モノのインターネットにおける人工知能の役割

私たちの周りのあらゆるものがどうしてこんなにスマートになったのか、不思議に思ったことはありませんか?

これらのガジェットはどのようにして人間のような判断を下すのでしょうか?

ボタンをクリックするだけで周囲の環境を変えることができるのでしょうか?

これらすべての不思議に対する答えは、IoT と AI という流行語にあります。これらは現在利用可能な最も強力なテクノロジーであり、組み合わせることで、周囲の世界を変える力を持つさらに強力なテクノロジーの出現につながります。

さて、IoT と AI が組織や人々にどのように役立つか、そしてこの 2 つを統合する必要性について説明する前に、理解を深めるために、2 つの異なるテクノロジーとしての AI と IoT について、また今日の世界におけるそれらの関連性について簡単に紹介したいと思います。

モノのインターネット

スマートエアコンが屋外の温度に関するデータをすべて収集し、それに応じて室内の温度を調整する仕組みを疑問に思ったことはありませんか?

この質問の答えは、1999 年にプロクター・アンド・ギャンブル社のケビン・アシュトン氏によって造られた「モノのインターネット」という用語にあります。

モノのインターネットとは、インターネットに接続され、データを収集して処理し、インテリジェントな意思決定を行うことができるすべてのモノまたはデバイスを指します。これらのデバイスは、家庭のエアコンのように単純なものから、ウェアラブルやスマートカーのように複雑なものまでさまざまです。

IoT の重要性は、理論的な情報や知識だけでは効果的な意思決定を行うのに十分ではないため、リアルタイム データを収集し、それに基づいて組織や個人がより実用的でインテリジェントな意思決定を行える点にあります。そのため、モノのインターネットの人気は飛躍的に高まっており、これは Business Insider が実施した調査によって裏付けられています。調査では、2019 年の 80 億個から 2027 年までに 410 億個を超える IoT デバイスが存在すると予測されています。

人工知能

人工知能は機械知能とも呼ばれ、人間の知能に似た知能を機械でシミュレートし、それによって機械が人間のように考え、行動できるようにするプロセスを指します。

AI の 3 つの主な段階は次のとおりです。

• 勉強
• 推論
• 感知

これらの段階ではすべて、リアルタイムのデータを活用して機械がインテリジェントな判断を下し、それに応じて行動できるように設計された人工知能アルゴリズムが活用されます。

AIの一例としては、右折するか左折するか、停止するか、交通状況を検知するか、速度を調整するかなど、人間と同じように判断する能力を持つ自動運転車が挙げられます。

AIとIoTの力を組み合わせる

IoT と AI の力を個別に理解した後、AI と IoT の融合の必要性をさらに理解することができます。 AI と IoT を組み合わせると、人工知能 IoT (AIoT) と呼ばれるものが生まれます。

AI と IoT を組み合わせる主な理由は、IoT デバイスの目的はすべてのデータを収集して通常のクラウドまたはその他のスペースに送信することですが、AIoT の頭脳と見なされる AI が実際に意思決定を行ったり、マシンの動作や応答をシミュレートしたりするのはこれらのスペースであるためです。

これをよりよく理解するために、上で説明したスマートエアコンの例をもう一度考えてみましょう。スマートエアコンには、屋外の温度を検知するセンサーが搭載されています。しかし、センサーはデータを収集することしかできず、単にデータを収集するだけではスマートデバイスの目的を達成することはできません。実際にインテリジェントな決定を下すのは、IoT デバイスと組み合わせた AI コンポーネントです。したがって、エアコンの AI コンポーネントは、最終的には室温の調節に役立つことになります。 ASHAREという会社が、そのようなAIoTエアコンを製造しています。

これらのデバイスの意思決定プロセスをよりよく理解するために、AIoT デバイスが実行する手順を以下に説明します。

（１）データ収集

データは、IoT デバイスにインストールされたセンサーを通じて収集されます。これらのセンサーは実際のデバイスの一部であり、さまざまな種類のデータを収集するためにデバイスに複数のセンサーを取り付けることができます。

たとえば、デバイスには、さまざまな種類のデータを収集するために、カメラ、GPS、加速度計などの複数のセンサーが搭載されている場合があります。

（２）データ伝送

データ量が膨大であるため、収集されたデータは通常、クラウドに転送されて保存されます。クラウド ストレージは、組織が大量のデータを保存するためのハードウェアのインストールに多額の費用を費やす必要がないため、ストレージ コストの削減に役立ちます。

（３）データ処理

クラウドに保存されたデータは、処理されなければ役に立ちません。データの処理には、クラウドから関連データを抽出し、それをクリーニングして異常をなくし、標準形式に変換し、アルゴリズムを適用して洞察を導き出すなど、さまざまな段階が含まれます。

（４）データ予測

機械学習とディープラーニングのアルゴリズムは、将来の出来事を予測する上で重要です。関連するモデルが確立された後、得られた結果に基づいて予測を行うことができます。

（５）行動

予測を行った後、最後のステップは、生成された洞察に基づいて機械が行動することです。

議論された手順は、IoT と AI を組み合わせることの重要性を明確に示しています。前者はさまざまなリソースからデータを収集するのに役立ち、後者はデバイスが収集されたデータから有意義な洞察を得てスマートなアクションを実行するのに役立ちます。

したがって、IoT の価値は分析と実行の段階で決まり、AI がなければ意味がないと言えます。

AIとIoTを統合するメリット

（１）顧客体験の向上

多数の AIoT デバイスはユーザーの好みを学習し、それに応じて調整できるため、これらのデバイスを使用して顧客エクスペリエンスを大幅に向上させることができます。

たとえば、スマートホームのサーモスタットは、人間の介入なしに自動的に温度を調節できます。

（２）コネクテッドインテリジェンス

AI が IoT に組み込まれ始めると、予測分析 (何が起こるか?)、処方分析 (何をすべきか?)、適応分析 (考慮すべき適切なアクションは何か? システムは新しい変化にどのように適応すべきか?) がすべて 1 つのデバイスで処理できるようになるため、私たちはより多くの「コネクテッド インテリジェンス」を体験することになります。

（３）計画外のダウンタイムを削減

機械の故障やダウンタイムは工業施設ではよくある問題であり、この計画外のダウンタイムにより業務が突然停止する可能性があるため、多額の費用が発生する可能性があります。しかし、この問題は AIoT によって解決できます。AIoT は、すべてのデバイスを継続的に監視し、パターンを特定することで、最終的には機械の故障を適時に予測するのに役立ちます。

デロイトの調査によると、製造業では機械の予知保全により設備の可用性が 10 ～ 20% 向上し、全体的なメンテナンス コストが 5 ～ 10% 削減されることがわかりました。

（４）新製品・新サービス

IoT に AI を組み込むと、データを収集して分析し、状況に応じて人間のようなインテリジェントな判断を下すことができる、新しく強力な製品やサービスを直接作成できるようになります。

たとえば、MIT の Artificial Lab の 3 人のメンバーによって開発された iRobot Roomba は、IoT と AI のテクノロジーを使用して効率的に部屋を掃除します。このロボット掃除機には、経路上の障害物や床の汚れを検出するのに役立つ一連のセンサーが組み込まれています。家の間取りを記憶し、最も経済的な動きで掃除できます。

（５）リアルタイム監視・操作

AI 対応の IoT デバイスは、厳密な監視活動の実装にも役立ちます。リアルタイム監視の一例としては、ルートを選択する際に役立つ Google マップがあります。リアルタイムの交通状況を監視し、目的地までの予想時間や適切なルートなどのあらゆる情報を提供します。

（６）リスク管理の強化

IoT と AI を組み合わせた多数のアプリケーションは、従業員の安全、サイバー脅威、経済的損失など、さまざまなリスクや脅威を組織が予測して管理するのにも役立ちます。

AI 組み込み IoT デバイスの実例

（１）交通管理

都市部では交通が深刻な問題となっており、渋滞を避けるためには常に効果的な交通管理が必要です。交通管理を人間が行わなければならないとしたら、混乱を招くだけなので難しいでしょう。しかし、AIoT はこの問題に対するスマートな解決策です。ドローンを使用することで、リアルタイムの交通を効率的に管理できるようになりました。ドローンは広範囲を監視し、交通データを送信し、その後、人工知能を使用して分析し、人間の介入なしに信号機の調整などの最終決定を下すことができます。

このシステムの一例として、Alibaba Cloud が開発した製品「ET City Brain」が挙げられます。このシステムは交通事故や違法駐車を検出する機能があり、必要に応じて信号を変更することができます。

IJETSR はまた、ドローンが人工知能を使用して交通を管理する方法と、交通管理ドローンの将来について説明する研究論文も発表しました。

（２）自動運転車

自動運転車は、AI が組み込まれた IoT デバイスのもう 1 つの使用例です。テスラの自動運転車がその最たる例だ。搭載されたセンサーと人工知能の助けを借りて、車は周囲の状況を判断して人間のような判断を下すことができます。たとえば、最適な車両速度、天候、道路状況を判断することで、効果的な意思決定を行うことができます。

（３）スマートホーム

IoTとAIの統合により、スマートホームという概念も生まれました。スマートホームがモノのインターネットを通じてすべてのデバイスを接続すると、これらのデバイスは人工知能の助けを借りてインテリジェントな決定を下す能力を持ちます。スマートホームは、デバイスをリモートで制御する機能を提供することで、私たちの生活をより便利にする力を持っています。たとえば、テレビをつける時間や、火事のときに消防署に電話する時間を事前に決めることができます。家にいないときでも、必要に応じて電化製品の電源をオンまたはオフにすることができます。

（４）人体センサー

健康を維持することは、現代の人々が直面している大きな課題です。忙しいスケジュールのため、定期的に医師の診察を受けることも多くの人にとって難しいことですが、この問題は、血糖値、心拍数、コレステロール値などを追跡し、健康管理に役立つフィットネストラッカーなどのウェアラブルデバイスの助けを借りて解決することもできます。

建設会社もこれらのセンサーを使用して作業員の姿勢を検出し、作業中の怪我を防ぐことができます。

国際革新技術・探査工学ジャーナル (IJITEE) は、IoT と AI の組み合わせがジェスチャー認識にどのように役立つかを説明する論文を発表しました。

（５）製造ロボット

製造業でも製造工程でロボットが使用されていますが、これは AI が組み込まれた IoT デバイスの別の形にすぎません。加工時間とコストを節約することで、製造プロセスの改善に役立ちます。

一例としては、ロボットを使用して高精度のレンズを製造する眼鏡メーカーが挙げられます。

（6）顔認識

顔認識装置は、AIoT のもう 1 つの重要な使用例です。顔認識は、犯罪捜査部門や、オフィスで従業員の顔を検出して出勤状況を確認する企業にとっても重要になっています。

顔認識が現在使用されているもう一つの興味深い分野は、ショッピングモールやその他の公共の場所で人々がマスクを着用しているかどうかを確認し、それに応じて違反者を処罰することです。

（7）小売分析

小売店では従業員の管理が重要な仕事です。従業員が多すぎても少なすぎても、業務の効率が悪くなる可能性があるからです。しかし、センサーと人工知能を利用することで、店舗に入る人々や店内の動きを観察し、レジカウンターに到着するまでにどれくらいの時間がかかるかを予測することが可能になります。カウンタースタッフをそれに応じて増減することで、チェックアウト時間を短縮し、生産性を向上させることができます。

収集されたデータは、将来的にピーク時間を特定し、事前に管理戦略を策定するためにも使用できます。

（８）スマートビルディング

IoT と AI が交差するもう 1 つの領域は、スマート オフィス ビルです。そのため、住宅だけでなく建物全体にAIoTを導入し、運用効率の向上やコスト管理を図ることも可能になります。たとえば、一部の企業では、建物内に AIoT デバイスのネットワークを設置して、人の存在を検知し、それに応じて温度を調整したり、人がいないときに機器をシャットダウンしたりすることで、エネルギー効率を向上させ、最終的にコストを削減しています。

建物内で発生する可能性のある火災やその他の障害を検出するのに役立つその他の機器が設置されている場合もあります。

重要なポイント

• IoT と AI の組み合わせにより、非常に強力なテクノロジーである AIoT が誕生しました。AIoT は、デバイスにデータを収集する機能を提供し、そのデータを分析して人間のような判断を下すことで、生活をより簡単でスマートなものにすることができます。
• AIoT により、家電製品、自動車、健康などあらゆるものを、物理的な介入なしにボタンをクリックするだけで制御できるようになり、人々の生活が楽になります。
• AIoT は、ロボット、スマート ビルディング、その他の従業員用ウェアラブル デバイスの助けを借りて、ビジネスを効率的かつインテリジェントにし、利益を最大化し、効率を向上させることもできます。
• また、リアルタイムの交通検知マップ、交通管理システム、顔認識などのテクノロジーを活用して、世界中の多数の人々を支援および管理する機能も備えています。