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コンピュータを「着る」時代

平成１９年１１月２２日　【工学部講義資料】. コンピュータを「着る」時代. 東京大学名誉教授 東京理科大学大学院総合科学技術経営研究科　教授 NPO 法人　ウェアラブル環境情報ネット推進機構　理事長 板生　清 e-mail : itao@npowin.org http://www.npowin.org. 朝日新聞社説. 内 　 容. Ⅰ ．　カラスの話 Ⅱ．　ヒューマンレコーダの話 Ⅲ ．　快適服の話 Ⅳ ．　環境の話 Ⅴ ．　安全安心の話 万物は情報を発信する ．　さらなる社会変革への取り組み. Ⅰ ．　カラスの話.

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コンピュータを「着る」時代

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Presentation Transcript

  1. 平成１９年１１月２２日　【工学部講義資料】平成１９年１１月２２日　【工学部講義資料】 コンピュータを「着る」時代 東京大学名誉教授 東京理科大学大学院総合科学技術経営研究科　教授 NPO法人　ウェアラブル環境情報ネット推進機構　理事長 板生　清 e-mail : itao@npowin.org http://www.npowin.org

  2. 朝日新聞社説

  3. 内 　 容 • Ⅰ．　カラスの話 • Ⅱ．　ヒューマンレコーダの話 • Ⅲ．　快適服の話 • Ⅳ．　環境の話 • Ⅴ．　安全安心の話 • 万物は情報を発信する • ．　さらなる社会変革への取り組み

  4. Ⅰ．　カラスの話

  5. PHS・GPSによる移動体の位置追跡 カラス探索用PHS （22g．13日間） PHS 基地局 デジタルマップ GPSとPHSによる中型動物用（狸，鹿，イノシシ等）位置探査端末

  6. 物流追跡システム（RFID/PHS併用による商品個体レベルの自動追跡）物流追跡システム（RFID/PHS併用による商品個体レベルの自動追跡） 位置情報 周囲のパレット情報 製品のタグ情報 を親端末が収集しまとめて送信 Wide Area 位置情報 Local Area 製品のタグ情報 親端末（PHS） 位置検出 データ送信 製品タグ（RFID） Local Area情報と位置情報を 併せて管理することで、 Wide Areaでの物流管理が 低コストで実現する 商品個体レベルの 連続位置追跡が可能 Bluetooth 周囲のパレット情報

  7. システムの適用範囲は広がっている • システム開発当初の目的 • 物流で使われるパレットの紛失・流失の原因究明 お客様からの引き合いで適用範囲は拡大 • 　廃棄物 • 　ＡＴＭ（の工事，輸送） • 　建機 • 　シャーシ • 　トラック • 　カーゴ台車 • 　通い箱

  8. 物流位置情報プロジェクト PHSを用いたパレット追跡システムの開発 物流パレット紛失被害の増大 (一説では国内で数十億円／年） 　位置追跡への要求増大 位置情報 外部電源にて６ヵ月 の電池寿命を実現 専用ソフトにより最適な 倉庫マッチングを実現 パレットを選ばず装着可能 （実用新案第3094364号） 事例を重ね適切な運用モデルを考案 補充費，回収費，不法投棄の削減 平成１３年， ＮＰＯ法人ウェアラブル環境情報ネット推進機構と ウベパレットレンタルリーシング（株）により事業化

  9. Ⅱ．ヒューマンレコーダの話

  10. ヒューマンレコーダ開発による健康増進の取り組みヒューマンレコーダ開発による健康増進の取り組み フライトレコーダは飛行機に必ず装備することが義務づけられている　（航空法第６１条） また大きな船にはボイジレコーダが義務づけられている　（海上船舶安全法）。 最近、自動車でもドライブレコーダの普及に向けた取り組みが安全対策 ・自己分析調査の両面から盛んである。 　さて、それでは人間にもそのようなバイタルデータの記録装置が必要になるはずである。 最近のマイクロデバイスの技術進歩からみて、ウェアラブルなレコーダが実現できるはずである。 私はこれを「ヒューマンレコーダ」と名付けてみた。 ヒューマンレコーダは、２４時間、３６５日絶え間なく人間が生体として発する情報（バイタルサイン）を検出し、記録するウェアラブルな装置と定義する。 心電計や体温計や加速度計などをチップ化したセンサから携帯電話へと微弱無線で送信し、携帯のメモリに一旦蓄積して、さらにはパソコンに転送して生体データを蓄積するシステムである。 このような装置を実現するためにＷＩＮでは、昨年１０月にバイタルケアネットプロジェクトを新発足させた。

  11. センサネット時代に携帯電話はサーバーになるセンサネット時代に携帯電話はサーバーになる 携帯電話の位置付け 様々な機能を提供する、誰でも持てる身近なコンピュータ 人の情報を記録する ヒューマンレコーダ 快適 身近なコンピュータであるが、 個人を学習できない。 ⇒人に必須の機械にしたい。 • 音楽ケータイ • TV • ラジオ • ゲーム • おサイフケータイ • バイタルサインをトレース可能 • 行動をトレース可能 • 個人の状態にあったサービス PC機能 安心 • 電卓 • カレンダー • 万歩計 • ウェブ • メール • File Viewer 近未来 安全 • キッズケータイ • 防犯ブザー • ナビゲーション

  12. 生体現象の計測と得られる医学データ 生体現象 センサデータ 二次データ 三次データ 四次データ モニタリングの対象 シックハウス症候群 赤外光強度 血流量 脳内血流 頭部電圧 覚醒度 振動周波数成分 眼球運動 アイカメラ画像 循環器疾患 血中酸素 飽和酸素濃度 赤外光強度 心不全 不整脈 心臓の拍動 自立神経指標 心電図 慢性疲労症候群 心拍ゆらぎ 心拍，脈拍 身体運動 加速度 注意欠陥多動性障害（ADHD） 活動量 エネルギー消費 歩行パターン 足圧 足圧パターン 生活習慣病 角速度（ジャイロ） 呼吸 胸部運動 パーキンソン病，骨格障害 呼吸数 脳波 睡眠時無呼吸 乳幼児突然死症候群 脳活動 α波 皮膚電気抵抗 発汗量 寒暑感 快適感 緯度経度（GPS） 痴呆性高齢者徘徊 位置 空間移動 端末位置（PHS）

  13. ヒューマンレコーダによる将来イメージ 前方注意

  14. ヒューマンレコーダアプリケーション

  15. ストレスと病気 生活習慣病　（　高血圧、糖尿病、高脂血症　）　　＋　　癌 死亡率 脳出血　↓ 心筋梗塞 ↑ 狭心症　　↑ 脳梗塞　　↑ ストレス発散 ⇒暴飲暴食⇒肥満 ⇒　ストレスの影響を受けている！ コレステロール値、血糖値、尿酸値、血圧↑ 　　　　　　　　　　　⇒血液が固まりやすい（血栓）⇒動脈硬化 長時間 過度のストレス　→→→→→　自律神経乱れ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　免疫力低下 迷走細胞（心臓）、胃腸、、 副交感神経（安静、リラックス）　　優位 交感神経（興奮、緊張）　　　　　 　 血圧が高くなる 血液循環がスムースにできない ⇒ 避けられないストレスとどのように付き合うか？

  16. ストレスと自律神経 　　　　　　　　　　　　　自律神経　⇒　「交感神経」、「副交感神経」 ストレス　⇒　アドレナリン、ノルアドレナリン　（神経伝達物質）　←交感神経優位 　　　　　血管収縮　⇒　血行不良　⇒　体温低下　⇒　血液浄化環境の悪化　 病気、健康に悪影響 ⇔ βエンドロフィン ストレス +＋++＋++＋++＋＋++＋＋＋　×× －－－－－－－－－－－－－　　 × +　　　＋　　　　 ＋　　　　　　　+　　 ○ NO　ストレス　⇒　脳の血流悪化により　ボーッ　とする。 　ストレスは解消されず長時間続く状態が良くない。 time

  17. 　　　　　　　　　　　　　　　　　病気 　　　　　　西洋医学　　　　 Care 　⇒ 　Cure ストレスマネージメントCare Cure ECG 30sec +　心拍スペクトル分析が必要 アロマ 日光浴、森林浴 エステ 睡眠 食事 旅行 ・・・　　等々。 R-R interval ms 　 LF,HF分析 （自律神経支配） LF HF ストレス解消法 人によりその種類も効果も様々 →本人でさえ、何が良いのか分からない。→指標が欲しい。 Ratio of LF / (LF+HF) Time 避けられないストレスとどのように付き合うか？ →　セルフコントロール、ストレスマネジメントが必要

  18. Ⅲ．快適服の話

  19. スマートウェアの進化の展望 • 3つの世代に分類 • 第二世代をターゲットとする。 • 将来的には、第三世代へ（非常に大きなテーマ）。 身体性 ターゲットユーザ 何にでも （モノ，動物，環境） 衣服として着るコンピュータ MP3プレーヤー付きジャケット 第三世代 “e-テキスタイル（素材）”の時代 素材・部品のイノベーションによるパラダイムシフト 腕時計 携帯電話 ノートパソコン HMD 第二世代 “ウェア（着る）”の時代 だれでも 第一世代 “装着”の時代 技術 技術者 ナノ・バイオテクノロジー マイクロテクノロジー 電気・機械・情報

  20. Sports-wear • e-coaching • Sensors • Heart rate • Acceleration (ViM) • Ultra Violet • Temperature • PC with Bluetooth • Collect sensor information • Generate coaching information • Manage personal profile • Rotary encoder • Select coaching mode

  21. ユーザの体温，空調温度のデータを，ネットワーク上のサーバーで収集し，解析することにより，ユーザの状況を常時モニタし，必要に応じて賢く支援する．ユーザの体温，空調温度のデータを，ネットワーク上のサーバーで収集し，解析することにより，ユーザの状況を常時モニタし，必要に応じて賢く支援する． １．快適度のモニタリング 屋内エアコン 空調服 体温，空調服温度 サーバー ３．他の機器との連携（空間全体の省エネ制御） ２．異常検出とナビゲーション 近所の避難場所，病院案内 ユーザー端末（携帯電話，PDA） 空調服を端末とするネットワークサービス

  22. ペルチェ素子ユニットの冷暖房服

  23. ＩＴの進化 屋外空間 屋内空間 自動車空間 服空間 存在空間の変化

  24. Ⅳ．環境の話

  25. ネットワークの進化 センサ情報ネットワーク インターネットの発展

  26. センサ情報ネットワーク

  27. 包括的環境モニタリングシステムのイメージ 出典：「ネイチャーインタフェイス」８号

  28. ネイチャーインタフェイサの利用形態

  29. 地球環境と人間と人工物 宇宙 生物系 地球 Nature Hemisphare 生物 タ イ ン ー フェ チャ イス ネイ Human Being ネイチャーインタフェイス ネイチャーインタフェイス 人間 イス （バイオ） ヒュー （脳科学） フェ 技術 ビット マン インタ ・マテリアル） アトム 技術 （情報） （新素材） （通信） （エネルギ （エネルギ） （コンピュータ） マイクロセンサ インタネット 情報マイクロシステム 人工物系 Artifacts Hemisphare

  30. Ⅴ．安心安全の話

  31. 本領域の研究対象 　　　自然災害や人為的作用など 社会の安全・安心を脅かす危険や脅威を早期かつ的確に検知し、 その情報を迅速に伝達する統合センシング技術を創生する ことを目指す研究領域 　　　１）　要素技術としての先進的な ☆高感度・ワイヤレス・超小型の革新的センサー技術 　　　☆ネットワーク技術　　　☆情報処理技術 　　　２）　個別要素技術の組み合わせによる ☆検知技術の飛躍的向上を実現する統合システム技術 　　　☆情報処理・ネットワーク技術にブレークスルーをもたらす 　　　　　統合システム技術 　　　　　　厳正なる審査の結果、今年度は下記研究分野を採択しました。 　　　（１）構造物の劣化・損傷分野、食の安全確保分野、自然災害などによる都市基盤の 　　　　　　脆弱性の検出・予測分野、有毒ガスなどの検出分野。 　　　（２）安全・安心サービスを実現するうえで不可欠な、センシング基盤技術の創出分野。

  32. Ｈ１７年度　採択課題 ☆社会の安心安全に貢献する 　　ユビキタス集積化マイクロセンサの開発 　　　　・・・石田　誠　(豊橋技術科学大学　教授） ☆安全と利便性を両立した空間見守りシステム 　　　　・・・車谷　浩一　（産業技術総合研究所　グループ長） ☆安全・安心のための移動体センシング技術 　　　　・・・佐藤　知正　(東京大学　教授） ☆セキュリティ用途向け 　　超高感度匂いセンサシステムの開発 　　　　・・・都甲　潔　（九州大学　教授） ☆事故予防のための日常行動センシングおよび 　　計算論の基盤技術 　　　　・・・西田　佳史　(産業技術総合研究所　チーム長） ☆全自動モバイル型生物剤センシングシステム 　　　　・・・安田　二朗　（科学警察研究所　室長）

  33. (車谷）

  34. (西田）

  35. 乳幼児行動・事故シミュレーション （一歩先のセンシング） 大容量データの蓄積 乳幼児行動・事故モデル開発 （再利用性保証） (西田） 研究のアプローチ 乳幼児事故予防のための統合的センシング技術 ユビキタス型・ウェラブル型 乳幼児行動センシング技術 （ミクロな行動のデータの収集） データを知識化 （コンテンツ化） インターネット型 乳幼児事故センシング技術 （マクロな事故データの収集） 事故予防のためのセンシング 行動・事故分析のためのセンシング 行動特性のモデル化とセンサ技術を統合”統合的センシング”

  36. （安田） 全自動モバイル型生物剤センシングシステムの開発構想 ■ 簡便&安全 全自動化により操作容易性を実現 　→特別な技術（専任技術者）は不要 ■可搬（小型化） 複数機能一体型装置による小型化 　　（検出→増幅→ﾗﾍﾞﾘﾝｸﾞ→ﾊｲﾌﾞﾘ→検定） ■ 高感度&迅速 他項目同時検査（同時に複数種の生物剤を同定）を短時間で実現 ■ 高精度 　判定精度＝ほぼ１００％ １． 多項目同時検査 ２．ﾓﾊﾞｲﾙｼｽﾃﾑ ３．自動ｼｽﾃﾑ 現場での簡便、迅速な検査を実現 同時に複数種の生物剤を同定･判別 現場での機動的検査を実現 • 天然痘ウイルス • 炭疽菌 • ペスト菌 • Q熱菌 • ブルセラ菌 • エボラウイルス • マールブルグウイルス • ラッサウイルス • 野兎病菌 • ボツリヌス菌　etc. • シンプル･コンパクトな電流検出系 • オールインワン検出システム • 情報の電子化・ネットワーク化に対応 • 白い粉 • 飲食物 • 罹病患者の検体etc 簡単、 迅速な 全自動検査 DNAチップ 　検出装置 ■モニタリングが必要となるあらゆる場面・ 　　場所で日常的な検査を実現 ■誰でも容易に操作可能 ■First responder での迅速な検知･同定を実現 ■現場での生物剤、罹患同定検査を実現 ■関係機関とのﾘｱﾙﾀｲﾑな情報共有を実現 生物剤による犯罪・テロ対策としての期待効果 1-バイオテロ発生の迅速検知 2-適切な防護・治療・除染対策の確立に寄与 3-感染源･感染経路の特定に威力を発揮する　機動性･情報性 4-高い科学技術力の国内外へのアピールは犯罪・テロに対する大きな抑止力になる National ResearchInstituteofPoliceScience

  37. Ｈ１８年度　採択課題 ☆安心・安全の為のアニマルウオッチセンサの開発 　　　　・・・　伊藤　寿浩　（東京大学助教授） ☆多種類の危険・有毒ガスに対する 携帯型高感度ガスセンサシステム 　　　　・・・山中　一司（東北大学　教授） ☆応力発光体を用いた 　　　　　　安全管理ネットワークシステムの創出 　　　　・・・徐　超男　（産業技術総合研究所　主任研究員） ☆都市基盤の災害事故リスクの監視とマネージメント 　　　　・・・藤野　陽三　(東京大学　教授） ☆実世界検索に向けたネットワークセンシング 基盤ソフトウエアOSOITE 　　　　・・・戸辺　義人　（東京電機大学　教授）

  38. (伊藤）

  39. VI．万物は情報を発信する

  40. 万物は情報を発信する 　　ギリシャの哲学者ヘラクレイトスは「万物は流転する」と言った。いま情報時代を迎えて､私は「万物は情報発信する」と言うフレーズを提唱したい。 　　ここでの万物とは、自然・人工物・人間を含む全ての存在物である。残念ながら現在人間は万物が発信する本質的な（Nature）情報を検知し得ていない。人間の生体が出すバイタルサインですらである。すなわち人間の認識と万物が発信する情報とのあいだに界面（Interface）が存在する。これをNature　Interfaceと呼ぶ。 　　このNature Interfaceを克服するために、センサネットワーク技術が有力な武器となる。

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