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A-1システムの種類・構成 · サイバーフィジカルシステム

サイバーフィジカルシステム(CPS)

Cyber-Physical System

さいばーふぃじかるしすてむ

現実世界(フィジカル空間)の状況をセンサで収集し、サイバー空間で分析・予測した結果を現実世界の機器の制御や意思決定に反映させる仕組み。収集と反映を繰り返すことで、生産、交通、エネルギーなど社会システムの最適化を図る。Society 5.0の中核となる考え方。

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他の資格での定義

IPサイバーフィジカルシステム

CPSとも呼ばれる。現実世界(フィジカル空間)のデータをセンサーで収集し、サイバー空間で分析・処理した結果を現実世界にフィードバックするシステム。Society 5.0の基盤技術。

FEサイバーフィジカルシステム

現実世界(フィジカル)のデータをセンサー等で収集し、サイバー空間で分析・処理した結果を現実世界にフィードバックするシステム。IoTやAIと組み合わせて、製造業やスマートシティなどに活用される。

APサイバーフィジカルシステム

実世界(フィジカル空間)のデータをセンサーで収集し、サイバー空間で分析・処理した結果を実世界にフィードバックするシステム。IoT、AI、ビッグデータを活用し、社会システムの最適化を図る。

STサイバーフィジカルシステム

現実世界のデータをセンサーで収集し、仮想世界(サイバー空間)で分析・加工して、その結果を現実世界側にリアルタイムにフィードバックすることで付加価値を創造する仕組み。略称CPS。

ESサイバーフィジカルシステム

現実世界(フィジカル空間)のデータをセンサで収集し、サイバー空間で分析・シミュレーションした結果を現実世界にフィードバックするシステム。IoT、AI、ビッグデータを統合し、製造、交通、エネルギーなどの分野で社会システムの最適化を実現する。

PD-Sサイバーフィジカルシステム

現実世界(フィジカル空間)のデータをセンサで収集し、サイバー空間で分析・シミュレーションした結果を現実世界にフィードバックするシステム。IoT、AI、ビッグデータを統合し、製造、交通、エネルギーなどの分野で社会システムの最適化を実現する。

Past Exams

過去問での出題

過去問で 7 回出題(応用情報技術者試験 3・ITストラテジスト試験 2・高度試験 午前Ⅰ 2)。うち 4 回は用語そのものを問う問題です。

出典: 独立行政法人情報処理推進機構(IPA)の過去問題。問題文は IPA のサイトの PDF で確認できます。「用語を問う問題」は、この用語の説明や特徴そのものを問う問題です。用語名で照合しているため、関係の薄い問題が含まれることがあります。

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A-1デジタルツイン

現実の製品、設備、都市などから収集したデータを基に、その状態をサイバー空間上に双子のように再現したモデル。現実側の変化をほぼリアルタイムに反映し、シミュレーションによる故障予測、運用の最適化、設計変更の事前検証などに用いる。

A-1IoTのセキュリティ

インターネットにつながる機器(IoT機器)とそのサービスを守るための対策。初期パスワードのまま使われる、ファームウェアが更新されにくい、長期間稼働する、盗難や分解をされやすいといった特性から、Miraiのようにボットネットに悪用されやすい。初期パスワードの変更の強制、セキュアアップデート、通信の暗号化、ネットワークの分離などで対処し、日本では2025年にIoT製品のラベリング制度JC-STARが始まった。

A-1ファームウェアのセキュアアップデート

機器のファームウェアを、改ざんや不正な差替えを防ぎながら更新する仕組み。更新データに付けたデジタル署名を機器側で検証して正規の提供元のものだけを適用し、古い脆弱な版を書き込むダウングレード攻撃も防ぐ。更新中の電源断などに備えて2つの領域を切り替えるなどして失敗時に元の状態へ戻せるようにしておき、IoT機器や車載機器ではネットワーク経由のOTA更新で広く使われる。

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データの発生源である端末やその近くに設置したサーバ(エッジ)でデータを処理する方式。すべてをクラウドへ送る方式に比べて通信遅延と通信量を減らせ、即時の応答が必要な制御や、外部に出したくないデータの処理に向く。

A-1IoT(Internet of Things)

家電、自動車、産業機器、センサなど様々なモノがインターネットにつながり、データの収集・送信や遠隔からの制御を行う仕組み。デバイス、ネットワーク(LPWA、5Gなど)、クラウドやエッジでのデータ処理で構成され、収集したデータの分析で新たなサービスを生み出す。

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ケーブルや金属接点を使わずに、電磁誘導、磁界共鳴、マイクロ波などを利用して電力を送る技術。スマートフォンの置くだけ充電(Qi規格)、電気自動車の非接触充電、密閉が必要な機器やセンサへの給電などに使われる。