JPC2018[F1]航空宇宙技術の発展と Microsoft HoloLens を活用した次世代可視化への挑戦

Microsoft
Japan Partner Conference
2018

P.3Microsoft Japan Partner Conference 20182018/8/31
[略歴]
・1992年機械工学専攻修了
・同年科学技術庁航空宇宙技術研究所入所
・2000年米国IBM Visiting Scientist ASCI HPSSプロジェクトに参加
・2006年宇宙航空研究開発機構主幹研究員
・2015年4月から同スーパーコンピュータ活用課長
[研究分野、研究テーマ]
・ネットワークセキュリティ
・大規模ストレージ
[所属学会等]
・情報処理学会
・日本機械学会
・登録情報セキュリティスペシャリスト(第001948号)

航空技術
宇宙科学
ミッション
“HAYABUSA
”
宇宙開発
地球観測
・2003年10月に設立
・職員：1,526人
・予算：1540 億円(13億ドル、12億ユーロ)
(2018年度)
■JAXAについて

■JAXA可視化技術の歴史概要(1/3)

・
・
1985
・
・
・
・
1990
・
・
・
・
1995
・
・
1983
FACOM M380 20MIPS
◆カルコンプによるグラフの描画
単色の線のみの表現
1987
FACOM VP400 1.14GFLOPS
◆３次元グラフィック端末
計算結果をカラー表示モニターで
確認が可能となった。
1993
NWT 280GFLOPS
◆アニメーションコマ撮り装置
アニメーションの表現により
非定常計算の可視化が可能
となった。
ただし、ビデオのコマ撮りに
時間がかかった。
この頃よりWSによる
可視化技術が進化

・
・
2000 ・
・
・
・
・
2005 ・
・
・
・
・
2010 ・
・
・
・
2002
CeNSS 9.3TFLOPS
2009
JSS1 135TFLOPS
◆初期デジタルアニメーション
コマ撮りよりは簡単だが、
数分の記録しかできなかった。
◆デジタル編集機
スパコンで計算した結果を
簡単にアニメ動画ファイルに
出力可能となった。
◆立体視への応用
奥行きのある画像で
シミュレーション結果を
可視化。
◆裸眼立体視
◆３Dプリンタ
計算結果の
立体化へ。

■JAXA可視化技術の歴史
■カルコンプによるプリント可視化 1983〜1993
可視化デバイス可視化事例
２次元翼の流れ
オイラー方程式による
翼胴結合体の等圧線図
カルコンプによる可視化
ロール紙にインクで描くプロッタを
利用し画像をプリントすることが
できるようになった。

■３次元グラフィックス端末
エンジン翼列
乱流
COMTEC, FIVISによる表示
画面にグラフィックスを表示し、
それを記録するカメラが装備
されていた。
COMTEC
FIVIS
HOPE
OREX
1987〜1997

人工衛星パドルの展開
■アニメーションコマ撮り装置
フラッター変形
NEXUS
HOPEブースター
NEXUSによるアニメーション録画
ビデオをパソコンで制御することにより
アニメーションのコマ撮りが可能となり
非定常計算の結果が表示できるようになった。
ただ、記録には時間がかかり、30秒に一晩
かかった。
1987〜1997

■初期デジタルアニメーション装置
SST
ONYX
エンジン内部流
ヘリの騒音低減
ONYXによる画像の連続表示
ビデオでコマ撮りすることなく、連続的に
画像を表示し、それを録画することで
アニメーションの製作が可能となった。
しかし、読み出せる最大が30秒程度だった。
1997〜2003

■デジタルアニメーション編集装置
壁乱流
Abid Media
Composer 人工衛星の振動解析
ロケット射場音響解析
デジタル編集装置によるアニメーション
連続画像ファイルをデジタル編集機に
読み込むだけで、簡単に動画ファイルを
作る事ができるようになった。
編集もすべてデジタルで行うようになった。
2003〜

■立体視モニター
宇宙機大画面３次元ディスプレー
シミュレーション結果を立体視
シミュレーション結果を立体視することにより
奥行きのある表現が出来るようになった。
ただし、このシステムは専用眼鏡が必要
だった。
ヘリコプタ
2003〜

■裸眼立体視ディスプレー
LE-Xエンジン
裸眼立体視モニター
翼の周りの流れ
裸眼立体視モニターへの表示
特別な眼鏡をかける必要の無い裸眼立体視
モニターへの出力により、ストレス無く立体
画像を確認することができるようになった。
燃焼乱流
2007〜

●Full model of Aircraft
●Landing gear model
●Experimental aircraft ”ASKA” colored model
■3D プリントモデル 2010〜

■3Dプリントモデル空間可視化の試行錯誤(1/2) 2010〜
●機体の表面圧力分布と空間圧力分布
垂直な面と合わせて表現しました。
●翼上の流れの表現
翼から剥離する流れを等値面
として再現しました。
ただし、この方法だと翼や渦か
ら離れた等値面は分離してしま
います。
●大気圏突入カプセルの流れ
カプセルの後方に出来る流れを
等値面で再現しました。
こちらは、機体、渦から離れた
部分も再現できるように、半身
を凹ませる方法で表現していま
す。

■3Dプリントモデル空間可視化の試行錯誤(2/2) 2010〜

■現在・これからの可視化
◼大規模並列可視化
◼In-transit可視化
◼ヘッドマウントディスプレイ

■大規模並列可視化(ParaView)
大規模遠隔可視化環境を実現
JAXAスパコンの分散並列環境で、ParaViewが持つリモートレンダリン
グ機能と分散レンダリングにより、数百億格子規模の計算結果の可視化を、
ユーザの端末から自在に行うことができるようになった。
計算機の確保～ソフトウェアの設定・実行をワンストップサービス化。
大規模な計算結果
現在

SORA
⚫ シミュレーションと
可視化を
スパコンシステムの
異なるサブシステムに
割り当てる。
■In-transit可視化
現在・これから

■ヘッドマウントディスプレイ~VR~

■ヘッドマウントディスプレイ~MR~

◼目的
MR技術を用いてシミュレーション結果、定性的
な知見など相関する情報を集積し可視化する仕組
みを構築することで、可視化技術の発展、新たな
る研究成果への貢献に繋げる。
◼目標
◼ＭＲ技術の評価
◼MRによるマルチレイヤ表示
◼MRでの大規模データ可視化
■JAXA-セック共同研究現在・これから

鵜川健太郎
株式会社セック
開発本部第四開発部
テクニカルマネージャー
国立研究開発法人産業技術総合研究所
人工知能技術コンソーシアム
ものづくりWGリーダー
経歴
⚫ 理工学部航空宇宙工学科卒業
⚫ 大型望遠鏡のシステム開発、運用に従事（ハワイ島に赴
任）
⚫ ロボット関係の開発に従事
⚫ 国の研究機関向けの研究開発に従事
（技術テーマ）
AI（深層学習）、クラウド、可視化、宇宙、ビッグデータ、
ネットワーク
⚫ HoloLensに出会い、MRのビジネス化を推進

Copyright © 2018 Systems Engineering Consultants CO.,LTD. All rights reserved.
会社概要
25
設立 1970年5月
事業内容リアルタイムソフトウェア及びソリューションの提供
上場市場東京証券取引所市場第一部
証券コード３７４１（J-Stock銘柄2014年11月選定)
資本金 4億7,730万円
従業員数 289名（2018/4/1 現在）
本社住所東京都世田谷区用賀 4 - 10 - 1 世田谷ビジネススクエア
主要顧客及び取引先
大手通信キャリア、大手電機メーカ
研究機関（NICT、AIST、JAXAなど）
Systems Engineering Consultants Co.,LTD.
システムズエンジニアリング（システム工学）を究めたプロの技術者集団を目指す
株式会社セック
プロフィール
25

リアルタイムシステムを開発できる会社はセックだけではないが、
社員全員がリアルタイム技術の教育を受け、その基本を理解し、設計のポイントや開発の難しさ
を認識して、リアルタイムシステムを開発しているのは、セックのみ。
リアルタイム技術
2626
リアルタイム技術とは → ユビキタス社会の基盤技術
外界の事象は、突然発生したり、集中したり、
どんな順序で発生するか予測できず、再現性がない。
このような事象に対して、瞬時に応答し、24時間連続で動き、
再現性がない事象であってもトラブルを解析できる、高度な信頼性が求められ
るシステムを設計する技術。
この設計には、コンピュータの動作原理やソフトウェアの構造についての知識
が必要。
時々刻々と変化する外界と密接な相互作用を持ったコンピュータシステムを開発する技術
GAME 音楽
タッチパネル・ボタン入力／加速度センサ
26

事業分野
かけがえのない一流のソフトウェア会社となる
社会の安全と発展のために
ソリューション
社会の
安全と発展
に貢献
宇宙先端システム（1970年）
宇宙天文分野、自動運転、ロ
ボットなど先端分野のソフト
ウェアを開発
社会基盤システム（1970年）
交通、防衛、医療、環境
エネルギーなど社会公共
分野の技術アプリケーションを
開発
モバイルネットワーク（1984年）
スマートフォン、タブレットなどモバイ
ル端末向けの搭載ソフトウェアおよ
びネットワークシステムを開発
インターネット（1995年）
非接触型ＩＣ搭載ソフト
ウェアや民間企業向けのシス
テムを開発
27

MR技術に関するセックの取り組み
◆2017年8月よりJAXA様とMR技術に関する共同研究を開始
◆可視化手法としてMR技術を利用
◆学術分野だけでないビジネス化推進にも寄与
共同研究
JAXA様「MR技術を用いた次世代可視化の検証」
技術交流会への参加、発表
「HoloLensミートアップ」、「xRLT」
◆ 当社有志が参加。発表、運営支援などを行い、コミュニティの活
性化に貢献
◆ ノウハウ蓄積とMicrosoft HoloLensの価値向上
受託開発
◆ 2017年11月にMicrosoft HoloLensを用いた「顔認識による
情報提供」システム開発案件を受託
◆ その他、数々の商談引合い有り
×
社内勉強会／体験会
◆ 当社有志が定期的に集まり、Microsoft HoloLensに関するハン
ズオン、情報交換を実施
◆社員向けにMicrosoft HoloLens体験会を実施
28

Microsoft Mixed Realityパートナー
当社のMR技術に関する活動、成果が評価され、Microsoft Mixed
Reality パートナーに認定されました。
29

リアリティ（xR）技術とHoloLens

リアリティ（xR）技術の概念
出展：VRとARって何が違うの？関連技術のMR、AV、SR、PMもまとめて解説／XERA
31

リアリティ（xR）技術の概念
32

Microsoft HoloLensとは
33
2016年にMicrosoftより発売されたMR向けHMD（ヘッドマウントディスプレイ）
PCや他デバイスとの接続も不要であり、ハンズフリーで利用可能

Microsoft HoloLensとは
34
◼ 2016年にMicrosoftより発売されたMR向
けヘッドマウント型のホログラフィックコンピュータ
◼ PCや他デバイスとの接続も不要であり、ハン
ズフリーで利用可能
◼ ハンドアクション、音声等でデジタル情報を操
作
◼ HoloLensに搭載されている様々なセンサー
を駆使して、現実空間を逐次認識することで、
現実世界とデジタル世界を融合するMixed
Reality（複合現実）世界を実現

ハードウェア仕様
35
項目スペック
スピーカービルトイン・スピーカー
無線LAN Wi-Fi 802.11ac
Bluetooth Bluetooth 4.0 LE
CPU Intel 32 bit architecture
GPU
Custom built Microsoft
Holographic Processing
Unit（HPU 1.0）
メモリ 64GB Flash／2GB RAM
OS Windows 10
バッテリー
2～3時間連続稼働
充電しながらの動作も可能
放熱ファンなし
電源 2.5A／5.2V
重量 579ｇ
項目スペック
アスペクト比 16：9
解像度 1280×720
フレームレート 60fps
ホログラフ配置可能距離 0.5～5m
項目スペック（個数）
慣性計測ユニット 1個（加速度、ジャイロ、方位を測定）
環境認識カメラ 4個
depthセンサー 1個（ジェスチャー用）
RGBカメラ 2MP×1個
複合現実感キャプチャ 1個
マイク 4個（左右2個ずつ）

HoloLensの主な特徴
空間認識（Spatial Mapping）透過投影（Holographic）
指向性音響（Spatial Sound）機械学習（Windows/Azure ML）
36

HoloLens活用価値の一例
生産性向上！

研究開発／JAXA共同研究
～MR技術を用いた次世代可視化の検証～
38

航空宇宙技術の発展を支えるスパコン（JSS2）
39
◼ JSS2は、宇宙航空研究開発機構(JAXA)の二代目の
スーパーコンピュータシステム
◼ JAXAの前身である航空宇宙技術研究所(NAL)が、
1977年に富士通との共同開発で日本初のスーパーコン
ピュータを構築
◼ その後、2014年に新スパコン「宙:SORA」の導入を開始
し、現システムの理論演算性能は3.49PFLOPS、総メモ
リ量は100TiB
©JAXA ©JAXA ©JAXA ©JAXA

共同研究概要
40
研究知見実験・観測統計・オープンデータ
３D可視化
（シミュレーション結果）
シミュレーション、実験データ、論文など
多角的な情報を重ね合わせることで、新
たな研究知見の創造を目指したい！
©JAXA
©JAXA ©JAXA ©JAXA ©JAXA
©JAXA

研究成果（マルチレイヤー表示）
◼ 技術研究における手法は、シミュレーション、模型を利用し
た実験など様々であり、研究者はそれぞれの手法による結
果を比較、分析することで、研究成果を評価する
◼ 結果は複数人で検証することもある。
◼ 次世代航空機の評価機上に、CFD 解析（シミュレーショ
ン）結果を投影することで、研究プロセスの妥当性評価や
アウトリーチ活動にもつなげることができる
◼ 本技術を活用することで、複数人でシミュレーション結果を
共有することも可能

研究成果（大規模データ表示）
◼ 研究（計算アルゴリズム）や計算性能の進化によって、
高精度なシミュレーションが可能となり、それが次世代のロ
ケットや航空機設計に活かされている。
◼ 一方で、上記進化に伴い３Dデータは大規模化、高精細
化し、近い将来、スパコンで計算される３Dデータは１０
億ポリゴン以上の高ポリゴン化が進むと予想される。
◼ ３Dデータをリダクションせず高精度にモデルを投影する基
礎技術を開発
◼ 本技術を利用することで、データ規模（ポリゴン数、データ
サイズ）に依存せず、3DデータをHoloLensに投影できる
リダクションあり
zoom
高精細
（独自技術）
低精細
リダクションなし
42

大規模データ表示技術の適用例
43
リダクションあり
zoom
高精細
（独自技術）
低精細
リダクションなし
交通インフラ保全
大規模かつ高精細なデータが必要
建築デザイン
外観から内観まで高密度なデータが必要

Mixed Reality技術が創造する
イノベーション
44

HoloLensはエッジデバイス
 HoloLensは３Dデータ投影するだけでなく、作業空間を拡張するためのエッジデバイスである。
 様々なセンサーデバイスと連携することで、HoloLensの活用価値は飛躍的に向上する。
 今後、クラウドサービスとの連携が必要になる。
45

Azureを活用すべき理由
46
◼センサー技術の多様化
様々なセンサーデバイスがあり、その情報を集
約し分析する必要がある
◼データの大規模化
コンピュータ性能の向上、データの高精度化、
多様化に伴い、データ容量が爆発的に大きく
なる
◼通信技術の進化
5Gに代表される通信技術を活用することで、
大規模な映像を高速に伝送できる
◼AI技術の進化
深層学習を中心に実用可能な人工知能技
術が成熟し始めている

AIの社会実装に向けた取り組み
◼ 「人工知能技術コンソーシアム」は、
産官学のAIに関する技術交流、
ニーズ共有、ビジネス創造を目的に
国立研究開発研究法人産業技
術総合研究所人工知能研究セ
ンターが設立したコンソーシアムであ
る
◼ 当社は、本コンソーシアムに加盟し
ており、「ものづくりWG」のリーダーを
務めている。

HoloLensを活用した市場は製造、建築、医療を中心に広がっている
そして、今、地球を超えてHoloLensは・・・
HoloLensを活用した業務分野拡大
48
パートナー様との強みを活かした共創によって、お客様の価値最大化、
HoloLensの市場拡大、強化に繋がる

HoloLensを活用するためには
50
◼お客様の業務とその課題を把握することから始めましょ
う！
◼デバイスや技術、サービスありきでは、ほぼ確実に失敗
します！
◼技術やデバイスはイノベーションを創造するためのただの
武器です！
◼技術と経験（失敗も）こそがすべての肥やしになりま
す！

ハードウェアは進化する（次世代HoloLens開発）
51
◼ 現在発売されているHoloLensには、価格や
視野、重量など様々な課題があるが、ハード
ウェアは進化する。
◼ 現行機の課題のみを理由にハードウェア選定
を見送るのは、非常に短絡的な判断と言え
る。

ご清聴ありがとうございました

F-1 航空宇宙技術の発展と Microsoft HoloLens を活用した次世代可視化への挑戦
資料をダウンロードするには上記QRコードをスキャンしてください。
コンテンツ有効期限は9月15日です。
JPC2018のドキュメントはBOXのソリューション
を活用してシェアされています。

JPC2018[F1]航空宇宙技術の発展と Microsoft HoloLens を活用した次世代可視化への挑戦

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Semelhante a JPC2018[F1]航空宇宙技術の発展と Microsoft HoloLens を活用した次世代可視化への挑戦

Semelhante a JPC2018[F1]航空宇宙技術の発展と Microsoft HoloLens を活用した次世代可視化への挑戦 (20)

Mais de MPN Japan

Mais de MPN Japan (13)

Último

Último (11)

JPC2018[F1]航空宇宙技術の発展と Microsoft HoloLens を活用した次世代可視化への挑戦