エレクトロニクス

セキュリティや量子コンピュータにおいて半導体が使用される背景として、サイバー攻撃による被害の顕在化が挙げられます。サイバー攻撃は、従来のように企業サーバーやデータセンターのような大きなシステムを攻撃するだけでなく、個人のパソコンやインターネットにつながるIoTにもその危険が潜んでいます。そのため、ソフトウエアやハードウエアにおけるセキュリティ対策が開発されていますが、こういったセキュリティ強化にも半導体の存在が重要になっています。今回は、セキュリティで使用される半導体の3つの事例として「ID」、「認証システム」、「暗号化」、量子コンピュータで使用される半導体の2つの方式「ゲート方式」と「量子アニーリング方式」について解説します。

ブレイン・マシン・インターフェース(以下BMI)技術は、頭皮の外側から脳波を計測する装置を搭載したヘッドギアをつけて行う「非侵襲型」が主流ですが、脳との間に隔たりがあるため脳波にノイズが混ざり精度に欠けてしまうのが難点となっています。そこで、頭蓋骨を外して電極を挿す、つまり身体に手を加える「侵襲型」が提案されていますが、その普及には心理的ハードルが懸念されているようです。今回は、アンドロイド研究の第一人者である株式会社国際電気通信基礎技術研究所(ATR)の石黒浩氏に、「侵襲型」BMI普及における心理的ハードルに関する見解と、その普及が社会にもたらすインパクトについてお話を伺いました。

人間の脳波を利用して脳とマシンを直接つなぎ、頭で動けと念じるだけでモノを動かせる技術、「ブレイン・マシン・インターフェース(以下BMI)」をご存じでしょうか。従来、BMIは身体の麻痺や欠損による障がいを補うことを主な目的として研究が進められてきました。しかし、最近の研究により健常者にとってもBMI使用は脳機能向上などメリットがあることが示唆されました。今回は、BMI使用による人間の身体機能拡張への可能性を研究している株式会社国際電気通信基礎技術研究所(ATR)の西尾修一氏に、BMIを用いた「第３の腕」を動かす実験や、その結果得られた健常者へのメリット、また実用化までのハードルについてお話を伺いました。

自律化は、最近の大きなITメガトレンドの一つです。例えば、家庭向けの癒し系ロボットは、これまで予めプログラムされている言葉を話すこと「自動化」を行っていたのに対し、今後AIの自然言語処理技術により、相手の意味を理解し、対応すべき候補から応答してくれる「自律化」が期待されています。こういった自律化の応用では半導体が重要な機能を果たしています。今回は、半導体の果たす重要な機能に注目し、自律化の3つの応用事例として自動運転車、ドローン、癒し系ロボットについて解説します。

ミリ波(5G)通信は、携帯電話だけでなくIoTへの利用が見込まれています。5G対応のスマートフォンも販売されましたが、2021年時点で大きく普及しているとは言い難い状況です。この普及のカギを握るのが、無線回路で用いられる半導体ICです。今回は、無線回路やミリ波を用いた高速通信技術を簡単に解説した後、ミリ波(5G)通信用アンテナに使われる半導体ICの技術動向についてご紹介します。

本連載は、再生可能エネルギーの中で大きな割合を占めている太陽エネルギーに注目し、日本太陽エネルギー学会の監修により基礎解説をしていきます。２回目は、政府が表明した2030年度の温室効果ガス排出を2013年度比46％削減するという目標の達成に向けて、その活用が期待されている「太陽電池」についてです。太陽電池の構成単位、太陽電池モジュールの製造プロセス及び性能指標、発電効率を向上させる条件や最新技術について解説します。

シリコンフォトニクスとは、シリコン基板上に光導波路、光スイッチ、光変調器、受光器などの素子を集積する技術です。その経済性、高集積密度、エネルギー効率といった特徴から注目を集めており、近年では通信やセンサ機器への活用、さらにはIoTや5Gの発展と普及に向けた応用が期待されています。今回は、光集積回路をデザイン・提案し、幅広いファウンドリとのネットワークを活かしたサービス提供を行うVLC Photonics社協力のもと、シリコンフォトニクスの基礎知識や研究開発・実用化に関する事例などをご紹介いたします。

2021年３月３～５日に、東京ビッグサイトにて「第17回スマートエネルギーWeek 2021、第３回 資源循環EXPO」が開催されました。本展示会は、毎年東京と大阪でそれぞれ開催される、来場者数万人規模の大規模な展示会です。名前の通り、再生可能エネルギー、自然エネルギー、省エネ・節電など、エネルギーに関するさまざまな技術が展示されている会です。今回は、バッテリー・シェアリング技術や、太陽光発電モジュールの下の緑化技術、再生可能エネルギー発電所の余剰電気の最適な充放電技術など最新技術についてご紹介します。

沖縄科学技術大学院大学(OIST)の量子波光学顕微鏡ユニット代表、新竹積教授の電子顕微鏡や波力発電など多岐にわたる研究テーマに注目し、同氏の今までの研究活動や「ものづくり」への姿勢について伺う本連載。最終回は、５回目で登場した「海流発電」の実現の難しさから、次に取り組んでいる「小型波力発電」に関して、発電機の制作話や本波力発電の特徴、今後の課題についてお話伺いました。また、同氏が考案中である波力揚水発電とでも呼ぶ発電技術についてもお聞きしました。

AIチップとは、例えば自動運転において自転車や歩行者など色んな物体を学習し、学習したデータから特定の物体を推定するような、機械学習やディープラーニングを行う仕組みを持つ半導体チップです。一方で、センサー端末から集めたデータをクラウドなどに上げてデータ収集・管理・保存・解析などを行い、欲しい情報に変換するIoTシステムでも多くの半導体チップが使われています。今回は、AIチップの仕組みやその市場動向に触れつつ、IoTシステムにおける半導体チップの役割についてご紹介します。

沖縄科学技術大学院大学(OIST)の量子波光学顕微鏡ユニット代表、新竹積教授の電子顕微鏡や波力発電など多岐にわたる研究テーマに注目し、同氏の今までの研究活動や「ものづくり」への姿勢について伺う本連載。５回目は、加速器の研究をされてきた同氏が「発電」の研究開発をするようになったきっかけのほか、波力も海流も風力発電も同じ方程式で解けることに気づいた同氏が取り組んだ、沖合浮体方式の「海流発電」のモデル実験成功(小型)と大型化を実現するための課題について伺いました。

陸上に住む私たちが当たり前に使っているスマートフォンやWi-Fiなどは電波通信技術によって支えられています。一方、陸上とは違う水中ではどんな通信技術が使われているでしょうか。従来水中における通信技術は、「音響」が一般的でしたが、長距離通信ができる反面、浅い海では通信速度が低いという課題があります。今回は、水中通信技術に注目し、従来の「音響通信」、最近研究が進んでいる「可視光通信」、「電波通信」のメリットとデメリットについて触れつつ、期待される「電波通信」の利用例について、情報通信研究機構(NICT)の滝沢賢一氏にお話を伺いました。

新型コロナウィルスにより大きな影響を受けた世界経済の回復にあたり、世界では再生可能エネルギーなどへの投資を含む「緑の復興」(グリーン・リカバリー)に取り組み始めています。また、2020年からスタートしたパリ協定に対しても、2050年までのカーボンニュートラルを見据え、再生可能エネルギーが将来のエネルギーの主力になろうとしています。本連載では、再生可能エネルギーの中で大きな割合を占めている太陽エネルギーに注目し、日本太陽エネルギー学会の監修により基礎解説をしていきます。連載1回目は、序章として世界と日本の再生可能エネルギーの割合と導入推移についてご紹介したいと思います。

『TOKYOオリンピック物語』の著者、野地秩嘉氏の連載第25回は、引き続き日本電信電話株式会社（以後NTT）から超高臨場感通信を紹介します。超高臨場感を実現できる本技術の根幹は光ファイバー、中継器、無線技術といった通信技術であり、運用技術であるといいます。同社が提供する『Kirari！(R)（きらり）』はメジャーリーグで採用され、オリンピック・パラリンピックでの実質的なデビューに向けた準備を進めています。今回は、本技術の実現に向けて開発しなくてはならなかった４つの技術と、臨場感のある観客の応援を届け選手のモチベーションを上げたいという開発者の想いについて迫ります。

『TOKYOオリンピック物語』の著者、野地秩嘉氏の連載第２４回は、引き続き日本電信電話株式会社（以後NTT）から超高臨場感通信を紹介します。「自分の体を現地に持っていかれたと感じる」超高臨場感通信技術は、「光ファイバーネットワーク、高速通信技術を進化させたもの」だといいます。一方で、私たちはコロナ禍で、リモートもしくはリアル、安全かそれとも経済かという二極化された状態に置かれています。今回は、同社研究企画部門長の川添雄彦氏に、本技術の開発経緯、およびコロナ禍でのスポーツやエンタテイメントにおける本技術の意義について伺いました。

『TOKYOオリンピック物語』の著者、野地秩嘉氏の連載第23回目は、日本電信電話株式会社（以後NTT）から超高臨場感通信を紹介します。ウインドサーフィンがオリンピック種目であることをご存じでしょうか。競技は海の沖合で行われるため、海岸からは見えないなどの理由から浜辺から見えるサーフィンに比べあまり人気がないといいます。同競技の認知・普及に期待される技術が、沖合での競技を見るものではなく、感じることができるという超高臨場感通信です。今回は同技術『Kirari！(R)（きらり）』を開発しているNTTの横須賀研究開発センタを訪問した野地氏が、2019年に初めて同技術を体感したときのエピソードをご紹介します。

『TOKYOオリンピック物語』の著者、野地秩嘉氏の連載第18回は、ハーフタイムミュージックを紹介します。プロスポーツの試合の合間にあるハーフタイムショー。元々トイレ休憩や飲み物などをお替りして後半の試合に備える時間でしたが、1993年NFLのスーパーボウルでマイケル・ジャクソンのハーフタイム出演以来、舞台美術、音響、照明などが組み合わさり、スーパースターが出演して観客を楽しませるスポーツプレゼンテーションの一部になったといいます。今回は、1964年東京大会のハーフタイムショーから克服した技術的課題やハーフタイムショーの歴史について野地氏が迫ります。

『TOKYOオリンピック物語』の著者、野地秩嘉氏の連載第2２回目は、引き続き日本電信電話株式会社（以後NTT）からバリアフリー道案内技術を紹介します。これまで同道案内サービスが集めたバリアフリー通行情報は、夏季大会とラグビーワールドカップが開かれた競技場の周辺地区に過ぎません。今後もっと広い範囲でデータを取得すべく多くのボランティアに加わってもらうため、高齢化社会のなか将来的には自分自身に返ってくるデータだと訴えているといいます。取材を通して取りかかったらやめられない仕事と感じた道案内アプリの開発。今回も引き続き開発チームに、データ収集方法の詳細や同サービスに込めた想いについてお話を伺いました。

『TOKYOオリンピック物語』の著者、野地秩嘉氏の連載第21回は、引き続き日本電信電話株式会社（以後NTT）からバリアフリー道案内技術を紹介します。バリアとは車いす利用者、ベビーカーを押す人、杖を持つ人などが移動する時邪魔になる段差や階段、傾斜のこと。彼らが、外出をサポートしてくれるバリアフリーマップに望んでいる情報は、「バリアがどこにあるか」ではなく、「どの道が通れるか」だといいます。今回は、実際道を歩きながらバリアフリー通行情報をスマホなどで集めるデータ収集イベント現場を野地氏が見学するほか、同道案内技術が開発された背景や課題について開発チームにお話を伺いました。

『TOKYOオリンピック物語』の著者、野地秩嘉氏の連載第２０回は、日本電信電話株式会社（以後NTT）からバリアフリー道案内技術を紹介します。未来のための情報通信基盤を作るべく、オール・フォトニクス・ネットワーク(APN)に注目し、低消費電力、大容量、高品質、低遅延のネットワーク実現に向けて取り組んでいるNTT。今回は、光ネットワーク技術を駆使した効率的なバリアフリー情報の整備に動いたNTTが、バリアフリー情報をなるべく簡単に収集するバリアフリー向け道案内技術に取り組む背景をご紹介いたします。