高専研究室紹介

高専

研

究室

紹介

東京工業高等専門学校

組み込みマイスター育成教育と国際プロコン「Imagine Cup」
組み込みマイスター育成教育取り組み代表

１．はじめに情報工学科 教授

松林勝志

エネルギーと時間が必要であり、新しくかつ急速に伸びつ

東京高専では、平成20・21年度文科省教育 GP １）として採つある新しい分野について、教育機関が迅速に対応するこ択された「組み込みマイスターの育成教育」事業（以下、とは簡単ではない。また求められる人材像は時と共に移り組み込みマイスター）について平成22年度以降も継続して変わるため、新しい学科を性急に作ることが必ずしも正し取り組んでいる。専門家や地域の組み込み開発企業、OS メー

い方向性とは限らない。

カー等のアドバイスを得て教育カリキュラムを構築・教育

本取組は、新しい分野への人材供給を基幹学科の教育以環境を整備し、マイスター認定制度により「必用な力を持外に、課外活動的に教育することで伸びる学生を更に伸ばち短期間でハイレベルの技術者に成長できる組み込み系開し、マイスターとして社会に送り出すものである。学生に発技術者」を育成する。従来の学科構成の枠組みにとらわ

は卒業証書以外に、特別な学習を修めた証としてマイスターれず、課外活動として組み込み系技術者を育成するもので認定証を授与する。学生にとって＋αの学習をする動機付あるが、単位認定されないにもかかわらず定員（45人）のけやインセンティブとなり、就職・進学活動時には履歴書２倍以上の学生の応募がある。

等で学生自身の看板（経歴や売り）となる。

また世界最大のプログラミングコンテストである Imag-

学生同士で教え合う環境を用意するのも本取組の特徴でに、組み込みマイスター参加ある。組み込みシステム開発は複合融合分野であるため、学生がチャレンジし、国内大会優勝・２年連続日本代表と学生の所属学科以外の分野の知識が必要になる。そこで講

ine Cup 組み込み開発部門

２）なり、今年７月に開催されたポーランド大会では世界を相義そのものの他、講義終了後の演習や PBL プロジェクトに手にトップ10入りを果たした。

おいて、学生が自分の得意分野を他の学生に指導したり、

２．教育 GP「組み込みマイスターの育成教育」
２．
１

背景アドバイスを行う。
２．３

組み込みシステム開発の題材

組み込みシステムは家電・OA・産業・通信の各機器の高組み込み開発教育を実施している他の教育機関や組み込機能化・省力化を支え、ユビキタス社会を実現する核となみ系開発企業を訪問調査し、組み込み開発技術者に求めらる技術である。しかし人の生活を便利にするはずの組み込れるスキルについて調査した。その結果、次の４テーマをみシステムがしばしば不具合を起こし、鉄道の自動改札機

題 材 と す る こ と と し た。 毎 年 ２ テ ー マ ず つ 実 施 す る。

や自動車の大量リコール等しばしば社会問題化する。

Porting Level については、Imagine Cup の組み込み開発部（独）情報処理推進機構の「組込みソフトウェア産業実態門に学生が参加することをモチベーションの１つにできる調査報告書」では、組み込み系開発技術者の不足が著しく、よう、コンテストで指定される Windows CE を採用した。

不具合の多発につながっていることが浮き彫りになってい（１）Hardware（I/O）Levelる。また開発現場での問題解決の手段としては PBL 演習による技術者のスキル向上を挙げる企業が最も多い。

OS 不要でハードウェアに近いレベルの入出力 I/O を扱う組み込みシステム開発であり、マイコンを用いて直接 I/高専は中学校の段階で技術者を目指す、強い目的意志をO を制御する。

持った学生を地域から集めて早期技術者教育を施し、若い（２）Porting Level

優秀な人材を地域に送り出している。高専にとって「必用OS とともに機器に組み込まれ OS のデザイン（設計）がな力を持ち短期間でハイレベルの技術者に成長できる組み必要となる組み込みシステム開発である。カーナビや POS込み系開発技術者」を育成することは急務であると言える。

システム、キャッシュディスペンサー等に使われるリアル

２．
２

行う。

タイム OS について、アプリと共に機器に組み込む開発を組み込みマイスター

日本の産業界に求められる人材の供給は高等教育機関にとって使命である。しかし学部・学科等の再編には大変な
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SEAJ Journal 2010. 11 No. 129（３）Application Level
OS がすでに組み込まれた端末に対してプラットフォーム

東京工業高等専門学校の差異を吸収する汎用言語（Flash や Java 等）による組み込 み 開 発 を 行 う。 対 象 の OS と し て、Symbian OS、Android、Windows Mobile、BREW、iPhone が候補となったが、オープンソースで開発環境が無償で揃えることができ、世界中で広まりつつある Android 携帯端末を採用した。
（４）FPGA・SoC 開発
FPGA（Field Programmable Gate Array）を用いた組み込み開発（SoC 開発（System On a Chip））である。FPGAは ハ ー ド ウ ェ ア 記 述 言 語 HDL（Hardware DescriptionLanguage）を用いて、ユーザ自身で内部論理回路を定義・変更できるデバイスで、デジタルテレビ「アクオス」やデジタルカメラ等、FPGA を使用した組み込み製品が急速に
図１

組み込み電算室

表１

今年度の年間計画増えつつある。FPGA は ALTERA 社と XILINX 社の製品があるが、本取組では ALTERA 社の FPGA を使った学習キットを導入した。
２．
４組み込みシステム開発学習環境㪘㫅㪻㫉㫆㫀㪻

１人１台で学生がアイデアをすぐに形にできる環境を重視して、組み込みシステム開発学習を行うための電算室を整備した。各測定器や加工機等は課題入りのテキストを作成し、オンラインで参照・自習できる。電算室入口には静㪝㪧㪞㪘脈認証装置を設置し、登録学生は空き時間に自由に入室し学習できるようにした。

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ルマルチメータ・電源・ファンクションジェネレータ・カウンタの他、USB 接続のデジタルオシロスコープを揃え、基板加工機も導入した。学生が組み込み作品を製作する際、必要になる汎用パーツのほとんどを部品庫に揃えたほか、半田ごて・ニッパ等の工具の他、計測で使う特殊ケーブルも多種類揃え、自由に使えるようにした。
２．
５年間計画と作品製作プロジェクト

基本的に前期は講義・演習であり、後期はチームプロジェ
クトとして作品製作に取り組む。昨年度は（１）Hardware（I/O）Level、（２）Porting Level をテーマとしたが、今年度は（３）Application Level、（４）FPGA・SoC 開発に取り組んでいる。表１に今年度の年間計画を示す。プロジェ
クト計画発表（10月）では、作品内容・役割分担・工程表・

図２

作品の例（無線 LAN 制御ラジコン、MP3プレーヤ、電光掲示板、ダーツゲーム）

主要部品・費用の見積について各チームが発表を行う。その後、作品を製作し３月の発表会のプレゼンで合格すれば、組み込みマイスターとして認定される。図２に昨年度の作品例を示す。

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３．Imagine Cup にチャレンジ！
３．
１

Imagine Cup 概要

３．３

本校チームの作品と本選結果

本校のチームは、ミレニアム開発目標の「ゴール４：乳マイクロソフト Imagine Cup は世界最大のプログラミン幼児死亡率の削減」と「ゴール５：妊産婦の健康の改善」

グコンテストであり、2003年から開催されている。カテゴをテーマとし、日本の母子健康手帳をデジタル化した電子リーはパソコンのアプリケーションを開発するソフトウェ母子健康手帳（図３）を提案した。母子健康手帳には、妊アデザイン部門、組み込みシステム開発を行う組み込み開娠中の食事・育児・事故の防止・緊急時の対応・離乳食・発部門の他、ゲームデザイン部門、デジタルメディア部門

自治体のサポートが記された「教育機能」と、妊娠と出産などがある。テーマに沿った作品製作が求められ、2009年の状態・幼児の身体能力・発育状態・予防接種等を記入すからの３年間は国連のミレニアム開発目標（MDGs）３）がる「記録機能」がある。作品では識字率が低いことを考慮し、テーマとなっている。ミレニアム開発目標のうち最低１つ

日本のアニメを取り入れ、文字をほとんど使わないユーザーを、IT を使って解決する方法を提案しなければならない。

インターフェース「Ibis UI」を開発し、体温計・体重計・審査項目としては、テーマとの整合性、解決手法の現実性、メジャー等のセンサーを接続することで母子の健康状態を革新性、影響力、効果、普及性、完成度、使いやすさ、プ自動で記録できるようにした。

レゼンテーションなどであるが、ビジネスモデルとして成功するかどうかも重要視される。

アジア・アフリカ地域で乳幼児死亡率や妊産婦死亡率が極めて高いことに着目し、プレゼンでは日本での母子健康手帳の実績を元に、発展途上国に導入した場合に期待でき３．２予選ラウンドる効果を強調した。2009年エジプト大会では、教育機能でイマジンカップは30万人以上の学生が参加し、100ヵ国以実現できた項目がほとんどなく、Ibis UI を使った記録機能上から約120チーム400人前後がファイナリストとして本選も使い勝手が悪く、電子母子健康手帳の有用性を理解して開催国に集結する（マイクロソフトが費用を負担）。2008年もらうことができなかった（初戦敗退）。2010年の大会では大会までは日本チームが組み込み開発部門の予選を突破し血圧測定も可能にし、教育機能・記録機能のほぼすべてをた実績はなかったが、2009年エジプト大会の予選に組み込実装した他、教育機能では４カ国語に対応した。Ibis UI もみマイスター参加学生チームがチャレンジし、一次予選（作絵の得意な学生により全て作り直され、洗練され使いやす品の概要レポート提出、上位150チーム通過）、二次予選（詳くなった他、ネットワーク機能を実装し医者が不足する地細レポートと50M バイト以内の作品紹介プレゼンビデオ提域でも遠隔健康診断を可能にした。ビジネスモデルについ出、上位20チーム通過）を突破し初の本選出場を果たした。てはバングラディシュにおける携帯電話の普及成功例５）を2010年からは国内予選が開かれることとなり、国内から挙げ、同様に普及させる仕組みを提案した。その結果、セ１チーム必ず出場できる代わりに、国内で優勝しなければミファイナル進出、トップ10入りの結果を残すことができ本選に出場できなくなった。３月に開催された日本大会最た（図４）。

終予選では、作品の概要レポート審査を通過した４チームによりプレゼン審査が行われ、本校組み込みマイスター参加学生チームが優勝４）。２年連続の本選出場を果たした。

４．さいごに日本は組み込みシステム開発産業では世界一と言われる。
しかしグローバルに活躍できる組み込みシステム開発人材が育っているかと言えば Yes と言うのは難しい。
高専生は英語が苦手とよく言われるが、実際に参加し日々成長していく学生を見ていると、高専自らがそのような看板を掲げてしまっているだけのように感じる。積極的に国際コンテストに応募するよう高専プロコン関係者に働きかけ、グローバルに活躍できる高専生へと評価を変えていきたい。
マイスター制度については、組み込みシステム開発だけでなく、CAD/CAM、回路設計、環境、化学分析など応用範囲が広い。モチベーションの高い学生を一手間かけ、さらに伸ばす試みとして取り組み、高専全体での統一基準を作るなど、新たな教育プロジェクトとして計画していきた

図３ 体重計・血圧計・体温計などが接続された電子母子健康手帳システム
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い。

東京工業高等専門学校
開発部門日本大会レポート、

参考文献

http://www.microsoft.com/japan/academic/imaginecup/2010/

１） 大学教育の充実、文部科学省、
http://www.mext.go.jp/a̲menu/koutou/kaikaku/gp.htm
２） イマジンカップサイト、http：//imaginecup.com/
３） 外務省、ODA・ミレニアム開発目標

edd/report.mspx５） ニコラス・P・サリバン、グラミンフォンという奇跡、英知出版（原著：NICHOLAS P. SULLIVAN、YOU CAN HEAR ME NOW、

http://www.mofa.go.jp/mofaj/gaiko/oda/doukou/mdgs.html
４） マイクロソフトアカデミックポータル、イマジンカップ組み込み

図４

イマジンカップ2010ポーランド大会の様子

左上：Round １ プレゼン審査
左下：Round ２ デモ審査、デモをしながら20分間審査員に質問され続ける
右下：最終日に浴衣姿で各国のチームと交流する日本チーム

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