## JupyterLabとJupyter Notebookの違い

JupyterLabはJupyter Notebookの後継であるオープンソースのソフトウェアで、プログラムの実行結果を確認しつつ開発ができる対話型のソフトウェアです。これらのツールはPythonなどの言語で、データ分析をする際に非常に役立つツールです。

しかし、これらの具体的な違いについていまいちピンとこないという方も多いでしょう。そこで本記事では、**JupyterLabとJupyter Notebookの違いについての解説と、JupyterLabへの移行方法やVSCodeでの使用方法などを紹介します。**

Pythonを使ってデータ分析をしようとお考えの方は、ぜひ参考にしてください。

Jupyter Notebookとは？その導入・操作方法を解説

## Jupyter Notebookより便利になったJupyterLab

JupyterLabはJupyter Notebookの次世代版のソフトウェアとしてリリースされたものです。*そのため、Jupiter notebookより利便性が高くなっているのが大きな特徴でしょう。*ここからは、JupyterLabでアップデートされた内容について、いくつかご紹介します。

【参考】：[Jupiter公式](https://jupyter.org/)
【参考】：[JupyterLab 3.0 is released!](https://blog.jupyter.org/JupyterLab-3-0-is-out-4f58385e25bb)

### 複数画面で同時に開発できるようになった

*JupyterLabでは、画面を同時に開いて作業できる機能が追加されるようになりました。*ちなみにJupyter Notebookでは画面を分割したいときには、ブラウザのタブをその都度切り替えなくてはなりませんでした。

JupyterLabではこの課題が解消され、同時に複数のソースなどを確認することが容易になりました。地味な改善ポイントかもしれませんが、画面切り替えのストレスもなくなり、開発の作業効率の向上が期待できます。

### 目次の拡張機能が同梱されている

*目次の拡張機能などもJupyterLabでは同梱されており、簡単にドキュメントを参照することができるようになりました。*この機能は、ご自身で分析したデータをまとめたいときに活躍します。

下図は目次を表示している画像です。ご覧の通り、JupyterLabではマークダウンを使用しています。そのため、見出しとして認識されるように記述をすれば、目次として認識してくれるので、見出しや箇条書きがより分かりやすくなります。

### ビジュアルデバッガーが同梱されている

*2020年にリリースされたビジュアルデバッガーですが、こちらはJupyterLabの中にデフォルトで同梱されています。*ブレークポイントの設定や、コールスタック、変数の調査などもビジュアルデバッガーがあれば簡単に行うことができます。

【参考】：[Jupyter 用のビジュアル デバッガー](https://blog.jupyter.org/a-visual-debugger-for-jupyter-914e61716559)

### 言語パックが提供され、日本語の表示も簡単になった

*JupyterLabでは言語パックが提供されるようになり、コマンドを使用するだけで日本語にも対応します。*また対応している言語は他にもありますので、使用方法や対応言語を確認したい方はJupyterの公式サイトを参照してください。

このようにJupyterLabは、Jupyter Notebookよりも便利な機能が追加されていますので、こだわりがなければJupyterLabに移行することをおすすめします。

【参考】：[GitHub -JupyterLabの言語パック](https://github.com/JupyterLab/language-packs/tree/main/language-packs)

**Jupyter LabやJupyter Notebookは拡張機能をインストールすれば、VSCode上でも使用可能です。**また、VSCodeで記述したファイルをJupyterLab上ですぐに確認できる機能なども設定できます。

しかし、現時点ではVSCode上でJupyterLabができるのは、実行結果を確認する機能にとどまります。一方でVSCodeでJupyter Notebookを連携して、コードを記述したり実行したりすることは可能です。

そのため、ここからはVSCodeを使用したJupyterLabと、Jupyter Notebookの使用方法をそれぞれご紹介します。

【参考】：[Visual Studio Code公式](https://code.visualstudio.com/)

VSCodeのショートカット一覧！開発作業を効率化する秘訣を解説

### VSCodeでJupyter Notebookを使う方法

*まずは、VSCode上でJupyter Notebookを使う方法を解説します。*難しい手順は特にありませんので、余裕がある方は一緒に手を動かしてみましょう。

まず、VSCodeを起動してください。次に、画面左のアクティビティーバーから拡張機能を選択しましょう。検索窓に、Jupiterと検索すると下図のように結果一覧が表示されます。この中の赤枠で囲っている「Jupyter」を選択し、インストールしましょう。

【図】：Jupyterのインストール画面

この際に、「Pythonの拡張機能が必要です」と表示されてしまった場合には、メッセージダイアログの「はい」ボタンを押します。

【図】：メッセージダイアログが表示されている画面

画面が自動的に遷移しますので、表示されたPythonの拡張機能をインストールしましょう。

拡張機能のインストールができたら、次にJupyter Notebookを使ってみます。まずは、Jupyterを使うためのサーバを起動します。画面上部の「表示」から「コマンドパレット」を選択するか、「Ctrl」+「Shift」+「P」を押してください。

コマンドパレットの候補の中の、「Jupiter：インタープリターを選択してJupiterServerを開始する」を選択しましょう。

【図】：コマンドパレットの画面

次に、サンプル用のファイルを作成します。画面上部メニューバーの「ファイル」から「新規ファイル」を選択します。ファイルの形式の候補がいくつか出てきますので、この中から下図を参考に「JupiterNotebook」を選択しましょう。

【図】：JupiterNotebookのファイルを選択

ファイルが作成されたら、コードを適当に記述してみます。今回は試しに「print(“Hello World”)」と記述しました。コードを記述したら左側のボタンを押しましょう。（①）実行結果が表示されれば完了です。（➁）

【図】：コードの実行結果を表示している画面
【参考】：[Jupyter - Visual Studio Marketplace](https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=ms-toolsai.jupyter)

### JupyterLabで実行結果をすぐに確認する方法

次に、JupyterLab上で実行結果を表示する方法をご紹介します。*この設定をしておけば、VSCodeでクリックするだけでJupyterLabを起動できます。*そのため、いちいちコマンドを叩いて起動する必要もありません。便利な機能ですので、余裕があればぜひ本記事の手順を参考に設定を済ませましょう。

こちらも拡張機能を使用しますので、まずはVSCodeを起動して拡張機能のアイコンをクリックします。検索窓で「JupyterLab-Browser」と検索し、下図の拡張機能をインストールしましょう。拡張機能のインストールが完了すると、画面右上にノートブックのアイコンが表示されます。

【図】：拡張機能「JupyterLab-Browser」のインストール画面

こちらのアイコンをクリックすると、JupiterLabが起動してすぐに実行結果を確認できます。このように、VSCodeの拡張機能を活用すれば、より便利にJupyterを活用できます。

ちなみにJupyter関連の拡張機能は他にもたくさんありますので、もし時間があるときにVSCodeのマーケットプレイスや拡張機能の画面からチェックしてみるとよいでしょう。

【参考】：[JupyterLab ブラウザ](https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=Vikasdubey0551.JupyterLab-browser)

すでにJupyter Notebookを使用している人の中には、Jupyter NotebookからJupyterLabに切り替える方法をお探しの方もいるかもしれません。

このJupyter NotebookからJupyterLabへの切り替え方法は非常に簡単です。**JupyterLabをコマンドでインストールした後に、WebブラウザのURLのリンクを変更するだけで切り替えができます。**

Jupyter NotebookはWebブラウザのURLの末尾が「/tree」となっていると思いますが、下図を参考にして「/lab」に変更しましょう。これだけでJupyter NotebookからJupyterLabへの切り替えが可能ですので、ぜひこちらも上手く活用してみてください。

【図】：JupyterLabの末尾のリンク
【参考】：[JupyterLab URLs — JupyterLab 3.6.1 documentation](https://jupyterlab.readthedocs.io/en/stable/user/urls.html)

## Jupiterを活用してデータ分析をより快適に進めよう

JupiterLabは、Jupyter Notebookよりもより機能が充実したものだとお分かりいただけたかと思います。**JupiterLabとJupyter Notebookのどちらを使うか迷っている方は、ぜひ次世代版のJupiterLabを活用してみましょう。**

また、VSCodeでデータ分析をする方法も本記事ではご紹介しました。すでにVSCodeを使って普段開発をされている方は、使い慣れたVSCodeを活用してJupiterを使用した方が良いかもしれません。

ご自分の環境にあった方法で、ぜひJupiterLabやJupyter Notebookを活用して開発を快適に進めましょう。

Jupyter NotebookのDockerコンテナ実行は難しい？手順を解説

VS Codeのプラグインとは？導入方法やおすすめの拡張機能も紹介

JupyterLabとJupyter Notebookは、どちらもPythonの開発に適したオープンソースの環境です。しかしこの2つの違いが分からないという方もいるのではないでしょうか。今回は、これらの開発環境の違いを解説しますので、ぜひ参考にしてください。

JupyterLabはJupyter Notebookの次世代版のオープンソースのソフトウェアです

JupyterLabはJupyter Notebookと比べて機能面が充実しています

JupyterLabやJupyter Notebookはブラウザでなく、VSCodeでも使えます

JupyterLabとNotebookの違いは？移行方法も解説！

クラウドサービスは別名「クラウド・コンピューティング」とも称し、**コンピュータなどのインフラやソフトウェアをネットワークを介して利用するサービスのことです。**近年、クラウドファーストとも言われ、DX推進などの課題により、企業での利用※は急速に広がっています。

これまでシステムを構築する場合、必要なインフラ（サーバやストレージ）やソフトウェアは利用者が手配・保有し、管理や運用まで行うのが一般的でした。これらをオンプレミスといいます。

クラウドサービスでは、インフラやソフトウェアをクラウドサービス側が用意し、サービスとして提供します。

このクラウドサービスの登場によって、利用者は初期投資やインフラ構築作業を気にすることなくシステム開発やサービス利用が可能になりました。クラウドサービスは利用しやすく、メリットの多い便利なサービスですが、その利用にあたってはデメリットや注意すべきこともあります。

この記事ではクラウドサービスの形態、提供サービスの概要、メリット・デメリットなどを解説しながら、利用に当たって注意すべき点についても解説します。クラウドサービスについて正しく理解し、上手くクラウドサービスを利用できる一助となれば幸いです。

*【参考】：[企業におけるクラウドサービスの利用動向｜総務省](https://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/whitepaper/ja/r02/html/nd252140.html)*
*【参考】：[総務省｜平成30年版 情報通信白書｜クラウドサービスの効果と課題｜総務省](https://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/whitepaper/ja/h30/html/nd133220.html)*

DX推進が捗らない企業が、喉から手が出るくらいに欲しいIТ人材とは

クラウドサービスについて理解を深める上では、クラウド化の目的を理解しておくことが重要です。また、クラウドサービスには複数のサービス形態がありますので、その中から利用目的に合った最適なサービスを選択することが求められます。

クラウド化とはわかりやすく言えば、「サーバや機器の自社保有を止め、利用するシステムやソフトウェアをクラウド環境に移行すること」です。**クラウド化の目的は「クラウドサービスのメリットを享受すること」にあります。**

メリットについては後述しますが、「迅速なシステム構築」「IT資産所有コストの低減」「運用コストの削減」「可用性の向上」などがあります。

*クラウドサービスの主な形態としては、SaaS（サース）・PaaS（パース）・IaaS（イアース）の3つがあります。*利用目的に最も適したサービスを利用することが、無駄をなくし、クラウドサービスの利用効果を最大化する上で重要です。

SaaSは『Software as a Service』の略語で、「サース」と発音します。SaaS主なサービス内容は、**クラウド環境を利用したソフトウェアの提供です。**利用者はパソコンやスマホなどからソフトウェアを利用します。

SaaSは例えば、皆さんが日常利用しているMicrosoftの「Microsoft365」やGoogleの「Google Workspace 」、Apple製品でお馴染みの「iCloud」などのWebサービスがSaaSの代表例です。

*【参考】：[Microsoft 365 | Microsoft](https://www.microsoft.com/ja-jp/microsoft-365)*
*【参考】：[Google Workspace | Google](https://workspace.google.co.jp/intl/ja/)*
*【参考】：[iCloud - Apple（日本）](https://www.apple.com/jp/icloud/)*

PaaSは『Platform as a Service』の略語で、「パース」と発音します。サーバやストレージ、ネットワークなどの**プラットフォーム（ハードインフラ+ソフトインフラ）をクラウド環境で提供するサービスです。**

代表的な事例としては、「Amazon Web Services（AWS）」「Microsoft Azure（Azure）」「Google Cloud Platform（GCP）」などが有名で、この3社だけでクラウドサービス市場の大半のシェアを占めています。

*【参考】：[AWS クラウド  | Amazo Web Services](https://aws.amazon.com/jp/)*
*【参考】：[Microsoft Azure | Microsoft](https://azure.microsoft.com/ja-jp/)*
*【参考】：[GCP | Google Cloud](https://cloud.google.com/?hl=ja)*

PaaSとは？エンジニアに求められるクラウドの基本を知っておこう！

IaaSは『Infrastructure as a Service』の略語で、「イアース」または「アイアース」と発音します。クラウドサービスの中でも、**特にインフラだけを提供するシンプルなサービスです。**

IaaSとPaaSは似ていますが、IaaSはハードウェアを中心としたサービスで、OSやミドルウェア、データベースなどを含めたプラットフォームは利用者側が構築する必要があります。PaaSよりは自由度が高いため、自社でプラットフォームの構築が可能な企業に向いたサービスと言えます。

IaaSとPaaSの違いを知り、クラウドに強いエンジニアになろう！

企業が自社で所有するオンプレミスと比較して、クラウドサービスにはさまざまなメリットがあり、それがクラウドサービスの人気の理由になっています。ここでは、クラウド化によるメリットを7つ挙げていきます。

### 1.初期コストの低減ができる

オンプレミスでは導入時にサーバやストレージ、周辺機器などの調達コストが掛かりますが、**クラウドサービスでは初期費用不要で、コスト抑制が図れます。**他にはサーバやストレージ類の設置スペースが不要で、運用・監視も自社でほとんど行う必要がないため、維持コストも低減が可能です。

またクラウドサービスでは「従量課金制」が一般的で、無駄な費用が発生しにくい利点があります。

オンプレミス環境の場合は、ハードウェア類の調達や設置、初期設定などで数カ月を要することもありますが、*クラウドサービスは利用を決めてアカウントを取得すれば、直ぐに利用することができます。*この簡便さやスピードはクラウドサービスならではの魅力です。

クラウドサービスでは基本的な運用や監視はサービス事業者が行ことが多く、OSのバージョンアップ、アップデートやバックアップなどはクラウドサービスに含まれているため、*オンプレミス環境と比較して、運用管理の負荷を大きく軽減できます。*

### 4.データ量などの増減に柔軟に対応できる

オンプレミス環境では、データ量や処理負荷の最大値を見積り、リソースに余裕を持たせたシステム構成を採用します。そのため、無駄が発生しがちでしたが、*クラウドサービスではデータ量や処理量の増減に柔軟に対応ができるため、無駄が生じにくいという特徴があります。*

### 5.場所や時間を問わない仕事環境ができる

クラウドサービスはネットワーク環境があれば、どこからでもサービスにアクセスし、利用することが可能です。そのため、リモート環境を用意しておくことで、**自宅や出張先からのアクセスが可能となり、時間や場所にとらわれない仕事環境を整備できます。**

### 6.安定したサービスを提供できる

クラウドサービスを利用して顧客にサービス提供を行っているケースでは、*サービスの冗長化により、ダウンタイムの発生がほとんどありません。*

オンプレミス環境の場合は、定期メンテナンスやOSのバージョンアップ等でサーバ停止を余儀なくされるケースがありますが、クラウドサービスでは顧客や利用者に対して安定したサービスを提供できます。

大規模地震といった自然災害などの危機的状況に備えるBCPは（Business Continuity Planning）は、多くの企業の重要な課題です。

BCPとは事業継続計画のことで、災害発生に対して被害を最小限に食い止め、企業活動を停滞させない施策として重要視されていますが、オンプレミス環境でこれを実現するためには大変な投資や工数を伴います。

一方、クラウドサービスは災害などに強い堅牢なデータセンターを利用し、かつサービスの冗長化が図られており、**クラウドサービスを利用することで比較的容易にBCP対策を図ることができます。**

クラウドサービスの利用により、オンプレミスが抱えてきた課題の多くは解決が可能ですが、クラウドサービスにも制約や課題があり、利用の仕方によってはデメリットもあります。これからデメリットについて確認していきましょう。

### オンプレミスからの移行が難しいケースがある

レガシーシステムと呼ばれている基幹システムや特殊な環境で稼働する自社システムは、**クラウド環境への移行ができない場合があります。**

例えば、汎用機で稼働中の金融系システムや、多くの取引先と専用回線で接続している受発注システムなどは、クラウドサービスへの移行が難しく、場合よっては莫大な投資をして全面的な再構築が必要になるケースもあります。

この結果、クラウドサービスのメリットが相殺され、思ったような効果を得にくいケースがありますので、クラウド移行の前に要件定義や移行設計をしっかり行うことが求められます。

クラウド化における課題とは？失敗の原因と成功するための対策を解説！

### カスタマイズの範囲に限界がある

クラウドサービスはサービス事業者のポリシーに従って構築されており、基本的に例外は許容されていません。提供されるOSや仮想環境が必ずしもオンプレミス環境とイコールではないため、時には妥協を余儀なくされます。

その結果、*提供される環境の範囲でカスタマイズする必要があり、当初意図したような効果を得られないケースもあります。*こうしたデメリットも想定した上で、移行方針や計画を立てることが重要です。

ここまで、クラウドサービスのメリット、デメリットについて述べてきましたが、デメリットを十分に考慮せず、強引なクラウド移行を行うと、大きな失敗をするケースも起こり得ます。ここでは、クラウド化の主な課題とその対策について解説します。

### システム要件との不整合に注意する

クラウド環境は全てのシステムに対応できるわけではありません。経営層のクラウド化方針を受けて、オンプレミス環境を廃止し、クラウドサービスへの全面移行を行うようなケースでは、移行に失敗する可能性があります。

例えば、自社固有のシステムをクラウド移行する場合は、それぞれのシステム要件を一覧で洗い出し、クラウド移行によって起こりうる問題点を抽出し、移行判断と対策の立案を行うことが求められます。

**一般的なクラウドサービスはカスタマイズの自由度が低いため、移行の見送り、あるいは専用のプライベートクラウド方式の検討など柔軟な対応が求められます。**

### セキュリティリスクに注意する

クラウドサービス利用には、AWSが実際に行っているような「責任共有モデル」があります。これは、クラウドサービスの利用に際し、問題が起きないように、サービス事業者側と利用者側の責任を明らかにしたものです。

例えば、利用者側が安全対策を怠って情報漏洩事故などを起こした場合は、その責任を利用者が全面的に負うことになります。このような**リスクがあることを前提に、利用者側もセキュリティ対策、安全対策を講じておくことが求められます。**

*【参考】：[責任共有モデル | AWS](https://aws.amazon.com/jp/compliance/shared-responsibility-model/)*

クラウドサービスは利用メリットばかりに目が行きがちですが、クラウド移行に際しては、綿密な移行計画策定、課題の確認とその対応策をしっかり組んでおく必要があります。

会社内にクラウドに明るい人材がおらず、コンサルティングサービスを利用するケースもありますが、できるだけ社内で対応できる状況を作ることが理想です。

そのため、**自社にクラウドに明るい人材の確保が必要です。**AWSやAzure、GCPなどにはクラウド人材の育成に役立つプログラムや資格試験制度がありますので、自社で導入を検討する場合は、それらを利用してあらかじめクラウド人材を育成しておくことをおすすめします。

*【参考】：[AWS Certified Solutions Architect – Associate 認定 | AWS](https://aws.amazon.com/jp/certification/certified-solutions-architect-associate/)*
*【参考】：[認定資格および試験を見る | Microsoft Learn](https://learn.microsoft.com/ja-jp/certifications/browse/)*
*【参考】：[認定資格  |  Google Cloud](https://cloud.google.com/certification?hl=ja)*

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## クラウド移行の推進役として

ここまでクラウドサービスの概要、クラウドサービス形態の違い、メリット、デメリット、課題と対策などについて解説をしてきました。今や、企業システムの構築と利用は、クラウドサービスを利用するのが一般的となっています。

クラウドサービスはメリットばかりではなく、デメリットや課題もあります。それらを正しく認識し、しっかりとした移行計画と対策を講じて利用することが求められます。**クラウドサービスを成功させる鍵は、クラウド人材の確保といえます。**

この記事が、クラウドサービスに明るいエンジニアを目指すための切っ掛けとなれば幸いです。

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クラウドサービスとは、インターネット経由でデスクトップ仮想化や共有ストレージなどを提供するサービスです。この記事ではクラウドサービスの形態、提供サービス、メリット・デメリットなどを初心者の方にもわかりやすく解説しますので、ぜひクラウドに強いエンジニアを目指してください。

クラウドサービスの利用ではデメリットや課題を認識して対応策を講じた上で導入することが大切

クラウドサービスには主にSaaS（サース）、PaaS（パース）、IaaS（イアース）の3種類がある

クラウドサービス利用成功の鍵は、クラウド人材の育成とその確保にある

クラウドサービスとは？種類やメリット・デメリットをわかりやすく解説

IoTは「Internet of Things」の略を指し、**全てのモノがインターネットに接続され、情報が相互に共有される仕組み**を指します。Internet of Thingsを和訳した「モノのインターネット」という言い方をすることもあります。

IoTにおいてはスマートフォンやウェアラブル端末が利用されているため、すでに身近で簡単に実現できる情報機器としても利用が急増しています。さらに情報共有される通信・設置環境が整備されており、従来は不可能であった機器にも搭載が進むことで我々の生活がより豊かになることが期待されています。

### さらにわかりやすいIoTの紹介

情報教育の一環で小学生を中心とした子供向けの学習でIoTが紹介されることもあります。そこではIoTの読み方を*「アイオーティー」や「モノのインターネット」と呼び*、「インターネットオブシングス」と言うこともあります。

教育の際には、「モノ同士がやり取りしたり、人間とお話しできるといいことがあるよね？」という投げかけから始まります。その中で普段使う家電品やリモコンあるいはペットのお世話を例に、理解を深めていく進め方です。そして、やり取りをする上で情報を間で受け渡しするのがインターネットとなります。

IoTはモノのインターネットなため、情報を共有するインターフェイスを持つことで多様な用途に対応します。その中でできることを共通化すると以下のように分類できます。

・*モノの状態を取込むこと*
言い換えると、「状態の可視化」ができることです。機器の状態や必要な情報を取り込み、後工程で利用可能とします。

・*モノの状態を記録すること*
状態を記録、つまり「情報の格納」が可能となることで、データとして保存ができます。これにより情報蓄積によって過去の状態の分析に活用できます。

・*モノの状態を通信すること*
通信機能を持つことで、「情報の共有」をタイムリーに行うことができます。

・*モノの稼働を操作すること*
「情報の共有」が可能となることで、機器の「制御と動作指示」に活用できます。また、一連処理を予め登録することで処理や動作の自動化が可能です。

・*モノの異常を検知すること*
「状態の可視化」が可能になることで、機器の「診断と検知」が可能です。自動的な危機の動作状況のモニターと自動復旧に活用できます。

上記はIoT単体で実装可能ですが、さらにIoTをシステムとして連結し、情報連携処理することが可能です。具体的には、IoTを束ねるサーバやクラウドの活用により実装します。このIoT連携では、さらに以下の応用が期待できます。

・*データの蓄積*
IoT機器のデータを機器単体で保存する容量の制限なく一定期間蓄積し、時系列データとして分析に活用します。さらにIoT機器の収集データを横断的に分析することができます。

・*データの分析*
機械学習により蓄積データから今後の予測を立てたり、新規事業の計画に役立てたりできます。実際の活用例としては、画像データ・信号データによる品質管理と傾向分析、人の流れや人口動態から新規出店や新規事業を予測、雨量や気圧・水位・位置情報等から今後の天候を予測し生産を調整、等に活用できます。

 IoTのメリットとして主に以下の点が挙げられます。
・*距離に関係なく情報共有が可能*
IoTではリモート操作が画像転送が可能なため、遠隔地の状況を監視したり機器の制御を容易に行ったりすることができます。

・*場所に関係なく情報共有が可能*
これも代表的なメリットです。例えば高所に機器を取り付けて気象データや観測データを取り込むことができます。橋梁やトンネルに設置すると劣化状況をモニターすることもできます。ドローンでさらに上空から監視したり、画像を取り込んだりすることも可能です。

・*自動化による効率向上*
IoT機器では定点観測等定期的なデータ収集や繰り返し処理を効率的に行うことができます。自動実行することで使い勝手を向上したり、作業効率を向上したりできます。

・*技術伝承不要で人的エラーを回避*
IoTを産業システムに活用することで、従来は経験が必要な領域についてもIoTが人の動作をトレースし、再現することで効率的に高品質な作業が可能です。人的エラーを回避することもできるため、中小企業等においても技術伝承の課題を解決することが期待されています。

デメリットの面としては概ね以下の点が挙げられます。
・*ITスキルが必要*
IoTは従来の機器を高度化したものですが、ベース技術はITを活用しています。そのため従来人や機械に任せた作業を自動化できる半面、その分IT知識が求められます。これを補うために利用者の利便性を高めたり、操作の簡素化をしたりする工夫がされています。

・*セキュリティ対策が必要*
IoTは情報共有をするため、ハッキング等のセキュリティ攻撃対策やアカウントIDやパスワード管理が不十分だと外部からの侵入や内部犯行により情報が漏洩したり乗っ取りされたりすることが想定されます。そのため正しいセキュリティ設定を行い適切に管理することが求められます。

・*障害対策が必要*
IoTは情報収集の他、機器によっては制御や稼働の操作が可能です。そのため不具合・誤作動による人的被害や、障害発生時の復旧手順をしっかり決めておく必要があります。

IoTエンジニアとは？その将来性を徹底解説！

IoTでは、対象となる装置や機器に電子制御可能なマイコンや小型PCを取付ます。対象となる装置や機器を「IoTデバイス」と言います。同様に、電子制御可能なマイコンや小型PCを「コントローラ」と呼ぶこともあります。

IoTではコントローラと通信モジュールを接続し、**デバイスのステータス確認や制御要求を通信回線を通じて送受信します**。また、IoTデバイスはコントローラが取扱い可能なデジタルデータに変換するために、アナログデータや旧来の運用技術（OT）をITで処理可能なデジタル形式に変換します。

IoTデバイスとはInternet of ThingsのThingsに相当する端末部分で、モノと言われている装置や機器自体を表します。IoTデバイスには用途に応じて**データを可視化するためのセンサーや、稼働させるためにアクチュエータが搭載されています**。

各デバイスは産業別用途に応じて開発されますが、モジュラー化したりボックス化したりすることで単体で販売されるケースも増えてきています。同様にスマートフォンやウェアラブル端末を利用することもあり、今後もヘルスケア等での利用が期待されています。

センサーとは、機器自体の状態を測定したり測定対象物の状況を確認するために、機械や人間が分かるデータに置き換えてくれる電子部品あるいはモジュールや装置です。IoTではそのデータをデジタルデータとして通信し、活用します。具体的なIoTで用いる主要センサーは以下の通りです。

・*温度センサー*
熱電対やサーミスタ等の素子を用います。用途は気温や物体の温度を図ることで、エアコンや室温計等に搭載されています。近年、温度センサーにおいてもサーモグラフィーを用いた非接触型が脚光を浴びており、無人ロボットでの環境データ測定等にも用いられます。

・*湿度センサー*
乾湿材料を電極で挟み、電気抵抗として測定するものです。加湿器・空気清浄機やエアコンに搭載されています。

・*圧力センサー*
隔膜が圧力を受けて変形することで、歪による電気抵抗の変化を検出します。空気・水・油の用途に応じて利用することができるため、家庭でもエアコンや給湯器・食洗器、洗濯機等に搭載されています。

・*振動センサー*
圧電素子を用い振動を測定します。主に機器が正常に動作しているか確認したり、診断したりする目的に利用します。

・*距離センサー*
光源からの照射光を受光素子でとらえ、距離に換算します。ミリ波や超音波を用いる場合もあります。実際の距離を測定する用途に加えて、車の安全システムやホームセキュリティにも採用されています。

・*速度センサー*
電磁式の場合コイルと磁石を用いて回転速度を測定します。光センサーを用いてスリットの通過時間で測定することもあります。モータの回転速度をモニターできますので、自動車やバイク・鉄道・航空機・船舶等に利用されています。

・*加速度センサー*
一般的にはバネと重り・圧電素子を用いて慣性運動量を測定します。カメラの手振れ防止機能や、スマートフォンやタブレットあるいは万歩計等に搭載されています。さらにゲーム機のコントローラにも内蔵されています。

・*ジャイロセンサー*
角速度センサーという慣性力を用いたセンサーの1種です。物体の回転や傾きを各速度として電気信号化します。加速度センサー同様にカメラやビデオの手振れ防止に使われるほか、自動車の横揺れ防止制御やカーナビゲーションの自走機能に採用されています。

産業向けや一般向けにドローンの活用が進んでいますが、ドローンの姿勢制御が優れているのはジャイロセンサーのお陰です。

・*GPSセンサー*
GPSセンサーはGPS（全地球測位システム）という衛星の測位システムを利用します。民生用に機能提供される24の衛星が発する電波のうち、4つの信号を受信することで送信時刻と受信時刻の差から受信機の位置情報を求めることができます。

GPSは元々軍事利用に開発され、その後民生用の航空機や船舶に利用拡大しました。現在では自動車のカーナビゲーションの他、スマートフォンやウェアラブル端末に搭載されたことでカメラの位置情報記録・活動量記録に用いられています。さらに、連続したトラッキング情報の記録ができることで多方面に活用されています。

・*フォトセンサー*
発光素子と受光素子を対にした光センサーで、素子間を物体が通過することで光が遮断され検知するものです。用途としてはチケット挿入機や自動販売機のコイン通過・ペットボトル通過の検知、プリンターの用紙検知等に用いられます。また、ゲートに設置することで人や資材の通過検知等にも利用されます。

・*イメージ・画像センサー*
撮像素子を用い光信号を電気信号に変換します。色の明暗のみをつたえるイメージセンサーや色調データを変換する画像センサー等があります。現在画像処理の入力センサーとして、デジカメやスマートフォンのみならず、ノートPCの内蔵カメラとして標準搭載されています。

さらに車載ドライブレコーダーやドローン撮影においても、イメージ・画像センサーを用いた録画撮影は欠かせない機能となっています。

・*音センサー*
マイクロフォンを使って電気信号に変換します。電気信号はそのままでも利用しますが、デジタル信号化することも増えています。具体的にはスマートフォンの通話に加えて自動音声認識に利用されます。AIスピーカも音声を音センサーで入力変換し、音声操作を行うものです。

### IoTで用いるアクチュエータとは？

アクチュエータとは、指定した入力信号にしたがい力学エネルギーとして駆動する機械をさします。具体的には以下のようなものが挙げられます。

・*電気式*
電気信号により駆動するもので電磁弁やモーターが該当します。電気式バルブの電磁弁は流量調整に用いられます。モーターは電気式駆動部品の代表で、家電品・医療・産業から自動車等多岐にわかり利用されています。また制御の精度を高めるためにステッピングモーターやDCモーターが用いられています。

・*シリンダ式*
水・油・空気等のをシリンダに充填し、ピストンの径の違いにより大きな力を発揮します。精密動作には電動シリンダが用いられます。用途としては生産装置から重機まで多岐に渡ります。

IoTでは用途に応じてセンサーとアクチュエータをコントロールしますので、アイデア次第でありとあらゆる機器に取り付けることができます。

### IoTデバイスの通信・接続方式

IoTデバイスは用途に応じて通信機能を実装しています。そのため、**通信距離や消費電力を考慮し通信周期や転送量から機能設計されています**。利用されている通信仕様もその用途に応じて各種の規格が存在しています。

具体的に見ていきますと、近距離ではパッシブ型のNFC・RFID、双方向のWiFiやBluetooth等が規格化されています。パッシブ型は在庫個数を数えたり、電車の改札システムに利用されています。この場合、他の端末やリーダーの求めに応じて情報を伝達するだけですので一定周期の通信には適していません。

能動的な通信を行う場合は、双方向通信規約を利用したWiFiやBluetoothを用います。WiFiは高速通信が可能ですが、エネルギー消費が大きいのが難点です。さらに通信距離のポイントを考えていきます。中長距離ではNB-IoTやLoRaWAN等のLPWA（Low Power Wide Area、低消費電力広域通信）の活用が始まっています。

一般的に5Gセルラー通信では超高速通信に対応しますが、エネルギー消費が大きくなります。LPWAでは低消費電力で実装されているため、転送速度は5Gセルラー通信に劣るものの低消費電力のため長時間の通信に適しています。以上のようにメリット・デメリットを比較しながら、ニーズに応じて必要とされる規格を選択し設計に反映させています。

低消費電力の通信規格は比較的短距離から中距離をカバーするため、一旦ゲートウェイで個々のIoTの通信を集約し、データセンターへ一括送信するする接続形式も利用されています。データを仲介し一括通信する通信中継サーバを「エッジサーバ」ということもあります。

ここではIoTの実例を、身近な例を中心に紹介していきます。以下が代表的なIoTの市場分類と活用例です。
・*自動車*
IoTの活用例として引き合いに出されるのが、自動車です。自動車の部品は多岐に渡り、多くの情報機器が搭載されています。IoTによりカーナビゲーション・渋滞予測に活用できます。さらにIoTを連携することで走行・メンテナンス・渋滞情報を総合的に通信するコネクテッドカーとして利便性を向上する試みがされています。

加えて、自動運転のレベルを高めてより安全な運転を提供することも取り組まれています。

・*宇宙航空*
宇宙航空でも多様な機器が用いられています。制御機器の監視・制御・モニターシステム・画像システムが地上局や移動体に実装されています。今後も成長が期待されています。

・*医療*
IoTは距離の影響を受けにくく監視や制御が可能なため、医療のリモート診断が高速通信5Gで実現されています。さらにロボット介護の機器や遠隔の見守り等へ活用されています。

・*産業*
産業向けにも活用が増加しています。従来はOT（オペレーショナルテクノロジー）が用いられていた産業システムや産業用機械ですが、情報通信を活用し高度な連携が可能となっています。そのため産業用システム・機器の監視と制御をIoTで実現するケースが増えています。

これにより品質管理を画像データを含めて高度化し、長期間の品質傾向も簡単に評価できるようになりました。

・*コンピュータ*
コンピュータの領域においてもさらに省スペースIT機器の組み込みや、プリンタ・コピー機への実装なと従来取り付けできないモノにも取り付けられ利用されています。

・*コンシューマ（家庭用）*
スマートホーム・スマートメータが代表例です。具体的には、エアコンや調理器具等の家電の操作に利用されています。また、AIスピーカや電気ポット等を用いたスマートフォン連動見守りサービス・遠隔監視・セキュリティサービス等で用いられています。

・*通信*
通信の領域では通信機器の管理の他、通信機能をベースとしたシステム全般が対象となっています。具体的には、バス運行管理・ロケーションシステムはバスの位置情報をベースにセンターに通信し、バス停での待ち時間表示等が実現されています。同様に、現在自販機の在庫自動発注をベンディングマシンの注文量で追加発注する際に利用されています。

この仕組みはリモートゲートウェイやローカル5Gが活用されることで、公共通信網に加えて各企業内でも実用されると予測されています。

IoTで利便性が向上しますが、セキュリティ面での対応が求められます。以下はIoTで想定される代表的なセキュリティリスクで、サイバー攻撃リスク面での考慮も必要となる項目です。

・*物理リスク*
産業機器として用いるロボットや自動車が制御不能となり、物理的事故などを引き起こすリスクです。介護ロボット等の誤作動は致命的な問題を引き起こします。

・*乗っ取りリスク*
センサーやスマートデバイスから情報が窃取されるリスクです。場合によっては踏み台として利用されるリスクもあります。インターネット接続している機器のアカウント情報管理がデフォルト設定されている場合は、特にリスクが生じやすい状態にあるため注意が必要です。

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