20170703_07 IoTシステム開発スタートアップって本を書こうと思ったら大変だった

ユニアデックス株式会社
エヴァンジェリスト☆タカハシ
高橋優亮
2017年7月
「IoTシステム開発スタートアップ」
って本を書こうと思ったら
大変だった！

Copyright©2017 UNIADEX, Ltd. All rights reserved. 2
IoTシステム開発スタートアップ
IoTシステム開発スタートアップ
～プロトタイプで全レイヤをつなぐ～
著者
吉澤穂積、下拂直樹、松村義昭
吉本昌平、高橋優亮、山平哲也
書籍情報
›単行本（ソフトカバー）：265ページ
›出版社：リックテレコム
›発売日：2017/05/10
›サイズ：23.8x18.2x1.3cm
›定価（本体2,600円＋税）
›ISBN978-4-86594-094-7

目次
1. そもそも「IoTシステム」とは？
吉澤穂積
2. IoTシステムの活用方法
下拂直樹
3. IoTシステムを実現するためのアーキテクチャ
松村義昭
4. フィールド層の実装
吉本昌平
5. プラットフォーム層の実装
高橋優亮
6. オペレーション層の実装
山平哲也
I部
II部
(124p, 49%)

背表紙…

第１章：そもそも「IoTシステム」とは？

第２章：IoTシステムの活用方法
2.1 活用モデルの分類
›モニタリング、制御、分析、学習
2.2 害鳥対策システムのストーリー
›構成要素、シナリオ、応用
2.3 IoT標準化団体とその動向

第３章：IoTシステムを実現するためのアーキテクチャ
3.1
IoTの一般構成
3.2
鳥害対策の
アーキテクチャ

第II部
ここからが本番

４章と５章の筆者が、執筆前に考えたこと
最近MSさん、本気でトンがってるよね。カッコいいね。
MSの新しい取り組み採用して実装して、応援しようよ。
›Windows 10 IoT Coreをラズパイに入れてやってみよう？（フラグ１）
›Azure ML使ってみようか！（フラグ２）
›Azure VMにLinux + Pythonでやってみようか！（フラグ３）
›やっぱIoTの本だからAzure IoT Hubは使わないとね（フラグ４）
›IoT Hubはバイナリデータ通るようだから簡単だね！（フラグ５）
害鳥対策システムか…
›アイドルや猫の認識してる人いるから鳥も簡単でしょ？（フラグ６）

フラグ１
Win10 IoT Core

第４章：フィールド層の実装

あれ….NetのAPIが…少ないぞ？！

Windows 10 IoT Core API Porting Tool
Windows 10 IoT Core only
supports subset of the Win32
and .Net API surface area
available on various prior
versions of Windows.

第４章：フィールド層の実装
フラグ２
Azure ML使おう

Azure MLで画像検出/認識やるには…
あれ…もしかして、全部手作り？
›QVGAサイズの画像のうち面積1/64くらいの害鳥を検出するとなると
40x30、120次元のカラー画像
›このサイズで鳩を検出するためのCNNは…
›教師データのストレージコストは…
›いや、待て待て、画像解析の書籍になってしまうわ！
お、OpenCV functionが使えるって書いてあるぞ！
›ImageのRead/Writeのみ？！ダメじゃ～ん
Azure MLはWebアプリ化しかできんのか（当時）ツライのぉ

フラグ３
Linux + Python

MSさんOSSに力入れてるし Linux + Python で行こうか
想定
›読者は無料枠で使うから、安いVM立てられるLinuxだよね
›Azure MLはPython2をサポートか…ならPy2使っとけば大丈夫だよね
現実
›うわ、APIどれが正式？てかドキュメントどこ？何が正しいの？
›うわ、APIはPython3用ってどういうことだよ！
›うわ、昨日まで動いてたコードが突然動かなくなった！何が起こった？！
›うわ、API開発者のブログにひっそり
「マイナーバージョン0.1上げた。
互換性捨てた。過去のはもう動かん。すまんの。」

フラグ４
IoT Hub使おう

IoTの本だしIoT Hub使うのがいいよね
 想定
›小型デバイスから使えるんだから、そんな難しいAPIじゃないよね
›Azure SB QueueとかAmazon SQSとかUNIX pipeとかTCP Socketとかきっとそ
んな感じだよね
 現実
›うわ、API非対称！
› デバイス側とサービス側でAPIが違う…だと？！
›デバイス側はいっぱいAPIあるね。Pythonもある。簡単だ、よかった…
›ぎゃぁ！サービス側、複雑！地獄！
› そもそもPython APIがない！
› Javaは…Maven前提？！…Node.jsはドキュメントない！….NET？Linuxっぽいか？…
› AMQPだからApache Proton Python APIで
動作したって書いてるブログあったけど動かん！嘘つき！認証通らねぇよ！

IoTの本だしIoT Hub使うのがいいよね(続)
結局どうしたか
›IoT HubのサービスサイドはStream Analyticsに接続できる
›Stream AnalyticsはSBS Queueに接続できる
›SBS QueueならPythonから読み書き対称のAPIでアクセスできる
デバイス
IoT Hub
Stream
Analytics
Service Bus
Queue
害鳥検出
IoT Hub Device SDK Service Bus SDK
Microsoft Azureが提供するサービス

フラグ５
IoT Hubに写真通そう

IoTHubはバイナリデータ通せるから余裕だよね
想定：デバイス側のWin10 IoT CoreのAPIは少ないらしいけど
›カメラ画像なんて、どうせなんかのバイナリでしょ？
›IoT Hubはバイナリ通るって書いてあるから大丈夫大丈夫
›こっちはLinux + Pythonだから受け取っちゃえば何とでも変換できる
›そのまま送ってよ、こっちで何とかするから！(^o^)/
悲劇１：Stream Analyticsは生バイナリが通らなかった..orz
›構造化データで、形式はCSV, JSON, Avroのみ受け付ける
›デバイス側で頑張ってJSONにエンコードしてもらった
悲劇２：Stream Analyticsの出力にJSONを選んだのに
›JSONを埋め込んだ謎オブジェクトが出力されてきた
›どこにも仕様が書いてなかったので適当デコーダー書いた

みんな大好き！リバースエンジニアリング！
オフセットタイプデータ意味
00h 文字 ‘@’ 不明
01h 整数 6 続く文字列の長さ
02h～07h 文字列 “string” データ型？
08h 文字？ 08h 不明
09h 整数 33h 続くURLの長さ
10h～3ch 文字列 “http://schemas.microsoft.com/2003/10/Serialization/”
3dh フラグ？ 9ah：データ長は2バイト
9ch：データ長は4バイト
データ長が何バイトで表
現されるか。
3eh～3fh
または
3e～41h
整数リトルエンディアンの2または4バイト実データの長さ
40h または 42h
～最後の1バイ
ト手前
文字列受信したJSON文字列実データ本体
末尾1バイト整数？ 01h 不明

フラグ６
ハト認識簡単だよね

ニューラルネットに「鳩」を教えたり…

もっと「鳩」を教えたり…

ひたすら鳩の画像を…

鳩に疲れて…
探さないで
ください

鳩を認識するまでに
 100やそこらの教師データでは誤検出だらけ
›人間なら100くらいでも、まぁまぁ行くのになぁ
 初期画像ネットで収集するのもツール化するか…
›Microsoft Cognitive Search APIで画像収集
›BING API v4だったのに、Cognitive Search API (BING v5)に…
 画像が多いなら…大人数で画像にタグ付けできる仕掛け作ろう
›jQuery, jCrop, Python Flask, SQLite3で、タグ付けアプリ作るところから解説
 画像認識エンジンは自分で作らない。OpenCVで
›ぐはぁ、アルゴリズムの選定で学習時間が300倍も違うとは…
 16000件くらいの教師データ用意したら、まあ検出するようになった。

「ベランダ菜園の害鳥検出」を今振り返れば
MSさんほどの会社がトンがると、ハンパないよね。大変だね
MSの枯れた技術を採用して実装して、安心しようよ。
›ラズパイに入れるならRaspbianだよね。Python動かせるし
›Cognitive Services API使ってみようか！(枯れてないけど)
›サーバはWindows + C#/.Netが簡単だったかもね
›Azure Service Bus Queueで済むものはそれで済ませば…
›Stream Analyticsを使う練習を読者に提供できたのはよかったね
害鳥対策システムか…
›改めて言う、鳥は大変。OpenCVでは性能出ない感じ
›一周回ってAzure MLで最初から作った方がよかったかも

本書執筆の結果…私、高橋優亮は
VMware
vExpert
2011-2017
Microsoft
MVP
2015-2016
Cloud and Datacenter Management

ユニアデックス株式会社
エヴァンジェリスト☆タカハシ
高橋優亮
2017年7月
「IoTシステム開発スタートアップ」
って本を書こうと思ったら
MVP落ちた！

IoTシステム開発スタートアップ
IoTシステム開発スタートアップ
～プロトタイプで全レイヤをつなぐ～
著者
吉澤穂積、下拂直樹、松村義昭
吉本昌平、高橋優亮、山平哲也
書籍情報
›単行本（ソフトカバー）：265ページ
›出版社：リックテレコム
›発売日：2017/05/10
›サイズ：23.8x18.2x1.3cm
›定価（本体2,600円＋税）
›ISBN978-4-86594-094-7

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