エッジコンピューティングで実現できる活用シナリオ3選
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May 21, 19
スライド概要
エッジコンピューティングとSORACOMで進化するIoTでの資料
https://pages.soracom.jp/20190521_aws_seminar_LP.html
クラウドで働くIoTおじさん
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エッジコンピューティングで実 現できる活用シナリオ3選 2019/5/21 © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
自己紹介 市川 純(いちかわ じゅん) プロトタイピング ソリューションアーキテクト 好きなサービス AWS IoT全般、AWS Lambda © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
アジェンダ 1. 2. 3. 4. 5. 6. エッジコンピューティングとは エッジコンピューティングのシナリオ お客様事例 AWS IoTのエッジ向けサービス デモ まとめ © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
エッジコンピューティングとは © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
エッジコンピューティング クラウドと異なる場所にコンピューティングリソースと意 思決定機能をもたせること Data processed locally Edge © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Data processed in the cloud Cloud
エッジコンピューティングが解決する課題 レイテンシ © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 帯域幅 オフライン セキュリティ
エッジコンピューティングの シナリオ © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
ユースケース エ ネルギ ー ゲ ートウ ェイ オ ートモ ーティ ブ © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 家電 基 地局 リ テール 医療 建設 採鉱 農業 金融 そ のた…
1. 生産現場におけるシナリオ 生産状況の見える化 予兆保全/品質予測 課題：簡単に早く設備の稼働状況を把握したい 分析による業務改善 課題：設備稼働データを使った分析により業務改善を行いたい 課題：稼働率向上のために予知保全を行いたい/品質予測により外部不良 率を低減したい ① ③ ② ④ 人の作業分析 課題：「熟練作業・ノウハウの蓄積」 「作業者のバラツキ解消」「ムダのな い作業順序や最適な動作」に向け た改善を行いたい 参照URL https://www.cecltd.co.jp/news/2016/05/23/6729/ © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
2. コネクテッドホームでのシナリオ ホーム オートメーション ホーム セキュリティー 照明器具 セキュリティーカメラ 白物家電 ドアロック エンターテイメント機器 温度計 小型家電 火災報知器 スマートスピーカー スマートメーター 音響機器 ホーム ネットワーク TV Wi -Fi ルーター & モデム STB 掃除ロボット © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. https://aws.amazon.com/jp/iot/solutions/connected-home/
3. オートモーティブでのシナリオ https://aws.amazon.com/jp/automotive/ © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
バルクアップロードのシナリオ 対象シーン - 帯域幅を節約したい - オンラインになる時間帯が限られている 条件 - クラウドでリアルタイムにセンサーデータを処理する必要がない 注意点 - センサーデータを保存するデバイスのストレージ容量を確保する - OnDemand Lambda で保存する場合、並列性に注意する Local Area Network Greengrass Core Device Greengrass Group に所 属する IoT デバイスが Greengrass Core に対 し MQTT でセンシング したデータを送信する Sense Device Send logs Sense Device Local Lambda (Msg Driven) センシングデータが送 信される MQTT topic をトリガーにして起動 する Lambda がロー カルストレージにデー タを一次保存する Store logs for archiving Sense Device (Amazon FreeRTOS) Polling File, SQlite, Redis など © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Database or file 常駐する Lambda が 定期的にローカルス トレージを参照し、 S3 にバルクでデータ をアップロードする Upload compressed logs Local Lambda (Long Lived) S3 (Data Lake)
バルクアップロード + 異常検知のシナリオ 対象シーン - バルクアップロードパターンと同じ - 加えて、異常はリアルタイムに検知したい 条件 - バルクアップロードパターンと同じ - 異常を検知する機械学習モデルを開発している 注意点 - バルクアップロードパターンと同じ Local Area Network Greengrass Core Device Sense Device Send logs Sense Device エッジで ML モデルを用 いて以上を判別。検知す るとローカルとクラウド にアラートを送る Deploy trained Store logs for model archiving Polling (Amazon FreeRTOS) AWS IoT Local Lambda (Msg Driven) Sense Device (Amazon FreeRTOS) Send Alert Act Device © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. 作成した ML モデ ルをクラウドから エッジにデプロイ Upload realtime logs Database or file Get trained model Upload compressed logs Local Lambda (Long Lived) Greengrass Service S3 (Data Lake) Read trained data SageMaker 蓄積したセンシン グデータから異常 を検知する ML モ デルを作成する
マスキング用途のシナリオ 対象シーン - コンプライアンス事情で画像や動画をネットワーク外に持ち出せない 条件 - 事前に取得したいメタ情報を取得する機械学習のモデルを開発済み 注意点 - モデルを改善する仕組みをオフラインで別途用意する オフラインで学習したモ デルを S3 にアップロー ドし、クラウドからデバ イスにデプロイする Local Area Network Greengrass Core Device Upload metadata Capture image or video カメラから取得した画像 を解析し、その解析結果 のみクラウドにアップ ロードすることで画像を クラウドに送信しない © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Local Lambda (Long Lived) Store image or video Deploy trained model Get trained model S3 (Model) Greengrass Service Read trained data Image or video files AWS IoT Local PC Put trained model
画像/動画の効率的なアップロードのシナリオ 対象シーン - 条件を満たした時のみクラウドに画像や動画をアップロードしたい 条件 - 画像や動画をアップロードする条件を検出するコード/モデルを開発済み 注意点 - 条件検出モデルを改善する仕組みを別途用意する Local Area Network Greengrass Core Device Upload images Capture image or video S3 (Images) Local Lambda (Long Lived) (例えば)人を検出するモ デルをデプロイしておき、 検出したらクラウドに画 像もしくは動画をクラウ ドにアップロードする © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Control 動画のアップロード先と しては Kinesis Video Streams を活用する Upload Videos Kinesis Video Streams Producer SDK Kinesis Video Streams
エッジとクラウドによる協調処理シナリオ 対象シーン - エッジデバイスでリアルタイムに処理(例えば人物検出)しつつ、クラウ ドでより詳細な解析を行いたい(例えば人物認識) 条件 - クラウドで解析したい条件をエッジで検出するコード/モデルを開発済み 注意点 - エッジのモデルを改善する仕組みを別途用意する Local Area Network Greengrass Core Device Capture image or video (例えば)人を検出する モデルをデプロイして おき、エッジでは人を 検出するとその座標な どのメタデータと画像 をクラウドにアップ ロードする Upload metadata AWS IoT Local Lambda (Long Lived) DynamoDB Upload images S3 (Images) © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Lambda Lambda Amazon Rekognition クラウドで Rekognition を用い て人物認識を行い、 エッジで解析した結 果と DynamoDB でマージする
お客様事例 © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
AWS IoT をご利用中のお客様 © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
• Yanmar IoT Smart Greenhouse • https://aws.amazon.com/jp/blogs/iot/aws-iot-driven-precision-agriculture/ • Pentair • https://www.youtube.com/watch?v=za2r3RSrBYQ • パナソニック様事例 Vieureka • https://aws.amazon.com/jp/solutions/case-studies/panasonic/ © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
AWS IoTのエッジ向けサービス © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
AWS IoT アーキテクチャ どのようにしてIoTデータから価値を抽出するのか? Da ta s ervices デバイスを制御、管理、保護する方法は? Control s ervices エッジデバイスをどのように接続・操作するのか？ Devi ce s oftware © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
AWS IoT アーキテクチャ IoT SiteWise Da ta s ervices IoT Events IoT Analytics IoT Things Graph AWS IoT Device Tester IoT Device Management Control s ervices Devi ce s oftware © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. IoT Device Defender IoT Core IoT Greengrass Amazon FreeRTOS AWS IoT Device SDK
AWS IoT アーキテクチャ IoT SiteWise Da ta s ervices IoT Events IoT Analytics IoT Things Graph AWS IoT Device Tester IoT Device Management Control s ervices Devi ce s oftware © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. IoT Device Defender IoT Core IoT Greengrass Amazon FreeRTOS AWS IoT Device SDK
AWS IoT Core AWS IoT Coreは、IoTデバイスを簡単かつ、安全にクラウドアプリケーションや 他のデバイスと通信できるようにするマネージドサービスです デバイスをAWSクラウド や他のデバイスに 安全に接続する 接続されたデバイスか らのデータに基づいて、 ルーティング、処理、 実行を行う Control services © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. デバイスがオフラインで あっても、アプリケーショ ンがデバイスと対話できる ようにする データを基に推論を行うため のAWSの各種サービス (Analytics、データベース、 AIなど)との完全な統合
AWS IoT Core 認証 サービス デバイスの認証を 管理しユニークな アイデンティティを 大規模に提供 デバイス ゲートウェイ IoTワークロードに 最適化された接続性 を完全に管理 Control services © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. メッセージ ブローカー IoTデバイス間で 信頼性の高い 高速通信 ルール エンジン 大量のIoTデータを 低コストで取り込み、 前処理、分析、 レポート作成、および 視覚化のために10以上の サービスを利用可能 デバイス シャドウ いつでもデバイスの 状態を把握し、 管理する レジスト リ AWSサービスで 簡単に使用できる ようにデバイスを 定義してカタログ化
AWS IoT Device SDK AWS IoT Device SDK によりすばやく簡単にデバイスを AWS IoT に接続できます。 AWS IoT Device SDK には、オープンソースライブラリ、サンプル付きの開発者ガイド、ガイドが含ま れているので、選択したプラットフォーム上で革新的な IoT 製品またはソリューションを構築できます。 Device software • • • • • • • • AWS Mobile SDK for Android AWS Mobile SDK for iOS Arduino Yún SDK AWS IoT Device SDK for Embedded C AWS IoT C++ Device SDK AWS IoT Device SDK for Java AWS IoT Device SDK for JavaScript AWS IoT Device SDK for Python © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
Amazon FreeRTOS Amazon FreeRTOSは、人気のFreeRTOSカーネルを拡張してデバイスを AWSに安全に接続できるようにすると同時に、管理、デプロイ、および更新を 容易にするマイクロコントローラオペレーティングシステムです CLOUD & GREENGRASS LIBRARIES OVER THA AIR (OTA) AGENT CONNECTIVITY LIBRARIES SECURTIY LIBRARIES EMBEDDED APPS HELLO FreeRTOS HW DRIVERS どのチップで動きますか? そのチップは必要な機能を 持っていますか？ Device software © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. どこで入手すればいいですか？ どうやって始めれば いいですか？
AWS IoT Greengrass AWS IoT Greengrassは、AWS IoTをお使いのデバイスに拡張し、クラウドの利点 を活かしながら、生成されたデータに基づいてローカルでの処理を可能にします 物理的な法則 経済的な法則 地域の規制 エッジ Device software © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. クラウド
AWS IoT Greengrass ローカル メッセージと トリガー クラウドに接続せ ずにデバイス通信 を有効に ローカル アクション データと 状態の同期 AWS Lambdaを使 用してデバイスプ ログラミングを簡 素化 デバイスをオフラ インで操作し、再 接続時にデータを 同期 Device software © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. セキュリティ クラウドとデバイ ス間の相互認証と 承認 ローカル リソース アクセス AWS Lambda関数か ら所有デバイス のローカル リソースに アクセスして使用 機械学習 コネクター シークレット マネージャー OTA アップデート ローカル環境で ML推論を実行 外部サービスへの接 続でエッジデバイス を拡張 秘密情報をエッジ デバイスに安全に 展開 AWS IoT Greengrass Coreを簡単にアップ デート
AWS IoT Device Tester AWS IoT Device Testerは、選択したデバイスでAmazon FreeRTOSまたは AWS IoT Greengrassをテストできるテスト自動化ツールです AWS IoT Device Tester for Amazon FreeRTOS Amazon FreeRTOSのクラウド接続、OTA、および セキュリティライブラリがマイクロコントローラボード デバイスドライバ上で正しく機能するかどうかをテストします AWS IoT Device Tester for AWS IoT Greengrass デバイスのCPUアーキテクチャ、Linuxカーネル構成、 およびドライバーの組み合わせが AWS IoT Greengrassと連携するかどうかをテストします AWS IoT Device Tester は AWS IoT Greengrass および Amazon FreeRTOS の プロダクトページよりダウンロード可能です © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
デモ © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
デモのアーキテクチャ Raspberry Pi Greengrass Group AWS Cloud AWS Step Functionsworkflow © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
デモの内容 • エッジデバイス上でAWS IoT Greengrassを実行し、カ メラから情報を取得して、クラウドに送信している • アプリケーションのアップデートで帯域を変更してデプ ロイを行う © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
まとめ © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
まとめ • • • • エッジコンピューティングは、クラウドでは対応できない品質特性要件(レ イテンシ、ネットワーク帯域、オフライン対応、セキュリティ)がある IoT システムを構築する際に導入を検討する AWS Greengrass を活用することで、クラウドにおける意思決定能力やセ キュリティモデルをエッジに拡張しつつ、エッジ特有の処理(リソースアク セスやローカル通信)に対応できる エッジコンピューティングはクラウドのその他のサービスと組み合わせる ことで価値をもたせることができる(機械学習など) エッジコンピューティングを導入することは、クラウド only に比べて複 雑な運用要件をもたらす点に注意する。特に障害時対応など事前の考慮が 重要 © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
最後に © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
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https://aws.amazon.com/jp/summits/tokyo-2019/ © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. https://aws.amazon.com/jp/summits/osaka-2019/
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ご静聴ありがとうございました © 2018, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.