AI活躍の場が拡大、ロボット・家電をもっと賢くする「Jetson」とは

AI活躍の場が拡大、ロボット・家電をもっと賢くする「Jetson」とは

2016.03.25

各種クラウドサービスから自動運転車、囲碁や将棋といったアナログゲームに至るまで、人工知能にまつわる話題は毎日のようにニュース媒体を賑わせている。こうした人工知能の恩恵は、いわゆるIoT、組み込み機器や家電などにまでもたらされようとしている。その背景にあるのがNVIDIAの「Jetson TX1」の存在だ。

莫大なリソースを要求する人工知能開発

人工知能の開発にはいくつかの方法があるが、現在、先端手法に位置づけられるのが「ディープラーニング」だ。ディープラーニングでは、数テラバイトに達する莫大なデータ(ビッグデータ)を、「ニューラルネットワーク」と呼ばれる演算ネットワークを多層構造化したモデルを通じて解析し、正解を類推するという手法で学習していく。

十分な学習を積んだ人工知能は、人間と同等、あるいはそれ以上の確率で正解を導き出すことができ、人間には見つけられなかった新しい「正解」を生み出すことすらある。将棋や囲碁でプロ棋士をコンピュータが破ったといったニュースは、ディープラーニングによる成果である。

ImageNetの画像識別テストの結果。2012年以降、ディープラーニングの活用により人間を超える正答率となった

非常に有望なディプラーニングだが、問題もある。ディープラーニングでは最初にビッグデータを読み込ませてデータを解析する「学習」と、実世界でのデータと突き合わせてみる「推論」の2つのフェーズがあり、「学習」にかかるリソースが非常に大きいのだ。

ディープラーニングを活用した画像認識のイメージ。ディープラーニングでは大量のデータをもとにして学習を行う。最初は猫の画像を読み込ませても誤った結果が出るが、大量のデータを読み込ませていくことで猫の画像として認識可能となる。こうした学習済みのモデルで実世界のデータと付き合わせると正しく猫画像を認識できるようになる(出展:NVIDIA公表資料より)

具体的には、現在、デスクトップPC用で最高性能を誇るインテルのCore i7シリーズのCPUでも、学習には数カ月を要する例が一般的で、スーパーコンピュータやワークステーションでも、学習にかかる時間を大幅に縮小するには至っていない。

膨大な演算量を必要とするディープラーニングだが、こうした状況を改善する手段が「GPUコンピューティング」だ。本来3Dグラフィックの描画に使われるGPUだが、内部では描画のために複雑な演算を繰り返している。この構図がディープラーニングで行われる多階層の行列演算と極めて似通っており、すぐさま応用が可能だったのだ。

劇的な改善をもたらしたGPUコンピューティング

実際、ディープラーニングをGPUで行った場合、CPUを使うのに比べて数倍の高速化が可能となり、数カ月かかっていた学習フェーズの演算が数週間程度へと、劇的に短縮されるようになった。学習が速くなればディープラーニングそのもののアルゴリズムの改良も素早く行えるようになり、さらに効率的なアルゴリズムの開発が、ディープラーニングそのものの進化をさらに押し上げることにつながっている。

また、GPUは拡張ボードという形で1台のコンピュータに数台増設することが可能だ。このため、当初は拡張ボード1台で検証を始め、開発の進度に合わせて演算能力を拡張するのも容易に行える。コスト的な側面からもGPUコンピューティングは革命的な効果をもたらしたわけだ。

こうしたGPUコンピューティングの先端を行くのが、GPUメーカーである米NVIDIA社だ。同社はパソコン用のハイエンドゲーミングGPUでも有名だが、GPUコンピューティングの可能性を提唱し、開発環境「CUDA」を提供するなど、GPUコンピューティングでも重要な役割を果たしている。現実にディープラーニングのトップ企業はほとんどがNVIDIAのGPUコンピューティングボードを導入しており、人工知能の進化にNVIDIAは欠かせない存在となっているのだ。

IoTにもディープラーニングの恩恵を

GPUコンピューティングは高性能だが、高速なGPUは相応に消費電力も高く、IoTなど、小さなサイズの機器にもたらすのは非常に難しいとされていた。しかし、NVIDIAは最新の「Maxwell」世代のアーキテクチャで、GPUの大幅な省電力化に成功した。これにより、サーバー/ワークステーション向けの「Tesla」やデスクトップPC用の「Titan」といった大電流が利用できる環境向け製品だけでなく、自動運転車など自動車プラットフォーム用の「NVIDIA DRIVE PX」や、ロボット・IoTなど組み込み機器向けの開発・研究に向けた「Jetson TX1」が登場した。

「Jetson TX1」は15年前のスーパーコンピューターに匹敵する処理能力を持つという

Jetson TX1は、サイズはクレジットカード大とコンパクトだが、GPU全体の演算能力は1TFLOPS(1秒間に1兆回の浮動小数点演算が行える)に達する。さすがに現在のスーパーコンピュータ並みというほどではないが、このサイズとしては非常に高い数値だ。この性能なら、フルHD解像度で撮影された動画をリアルタイムに処理し、物体の認識を行うといった高度な処理が可能になる。さらに、これだけの高い性能を、10W前後という低消費電力で提供できる。これはバッテリーで動作する機器にも十分提供可能な数値だ。

自律するIoTがもたらす世界

Jetsonの登場でIoTに人工知能がもたらせることはわかったが、本当にそこまで必要なのだろうか、という声もあるだろう。確かに、インテリジェントな処理で自動で動作する機器はすでに多数存在している。それらが人工知能に置き換わることでさらにメリットがないのであれば、確かに無駄にも見える。

しかし、人工知能が実現する最大のメリットは、真の意味で「自律して動作する」ことにある。たとえば自動運転の掃除機ロボを例に考えてみよう。これまでは赤外線や音波など、各種センサー類で周囲の環境を把握し、障害物を避けつつ、ゴミを掃除してきた。これが人工知能搭載になると、センサー類に加えて、カメラで取り込んだ映像をリアルタイムに解析し、落ちているものがゴミなのか、100円玉や指輪なのかを識別できる。ゴミならばそのまま吸い込み、100円玉や宝石はゴミとは別の容器に受ける、といった「賢い」掃除機が可能になるわけだ。

あるいはドローンの例を考えてみよう。現在、ドローンはGPS情報などを使ってルートを決め、オートパイロットで飛ぶことができるが、鳥が障害になったり、ほかのドローンが近づいてきても避けることができない。しかし、人工知能を搭載したドローンならば、自動的に障害物を判断して避け、元のルートに戻って飛行を続けることができるわけだ。

「Jetson TX1」はクレジットカードサイズ大で省電力。これによりドローンにも搭載可能。ドローンの自律的な動きを可能にする(画像左:ドローン、画像右:ドローンに搭載された「Jetson TX1」)

もしこれが、いちいちモバイル回線などでサーバーのデータと突き合わせて認識していたりしては衝突は免れないが、Jetsonのような高度な処理能力を搭載していれば、機器単体で危険を回避できる(未知の障害物であれば、あとでサーバ上で学習を更新すればいい)。センサー類だけに頼った自動運転は、急激なアクシデントに対応できないが、人工知能であれば学習を通じて性能をどんどん高めていくことができる。

Jetsonが持つもうひとつの強みは、JetsonがほかのNVIDIA製品と同じGPUアーキテクチャで製造されていることだ。NVIDIAではGPUコンピューティング向けに「CUDA」という開発環境を用意しており、ディープラーニングや画像認識といった機能向けの情報も多数揃っている。このため、Jetsonを使えば効率良く、素早く開発が進められる。学習を繰り返すサーバーから、推論を行う機器に至るまで、CUDAプラットフォームで統一できるため、開発も管理も容易になるわけだ。

今後、人工知能はどんどん身近なものになり、あらゆる場面で人間の生活をサポートするものになるだろう。そのとき、賢い家電や自律制御のロボットは、JetsonがもたらすGPUコンピューティングパワーが実現することになるだろう。

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シャープが新スマホ「AQUOS R2 compact」を発表

大画面化の波に逆らい、「片手ポケット族」が増加傾向に

iPhone不在の「小型スマホ」市場を狙う

11月15日、シャープがAndroidスマートフォンの新製品「AQUOS R2 compact」を発表した。名前に「compact」と付いている通り、最近のスマホ市場では選択肢が減っている小型モデルであることが特徴だ。

小型スマホの需要を取り込む「AQUOS R2 compact」

コンパクトな見た目とは裏腹に、中身にはハイエンドである「AQUOS R」シリーズのスペックを詰め込んでいる。世界的にスマホの大画面化がトレンドとなっている中で、あえて時代に逆行するシャープの狙いはどこにあるのだろうか。

スマホを片手で持ち、ポケットに入れて使う人が増加

世界のスマホ市場では、6.5インチの「iPhone XS Max」に代表される大画面モデルが人気を博している。だが、日本では通勤電車などの利用シーンにおいて、片手で使う人が多いといわれている。シャープによれば、スマホを片手で持つ人は64% 、服のポケットに入れて持ち運ぶ人は49% に達しており、その割合は上昇傾向にあるという。

片手で持ち、ポケットに入れて持ち歩く「片手ポケット族」が多いという

その背景として、シャープはスマホの「インフラ化」を指摘する。SNSやコンテンツを楽しむだけでなく、サービスの利用やモバイル決済にスマホは欠かせない存在になっており、日常生活でスマホを取り出す場面が増えている。

AQUOS R2 compactは、日本人の手のサイズを念頭に置いた「横幅64mm」のボディに、できるだけ高性能な部品を詰め込んだハイエンドコンパクト機になっている。プロセッサは最新のSnapdragon 845、メモリは4GBを搭載しているが、これは大画面モデルのAQUOS R2と同等だ。

ポケットに入れやすいサイズに高性能を詰め込んだ

スマホ本体を小型化する一方、画面は前モデルの「AQUOS R compact」より大型化した。このためにシャープは画面の上下に切り欠き(ノッチ)を持つIGZOディスプレイを開発。インカメラと指紋センサを搭載しつつ、表示領域を上下に広げてきた。

前モデル(左)と比べて新モデル(右)は表示領域が広がった

「iPhone不在」の小型スマホ市場を直撃

シャープによれば、小型スマホを求める人は全体の3割程度という。スマホ市場では残りの7割に向けた大画面モデルが幅を利かせており、最新のiPhoneでは6.5インチのXS Maxに加え、一般向けモデルの「iPhone XR」も6.1インチとなっている。

一方、小型モデルとして根強い人気のあった「iPhone SE」は、後継モデルが出ないまま販売が終了。中古市場では価格が上昇する騒ぎもあった。

日本で最大シェアを誇るiPhoneだが、小型スマホ市場では存在感が薄れつつある。ソニーモバイルはXperiaシリーズのコンパクト機を投入しているが、2018年夏モデルの「Xperia XZ2 Compact」と比較して、シャープ機は画面の大きさ、薄さ、軽さの面で圧倒している。

中国メーカーとして日本でも勢いを伸ばすファーウェイ、OPPOも世界市場において大画面化競争を繰り広げており、小型モデルに積極的な動きは見せていない。この点もシャープにとって有利に働いている状況だ。

また、AQUOS R2 compactは顔認証と指紋認証の両方に対応しているのも特徴。これは、iPhoneにもXperiaにもない機能だ。スマホをポケットから取り出し、顔の前に持ち上げるだけでロックを解除できる顔認証だが、卓上に置いている場合は使いにくい。だが指紋センサがあれば、指を置くだけで済む。

顔認証に加えて指紋認証にも対応

スマホの端末メーカーの多くはグローバル市場に目を向け、大画面化のトレンドを追いがちだ。だが、シャープは国内の需要をしっかりとらえた上で、日本のユーザーに刺さる製品作りを続けている。

依然としてiPhone人気が続いている中で、限られた市場であっても「不在」のチャンスをタイムリーに活かし、ユーザーを奪還する。国内に目配りできるシャープならではの戦い方に注目したい。

大画面化するスマートフォン 使いやすさの試行錯誤は縦長から折り畳みへ

知って納得、ケータイ業界の"なぜ" 第23回

大画面化するスマートフォン 使いやすさの試行錯誤は縦長から折り畳みへ

2018.11.16

海外メーカーの台頭で日本にも大画面化の波が到来

大画面化と使いやすさの両立、各社の工夫の歴史

縦長スマホにとって代わるのは「折り畳み」スマホか

スマートフォンのディスプレイは年々大型化が進んでおり、かつては「大きすぎる」と言われた5インチディスプレイが、今や小さい部類に入ってしまうほどだ。一方で使いやすさを維持しながらディスプレイの大画面化を実現するため、メーカー各社はさまざまな工夫を重ねている。スマートフォンのディスプレイサイズはなぜ大きくなり、今後はどのように変化していくのだろうか。

海外メーカーの台頭で日本でも大画面化に拍車

スマートフォンにとってディスプレイは、単に情報を表示するだけでなく、タッチして操作するインタフェースも兼ねている非常に重要な存在だ。そのスマートフォンのディスプレイが、ここ10年ほどで最も大きく変化した要素が「サイズ」である。

どれくらい大きくなったのかというのは、新旧のスマートフォンのディスプレイサイズを比べてみれば一目瞭然だ。日本で最初に発売されたiPhoneである「iPhone 3G」のディスプレイサイズは3.5インチだった。一方、「iPhone X」や「iPhone XS」、「iPhone XR」といった最近のiPhoneのディスプレイサイズは6インチ級があたりまえ。1.7倍に以上に拡大しているのだ。

今やスマートフォンのディスプレイサイズは5インチ以上が一般的で、6インチも珍しくなくなった。画像の「iPhone X」のディスプレイサイズは5.85インチだ

さらに「iPhone XS Max」は6.5インチもあるし、他の大手メーカーでもサムスン電子の「Galaxy S9+」やファーウェイの「HUAWEI P20 Pro」のように、6インチを超えるディスプレイを採用した機種は増えている。なぜ、これほどまでにディスプレイサイズが大きくなったのかというと、それは大画面が欲しいというユーザーが多いため。スマートフォンの性能向上によって動画やコミック、ゲームなどのコンテンツを楽しむ人が増えていることから、ユーザーのニーズに応えるかたちで、大画面が求められるようになったといえよう。

だが日本国内の事情に目を向けてみると、公共交通機関での通勤・通学が多いのに加え、片手で文字入力ができる「フリック入力」が広く普及したこともあり、片手でスマートフォンを操作する傾向が強く、実は大画面に対するニーズはそこまで大きい訳ではない。実際日本では、4インチディスプレイの「iPhone SE」が人気を保っていたし、シャープの「AQUOS R Compact」やソニーモバイルコミュニケーションズの「Xperia XZ2 Compact」などのように、4インチ台のディスプレイを採用したコンパクトなスマートフォンも投入されている。

2018年の夏モデルとして販売されている「Xperia XZ2 Compact」は4.9インチと、最近では珍しくなった4インチ台のディスプレイを採用したコンパクトモデルだ

にもかかわらず、日本でも大画面のスマートフォンが増えているのはなぜか。まずは国内のスマートフォンメーカーが減少したことで、市場に海外メーカー製のスマートフォンが増えているためだ。海外では移動手段の違いに加え、文字入力システムの違いからスマートフォンを両手で持って操作する機会も多く、片手操作に対するこだわりが弱いのだ。

新興国などでも、ディスプレイサイズが大きいほど人気が出る傾向が目立ち、大画面に対するニーズが強いのである。海外製スマートフォンが日本市場に入り込みやすくなったことが、日本国内においてもスマートフォンの大画面化を進めたといえる。

縦長スマホの元祖はアップルだった?

とはいえ、スマートフォンが大画面化するに従って、本体の横幅がひろがり、さすがに海外のユーザーからも「持ちづらい」という声が増えてきたようだ。そこで近年急速に増えているのが、従来の16:9比率ではなく、18:9や19:9といった縦長比率のディスプレイの採用である。

持ちづらさに影響する横幅をこれ以上広げることなく、ディスプレイを縦に伸ばすことで大画面化しようとしたのだ。この流れをけん引したのは韓国メーカーで、2017年にはLGエレクトロニクスが「LG G6」(日本未発売)、サムスン電子が「Galaxy S8/S8+」といったように、縦長比率のディスプレイを採用した機種を積極的に投入した。

2017年発売の「Galaxy S8」「Galaxy S8+」は、18.9:9と縦長比率の有機ELディスプレイ「インフィニティディスプレイ」を採用したことで大きな話題となった

この韓国の両メーカーとも、グループ内にディスプレイデバイスを開発する企業を持っている。それゆえ縦長比率のディスプレイが生み出されたのには、実は大画面化だけが目的ではない。自社のスマートフォンに新しいディスプレイをいち早く搭載し、トレンドを作り上げることで、グループ企業のディスプレイデバイス販売拡大につなげる狙いもあったといえる。

だが、縦長ディスプレイで大画面化するというアイデアを真っ先に実践したのは、実はアップルである。アップルはかつてディスプレイの大画面化に消極的で、2011年発売の「iPhone 4s」までは3.5インチのサイズにこだわっていた。だが大画面化を求めるユーザーの声を受け、2012年発売の「iPhone 5」でディスプレイサイズを4インチに拡大した際に、ディスプレイの横幅はそのままに、縦に長くするという手法をとったのである。ある意味、アップルは5年前に現在のトレンドを先取りしていた、といえるかもしれない。

スマートフォンのディスプレイを縦に伸ばして大画面化するというアイデアをいち早く実践したのは、アップルの「iPhone 5」だった

しかしながら、ディスプレイを縦に伸ばして画面サイズを大きくする工夫にも、いずれ物理的な限界が来ることは目に見えている。そこで、さらなる大画面化の追求で、いま注目されているのが折り畳み式ディスプレイだ。このアイデア自体は、NTTドコモが2013年の「MEDIAS W」(NECカシオ モバイルコミュニケーションズ製)、2018年の「M」(ZTE製)で既に実現しているものだが、いずれも2枚のディスプレイを用いていたため、どうしても画面の折り目に継ぎ目が発生してしまう弱みを抱えている。

折り畳みスマートフォンとして注目されたNTTドコモの「M」は、2枚のディスプレイを用いるスタイルであるため折り畳み部分に継ぎ目が発生してしまう

だが有機ELを用いれば、ディスプレイを折り曲げられる“真の”折り畳みスマートフォンが開発できると言われており、大手スマートフォンメーカーがその開発を進めているとの観測報道も幾度となくなされている。

これは折り畳みできるという意味の「フォルダブル」スマホなどと呼ばれ、先ごろはサムスン電子が、来年発表するというフォルダブルスマホ「Galaxy F」のプロトタイプを開発者向けに見せはじめたりしている。2019年は各社から製品が登場するのではないか? との声もあるようだが、いま確実に言えることは、真の折り畳みスマートフォンがいつ、どのメーカーが、どのような形で投入するのかが、大いに注目されているということだけである。