IoT(モノのインターネット)とは?起源・仕組みからIADIYのスマート応用まで徹底解説

IoT(モノのインターネット)とは?

「IoT(Internet of Things、モノのインターネット)」という言葉は、現代人にとって耳馴染みのあるものでしょう。自動化工場、スマートシティ、スマート家電など、いずれもIoTの要素を含んでいます。
簡単に言えば、IoTの中心となる考え方は、デバイスをネットワークに接続することで、デバイス同士がネットワークを通じて通信したり、データをやり取りしたりできるようにすることです。

IoTの概念は1982年に初めて登場

カーネギーメロン大学(Carnegie Mellon University)の学生たちが、IoTの概念に合致する機械を組み立てました。
それはコカ・コーラの自動販売機でした。この学生たちは一日中研究室にこもって作業しており、時にはのどが渇いてコーラを買いたくなることもありました。しかし、離れた場所にある自動販売機までわざわざ足を運んでみると、コーラが売り切れていることがしばしばありました。そこで、賢い学生たちは自動販売機をインターネットに接続し、コーラの缶の在庫数をモニタリングできるようにしました。これにより、研究室にいながら自動販売機の在庫状況を把握できるようになったのです。また、常に販売機の状況を記録していたことで、この学生グループは、この自動販売機が一日あたり平均約120本のコーラを販売していることも把握できました。

IoTという用語は1999年に初めて登場

「モノのインターネット(Internet of Things)」という用語は、1999年に初めて登場しました。
マサチューセッツ工科大学(MIT)の自動識別センターに所属していたケビン・アシュトン(Kevin Ashton)氏によって提唱されたもので、彼はこの概念を用いて、デバイスがインターネットに接続されることで「モノ」が私たちの生活をどのように変えるかを説明しました。時が経つにつれ、インダストリー4.0の時代に至って、IoTという用語は広く使われるようになりました。このスローガンが提唱されてから2011年ですでに10年が経過していますが、関連技術は今なお開発と実証実験が続けられています。インダストリー4.0はスマートファクトリーを重視しており、その中にはデバイス間通信(device-to-device)が含まれます。これこそがIoTの中核となる概念です。

IoTはどのように機能するのか?

IoTの歴史をご紹介したところで、次はIoTがどのように機能するのかについてお話しします。
先述の通り、IoTの中心となる考え方は、デバイス間通信を実現することです。しかし、それは具体的にどのように実現されているのでしょうか?以下の問いに分けて説明していきます:
- どのようにメッセージを受信するのか?
デバイスは様々な方法でメッセージを受信することができます。このメッセージには、温度、湿度、圧力、距離、画像などが含まれます。
デバイスに温度センサー、湿度センサー、圧力センサー、レーザー距離センサー、カメラなどが搭載されている場合、これらのメッセージを受信することが可能になります。
- どのようにコンピュータへメッセージを送信するのか
メッセージを受信するだけでは十分ではありません。これらのメッセージは分析・制御のためにコンピュータへ送信される必要がありますが、それはどのように行われるのでしょうか?
有線ネットワーク、あるいはWi-Fi、Bluetooth、ZigBeeなどの無線通信技術を通じて、これらのメッセージはコンピュータへ送信され、コンピュータはメッセージの分析を開始することができます。
- メッセージを受信したコンピュータは何ができるのか?
コンピュータは情報を受信し、データを分析します。
その後、コンピュータはユーザーに情報を出力することができます。1982年のカーネギーメロン大学のコカ・コーラ自動販売機の例がまさにそれです。また、コンピュータはインターネットを通じてデバイスへ制御コマンドを送信することもできます。スマート家電などがその一例です。

IoT(モノのインターネット)のアーキテクチャ

IoTのアーキテクチャは主に3つの階層——知覚層、ネットワーク層、アプリケーション層——で構成されています。
- 知覚層
デバイスはセンサーを通じて情報を取得します。これは人間の身体における感覚器系統のような役割を果たします。
- ネットワーク層
有線・無線ネットワーク技術を通じて情報をコンピュータへ送信します。これは人間の神経系のような役割を果たします。
- アプリケーション層
コンピュータはメッセージを受信して演算を行い、その結果に応じて反応・コマンドを発信します。これは人間の脳中枢のような役割を果たします。

IADIYとIoT

IoTは、上記の3層アーキテクチャによって構成されており、いずれの層も欠かすことのできない存在です。IADIYもまた、IoTアプリケーションの開発に取り組んでいます。
IoTの知覚層においては、当社は多様なセンサー製品をご提供しています。例えば、デバイスに画像認識機能を提供するカメラモジュールや、デバイスに測距機能を提供するレーザーセンサーなどがございます。これらの製品は、ロボティクス、自動化、スマート家電などの分野で広く活用されています。
アプリケーション層においても、知覚層からの情報を受信して演算・制御タスクを実行するIMXシリーズ組み込みコンピュータをご提供しています。
お客様は当社のセンサーおよび組み込みコンピュータを活用して、IoTアプリケーションを実現することができます。さらに、当社では包括的なソリューションサービスもご提供しています。ご要望がございましたら、お気軽にお問い合わせください。

IoTアプリケーションを実現する方法は数多く存在します。
適切なハードウェアデバイスを選定するだけでなく、ソフトウェア開発も重要な要素の一つです。統合開発においては、ROSがよく利用される実用的なツールの一つです。
ROSに関する詳細は、ROS紹介記事をご参照ください。