更新日:2020/07/01

    新たな社会を切り拓くモノのデジタルツインコンピューティングNTT デジタルツインコンピューティング研究センタ

    NTT技術ジャーナル2020年7月号:特集「IOWN構想特集-デジタルツインコンピューティング-」より

    丸吉 政博(まるよし まさひろ)/ 川谷 宗之(かわたに むねゆき)/ 森 航哉(もり こうや)

    はじめに

    NTT デジタルツインコンピューティング研究センタでは、デジタルツインコンピューティングにおける「実空間のデジタルツイン化技術」、および「大規模リアルタイムシミュレーション技術」に取り組んでいます。「実空間のデジタルツイン化技術」では、物理的に存在するモノの形状・状態等をデジタル化し、実在するヒトがこれらデジタル化されたモノを実空間内で共有・操作できる空間(デジタルツイン空間)の実現をめざしています。モノをデジタル化する技術として、すでに物体を3次元データ化する3Dモデリング技術等が提案されており、これらの既存技術を要素技術として統合することによりデジタルツイン空間の実現を進めていきます。「大規模リアルタイムシミュレーション技術」では、都市や国全体等の広域な空間上で、精緻にデジタル再現された人流、交通流、気象条件、エネルギー流等を、ダイナミック、リアルタイムかつ高精度に予測することで、都市機能のリアルタイム制御や、都市機能の改善による都市生活への影響評価に役立てることなどをめざしています。本稿では、「実空間のデジタルツイン化技術」における、現状の技術動向と課題、および「大規模リアルタイムシミュレーション技術」における現状の取り組みを述べます。

    実空間のデジタルツイン化技術

    ヒトがデジタル化されたモノを利用する場合、これまではマウス、キーボード、タッチパネル等のさまざまなインタラクション手段が用いられてきました。今後は、ヒトの視覚・聴覚・触覚を用いた、より直観的かつ直接的にデジタル化されたモノを利用することが、さらに重要になると考えています。このためには、すでに提案されているヘッドマウントディスプレイやVRグラス等のウェアラブルデバイス等のハードウェア技術に加えて、物理的なモノを3次元デジタル化する「3Dモデリング技術」も重要となります。「3Dモデリング技術」は、モノの「大きさ」と「移動できるか(可搬性)」に依存して以下の3つに分類できます。

    1. 無限に広がり可搬性のない「地理空間のデジタル化技術」
    2. 巨大かつ可搬性のない「建造物のデジタル化技術」
    3. 大小さまざまな大きさで可搬性のある「モノのデジタル化技術」

    以降では、これらの分類に沿った技術の動向を説明します。

    ■無限に広がり可搬性のない「地理空間のデジタル化技術」
    都市等の地理空間的な情報(地形情報)のデジタル化と、そこに付随する情報を付加し、地形情報と付加情報を統合的に活用するシステムとしてGIS(Geographic Information System)が用いられてきました。地形情報をデジタル化するために、航空機からのレーダー測位や衛星画像からの形状抽出が行われます。また、緯度・経度・標高の座標系を基準に、これらの地形情報に加え、平面地図とその地形情報、国境・地物といった分析対象ごとにレイヤを用意し、重ね合わせられます。これらの情報は、広範囲な情報を実用的な速度で描画できる特徴点数や位置精度となっているため、マクロな表現に優れている特徴があります。

    ■巨大かつ可搬性のない「建造物のデジタル化技術」
    建物や道路・橋などの建造物では、建造物で利用される材質、強度などの属性管理と合わせて、建物の構造を3Dモデルとして設計するBIM(Building Information Modeling)/CIM(Construction Information Modeling)が用いられてきました。実物を建築する目的から、精度が高いためミクロな表現に優れています。また、その3DモデルをGIS上に配置することで都市の表現が可能(図1)であり、近年はGISとともにオープンな都市モデルとして公開する動きが出ています(1)(2)

    図1 GISとBIMの3Dモデルによる都市モデルの作成例
    図1 GISとBIMの3Dモデルによる都市モデルの作成例

    ■大小さまざまな大きさで可搬性のある「モノのデジタル化技術」
    私たちの身の回りのさまざまな工業製品の構造を3Dモデルとして設計するために、CAD(Computer Aided Design)が利用されています。CADを用いることにより、実物を製造する前に、モノどうしの衝突判定や、物理シミュレーションを用いた歪み計測なども可能となります。実物を製造する目的から、精度が高いためミクロな表現に優れています。一方で、さまざまな産業分野ごとにデータ形式が異なっており、データ形式の共通化が図られている状況ではありません。…

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