IoT:モノのインターネットってなんですか-名刺サイズのコンピュータ-

汎用コンピュータ(パソコン等汎用コンピュータ パソコン等)と組み込み用コンピュータ
パソコン等 と組み込み用コンピュータ(マイコン等と組み込み用コンピュータ マイコン等)
マイコン等
汎用コンピュータ(パソコン等)

組み込み用コンピュータ(マイコン等)
記憶装置/(補助記憶装置)

IoTはInternet of Thingsの略で、現在の日本語では「モノのインターネット」と訳されています。これはパソコンやスマホだけでなく、世の中ありとあらゆるものをネットワークに接続して活用するという考え方です。授業ではIoTと、それを支える技術を見ていきます。従来みなさんが見ているパソコンとはすこしちがったコンピュータも扱っていきます。

ねえ、知ってた?
最近の自販機はネットワークにつながっていて、ますます賢くなっているんだってVer 1.0 2014/08/11 © Go Ota, 2014

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汎用コンピュータ(パソコン等汎用コンピュータ パソコン等)と組み込み用コンピュータ
パソコン等 と組み込み用コンピュータ(マイコン等と組み込み用コンピュータ マイコン等)の比較
マイコン等 の比較(メモリ: 一部ROMあり)

記憶装置
(メモリ

入力装置
(キーボード、マウス)

出力装置
中央処理装置(CPU)

補助記憶装置 (ディスク)

組み込みコンピュータは、いろいろな部品が一つの基盤(ボードの上に載った)ボードコンピュータの形態をしています。

(ディスプレイ、プリンター)

入力装置(センサー、SW:機械的・電磁気的・熱的・音響的・化学的)出力装置

中央処理装置(CPU)(簡易ディスプ
レイ、アクチュエータ、電気電子的制御)

コンピュータというとパソコンをイメージするかもしれませんが、いろいろな機械や装置の中にもコンピュータが入っていて、数の上からはこのような組み込みコンピュータの方が圧倒的に多いです。
組み込みコンピュータも、入力装置・出力装置、中央装置、記憶装置から構成されますが、主に機械の制御などを行うものになっています。

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マイコン(コンピュータ
マイコン コンピュータ)内蔵からコンピュータ 内蔵からIoTへ内蔵から へパソコン

ゲーム機/携帯組み込みコンピュータ

形態

筐体

ボード+簡易筐体

ボード

主役

使用する人間目的

計算や情報処理

CPUIntel系など

メモリ

RAMがメイン

不揮発性メモリがメイン(据置ゲーム機はRAM)

補助記憶装置

磁気的ハードディスク(メモリと同一/据置ゲーム機はHDD

入力装置

キーボード・マウス

コントローラ/タッチパネル

センサー・スイッチ

出力装置

ディスプレイ・プリンター

ディスプレイ/
タッチパネル

アクチュエータ、電気電子制御

HWのポイント

高機能/コスパ低電力/低価格

OS

Windows, iOS, LinuxITRON, Linux系、Android等又は使用しない基本ソフト

OSとして提供

ファームウェアとしてメモリに書き込みAPP

ファイルなどで提供。入れ替え可能(制御用に固定)

開発ポイント

機能とユーザインタフェース

リアルタイムと正確性

開発者

不特定多数

機械・機器製作会社

開発環境

セルフ開発

制御する機械・機器
機械・機器の制御
ネット接続を前提としたパソコン・携帯

ARM,SH,MIPS,PowerPC, PIC・AVR等

クロス開発

ネットワーク
家庭のいろいろな道具や機械社会のいろいろな機械や装置
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社会や家庭にはいろいろな機械や装置がありますが、ほとんどのモノにはコンピュータ(マイコン)が現在組み込まれています。
これらのモノがネットワークに接続されると、どんなことが便利になるか調べたり、考えてみましょう。
4IoT事例
事例:事例 KOMTRAX 小松建機販売

GPSを搭載したコマツの建設機械がいま世界で約30万台稼働していて、これらは「KOMTRAX」と呼ばれる機械稼働管理システムで、どの機械がどの場所にあって、エンジンが動いているか止まっているか、燃料がどれだけ残っているか、昨日何時間仕事をしたか、すべてがコマツのオフィス、ユーザで分かる仕組みになっています。

KOMTRAXの利点の利点
保守管理
メンテナンスの期日管理や、故障の予防保全に活用できる。
車両管理
稼動現場、サービスメータ値などを一覧表で確認できる。
稼動管理
車両ごとの稼動状況を確認できる。
車両位置確認
地図上で車両の詳細稼動場所を確認できる。
省エネ運転支援
KOMTRAX情報をもとに省エネ運転の定着を支援できる。

コマツの機械を盗んでも、すぐに追跡されることになり、高価な建機の盗難が激減したという話もあります。

引用:小松建機販売 http://www.komatsu-kenki.co.jp/service/product/komtrax/

IoT事例
事例:
事例 スマート テニス センサー ソニー
テニスセンサーは中に入っているセンサーがボールを打つ時の振動を解析していろいろな情報を取り出しているようで、すごいですね。
テニス以外にもバスケットボールやサッカーでもボールなどにセンサーの組み込みこが行われています。

テニスラケットのグリップにスマートテニスセンサーを着けると、テニスのプレー中のスイング速度、ボール速度、ボールの回転数、ボールを打った位置などをスマホで確認することができます。
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IoT事例
事例:
事例 i-PoT みまもりほっとライン 象印

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引用:ソニー http://www.smarttennissensor.sony.co.jp/

IoT事例
事例:
事例 スマートメーター 各電力会社
電力使用量のデータを使用した新しいサービスを提供する会社(省エネ支援、セキュリティ)各電力会社で従来の電力検針メーターからスマートメーターへの変更が始まります。例えば東京電力では2020年までに、2700万台のスマートメーターに入れ替える予定です。

Cルート

高齢者の独り暮らしが大きな社会問題になってきています。
i-PoTを使用すると、離れて生活している家族が日々、安否を確認することができます。

電力会社
・自動検針
・使用電力把握・各家庭への電力使用量制御

30分毎の検針情報
電力使用量情報Aルート

一般家庭・企業

Bルート
HEMS端末スマートメーター

スマートメーターは未来の話ではなく、現実に始まっています。
例えば、クーラー自体もHEMS端末につながると、夏の暑いに電力不足になりそうな時、電力会社から各家庭に電力消費を抑える依頼をして、クーラーの設定温度を自動的に下げるというようなことも可能になります。
また、前のスライドでIoTで高齢者の安否の確認の説明をしましたが、電力使用量の情報をもとに、高齢者の安否を調べるサービスも新しく登場するかもしれません。

i-Pot内部に携帯電話の機能が内蔵されていて、パソコンや通信回線を設置しなくても、安否情報を自動で送信することができます。

引用:象印マホービン株式会社 http://www.mimamori.net/service/

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Home Energy
Management
System

画像引用: 三菱電機

8IoTを支える技術の進歩を支える技術の進歩 = 小型化/小型化 低価格化/省電力化
低価格化 省電力化/標準化
省電力化 標準化

パソコンと組み込みコンピュータに関する概念と用語の整理

センサの小型化/
センサの小型化 低価格化 *
2000年

2010年

2020年(予想)

サイズ

10㎟

2～3㎟

1～2㎟

消費電力

0.1mW

0.05mW

0.05mW未満

価格

$3以上

$0.70

$0.50未満小型無線通信モジュール
スパンション社:
Rohm BP35A1

据置型PC/ノートPC等

組み込み用システムを見てみよう1.組み込み用
組み込み用システムを見てみよう 組み込み用PCボード
組み込み用 ボード Raspberry Pi Model B
USB/イーサ
ネット用チップ

USB x 2
SDカードスロット(裏面)

マイコンボード(狭義マイコンボード 狭義)
狭義
1チップCPUを使った、組み込み専用OS又はOSを使用しないボード
システム

スマホ・タブレット・携帯ゲー
ム機、自動車、AV機器等

いろいろな機械・装置への組み込み

9* 引用:http://techon.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20110410/191000/

オーディオ

PCボード
ボード(狭義ボード 狭義)
狭義
組み込み用PCボード
ボード
組み込み用
汎用OS又は組み込みOSを使用したボードシステム

明確に存在する自然界を対象とする科学(物理学、生物学、化学など)とことなり、ICTは人間が作り上げている製品を対象とします。そのため、概念や用語は日常的にメジャーになると定着しますが、それでも技術の進歩や時代の流れによって、日々かわっていきます。マイコン関係の用語なども上図のように非常に複雑になっていて、使う人の立場によって意味が違うこともあります。

スマートコンタクトレンズ
GoogleI/O ポート

マイコン(古い言い方
マイコン 古い言い方)
古い言い方
マイクロプロセッサを使用したPCやボードコン
ピュータのこと。My computerの略でもあった

マイコンボード/マイコン
マイコンボード マイコン(広義マイコン 広義)
広義
組み込みシステム用のCPUボードシステム
マザーボード据置型パソコンやノートパソコン用のCPUボードシステ
ム

ICTのハードウェアは小型化、高性能化、低価格化が進んでいますが、IoTを支えるものとして、通信モジュール関係の部品とセンサの小型化、低価格化、省電力化で大きな要因になっています。
これによって多くのモノにコンピュータとセンサを組み込んでデータを集めることができるようになってきています。

ビデオ

PCボード
ボード(広義ボード 広義)
広義
パソコン用OSを使用するためのボードシステム

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組み込み用システムを見てみよう2.マイコンボード
組み込み用システムを見てみよう マイコンボード Arduino UNO
I/O ポート1
ポート

CPU

ARM11(32bit)

メモリ

512MB

プログラム領域

SDカード

イーサネットありUSB x 1

SoC: System-on-a-Chip(CPU, メモリ, グラフィック, I/O)

AVR(8bit)

メモリ

2K

プログラム領域

31.5K

イーサネット(別ボード)
1

USB

2

USB

なし

映像出力

HDMI,ビデオ

映像出力なし

オーディオ出力

HDMI, ピンオーディオ出力
デジタル入出力

デジタル入出力17141

アナログ出力アナログ出力6

アナログ入力アナログ入力なし

63

シリアルシリアル2電源電源
HDMI

CPU

I/O ポート2ポート

マイクロコントローラー(CPU, メモリ, I/O)

イーサネット

Raspberry PiはPCボードの基本的な機能を持ったボードで教育用のために開発されたものです。
名刺ぐらいの大きさですが、キーボード,マウス,ディスプレ
イ,LANケーブルをつなげれば、普通のパソコンと同じようにWebページを見たり、画像や音楽を再生することもできます。ただし、普通のパソコンと違って、センサーやアクチュエータを接続するためのI/Oが装備されています。

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Arduino UNOは普通の人が手軽に利用できるマイコンボードとして開発されました。サイズは同じく名刺ぐらいですが、ディスプレイやキーボードは接続できません。メモリは小さく、専用に開発したソフトで動かすことになります、ただしマイコンボードらしくセンサーやアクチュエータの接続するためのI/Oが充実しています。
また、パソコンの外部I/Oインタフェースとしても使用できます。

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