2019 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, 創造工学科, 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, 技術長 (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、旧来のメガファブを利用した設計・試作教育の実施と、ミニマルファブによる試作に着手したことである。集積回路教育に関しては、高専4年生（大学1年相当）の学生35名に対してインバーターのレイアウト演習を実施し裾野を広げることができた。その後、そのノウハウを身につけた学生を含む有志16名でミニマルファブを想定した設計を行った。ミニマルファブでの試作は、前準備として、適切なレイヤー選択や設計ツールの整備が必要であり、LSI設計CADベンダーの協力により継続的に実施可能な体制がほぼ整った。その他、プログラムにより組み替え可能なアナログデバイスを用いた実験実習を通して、センサ近傍の処理であるエッジコンピューティングを意識するための教育が可能となり工業高校向けインターンシップでも試行的に活用した。緊急事態宣言の影響により、今後の試作や教育環境の再構築が予想されるが、新しい生活様式を視野に入れて、SNSや同時双方向ツールを活用して柔軟に対応していきたいと考えている。本研究の論文・学外発表は16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
集積回路の設計およびメガファブでの試作、その後の検証に関するノウハウの蓄積が進んだ。特に、ミニマルファブによる個々人の回路を実現する環境も整いつつある。FPGAによるデジタル回路教育と並列して、再構成可能なアナログデバイスを用いた教育を実施することにより、しなやかに組み替え可能なハードウエアの存在を意識づけることができている。LMSを用いた学習環境の整備にも着手しており、今まで取り組んできたIoT×農業との融合を目指し、社会実装まで想定できるエンジニアの育成に着実に近づいている。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年の課題であったミニマルファブでの試作を実施したことが大きな進展である。ミニマルファブはまだ一般的ではないが、日本でオリジナルの回路を迅速に開発するという国内回帰ニーズの後押しもあり、少しずつその重要性は高まってきていると感じている。昨年と同様の文言となるが、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（プラットフォーム）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継続して実施していく予定である。
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| Causes of Carryover |
IoT分野のフィールド実験や検証に費用がかかった。ミニマルファブの整備状況を考えて、費用の持ち越しを行っている。また、試作したチップの検証や次回試作のタイミングが未定であるため、実施可能となり次第随時設計を行っていく。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る。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ます。
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