民生機器

ねらい

身の回りの機器に入り込んだコンピュータを学びます。このレッスンを終えると、IoTシステム・組込みシステムの仕組みと、民生機器の特徴・動向・代表例を説明できるようになります。

IoTシステム・組込みシステム

家電や産業機器には、機器の制御に特化した小さなコンピュータであるマイクロコンピュータ（マイコン）が組み込まれています。このように機器に組み込まれ、特定の機能を実現するシステムを組込みシステムと呼びます。

組込みシステムには次の特徴があります。

1. センサーで外界の状態を捉え、イベント（出来事）に反応して機器を制御します。
2. 決められた時間内に必ず処理を完了するリアルタイム制御が求められる場面では、組込みOSとしてリアルタイムOSが使われます。エアコンの温度制御が数分遅れたら意味がないように、「正しさ」には「間に合うこと」が含まれます。
3. 機器に組み込まれたソフトウェアはファームウェアと呼ばれます。

ネットワークの側では、あらゆるモノがつながるIoTを前提に、クラウドに送る前に機器の近くでデータを処理するエッジコンピューティングや、端末側でAIの推論を行うエッジAIが広がっています。近距離無線で位置情報などを発信するBLEビーコン、ロボットの制御技術であるロボティクスも組込み分野の重要な要素です。

民生機器の特徴と動向

幅広い製品にコンピュータが組み込まれ、細かな制御や機能の提供が実現されています。近年の動向としては、小型化、軽量化、ネットワーク化、情報機器の個人所有（パーソナル化）、インタラクティブ性の高まりがあります。ネットワークにつながる家電は情報家電と呼ばれ、あらゆる場所にコンピュータが存在するユビキタスコンピューティングの考え方が現実のものになりました。

民生機器の例

民生機器とは、一般消費者が生活の中で使う機器のことです。代表例を整理しましょう。

このほか、教育・娯楽機器や、POS端末などの業務用端末機器、コンピュータ周辺機器／OA機器、民生用通信端末機器もあります。複数のセンサーを網の目のようにつなぐセンサーネットワークは、見守りや環境の計測に使われます。

例題

次の問いに答えてください。

問1 決められた時間内に処理を完了することが求められる組込みシステムで使われる、時間制約を保証するOSを何といいますか。

問2 IoT機器で集めたデータをクラウドに送る前に、機器の近くで処理する方式を何といいますか。

解答と解説

問1の答えはリアルタイムOSです。処理の速さそのものより、「期限内に必ず終わる」ことを保証する点が特徴です。

問2の答えはエッジコンピューティングです。通信の遅延を抑え、ネットワークの負荷を減らせます。端末側でAIの推論まで行う場合はエッジAIと呼びます。

応用

本試験を意識した問題を解いてみましょう。

問 家庭内の電力の使用状況を計測・可視化し、機器を制御してエネルギーを管理するシステムはどれでしょうか。次の中から選んでください。

1. HEMS
2. ホームネットワーク
3. BLEビーコン
4. センサーネットワーク

解答と解説

答えは1のHEMS（Home Energy Management System）です。家庭のエネルギーの使用状況を計測・可視化し、機器の制御によって省エネルギーを支援します。2のホームネットワークは家庭内の機器をつなぐネットワークそのものであり、エネルギー管理の機能を指す言葉ではありません。3のBLEビーコンは近距離無線で信号を発信する装置で、位置情報の提供などに使われます。4のセンサーネットワークは多数のセンサーをつないで環境などを計測する仕組みの総称であり、家庭のエネルギー管理に特化したシステムではありません。