そうだったんだ技術者用語 VR、MRそしてCPS

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VRに関する用語の整理

単純な言葉の意味としては、「VR」は”Virtual Reality”(仮想現実)、「MR」は”Mixed Reality”(複合現実)、そして「CPS」は”Cyber-Physical System”ですが、これらに関連する言葉を整理するとともに将来の可能性について考えてみたいと思います。

 

VR、ARとMR

VR、MRの関連語として「AR」”Augmented Reality”(拡張現実)という言葉もあります。
これらの言葉に対して対義的に使われる言葉として「RR」”Real reality”(実現実)という言葉があります。(※言葉として?という意見もありますが・・・)

分かり易いかどうかわかりませんが、次のような整理をしてみました。

VRは、人間の感覚でとらえられることを、人工的に表現する。すなわち人工合成映像、音声、触覚などで構成された仮想の世界。 

ARは、実現実に他の情報やVRを組み合わせて表現する。映像で言えば、実映像と人工映像の組み合わせ。

MRでは、VRやARの世界に入り込み(もちろんVR的にですが)影響を及ぼすことができる。映像の例で言えば、VR空間に入って、自分の見たい方向の映像を見ることができます。(あたかも自分がVR空間の中で活動しているかのごとく)

 

IoTとCPS

今や有名なIoTは、一般的に「IoT(Internet of Things)とは、モノのインターネット」と説明されます。
もう少し詳しい説明だと「モノが、ネットワークを通じてサーバーやクラウドに接続され、モノ側のデータが使われたり、逆にネットワークからの情報をモノに活用すること」となるでしょうか。

IoTに対してCPSは、これも今や有名という人と、知らなかったという人で分かれると思います。一般的な理解では、CPSはIoTに含まれます。
CPSでは、実際の状態を様々なセンサで収集した大量の情報を用いて、サイバー空間(バーチャルワールド)でモデル化やシミュレーションを行い、リアルワールドの制御を行います。
CPSの特徴の一つは、センサネットワークを用いることですが、通常IoTでもモノ情報をインターネットにつなげるためには、モノの状態をセンサで認識する例が多いと思いますので、サイバー空間(VR空間)を使うのがCPSの特徴だという理解ができます。
 

VRを使って実現実を解析する

仮想現実VRと実現実RRとを比べて最も異なることは何でしょうか。ウソとホント?
VRでは、設計において用いるモデル化もシミュレーションも、全て分かっているメカニズムや理論を基にしています。
一方、実現実では、他の様々な影響因子が加わり最終的な現象を形作っています。このため複雑な現象の場合には、観察・解析をして理論的な知見を得るのは大変なことです。

巨大地震の発生メカニズム仮説として、通常のプレートの運動(すべり)に、それに比べてはるかに遅い速度で滑るスロースリップの移動が重なるときに発生するという説があります。このスロースリップを実現象観測からとらえるのは大変なことですが、VRを用いて解析を行っているそうです。これはVRを用いてRRを分析している例です。
 

CPS技術適用のアイデア

制御対象と周辺環境があり、制御対象自身の実状態と周辺環境の実状態をセンサで検出し、制御対象に影響を与える複数の方法(アクチェータ)用いて制御します。
シミュレーションと制御技術を用いて、仮想現実を実現実と同じように変化させ、VRの中で実験ができます。
過去の多くの制御の経験はAIにより学習が可能です。一方、新しい制御トライアルと最適解を見つける実験はVRの中で出来るため、さらに制御レベルを向上することができます。

制御対象が車、周辺環境が道路状況や歩行者と考えると、自動運転の実験をVRで行うことが可能になり、これを実際の制御に反映できます。

制御対象が野菜だったら周辺環境は気象です。

制御対象が人間だったら、制御対象からの情報は、身体状況以外にも画像解析などを用いて喜怒哀楽など精神状況も含めることができます。

制御対象が、もっと複雑で、・・・だったら。
 
(アイアール技術者教育研究所 H・N)
 

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