PD-S開発・運用の方法論 · フィジカルコンピューティング

エネルギーハーベスティング

Energy Harvesting

えねるぎーはーべすてぃんぐ

光、振動、熱、電波など、周囲の環境にある微小なエネルギーを集めて電力に変換する技術。環境発電とも呼ぶ。電池の交換や配線が難しい場所に置くセンサーなどのIoT機器の電源に使い、消費電力を極めて小さくする設計と組み合わせる。

共有:

他の資格での定義

光、熱、振動、電波など環境中の微小なエネルギーを集めて電力に変換する技術。環境発電ともいい、電池交換が難しいIoTセンサの電源として注目される。

環境中のエネルギー（太陽光、振動、温度差、電波等）を電力に変換して組込みデバイスに給電する技術。バッテリー交換が困難なIoTセンサの電源として注目される。収穫できる電力は小さいため、超低消費電力設計と組み合わせて使用される。

Past Exams

過去問で 9 回出題（応用情報技術者試験 3・ITパスポート試験 2・エンベデッドシステムスペシャリスト試験 2・高度試験午前Ⅰ 2）。うち 2 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。「選択肢」は、問題文ではなく選択肢に出たものです。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。

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。

物理的な製品、設備、プロセスの状態をリアルタイムにデジタル空間上に再現した仮想モデル。センサデータを基に現実の状態を反映し、シミュレーションや予測保全に活用する。製造業、建設、都市計画などで利用が拡大している。

エッジデバイスとクラウドの間に位置する中間層で分散処理を行うコンピューティングモデル。ゲートウェイやローカルサーバでデータの集約、分析、制御を行い、クラウドの負荷を軽減する。OpenFog Consortiumが提唱した概念。

Semtech社のLoRa変調技術をベースとしたLPWAネットワークプロトコル。スター型トポロジで、ゲートウェイ経由でネットワークサーバに接続する。数km〜数十kmの通信距離、低消費電力で、農業、環境モニタリング、スマートシティのセンサネットワークに利用される。

チップとして機器に組み込まれたSIM。物理的なSIMカードの差し替え不要で、通信事業者のプロファイルを遠隔から書き換えられる。IoTデバイスの大量デプロイメントや、海外展開時の通信事業者切替えに有利。GSMA仕様で標準化されている。

データが発生する端末やその近くに置いたサーバでデータを処理する方式。すべてのデータをクラウドに送らずに現場側で処理することで、通信の遅延を減らしてリアルタイムの制御に対応でき、通信量やクラウドの負荷も抑えられる。機密データを外部に出さずに済む利点もあり、クラウドと処理を分担して使う。