NII,誤差のあるセンサーでもソフト変換で安全に

国立情報学研究所(NII)は,制御システムのセンサーに計測誤差があっても,安全に動くように制御ソフトウェアのモデルを自動で変換する手法を開発した(ニュースリリース)。

ドローンや自動運転などの制御システムの高い安全性を実現するには,数学的な手法を使って,システムをモデル化し,安全性を証明する手法が有効となる。

制御システムに含まれる制御ソフトウェアはセンサーで計測した制御対象の状態をもとに適切な動作を決定する。しかし,現実には計測誤差があり,計測値が真の値となる前提で開発されたソフトウェアは安全性を損ないかねない。そこで計測誤差を考慮し,安全マージンを持った動作をする制御ソフトウェアとする必要がある。

しかし,計測する対象それぞれについて真の値と計測値の両方を扱ったうえで,制御ソフトウェアのあらゆる動作において安全性が保証されると数学的に証明するには複雑さが伴うため,センサーの計測誤差を考慮した,真に安全な制御ソフトウェアの設計は複雑になる。さらに,制御システムの計測にどのような誤差があり得るかを確実に知ることは,設計の段階(開発の早い段階)では困難しい。

例えば,計測誤差は制御システムが動作する環境(天候の変化など)によって異なる。そのため,はじめから計測誤差を具体的に見込んで制御ソフトウェアの設計に組み込むのではなく,計測誤差がないことを前提に作り,その制御ソフトウェアが「どの程度の誤差に耐えられるか」を計算できると,制御システム全体を柔軟に設計でき,実際にシステムに搭載するセンサーを後から検討できるなどのメリットがある。

ところが,この「どの程度の誤差に耐えられるか」を表す数式を獲得することは難しい問題だった。そこで研究では,与えられた制御ソフトウェアがセンサーの計測誤差を考慮せずに設計されたものであっても,計測誤差を考慮して安全に動作する制御ソフトウェアに自動で変換する手法を開発した。

この手法により制御ソフトウェアは,計測誤差があっても安全であるように変換される。しかし,計測誤差があまりにも大きく,そもそも安全な動作を取ることが理論上不可能な場合もある。従って,「得られた制御ソフトウェアが耐えられる誤差の限界はどこか?」という問題が生じる。

この手法では,この耐えられる誤差の限界も数式として出力すため,制御システムに搭載可能なセンサーの選定や,制御ソフトウェアを他のコンポーネントと組み合わせた際の誤差に関する分析を体系的に行なうことが容易になるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 小糸製作所、国産LiDARでデモ映像も展示【OPIE26】

    小糸製作所は、長距離・短距離向けの各種LiDARの開発を進めているが、OPIE26においてデモも交えて出展した。 同社は2018年より、LiDARベンチャー企業 米Cepton社と協業し、現在は短距離タイプと長距離タイプ…

    2026.04.24
  • 阪大など、ナノダイヤモンドの高圧選別に成功 高感度センサーへの応用に期待 

    大阪大学、ダイセル、立命館大学は、欲しい波長で光るナノダイヤモンドだけを光の圧力(光圧)で選別することに初めて成功した(ニュースリリース)。 ダイヤモンドの色中心と呼ばれる構造が注目されている。これは透明なダイヤモンドに…

    2026.04.03
  • 京都大学 特別教授 野田進教授

    フォトニック結晶レーザーが拓く「高輝度半導体レーザー」の次章

    半導体レーザーは小型、高効率という強みを持つ一方で、高出力化するとビームが乱れ「輝度」が伸びないという壁があった。フォトニック結晶レーザーはその常識を塗り替えつつある。その研究の先駆者である京都大学高等研究院・特別教授の…

    2026.04.02
  • 早大、AIデータセンターやLiDARを高度化する340倍増幅の光回路モニタを開発

    早稲田大学理工学術院の北智洋教授らの研究グループは、シリコンフォトニクス光集積回路において、従来のシリコンPIN型検出器と比較して約340倍もの検出感度を実現し、かつ光をほとんど減衰させない超小型の光回路モニタを開発した…

    2026.03.24
  • カシオなど、K Programで海中光通信技術の共同研究をスタート

    カシオ計算機は、トリマティスと公立千歳科学技術大学とともに、内閣府が主導する「経済安全保障重要技術育成プログラム(K Program)」の研究開発構想に参画し、2025年12月より海中無線通信技術の共同開発をスタートした…

    2026.03.04

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア