.1

9

特集

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Copyright 2022 NTT CORPORATIONトル୾ই॓ॖংরಲිઉৢ

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図1

オールフォトニクス・ネットワーク（APN）
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表したときは，NTT は何を言っていਸ਼ਕ਼৻ਸ਼஛਼৻ਸ਼૜਼৻

るのだろう？ そんなことができるの？

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ই॓ॖংঞ५と思った方は大勢いらっしゃると思います．しかし NTT の研究者は遠い昔からこのような時代が訪れることを予測して，研究を進めて，今ようやくそ‫ॸ؞‬ঞ॥঒৷রಲಎ઼
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図2୾ॹॕ५॔ॢজ।‫ॻॵॸش‬॥থআগ‫ॱش‬॥থআগ‫ॸش‬ॕথॢ
光電融合技術の世代と適用領域の成果の発信にたどりついたのです．

光電融合技術の世代と適用領域
次に IOWN 構想の実現の核となる光電融合デバイスの開発計画について説明します．デバイスを 5 つの世代にり返る中で 1 つの面白い記事を見つけ成果につながったものといえます．並

分けて研究開発を進めています（図 2 ）．

ました．私が入社した年である1988

列デジタル光コンピューティングは，第一世代は今のネットワークの高性

年，34年前に電気学会の100周年記念

光のプロセッサをつくる話で，光のト能化です．第二世代はデータセンタ間誌に当時の弊社の研究者が寄稿したもランジスタの実現はこの一環です．光の伝送を想定し，取り回しの容易性をのです．記事中の光インターコネク

ニューロコンピューティングは，光で重視したデバイスになります．第三世

ションとはまさにボード間，チップ間ニューラルネットワークを構成する話

代に入ると，いよいよコンピューティを光で結ぶという光ディスアグリゲーです．ニューラルネットワークベース

ングの領域に光が介入していきます．

テッドコンピューティングの発想での AI（人工知能）がこれほどの社会コンピュータどうしをつなぐのではな

す．コヒーレント光学系は物理マシン的インパクト与えるとは誰も知らない

く，パーツであるボードとボードを光をつくるという話で IOWN 構想では当時から，その発想があったわけででつなぐためのデバイスです．第四，最適化問題を解く，LASOLV というす．正直，2019年に IOWN 構想を発

第五世代はチップ間，チップ内と光がⓇ

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出したエネルギーはその地域で使い，エネルギーの地産地消を実現するうえでもデータセンタの分散化は重要になってきます．データセンタを分散化ਗ਼ਞ୾ૢ௦ G%するために核となるのが，高速・大容量・低遅延な通信，すなわち APN であり，その成果を 2 つ紹介します．
1 つは光ファイバの伝送容量を 1 波ఢణਯ *+]

長当り1.2 Tbit/s で伝送できる，デジ• ਠষૹ৷ૻ‫؟‬஫ଛઍ୤೅ۧ੄ग़ॿਙ೅• ଢ଼஢஼ঞঋঝदम7ELWVु୸ਛCopyright 2022 NTT CORPORATION

図 3トル 大容量と省エネを両立する光デバイス

タルコヒーレント信号処理回路の開発の成功です（図 3 ）．現在，商用では100 Gbit/s が主流ですので，一気に12倍に拡大し，ビット当りのエネルコンピュータの奥深くまで入り込んで■ IOWN「データセンタ× APN」

ギー効率は10倍改善します．これをいくデバイスになります．まだまだ越1 番目は IOWN「データセンタ×2023年中に商用化します．また，2022えないといけない技術的な壁はありまAPN」 で す．NTT の 国 内 研 究 所 と年 9 月に報道発表しましたが，研究室すが，鋭意その実現に向けて取り組ん

NTT グループ各社が所有するデータレベルでは 2 Tbit/s も達成していまでいきます．

センタなどの拠点を APN で接続します．まだまだ伸びしろがありますので，す．データセンタには，ディスアグリ

次世代の超大容量通信を支える基盤技

ゲーテッドコンピューティングや，デー術として，今後も研究を進めていきま

次に研究の進捗について紹介しま

タの共有を可能にする DataHub，最す．

す．いよいよ2022年度末には APN が新のセキュリティテクノロジなど，もう 1 つの成果は，トランシーバ向サービス化されます．また IOWN 構IOWN の成果を順次導入していきまけの400 Gbit/s コパッケージのプロ

想発表から今日まで，IOWN Global

す．大規模かつ実践的な環境での検証

トタイプ作成の成功です（図 4 ）．信

Forum のメンバーをはじめとするパーを通じ，サービス開発を加速していき

号処理回路に加え，光の送受信機能まトナーの皆様と，ユースケースを検討ます．このデータセンタ× APN のねで含めて，全体を集積化した小型で低し，それに必要な技術要件を議論してらいの 1 つはデータセンタの分散化で消費電力なデバイスです．現在開発中

きました．

す．現在のデータセンタのトレンドはですが，こちらも2023年中に商用化す

そして，すでに IOWN の方式に準大型化です．大きなデータセンタは土る予定です．また，800 Gbit/s 版も拠した装置もメンバー企業から発売さ地の確保，電力確保が大きな課題で実現に向けて研究開発を進めていまれ，皆様と一緒に考えてきたアイデア

す．特に将来的にどのようにして再生す．データセンタのさらなる省エネ化がついに具現化され，本格的な実証を可能エネルギーだけでその大量の電力に貢献できるものとなっています．

行うフェーズに入っていきます．

を賄うかも重要な課題です．これに対高速な APN をデータセンタと接続

本講演には「射光」というサブタイして私たちはデータセンタの分散化をすることは，お客さまのこれからのサートルをつけました．まさに IOWN のねらっています．中小規模のデータセビス設計を大きく変えます．これまで光が灯り，皆様に届けられることをイ

ンタを APN でつなぐことで，あたかAI × IoT（Internet of Things）のメージしてこのタイトルをつけましも 1 つのデータセンタであるかのよう

もとにメカなどの機器だけを現場に置た．続いて，最新の研究成果を交えなに，コンピュータを動作させることをき，AI 部分はクラウド化という絵をがら，その内容を紹介します．

めざしています．貴重な電気を遠くに幾度となく見てきていると思います．

送るのは非効率です．その地域で生みしかし実際はどうでしょうか．スマホ

射光2023.1

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特集

NTT R&D フォーラム - Road to IOWN 2022

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ができます．

■「Now」の展示の視点
今 回 の フ ォ ー ラ ム で は， 展 示 を「Now，Evolution，Future」の 3 つに分類しており，「Now」は今使える技術の紹介となっています．その中身は，まさに分散データセンタや APNを支える技術，ユースケースを中心に400G CoPKGউটॺॱॖউ

紹介しています．

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図 4 トル大容量と省エネを両立する光デバイス

また，IOWN がいよいよ動き出すという趣旨の発表をしていますが，それは IOWN Global Forum のメンバーの皆様と一緒に検討してきたことでアプリを除けば，多くの場合はエッジて大切です．それを支えるのが次世代す． そ の メ ン バ ー か ら 直 接 Global

側にも GPU 等，かなり大きな計算装のネットワーク APN です．こうしてForum の取り組みについて語ってい置を持ち込んでいるのではないでしょ人が技能を十分に発揮して，それを送ただくパネルディスカッションを本うか．それはネットワーク側にもたくることができれば，新しい働き方や社フォーラムで配信しました．「Haveさんの問題があったからです．APN会とのかかわり方が生まれて，新たなyour ticket ready. -IOWN is tak­でデータセンタ間，そして現場をつな価値を創出すると考えています．こうing off NOW !-」というタイトルでぐことで，この問題を解決し，真の産した取り組みを積極的に行い，早期の今まさに飛び出そうとする IOWN の業インフラといえる環境をつくっていサービス創出につなげたいと思ってい取り組みについて紹介しています．

きます．

ます．

■その他の注目展示

AI 側を進化させて，価値の高いサー12■遠隔でも ONE TEAM たる環境

次にその他の注目展示を紹介しまビスを提供し続けられるような環境をの共有

す．IOWN の発表以降，「光」をキーつくり，それが本当にできるというこ今回のフォーラムで紹介するもっとワードにさまざまな発表をしていますとを証明していきたいと思います．

も典型的なユースケースは遠隔手術でが，NTT では音に関する研究も古くAPN は単にデータセンタの基盤とす．遠隔から機器を操作する側には患から注力しています．いまだに電話屋なるだけではありません．その価値の者のリアルな情報が必要です．また，のイメージをお持ちの方もいらっしゃ

本質の 1 つはリアリティを伝えるため遠隔医療は機器を操作する側だけに医ると思いますが，音をクリアに届けるの高い伝送能力であると考えていま者がいるわけではなく，患者側にも医ことは，現在においても価値があります．リアリティを再現した先で人が振者がついています．彼らは離れていてす．音響・音声の技術については，学る舞うということは，その人の技能がも ONE TEAM として円滑でナチュラ

会発表の観点でみても，知的財産の観発揮されるということであり，APNルなコミュニケーションを行う必要が点からみても NTT はアドバンテージを介して技能が送られるということであります．音声をクリアに届けることを有しています．そのような中から応もあります．リアリティを再現するたやパノラマ映像などで，手術室全体の用的な成果を 2 つ紹介します．加えてめに必要な情報とは，映像情報や音響様子を伝える，すなわち現場環境をリ未来を見据えた基礎的な研究を 1 つ紹

情報，場合よっては言語情報や触覚情

ア ル に 送 り 合 う こ と が 大 切 で す．

介します．

報，それらの複合的な情報の場合もあ

APNの大容量通信と低遅延性により，1 番目は音響通信技術です．水中をるでしょう．こうしたリアリティの再離れていてもあたかも同じ場所で作業移動するドローンがあることをご存じ

現には大容量通信と超低遅延性が極めをするかのような場をつくり出すことでしょうか．水中では大容量かつ長距2023.1

特集௕5 ఠ஭ৢਦૼ୒トルથ଍टढञ਷রॻট‫ش‬থ॑૮଍৲‫؟‬೫্ऊैदु॥থॺট‫ش‬ঝ૭ચप

学習させると，すばらしい予測ができるという技術です．これは通常，コンピュータの中での計算により実現されるのですが，あらゆる物理システムは，多層のニューラルネットワークになり得るということを示しました．この論文の中では，いくつかのシステムを紹਷রभਦಀ॑ਭऐॊ॔থॸॼ਷রॻট‫ش‬থद਷র॑๡୶घॊ஘৕

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音響通信技術介しているのですが，その中でマイクとスピーカーでニューラルネットワークをつくり，手書きの数字を認識するという面白いものもあります．

お わりに離伝送可能な通信手段がないために，ヤホンをつくりました．耳に埋め込ま

本稿では「Road to IOWN - 射光 -」水中ドローンといえば，ほとんどの場ないオープンイヤー型のイヤホンは，と題して，IOWN の進展を紹介しまし合，ケーブルをつなげて遠隔制御する

通常は音が周囲に漏れるのですが，そた．IOWN 構想は皆様にとっては，ま必要がありました．当然絡まったり，れを極めて小さいレベルに抑えていまさに構想レベルのものであったかと思

生物や環境を傷つけることがあります．この技術を利用したイヤホンは，います．しかし，実際にお手にとってす．私たちは音響技術を通信に応用

NTT ソノリティからすでに商品化さいただけるフェーズに入り，構想を計し，300 m 遠方で 1 Mbit/s の通信をれています．非常に好評だと聞いてい画に落とし込んでいくための準備が行うことに成功しました（図 5 ）．つます．私も Web 会議で使っています

整ってきました．パートナーの皆様とまり水中ドローンを無線で遠くまでコが，軽くて長時間つけても疲れず，オーますますコラボレーションを深め，具ントロールできるようになりました．

プンイヤーなので周囲の音にも反応で体的な製品づくり，サービスづくりに技術的には浅瀬ほど，海底からの反射きてお勧めです．

尽力していきます．情報通信分野にとや，海洋生物の影響受けて通信が難し

PSZ のもう 1 つの成果は，周辺のどまらない，多くの産業分野の皆様，いのですが，そうした浅瀬でも高速な雑音を打ち消す技術です．耳に差し込学術分野の皆様，政府機関の皆様にぜ通信が可能です． 1 Mbit/s というのむ タ イ プ の イ ヤ ホ ン で は，ANCひご参画いただき，一緒に新たな未来は SD 画質程度の映像を送ることがで（Ac­tive Noise Canceling）機能とを創造していきたいと考えています．

きます．きれいな映像を見ることがでいう名前で普及しています．今回のこれからの IOWN の発展にご期待くきるので，水中設備の点検や養殖してフォーラムで紹介しているのは，耳にださい．

いる貝や魚の状態確認など，さまざま差し込まないスピーカーでこれを実現な用途での利用が期待されます．

しました．

続きまして，Personalized Sound■P hysical Neural Net­works

Zone（PSZ）技術です．聴きたい音

次に，米国西海岸に拠点を構えるだけを聴き，聴きたくない音を聴かな

NTT Research, Inc. の成果で，英国くて済む音空間の実現をめざしていまの科学雑誌『Nature』に採録された

す．PSZ 技術の展示では 2 つの成果研究を紹介します．

を紹介しています．

AI ブームを支えているのは深層学

1 つは再生音を小さな空間にとどめ習技術です．ニューラルネットワークる技術です．これを使って，新たなイを何層にも重ねて，大量のデータから

2023.113