2018 Fiscal Year Research-status Report
Creation of a pedagogical course for understanding the basics of IoT-Oriented Edge Computing Focusing on the Analog Front End
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18K02973
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| Research Institution | Ariake National College of Technology |
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Principal Investigator |
石川 洋平 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (50435476)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野口 卓朗 有明工業高等専門学校, 寄附講座, 助教 (20805626)
深井 澄夫 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (30189906)
白鳥 則郎 中央大学, 研究開発機構, 機構教授 (60111316)
徳本 家康 佐賀大学, 農学部, 助教 (80445858)
堀田 孝之 有明工業高等専門学校, 技術部, 技術専門員 (80450146)
清水 暁生 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (90609885)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アナログフロントエンド / IoT / エッジコンピューティング / ミニマルファブ / 電子回路教育 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は「自然界のデータを受信・増幅・処理するAFE技術に着目した実践的教育基盤の創生」を目的としている。具体的には（１：開発）ミニマルファブを活用した実践教育特化型AFEエッジデバイスの開発 （２：教育）主要AFE技術（増幅回路とフィルタ回路 etc.）のe-learningシステム構築 （３：実証）IoT指向エッジコンピューティング教育基盤の創生と社会実装手法の提案までを行う。本年度の実績は、ミニマルファブを活用するためのツールの試用、アナログフロントエンド教育のための教材開発およびコンテンツマネジメントシステムの仕様策定である。実績の概要としては、教育効果・産学連携の2つが主である。1つ目は、東北でのIoT実験実証を通じて、エッジデバイスの必要性とシステムの堅牢性を確認するための＜情報系＞実践的システム設計等（プログラム開発等）が可能になったことに加えて、＜電子系＞であるセンサを含むLSIレベルまで意識できる教育に遷移できたことにより、学習者の伸びしろが大きくなったことである。2つ目はその過程で、産学連携等のコラボレーションが生まれ、自分たちが開発するシステムの社会実装まで目を向けれるようになってきたことである。「実践的教育」という幹に「システム開発・保守運用」「産学連携」を枝として据えることによって、STEM的能力・社会人基礎力（人間力）向上のプラットフォームの構築への道筋ができたことが本年度の成果である。学外発表は9件行っており受賞者も輩出することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在、LSI設計ツールはデファクトスタンダードなものから国産のもの、そして、フリーで使えるものまで沢山存在する。ミニマルファブを活用するためには、利用のための敷居を低くする必要がある。そのため、今回は、演算増幅器や簡単なマイクロプロセッサを題材として、学生にツールに触れてもらい、その難易度を調査し概ね想定通りのフィードバックを得ることができた。その過程で、動画等を利用した教育教材の作成を行い、統合教育環境として、CMS（Contents Management System）のような仕組みを作ることが必須であるという考えに至った。LSI試作に関しては、ミニマルファブではなく通常のファブを利用し、おおむね順調に実施することができた。本研究では「アナログ」というキーワードに着目し、「データ受信」「増幅」「処理」を意識できる人材育成を目指しており、本年度は、企業と連携して、センサから処理までを学ぶことができる教材の開発に至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、現在作成した教材の利用効果を含め、実践的教育基盤の創生に向けて検討を行っていく。研究進捗や計画に大きな変更は無く、課題としてはミニマルファブでの試作との協調が考えられる。ミニマルファブはまだ一般的ではないが、少しずつその重要性は高まってきている。安定期を待って教育基盤を作るのではなく、黎明期から未来を予測して仕組みを作ることが重要だと考えている。研究実績の概要にも示した（１：開発）（２：教育）（３：実証）をバランスよく行い、研究期間全体を通じて、研究テーマ名にも記しているIoT・AFE・エッジコンピューティングを意識した教育を実施していく予定である。
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| Causes of Carryover |
AFEから得た情報を処理するためのIoTの運用コスト（開発・保守）が大きくなった。ミニマルファブの活用に関しては申請書に書いた通り、立上り段階であるため、実際の学生による試作は次年度に持ち越すことにした。我々の取組は「実践的教育基盤の創生」がテーマであるため、時代のニーズや変遷に伴って、フィールド実験や試作を柔軟に行っていく必要があり、研究期間を通じた研究費の柔軟な運用が可能であることに感謝している。
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