AGUインサイト 世界を読み解くコラム

センサの技術と可能性 理工学部 戸辺義人教授



スマートフォンの普及で身近になったセンサ技術

私は、「センサを使って、どんなことが実現できるか」について研究しています。
センサとは、力の大きさ、距離の遠近、明るさなど、現象や対象の物理状態の変化を捉え、信号やデータに変換して出力する装置や機器のことです。こう書くと「難しい」と感じる人も多いと思います。

たしかに、従来のセンサは、主に工場の機械に組み込まれていて、制御や省力化、品質管理を行うためのもの、あるいは機器や製品に組み込まれて自動化や使いやすさ、安全性の向上を可能にするためのものでした。いずれも戦後日本の工業製品の競争力強化に大きな貢献をしたキーテクノロジーではありますが、その機能はきわめて限定的で、私たちがその存在を身近に感じることはありませんでした。

しかし近年、スマートフォンの普及によって、センサは急速に身近な存在になりました。世界で年間6億台近くが出荷されるこの小さな端末には、実はさまざまなセンサが満載されているのです。

例えば、スマートフォンを横向きに傾けると、その動きに応じて画面も横向きに回転します。これは、ジャイロセンサの働きによるものです。ジャイロセンサとは、角速度(ある物体の角度が単位時間当たりどれだけ変化しているか、つまり物体が回転している速度)を測るセンサです。

また、近接センサは、物理的に接触することで電流のON/OFFが切り替わる機械式スイッチとは異なり、対象物が近づいただけでON/OFFを切り替えることができるセンサです。スマートフォンでは、通話の際に耳を本体に近づけるだけで自動的にタッチパネルディスプレイがOFFになり、誤動作を防止するなどの機能に役立てられています。

ほかにも、輝度センサ、加速度センサ、重力センサ、気圧センサ、温度センサなど、多くのセンサが、あの小さな端末に収まっているのです。そして私たちは「アプリ」という形で、各種センサの機能を享受しています。

このように、ひと昔前には想像もつかなかったほど多種類のセンサがスマートフォンに搭載され、それを人々が持ち歩く時代になっています。

スマートフォンの急速な普及にともなって、さらに高機能・高性能のセンサを目指した研究・開発が急ピッチで進んでいます。センサの利用技術は、大きな可能性を秘めているのです。

「センサ+ネットワーク」がひらく可能性

スマートフォンやウェアラブル端末の普及は、「多くの人々が高性能センサを常に持ち歩く状態」と同時に、「高性能センサがネットワークに常時接続された状態」を作り出します。この「センサ・ネットワーク」は、社会のあらゆる機器や社会インフラ(建物・道路・鉄道など)、人(スマートフォン・ウェアラブル端末など)に取り付けられたセンサをネットワークでつなぎ、そこから膨大なデータを収集・分析することによって、さまざまな課題解決法を提供する仕組みです。

例えば、ある気象情報サービス企業は、天候の予測に、会員のスマートフォンからの報告や位置情報、カメラで撮影した実際の空の画像などを活用しています。自社の観測網だけでは捉えきれないデータを、スマートフォンという「圧倒的な数の力」を活かして収集しているのです。

また、橋やトンネルなどにセンサを設置し、常時モニタリングすることで、亀裂が入るなどの異常が起こった際に点検を行うよう警告を発したり、災害時におけるインフラの被害状況を、人がその場に行かなくてもリアルタイムで把握できるようにするシステムなども検討されています。

さらに、医療費の増加や高齢化などの課題にもセンサ・ネットワークが役立ちます。日本政府は、医療給付費削減を狙って在宅医療を推進しています。こうした中で、無線センシングは健康状態の管理を支援するものと位置づけられています。基本は、体温、心拍などの情報を人体に装着するウェアラブル・センサとすることです。日本のあるメーカーでは、健康管理を目的に、心拍センサと加速度センサを搭載したリストバンド型機器を製品化しています。心拍センサと加速度センサを利用することで、例えば、睡眠、散歩、室内歩行といった毎日の生活リズムと体調を、時系列データとして蓄積できます。現在のデータと過去のデータを照らし合わせて、もし、通常と異なる変化が見られた場合には、システムが「体調の異変」と判断し、迅速に医療機関へ通報するなどの対応をとることができます。

このように、さまざまな社会的課題の解決や、新たなビジネスの創出に、センサ・ネットワークの活用が期待されているのです。


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  • 『センサネットワーク技術 -ユビキタス情報環境の構築に向けて』 安藤繁・戸辺義人・田村陽介・南正輝 著 (東京電気大学出版局:2005)。
  • 『ワイヤレスセンサシステム』 佐藤光 監修・著 (東京電気大学出版局:2012)。

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理工学部 戸辺義人教授

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戸辺 義人 教授


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