IoTを活用した超マスート社会実現のための数理情報技術育成用実践的教材の開発

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IoT・AI技術の普及を担う数理・情報技術分野の技術者は需要に対して不足すると指摘されており, この分野の技術者の育成は重要な課題である. そこで, センサ技術, ネットワーク技術, 制御技術などのIoTの基礎技術を学習できる実践的教育教材とシステムの開発を実施した.教材は, 軌道上を走行する電車車輌(JR)の効率的走行を支援するシステム構築をテーマとして開発した. 身近なJRをテーマとすることで学生が成果をイメージしやすい仕様とした. 教材は, 実験基礎技術を習得できるように3つに分けて開発した. 1つ目は, 車輌の速度や位置を取得するセンサ技術を習得するために加速度センサ, GNSSを搭載した実験装置を開発した. 2つ目は, データを集約・解析するためにネットワーク・データベースに関する技術を習得できるように「MySQL」, 「Apache」, 「PHP」を連携させたシステムを「Raspberry Pi」を用いて構築した. 3つ目に, PWM制御を習得できるように車輌の速度制御を実施する装置を開発した. これらの実験装置を結合させて車輌を制御する過程で, 情報を集約・解析し, 現実社会へと反映させる数理・情報分野の技術を養える.開発教材で, 2台の車輌が衝突せずに目的地に最短時間で到達することを目的に実験を試行した. 結果, 速度と現在位置の座標データから速度制御する方式では, 効果を視認するために一定の距離が必要となり, 軌道の設置などで実験開始まで多くの時間とk移動の設置に伴い多くの実験スペースが必要となった. このため, 実験として導入するためには, 省スペースで長距離の軌道環境を構築する必要がある.本研究で得られた成果物は, 電車をモチーフとしていることから, 学生実験のみでなく小中学生を対象とした公開講座への応用が可能である. 子供でも安全に取り組めるようにアプリケーションを開発することで, 優秀な技術者の育成・確保に活用できる.