連結性 (Connectivity)

モノのインターネットで分類されるデバイスとそうではないデバイスを仕分ける核心は連結性であり、モノのインターネットで最も重要な位置を占める自動車が従来の自動車と区別される核心機能もまた連結性である。従来の自動車にも連結性がなかったわけではない。携帯と自動車をBluetoothで連結して電話したり、音楽を聴くのも連結性である。モバイルアプリで自動車のドアを閉めたり開けたり、エンジンをかけるなどの機能を提供するテレマティクス(Telematics)も通信会社を通じた移動通信を使用している。

従来の自動車と区分してコネクティッドカー(Connected Car)と呼ばれる自動車は、従来の通信連結よりも幅広い連結性を追求している。自動車と自動車の間の通信であるV2V(Vehicle-to-Vehicle)、自動車と道路であったり、自動車とインフラ間の通信であるV2I(Vehicle-to-Infra)、自動車と電力網の間の通信であるV2G(Vehicle-to-Grid)、自動車とモバイル機器間の通信であるV2D(Vehicle-to-Nomadic Device)、自動車と家を連結するV2H(Vehicle-to-Home)などがこれに該当する。自転車、二輪車などの交通手段を使用したり、歩行者との通信であるV2P(Vehicle-to-Pedestrian)も新しい通信モデルとして浮上している。車両製造会社は、テレマティクスを通じた断片的サービスより、さらに幅広いサービス提供に向け、クラウドやオンラインサービス連結を提供できる通信モデルを準備している。この通信モデルは、V2N(Vehicle-to-Network)、V2S(Vehicle-to-Service)、V2C(Vehicle-to-Cloud)などの多様な名称で呼ばれている。

V2Gモデルは、前述した「電化」段落で説明したように、電気自動車が充電器を通じてSecondary Actorと連結されるサービスを反映したものだ。V2Hモデルで主導権を先取りするため、サムスン電子などの家電メーカー各社はスマート冷蔵庫やスマートテレビと自動車を連結する試みをしている。自動車製造会社であるフォルクスワーゲン(Volkswagen)は、2016年CES展示会でLG電子の冷蔵庫と連結するシナリオに対し、展示をしたことがある。最近は、音声認識機能を搭載したスマートスピーカーの躍進が目立っているが、これをリードするのがアマゾン(Amazon)のアレクサ(Alexa)サービスである。2018年CESでは自動車だけでなく、モノのインターネット（IoT）機器をアレクサと連結した製品がたくさん展示された。アレクササービスとアマゾンクラウドを媒介にし、自動車とモノのインターネット機器、家が連結されるシナリオが自然に完成されることができた。これと類似の試みは、アップルのカープレー(Apple–CarPlay)やグーグルのアンドロイドオート(Google–Android Auto)を通じても行われている。カープレーやアンドロイドオートを搭載した自動車は、アップルのクラウドやグーグルのクラウドを通じて、他のデバイスと簡単に連結できる。

各国政府が興味を持っている分野は、V2VとV2Iモデルだ。V2V通信を通じて、車両間の衝突事故を減らし、V2Iを通じて安全運転に必要な交通情報を提供することで、事故を減らして安全を高めることを目指している。米国・ヨーロッパ・日本・中国・韓国で推進されている次世代交通システム(C-ITS:Cooperative Intelligent Transportation System、協調型高度道路交通システム)事業はV2VとV2I通信に基盤して、交通システムを革新する事業だ。今後のV2Pモデルも次世代交通システムに反映されるものと予想される。

自動車製造会社がリードするV2C/V2SモデルとV2Hモデルを通じて、自動車は単なる移動手段ではなく、様々なオンラインサービスを活用する空間としての価値を高めて新しい事業を創出できるようになる。これらのサービスは、次世代自動車への変化であるSPACEの中で「プラットフォーム」部分と大きな関連性を持つ。

よく自動車の未来像をスマートカー（コネクティッドカーを含む意味）だと言う。自動車がスマート機器の一つになるということだ。私たちがすでに持っているスマート機器が一つある。スマートフォンである。スマートフォンには連結性がないと、特にインターネットがつながらないと仮定してみよう。もしくは、コンピューターでインターネット接続が出来ないと考えてみよう。たぶん、スマートフォンやコンピューターをどうやって使用しなければならないかを悩むようになるだろう。新たなスマート機器であるスマートカーも同じだ。自動車がスマートカーで進化するために必ず必要なものが連結性だ。

自動車の安全度を高めたり、活用度を高めるために連結性は重要な役割をするが、連結性を持つために通信チャネルが公開され、セキュリティ脅威も共存することになる。信頼できない主体が生成した誤った情報が自動車の運行を妨害したり、露出されたチャンネルを通じてハッカーの攻撃が入ったり、ハッカーが自動車を制御することも可能になる。IT環境でのセキュリティ事故は金銭的な被害で止まるが、自動車のセキュリティ事故は人の生命と安全と直結するために、その重要性が非常に、いや、最も高い。自動車が通信を通じて外部と安全に連結するためにはセキュリティが必ず解決しなければならない課題であるものだ。

自律走行 (Autonomous Driving)

未来が背景となるドラマや映画でよく登場する技術が自律走行だ。自律走行は、未来技術ではない。今も船舶や飛行機は自律走行機能をすでに適用し、運行している。船舶や飛行機は決められた航路に沿って自律走行をするが、自動車は道路の急変する状況に対処しなければならないため、自律走行を適用すことが簡単ではなく、まだ未完の技術として存在している。

海外のたくさんの企業が巨額の資金を投資し、自動車向けの自律走行技術を開発しており、自律走行自動車の交通事故で死亡者が発生したという記事も主要なニュースとして取り上げられている。

ある会社では自律走行3段階の技術を開発したとし、ある会社では自律走行4段階を開発したという。自律走行技術のレベルを定義した「SAE J3016標準」では自律走行段階を0~5段階に分けており、3段階以上を自律走行自動車(Autonomous Vehicle)と見ている。

(イメージ出典 : iQ.intel.com)

自律走行の4段階の技術は3段階の技術より優れた技術なのか。そうかもしれないが、そうではないかもしれない。米国運輸省(DoT:Department of Transportation)傘下の道路交通安全局(NHTSA:National Highway Traffic Safety Administration)が2016年に作成した「Federal Automated Vehicles Policy」ではODD(Operational Design Domain)を自律走行の構成要素に含めている。

(イメージ出典 : “Federal Automated Vehicles Policy”, NHTSA, 2016)

ODDは、自律走行が動作できる条件である地理的位置・道路類型・走行速度範囲・天気などの制約を含む。同一のODD条件から見ると、自律走行3段階の技術が自律走行4段階の技術より優れた技術であることは事実だが、ODDが異なれば、どの技術がさらに優れた技術なのかを判断することが容易ではない。快晴の天気でドイツのアウトバーンを走ることのできる自律走行4段階の技術と可視距離が数十メートルしかならない大雨の状況でも都心の繁華街を走ることができる自律走行3段階の技術を比較するのは難しいことだ。

アメリカのNHTSA文書では自律走行自動車が遵守すべき技術の要素としてサイバーセキュリティ(Cybersecurity)を明示している。自律走行とセキュリティは何の関係があるのだろうか。

自律走行自動車は、自動車に搭載されたカメラ、レーダー(radar)、ライダー(LiDar)、赤外線センサーなどの様々なセンサーを通じて周辺を認識して、どのように走行するかの判断をリアルタイムでする。センサーから収集したデータを分析し、リアルタイムで判断することがまだ未完の技術であり、悲劇的事故が発生したりもする。2016年に発生したテスラ自動車の交通事故は、左折する白いトレーラーの横面と空を区分しなかったせいで発生した事故だった。(*1) それなら、ハッカーがセンサーの正常動作を妨害したり、信号をかく乱し、自動車が誤った判断を下すよう誘導することも可能ではないか。人も真正面から強力な光を見ると、しばらくは前を見ることができない状態になる。同じく、自動車のカメラにも強力な光を照らすと、自動車はすぐ前の障害物も識別できなくなる。このような攻撃は高価な装備や高度の技術が必要なものではない。性能の良い電灯や大きな鏡だけあっても犯しかねない犯罪だ。車両が内蔵センサーだけで周辺の状況を判断することには限界があるため、自動車が周辺の他の自動車や道路と情報をやり取りしながら自律走行をすることになる。このような自律走行を「自律協力走行」という。

「連結性」で説明したV2V通信とV2I通信が自律協力走行でも使用されるものだ。外部との通信を通じて、周辺状況に対する情報を得るため、通信相手に対する信頼を検証し、通信チャンネルの信頼可否を検証することが必要になる。

自律走行で使用されるまた違う形の通信がある。自律走行タクシーを運営するタクシー会社を想像してみよう。タクシーを利用しようとする乗客がタクシー会社に要請すれば、タクシー会社はタクシーのうち、特定のタクシーにお客さまの状況を伝えなければならず、その前にタクシーの現状を会社がリアルタイムで把握し、顧客の需要が多発する所へタクシーを事前に移動させておくことも必要である。この場合にV2NもしくはV2Cモデルの通信を利用することになる。自律走行自動車は内蔵されたセンサーを使用するが、外部通信を使用することもあるためにこの通信のためのセキュリティが確保されなければならない。

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【出典】

*1:http://www.straitstimes.com/world/united-states/tesla-car-on-autopilot-crashes-killing-driver

※ 本コラムは、3回に分けて掲載されるます。

SPACEとは?

モノのインターネットやクラウドのような言葉が日常的な用語となり、技術系で働かない人々にももう不慣れでない。近年では、様々な分野で第4次産業革命を言及しながら、社会全般にわたって大きな変化と革新を持って来るはずだと期待している。まさに、その第4次産業革命を率いる技術が「モノのインターネット」と「クラウド」である。モノのインターネットは、デバイス・自動車・家電などがソフトウェアと通信関連結をもとに、ネットワークに接続されてデータを交換できる一連のネットワークと定義される。(*1)第4次産業革命のために必要な要素がたくさんあり、モノのインターネットのデバイスの種類もたくさんあるけど、第4次産業革命の主力であるモノのインターネットを導く主役は、自動車である。

(イメージ出典 : space.com)

18世紀後半、蒸気機関車が商業的な目的で開発され、19世紀末に石油を使用する内燃機関エンジンを搭載した自動車が発明されて以来、自動車の変化は着実に続かれてきた。自動車はさらに安全に、さらに早く、さらに便利な移動手段として我々の生活に欠かせないものになった。最近は、自動車の限界を超える変化も起きている。近いうちに我々は空を飛んだり海の中を通る車を購入するようになるかもしれない。2018年2月、自動車は宇宙に行った。(*2) イーロン・マスク(Elon Musk)がSpaceX宇宙船にテスラ(Tesla)自動車を宇宙に送ったのだ。イーロン・マスクという人物があまりにも独特な人物でもあろうが、この事件は、「従来の自動車が持っていた限界を超える。」という新しい観点を我々に 提示したとみられる。

宇宙を意味する単語である「SPACE」 は、空間という意味も持っている。自動車と空間は別の概念とは思えない。自動車が提供する移動性が人間の生活空間を広めて、自動車を運転する間に提供する室内空間が我々のまた一つの生活空間となっている。もはや、地球という空間（SPACE）の限界を超え、宇宙（SPACE）まで行った自動車をみることになったのだ。

イーロン・マスクは、自動車を宇宙に送ったが、彼は電気自動車専門製造会社のテスラをリードする人でもある。私たちの周りで電気自動車を見るのがさほど難しくないようになった。純粋な電気車もいるが、ハイブリッド自動車やプラグインハイブリッドカーまで含めば、電気自動車はもうかなりありふれたものになった。自動車分野で起きている変化はそれだけではない。それでは、自動車の変化を見てみよう。

宇宙、または空間を意味する「SPACE」をSecurity, Platform, Autonomous, Connectivity, Electrification の 5つの単語の組み合わせと定義したい。人々からよく「未来自動車」と言われるスマートカー(Smart Car)が上記の5つの技術概念を必修的に要求する。

電化 （Electrification）

イギリスとフランス政府は、2040年からガソリンやディーゼルなどの化石燃料を使用する内燃機関車の生産を禁じることを発表した。(*3) オランダ政府も2030年からは内燃機関車の生産を禁じることを発表し、(*4) ドイツ政府も2030年から内燃機関車の生産を禁じる方案を検討中である。車両製造会社のボルボ(Volvo)は2019年以後、内燃機関車両の開発を中断すると宣言した。(*5) 2040年には新車モデルの35%が電気自動車になるはずという見込みもある。(*6)

内燃機関エンジンを使用する一般自動車がエンジンの動力を車輪まで伝えるためのパワートレイン(Powertrain)を中心に動作することに比べ、電気自動車は電池とモーターの組み合わせでさらに単純で軽い構造で動作できるメリットがある。電池充電の頻度と所要時間が電気自動車の便利さや性能を示す主要指標になったりもする。電気自動車の充電を電気自動車の内蔵電池に電荷を満たす単純な作業と勘違いしやすい。しかし、電気車の充電ケーブルは電気を伝えるだけでなく、データの送受信も一緒に行われるように作られている。私たちが使用するスマートフォンをコンピューターに連結すれば、充電とデータ同期化が共に行われることを連想すれば理解が容易になる。

電気車の充電ケーブルは電気自動車の新たな通信チャンネルと理解する必要がある。充電する間、充電のために使用した電気ほどの費用決済が車両と充電器の間の通信を通じて自動で行われる。このようなサービスをプラグ＆チャージ（Plug&Charge）あるいはプラグ＆ペイ（Plug&Pay）と呼ばれる。停車した状態での有線充電ではなく、走る中でも充電が可能な無線充電までできれば、プラグ&チャージ（Plug&Charge）技術は今後さらに主要な技術になるだろう。

充電にかかる時間も新しい意味を持つことができる。電気自動車の充電は数秒ぶりに行われない。数十分、あるいは数時間はかかってから充電が完了される。この時間の間、車両と充電器の間には安定的な通信チャンネルが維持されるので、この通信を活用して車両を診断したり車両に必要なソフトウェアや情報を更新することも可能だ。車両の充電器が車両に電気を供給しながら車両を診断したり、車両にソフトウェアを供給する接点の役割も共に果たすようになるのだ。充電器と連結し、決済を含む様々なサービスを提供する主体を電気自動車分野ではSecondary Actorと呼ばれる。

車両と充電器、充電器とSecondary Actorの間で通信が存在して、安全な通信のためにはセキュリティが必要である。通信で連結される主体間の認証を提供して、機密性が必要なデータに対して暗号化を提供して、整合性と認証性が必要なデータについては、電子署名を提供することがセキュリティの基本的な範囲である。決済を安全に提供してSecondary Actorが提供するサービスの信頼度を確保することもセキュリティが解決しなければならない宿題だ。

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【出典】

*1:https://en.wikipedia.org/wiki/Internet_of_things

*2:https://www.space.com/39633-spacex-tesla-roadster-starman-final-photo.html

*3:http://global-autonews.com/bbs/board.php?bo_table=bd_008&wr_id=2387

*4:http://thegear.co.kr/15232

*5:http://www.autodaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=336321

*6:https://www.bloomberg.com/features/2016-ev-oil-crisis/

※ 本コラムは、3回に分けて掲載されるます。