AIがもたらすセンシング技術の新たな趨勢

今年のCESには、世界の58の国と地域から有名企業やスタートアップ2279社が出展した。

工業技術研究院が開発したコラボレーション‧ロボット。世界初の3Dスマート視覚センサーとAIの自己学習能力を備えたロボットだ。

世界を驚かす技術

2018年、当時政府科技部（科技省）産学司の司長であった邱求慧が、国内のスタートアップ企業32社を招いてTTA（Taiwan Teck Arena）チームを結成し、CESのスタートアップエリアであるEureka Parkに出展した。「台湾パビリオン」として、台湾のスタートアップの知名度を高めるのが目的だった。

これ以降、台湾からのCES参加の規模は年々拡大し、2年目から頭角を現し始めた。2020年、工業技術研究院、スタートアップ、AcerやASUSなどの20を超える製品がイノベーション‧アワードを受賞。2022年には、それまでオランダやイスラエルが覇者とされてきたEureka Parkに台湾は100を超えるスタートアップチームを率いて出展し、フランスに次いで2番目に大規模な参加国となった。

現在は経済部技術処の処長を務める邱求慧は、台湾のテクノロジーと研究開発はもともと非常に優れているが、これまでその実力を見せることが得意ではなかったと言う。そこで政府がCESへの出展を奨励することで、容易に世界の目にとまるようになったのである。経済部の科技プロジェクトに属する新技術が次々と国際的な賞に輝いていることからも、台湾の実力がわかる。

例えば工業技術研究院の場合、2022年に10製品を出展し、そのうち3点がイノベーション‧アワードを受賞、そこで注目されたのがAIを用いたセンサー技術だった。

工業技術研究院サービスシステム‧テクノロジー‧センターは、スマートウエラブルシステムを応用した製品で3年連続CESイノベーション‧アワードを受賞している。

iPetWeaR：ペットのスマートレーダー首輪

ペットに首輪「iPetWeaR」をつけたり、特製マットに寝かせると、飼い主はスマホなどのモバイルデバイスを通して、ペットの心拍数や呼吸、活動力などを知ることができる。

これは工業技術研究院が開発した製品だ。首輪の中にレーダーセンサーアンテナが埋め込まれていて、低電力レーダー技術を用いてペットの生体情報をモニタリングする。飼い主のモバイル装置に表示されるデータはAIが分析したもので、ペットの健康状態や情緒に異常がないかどうかが分かり、さらに位置情報も得られる。

この発明はCESのイノベーション‧アワードに輝いただけでなく、イギリスの権威ある評論サイトTechRadarによってCES 2022の「最も期待される製品トップ5」に選ばれた。またインド最大のポータルサイトBGRは、曲面の有機ELディスプレイと並んでiPetWeaRを「最もクールな製品トップ5」の一つに選んだ。

工業技術研究院サービス‧システム技術センター（SSTC）の鄭仁傑ゼネラル‧ディレクターは、この発明がこれほど注目された要因を分析する。世界で初めてペットにまったく無害のマイクロレーダー‧センシング技術を用いたペットの健康ケア製品という点だ。すでにこの技術のライセンシングは終わっており、間もなく動物病院やペットホテルで実際の応用が始まると言う。

iPetWeaRの首輪をつけた猫のアンジェラベルビー。飼い主はアプリで猫の心拍数や呼吸、活動力などを見ることができる。

犬も鳥もウサギも

ペットからスタートしたのにはきっかけがあった。実は工業技術研究院SSTCの林宏墩‧組長の家の猫が突然狂ったように暴れ出したのである。彼はもともと「レーダーセンシング」を専門としていたため、これをペットに応用すれば、原因か分かるかもしれないと思ったという。

だが、「低電力レーダーセンシング」を研究しているSSTCでも、ペットには被毛があるため、まず毛を剃らずにデータが取れるかどうかを研究する必要があった。

また、スマート分析の部分では、ペットの品種別の脈拍や活動に関するモデルを確立しなければならない。

ペットは家族でもある。鄭仁傑は、将来的にはここからさらにペットの出生やワクチン接種、病気の記録などを網羅した健康手帳を確立し、動物病院やペットホテルとつなぐことができると言う。ペットのウエアラブルデバイスのビジネスだけではない。現在すでにアメリカやオーストラリアの大規模牧場から、牛の生理、泌乳、疾病などに関するオファーもあり、ビジネスチャンスは牧畜産業管理にも広がっている。

レーダーセンサーアンテナを内蔵したマットに猫のMoMoが座れば、低電力レーダー技術によって生体情報が得られる。

RGB-D AI：コラボレーション‧ロボット

工業研究院スマートセンシング及びシステム技術センター（SSSTC）が開発したコラボレーション‧ロボットもCESイノベーション‧アワードを受賞した。世界初の3Dスマート視覚センサーを持ち、物をつかむロボットである。

この頭がよい働くロボットは、世界第二のコラボレーション‧ロボット‧メーカー、台湾の達明機器人（Techman Robot）の生産ラインですでに働いている。

世界の大手メーカーが生産する産業用3Dカメラは小さいものでも11×3×2センチという大きさだが、SSSTCはまったく新しい技術をもって、1.4×0.8×0.35センチの3Dセンサーを開発した。体積は168分の1、速度は38.6倍で、原価も5割以上削減できた。長さ1メートルの大型ロボットアームにつけることもできれば、数マイクロメートルのICチップにピンをつける作業にも用いることができる。

経済部（経済省）技術処 邱求慧‧処長

「現在世界では、イノベーションをもってイノベーションを行なうことが趨勢になっています。大企業によるイノベーティブな研究開発は、しだいにスタートアップに取って代わられているというのが、CESイノベーション‧アワードに対する私の見方です」

AIの頭脳を持つロボットアーム

この産業用ロボットの、どこが世界的な舞台で注目されたのだろう。

SSSTC研究開発組の陳柏成‧組長によると、人の目は明るい物も暗い物も見分けることができるが、センサーの場合、光を吸収する黒い物を見慣れてから急に光を反射する金属を見ると問題が生じやすいと言う。これまではエンジニアが1～2日をかけて光学パラメーターを入れなおさなければ、はっきりと見分けることはできなかった。そこで開発チームは視覚パラメーターを直接センサーに入れることで材質の反射の再現率を2.1倍高めたところ、テストの結果、8時間かかっていた調節が15分でできるようになった。

現在、世界中の生産ラインで使用されている産業用ロボットは、まだ十分に「見たり考えたり」することはできないため、メーカーが生産ラインを切り換えたり、ロボットの機能を高めたりするときは、技術者が1～2週間をかけてプログラムを書き直さなければならない。

そこでSSSTCのチームはアルゴリズムを改善し、AIロボットが物を取ったり置いたりする技術を自己学習するようにした。これを用いれば、工場が生産ラインや原材料を切り換える際、ソフトの技術者が15分でパラメータを調整するだけで、すぐに物を取る場所が決められ、物を識別し、巧みにピッキングし、聡明に分類するという目標を達成することができる。

この「頭と手」を持つRGB-D AIロボットは生産ラインの技術者に取って代わることはできないものの、その作業負荷を大幅に軽減することができる。現在すでに工作機械や靴、衣類、自動車部品、電子産業のPCDなどの生産ラインに応用され、スマート製造を支えている。

工業技術研究院サービス‧システム技術センター 鄭仁傑ゼネラル‧ディレクター

「iPetWeaRは、操作性とリアルタイム‧モニタリング、動物に対する人間的な関心を兼ね備えた商業的価値を有しています」

サーマル‧センシングで健康状態を確認

工業技術研究院のもう一つの優れた分野であるサーマル‧センシング技術は、感染症拡大防止に広く用いられ、一度に大勢の人の額の温度を測定して入場管制などに役立っている。SSSTCがこの技術を在宅介護の分野に広げた製品が、CES 2022イノベーション‧アワードに輝いた。

SSSTCが高齢者介護施設や病院などで行なった「リモート健康ケア」に関する調査によると、介護を受けている人の9割が、自分のプライバシーがカラー映像で遠隔モニタリングの装置に送られることを望んでいないことがわかった。服を脱ぐ様子などもすべて録画されるのは嫌だと考えているのである。

SSSTCのゼネラル‧ディレクター朱俊勲によると、健康モニタリングにおいてプライバシーに配慮した場合、唯一の方法は赤外線を使うことだという。しかし、現在市場に出ている赤外線センサーはデータを精確に読み取ることができない。そこでSSSTCは「スマート‧サーマル‧センシング‧システム」の開発を試みたのである。

毎年開かれるCESのブースで、工業技術研究院は人間のニーズを出発点にしたマーケット志向の製品を紹介し、CESイノベーション‧アワードの常連となっている。（工業技術研究院提供）

介護の息抜きを支援

赤外線を健康モニタリングに用いるメリットは、夜間に消灯した後でも観察でき、しかもプライバシーが守られる点にある。しかし、画像の解析度はカラー画像には及ばない。

研究開発組組長の陳柏戎は例を挙げる。ベッドに横たわっていた人が起き上がった時、サーマル画像では人が2人いるように見えてしまう。1人は「起き上がった人」、もう1人は「横たわっている人」だ。ベッドに残っている体温が映し出されてしまうのである。

そこでSSSTCは、AIに「残留温度」と「環境温度」の訓練を行なった。サーマル画像のモニタリング技術のレベルを高めれば「本物の人」、つまりケアを受けるべき人の呼吸や心拍数、体温などを測定できるからだ。中でも温度を見ると、測定できる温度差はプラスマイナス0.1℃という精度を実現できる。

現在この設備は、台湾大学病院、秀伝病院、嘉義キリスト教病院などの介護部門と協力し、手術直後やハイリスクの患者の資料を入力し、カメラにAIを搭載することで転倒や移動などの異常を通報している。このサポートがあることで、介護の人手も大幅に削減できる。

注目したいのは、SSSTCの革新的サーマル‧スキャニング技術である。100万画素という要求に応え、購入費を大幅に削減することで、僻遠地域の診療所や家庭のリモート医療の需要に応えることができるものだ。世界的に介護者が不足している中でのこのソリューションは、今後はスポーツやフィットネスなどの健康モニタリングにも展開できる。人にサービスを提供するテクノロジーによって世界はより良くなっていくのである。

工業技術研究院、スマートセンシング及びシステム技術センターのメンバーは、センサー技術の分野で平均10年以上の経験を積んでおり、コアテクノロジーを掌握しているため国際競争においても大きな力を発揮できる。前列左から4人目が朱俊勲‧ゼネラルディレクターだ。