ユーザ参加型センシングシステムの可能性

ユーザ参加型
センシングシステムの可能性
秋田純一
（金沢大学理工学域電子情報学類）

Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/

Contents
はじめに（自己紹介）
「ムーアの法則」と「マイコン」
ムーアの法則とその転換点
マイコンという概念

「技術の民主化」との可能性
フィジカル・コンピューティング
ロングテール・MAKERS
「公共事業型」センシングシステム
「ユーザ参加型」センシングシステム

まとめ
2013/11/5


自己紹介
浅田研@東大でPh.D(‘98)（イメージセンサ）
金沢大(’98～’00・’04～)
公立はこだて未来大(’00～’04)
論文=36（LSI関連(sim/arch含む)：半分くら
い？）
低電力化=2（学生時代のみ）
アナログ情報処理=2
メモリ・RF=2 （いずれも共著）
Wearable=10（うちLSI関連=2）
不規則画素=5（うちLSI関連=1）
イメージセンサ=9
その他=6（うち「回路」関係なし=2）
2013/11/5


最近の研究テーマ

2013/11/5


「ムーアの法則」と「マイコ
ン」


ムーアの法則

http://www.intel.com/jp/intel/museum/processor/index.htm

（日経BP Tech-On! 2009/03/30の記事）

加工寸法が3年で1/2になる（べき）

2013/11/5


ムーアの法則の産業的な意義
「わかりやすい＆嬉しい」指針
メーカ側：微細化による性能↑＆コスト↓
ユーザ側：機能↑＆コスト↓
他の産業にない半導体・電子産業の特異性

重要な前提
「ユーザの機能飢餓」の存在
（潜在的に高機能な製品が求められている状
況）
ムーアの法則はユーザの機能飢餓を満たしてき
た
・・・当たり前と考えられてこなかったか？
2013/11/5

実例：4MbDRAMの立ち上がり

 1Mb→４Mbの交代は
ビット単価では説明できない
 不景気説は×
 DRAM大口ユーザのPCのOS
(Win3.1→Win95)の世代交代？
2013/11/5

（直野「転換期の半導体・液晶産業」(日経BP,1996)）


ものづくり・製造業のあるべき
姿
ものづくり = Why x What x How
Why : なぜそれを作るのか？
What : 何を作るのか？
How : どうやって作るのか？

“Why”が欠如しているケースが多くないか？
SDTV→HDTV
：「画質」などの機能 << 「アナログ停波」という公共
事業
次は3D? 4K? 8K?・・・“why”は何？

2013/11/5


ムーアの法則のもたらしたもの
(1)
高度な微細化→
System on a Chip (SoC)
＝専門性の高いCustom品
＆高いイニシャルコスト
（設計・製造装置）
＝尐量多品種への依存
特定製品への強い依存
iPhone搭載SoC/DRAM/フラッシュメモリ/液晶パネ
ル
iPodのフラッシュメモリ

言い換えると「自立していない産業」へ？
2013/11/5


ムーアの法則のもたらしたもの
(2)
コストダウン

同一機能を小チップ＝低価格で
古い世代の製造装置でも作れるLSIも、
「そこそこ」高性能

2013/11/5


「マイコン」という概念
技術的には：枯れた技術の固まり
RISC, Flashメモリ, ...
ハーバード
アーキテクチャ, ...
（Atmel ATtiny10データシートより）

（日立／Renesas H8/3048F）

使い方的には・・・？
「コンピュータ」が安く小さくなることの意
義
単なる「ダウンサイジング」ではない
パラダイムの転換（の可能性）
2013/11/5


「マイコン」によるパラダイム
シフト
例：「LED点滅回路」
Ra

４

８

７

Rｂ

２

C

３

６

N E555
while(1){
a = 1;
sleep(1);
a = 0;
sleep(1);
}

５

古典的な方法：発振回路

ソフトウエア的な方法
（可能だが非現実的）

2013/11/5


「LED点滅」をマイコンでやる
と？
マイコン使用
部品点数＝１
コスト：100円

発振回路(555)
部品点数＝4
コスト：150円

コスト面：マイコン○（「もったいなくな
い」）
機能面：マイコン○（多機能・仕様変更も
2013/11/5

「マイコン」のパラダイムシフ
ト
「コンピュータ」が小さく安くなった
「だけ」
システム構成の概念を変える可能性
ここまでの質的な変化が
実質になるためには？
設計者が意図できるか？
ユーザが理解できるか？
（C.クリステンセン「イノベーションのジレンマ
—技術革新が巨大企業を滅ぼすとき」(翔泳社
(2001)）

2013/11/5


「マイコン」における料理人

「マイコン」の「調理例」を示す「料理
人」
雑誌記事、電子工作キット、・・・
2013/11/5


新しいパラダイムでの「料理人」の重
要性

2000年頃から店頭に→食べ方？？？
料理番組・雑誌等での調理例→定番キノコ
に
2013/11/5


マイコン：SW/HWをつなぐ媒
体？
本来はつながっている「電子回路→コン
ピュータ」が、断絶しかかっている？

ぎりぎり、命令実行ステップ〜高級言語
が
つながる規模
入出力のための電子回路
と親和性・関連性が高い

2013/11/5


ボトムアップ式電子工作
金沢大３年生の実習（半期）として実施
作りたいもののアイディアを出す（実現性は考慮し
ない）
そのアイディアの実現可能性を、指導者と吟味
用いるセンサ・アクチュエータを選定
期間内に実現できそうなレベル・複雑度を設定

学習方法の効率化

2013/11/5

用いるマイコン(Cypress PSoC1)を共通化＝ノウハウ共有・蓄
積
用いる部品のデータシートの読み方を学習
＝自ら先へ進めるようにステップアップ
「自分で考えた、作りたいもの」を作るので、
モチベーションを維持しやすい

結果：作品例

タッチ式記憶ゲーム

学習式目覚まし時計

作曲機能つき
ミニゲーム機

2013/11/5


「技術の民主化」という考え
方


「技術の民主化」
「ムーアの法則→陳腐化した集積回路」が
もたらしたもの
「技術の民主化」
従来：一部の専門家しか使えなかった（特
権）
民主化後：ユーザ層の劇的な広がりと多様性

技術開発のありかたの可能性
公共事業型
ユーザ参加型
2013/11/5


事例(1)：フィジカルコンピューティン
グ
PC内にとどまらず、
物理現象を扱うコンピューティング
使いやすくまとめたマイコンボード＋開発環境
センサ・アクチュエータの接続・情報処理が容
易
「たいしたことないもの」に見える
マイコンボードの民主化

ArduinoUno
2013/11/5


フィジカルコンピューティングを支えるコミュニ
ティ

ハードウエアのOpen Source化
(OSHW: Open Source Hardware)
改良・派生を促す
共通ベースを使って、ユーザごとの付加価値
（「作りたいもの」を素早く具現化する道
具）

Arduino用シールド（拡張ボード）の例
2013/11/5


事例(2)：ロングテール
（昔）尐数のヒット商品
→（今）多数のニッチ商品
ニッチも多数なので
総和は大きい
例：音楽販売では、
25,000位以下で売上の40%

「一部のヒット商品」がなくなる
音楽業界：△25%（’01〜’07）
ヒットアルバム：△60%（’01〜’07）

2013/11/5

（C.アンダーソン「ロングテール」,早川書房
(2009)）


「ロングテール」の背景と意義
嗜好の多様化←メディアの多様化
例：テレビ持ってますか？（学生だと10%程度）
昔はテレビ（地上波だけ）しかない
「８時だよ全員集合！」はピーク時平均視聴率50%
「他に見るものがないから」という要因も大きい

リコメンデーション等の「出会いの手段」の進歩
（マイナーなものを知る機会）

在庫コスト：大幅↓（オンライン・ストア）
＝多様な商品が、消費者の選択の対象に
限られた製品数＝生産者・流通業の都合
（CDストアの棚の制限）
「ユーザの嗜好を満たす」＝産業の使命の実現へ
2013/11/5


製造業におけるロングテール
ものづくりの「ロングテール」を支える技
術革新
3Dプリンタ等によるプロトタイピング
クラウド・ファンディング（市場調査・資金調
達）
サプライチェーン活用による量産手段の民主化
「モノへの愛着」の重要性（熱心なファン）

メイカー企業
数万個ロット・高い技術力
熱心なユーザ・ファン
Bsize社 STROKE
価格勝負でない Kanazawa University http://ifdl.jp/
2013/11/5
Interface Device Laboratory,

ロングテールと集積回路・マイ
コン
「尐量多品種」を支える集積回路は？
高イニシャルコスト：×

汎用部品(FPGAなど)
高い汎用性・低イニシャルコスト
一般に低性能
しかしムーアの法則の恩恵
で、かなり高性能性能
用途によっては十分

専用LSI
汎用LSI
必要な性能

2013/11/5


年度
（微細化
の進展）

マイコンのさらなる汎用品化
マイコンコア＋周辺回路
周辺回路をflexibleに
CPLD/FPGA的なreconfigureなど

周辺回路のアナログ機能↑（アナログ
FrontEnd)

Cypress社PSoCシリーズ
2013/11/5

Renesas社SmartAnalogシリーズ


「ユーザ参加型」センシング


「センシング」のニーズ
「身の回りの現象を自分で観測したい」の
は、
人間の根源的な欲求（のようだ）
農業、自然災害などは死活問題で高いニーズ
ホビーユースでも幅広いニーズ
（例：インターバルカメラで撮った画像、昆虫
観察）

どうやって「観測」するか？
公共事業（行政サービス）：天気予報など
自分で観測する（ロングテール）：趣味
2013/11/5


公共事業型センシングシステム
特に大規模なセンシングシステム向き
高価・高性能な観測機
広い観測網、高い信頼性
得られるデータの高い公共性
維持のための継続的な（主に公的）資金提供

欠点：大胆な新技術の投入が困難
即効的な成果を求められる傾向が強い
長期的には技術開発の停滞

2013/11/5


助成金依存vs自立資金
例：歌舞伎
松竹（株）の営業興行
（株）歌舞伎座が運営
伝統を守りつつ
進化を続けている

例：多くの伝統芸能・伝統工芸
補助金依存→
「古いものを守る」ことが目的化
後継者不足、高齢化、・・・
本来の伝統工芸は、その時代での最先端技術
のはず
2013/11/5


公共事業依存の産業の未来は？
例：テレビ・公共インフラ
「2020年東京オリンピック
に期待」できるのか
1964年とは社会状況が全く異なる（成熟社
会）

例：スマートメータ・スマートグリッド
メリットの一般論：
節電効果、地球温暖化
・・・定量的な議論は？
3.11を経験しても
普及しない社会構造は？
2013/11/5
ただし「21世紀の公共インフラ」かもしれな

ユーザの手によるセンシング
例：気象観測
「自分で計測した気象データから、地球温暖
化を考える」試み

例：放射能計測
生活に直結し、目に見えない事象
きわめて強固な観測のモチベーション
その一方、非科学的（感情的）な議論が横行
「事故の当事者（東電・政府）の観測デー
タ」
に対する不信感が大きな背景の一つ
2013/11/5


観測データの真の活用のために
「科学的な方法で観測したデータを、定
量的・科学的に解釈する」ことは、現代
社会を生きる我々の必須スキル
「理科離れ」とは次元が違う

観測対象が身近なほど、観測方法・技術
が細分化
汎用の観測方法・装置は非現実的
技術の高度化＆知財保護→ブラックボックス
化
→さらにユーザ自身が観測技術を持てない

2013/11/5


ユーザ参加型センシングシステ
ム

ユーザの「多種多様で高いモチベーションの
センシング」を持続的に具現化するために
は？
「センシング装置を受託開発」
持続的でない（ユーザの経済的余裕）
裾野が狭い（極めて高い志 or よほどの物好き）

「センシング技術の民主化」はどうか？
2013/11/5


実例：Radiation Watch
非専門家がスマホ接続型
放射線観測機を製品化、
事業化、進化改良中
回路設計者・メーカも参画
（仙台近辺の方々）
福島第1原発事故という特殊な
状況下とはいえ、極めて迅速な
製品化（フィジカルコンピュー
ティングやMAKERSの活用）
ビッグデータ的な展開も可能

http://www.radiation-watch.org/

2013/11/5


ユーザ参加型センシングの可能性
センシング技術の民主化
（ツールキット化・ユーザコミュニ
ティ）
あらゆる人がセンシング技術を手に入れる
「必要なものは自分で作る」という価値観
(DIY)
←→プロに発注(Hire a Pro; HAP)
高いモチベーションでセンシング
場合によっては事業化する

近年注目されている動き
例：ニコニコ学会β（ユーザ参加型研究・学
2013/11/5
Interface
会） Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/

技術の民主化がもたらすもの
裾野の拡大＝潜在的な需要の発掘
例：動画技術の民主化→YouTube
→動画の事業活用などの拡大（＋他愛のない動
画）
例：ジャーナリズムの民主化→Twitter、Facebook
等
→デマ・風評被害とのつきあい

相対的に「プロ」の重要性の向上
成果を社会へ還元する方法・過程
決してプロが失業するわけではない
2013/11/5


期待されるプロの役割
民主化されたセンシング技術の提供
特に、電力（エナジーハーベスト）と
通信（ラスト１メータ・IoT (Internet of Things)）

センシングシステムの設計技術の提供
汎用のマイコン・回路と設計ツール（スマートアナ
ログ、PSoC、FPGA等）、および「ユーザコミュニ
ティ」
（悪い例：がじぇっとるねさす・・・技術先行、
ユーザ不在）

ユーザへのサポート
ロングテールの裾ほど事業規模は小さい
＝兹業やアマチュア形態が多い
アマチュア作品・趣味を「製品・事業」へ昇華させ
2013/11/5
る

「ユーザへのサポート」の実例
f.Labo
IAMAS（大垣市）の、工房を中心とする
中小企業の事業化支援の活動
http://f-labo.tumblr.com/

enmono
「マイクロモノづくり」の提唱と実践
中小企業の受託依存からの脱却→自社製品へ
http://www.enmono.jp/

2013/11/5


まとめ
ムーアの法則とその功罪
産業界の「技術先行」の悪習慣と
公共事業依存の体質
「マイコン」という破壊的イノベーション
汎用部品でも十分な性能へ

産業構造の変革
「尐品種大量生産」から「尐量多品種」へ
市場ニーズ(ロングテール）
技術的な裏付け（MAKERS）

（センシング）技術の民主化と産業（プロ）
の役割 Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
Interface
2013/11/5

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