ニュース

メアリー・シェリーが1818年に『フランケンシュタイン』を執筆した当時、人類は現代の第四次産業革命をほとんど想像していませんでした。19世紀の産業革命は、経済活動、ジェンダーや権力関係、そして社会階級を根本的に変えました。私たちは製品をより速く、より安全に、そしてより少ない労力で製造できるようになったのです。工場に機械、化学反応、そして新たな動力源を導入したことで、私たちの生活は様々な面で便利になり、今日のデジタル技術やインターネットに匹敵するほどでした。

90年代にインターネットがブームになった頃、私たちは2000年までにすべてのSF映画が現実になるだろうと確信していました。ビデオ通話、清掃ロボット、eコマースなど、様々なものが普及している現代においても、インダストリー4.0技術の導入と開発は依然として進行中です。IoT（モノのインターネット）は、多くの企業がデジタルトランスフォーメーション戦略に取り入れようとしている近年のトレンドの一つであり、施設、工場、データセンター、店舗などを包括的に監視・管理する手段として注目されています。

IOT とロボットが出会うと何が起こるでしょうか?

一般的に、モノのインターネット（IoT）は、ハードウェア、センサー／アクチュエーター、インフラストラクチャ（ミドルウェア、クラウド、ビジネスプロセス、ビッグデータ）、ネットワーク／インターネット、そしてソフトウェアの組み合わせとして定義されます。過去10年間、世界中の大企業はIoTテクノロジーを活用し、予防的・積極的な監視と製造のために、企業全体のオペレーションの可視性を高めてきました。例えばIDCは、2025年までに世界中で557億台の接続デバイスが存在すると予測しています。

最近のブログで説明したように、古代ギリシャの時代から、私たちは危険で反復的な作業を機械にアウトソーシングしようと試み、20世紀以降はロボットの開発に成功してきました。同じブログで、ロボット内部のリソースをめぐる争い、そして設計者と開発者が処理能力を慎重に選択しなければならない理由についても説明しました（ このテーマについてはこちらで引き続きお読みいただけます）。

現在、多くのロボットプロジェクトには、人工知能、ディープラーニング、パターン認識といった技術が組み込まれています。つまり、大量のデータを収集、管理し、それに基づいて行動するということです。ロボットのメインインフラはリソースが限られているため、処理の大部分は内部で実行できないため、多くの新しいロボットプロジェクトではリモートブレインアーキテクチャが活用されています。つまり、ロボットのメインブレイン（頭脳）はデータセンターやラック内のサーバーにホストされ、ロボット本体にはデータ収集と動作実行専用の小型プロセッサが搭載されているのです。

これらのデータ集約型ロボットアプリケーションは、ハードウェア面で特有の課題に直面しています。以下に、最も一般的な課題をいくつかご紹介します。

互換性

IoT（ロボティクス・モノのインターネット）では、ハードウェア、ソフトウェア、ネットワーク、インフラストラクチャ、センサー／アクチュエータという少なくとも5つのレイヤーを同時に扱う必要があります。残念ながら、これらのテクノロジーはすべて連携するように開発されているわけではなく、多くのベンダーは、複数の通信プロトコルやプログラミング言語に対応し、ブランドに依存しない機器を提供していません。

実際、ファクトリーオートメーションに既に取り組んでいる方なら、通信プロトコルの難しさをご存知でしょう。センサーやアクチュエータをPLC、さらにはサーバーに接続しようとすると、コストとリソースを大量に消費する作業になりかねません。幸いなことに、業界ではハードウェアOEMメーカーが複数の通信プロトコルに対応し、変換して動作できる機器を製造できるよう、ブランドに依存しない標準規格の開発が進められています。 詳しくは、こちらのブログをご覧ください。

さらに、ロボットアプリケーションでインターネットに加えて5Gを活用する場合は、追加モジュールの互換性を考慮する必要があるでしょう。一部のハードウェアOEMは、工場内でPCIeモジュールとLTEモジュールの統合をサポートしており、将来の設置や運用における煩わしさを回避できます。

特殊なオペレーティングシステム

ロボットアプリケーションには専用のオペレーティングシステムが必要です。現在最も最新かつ成功を収めているのはROSです。このOSは完全にカスタマイズ可能で、リモート処理と並列プログラミングを可能にし、アルゴリズム、ライブラリ、API管理機能を備えています。これらの機能は、リモートブレインロボットの基盤となります。このタイプのロボットは通常、複数のプログラミングモジュールと言語を同時に使用するため、複数のエンジニアが協力して作業を行うことになります。また、データ処理中にライブラリをリモートに保存することも意味します。

ROS では OS を処理できる承認済みハードウェアのリストを提供できないため、ニーズを評価し、カスタマイズされたソリューションを提供し、ROS がスムーズに実行されることをテストできるハードウェア OEM を見つける必要があります。 ROS の詳細については、こちらのブログをご覧ください。

堅牢で強力なファンレスサーバー

ロボットのリモートブレインには、特定の要件が求められます。まず、ロボットサーバーのプロセッサは大量のデータを処理する必要があります。そのため、開発者は最新かつ最先端のプロセッサを定期的に使用します。ただし、コンポーネントの過大なサイズ設定には注意が必要です。処理能力を正確に評価できるハードウェアOEMと提携することをお勧めします。

耐久性の高いサーバーは、MTBF（平均故障間隔）を短縮するために、可動部品を可能な限り少なくしています。そのため、ファンレスサーバーを選択する可能性が高いでしょう。これは、メンテナンスと修理のコストを削減するための優れた投資となるでしょう。この機能は、ソリッドステートハードドライブと安全なケーブルコネクタと組み合わせる必要があります。

次に、サーバーがデータセンターの管理された環境に設置されない場合は、ラックが湿度、水、または埃に対する適切な防塵性能を備えているかどうかを評価する必要があります。エッジコンピューティングラックを利用する場合は、選択したサーバーが製造現場や屋外の過酷な環境に耐えられるかどうか、ハードウェアOEMに問い合わせてください。

安全

デバイスをネットワークに接続すると、セキュリティ上の脅威にさらされる可能性が高まります。IoT（ロボティック・シングス・インターネット）を慎重に導入すれば、セキュリティ上の懸念を上回るメリットが得られます。そのためには、ハードウェアとネットワーク保護層に特別な注意を払う必要があります。

リモートブレインロボットは分散型インフラストラクチャとみなされます。つまり、ハードウェアは安全なデータセンター環境の外部に設置されるため、不正アクセスや改ざんに対して脆弱になります。一般的なハードウェアセキュリティの脅威とその回避方法については、こちらをご覧ください。 このブログでまとめると、ハードウェア内に未活用のセキュリティ機能があるかどうかを確認し、必要に応じて OEM と相談してセキュリティ ハードウェアを追加する必要があります。

ネットワーク層の保護に関しては、サーバーがデータセンター内に設置されている場合でも、インターネット接続にバックドアが存在する可能性があります。ハッカーが機密情報にアクセスし、ビジネスに損害を与える可能性があります。このような場合、業界のベストプラクティスに従い、ソフトウェア認証よりも強力なハードウェア認証デバイスを活用する必要があります。

続きを読む サイバーセキュリティブログシリーズ ハードウェア レベルからアプリケーションを保護する方法について詳しくは、こちらをご覧ください。

エッジコンピューティングとクラウドコンピューティング

今日のビジネス慣行やプロセスにより、多くの企業は何らかの形でクラウドとエッジコンピューティングを導入せざるを得なくなっているでしょう。IoT（ロボティック・シングス）は通常、これら2つを活用してユーザーエクスペリエンスを向上させ、効率を高め、ロボットの複雑さを管理します。

そのため、生産現場やアプリケーションに近い場所にサーバーラックを設置することで、レイテンシを削減し、ロボットの頭脳と本体間の応答時間を向上させることができるでしょう。これは、自律移動ロボット（AMR）や自動誘導車両（AGV）を使用する倉庫や鉱山で特に役立ちます。ただし、セキュリティ対策を講じ、過酷な環境条件を考慮する必要があります。

ご覧のとおり、リモートブレインロボットは、ディープラーニングや人工知能といった複雑な動作を機械に実行させることで、アプリケーションに革命をもたらしています。これらのロボットは、IoT（Internet of Robotic Things）によって初めて実現可能となりました。これらのロボットは、特殊なハードウェア要件のために新たな懸念事項を生じさせるものの、経験豊富なOEMと提携することで、ロボットアプリケーションが現在そして将来にわたってスムーズに動作することを保証できます。

ロボットのアプリケーションについてさらに詳しく知りたい場合は、ロボット工学ブログ シリーズをお読みください。