“科学技術書・理工学書”読書室―SBR―                 科学技術研究者   勝 未来

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■科学技術ニュース■富士通研究所、分散ストレージの性能低下を自動的に解消する技術を開発

2012-08-30 10:37:06 |    情報工学

 富士通研究所は、分散ストレージにおいて人気データへのアクセス集中を自動的に解消して、ユーザーのアクセス時間の悪化を抑える技術を開発した。

 分散ストレージは、複数のサーバを組み合わせて1つのストレージ装置とする。サーバ台数を増加させることでストレージ容量や性能を増強できるため、日々増加していくようなデータの格納に適している。また、同じデータの複製(レプリカ)を複数のサーバが同時に持つことでデータの信頼性とアクセス性能を高めている。

 しかし、格納された特定のデータへのアクセスが極端に増加すると、そのデータを持つサーバの負荷が増大し、ユーザーのアクセス時間が著しく長くなる場合があった。

 今回、突発的に人気が出たデータを即座に検出し、そのレプリカを増やすことでサーバへのアクセスを自動的に平準化させる技術を開発した。従来は人手で対応していた性能低下の解消を自動で対処し、ユーザーのアクセス時間悪化を抑えることができる。

 開発した技術を分散オブジェクトストレージに適用し、インターネット上でアクセス集中が発生したケースで評価したところ、アクセス集中を約70%緩和でき、アクセス時間に10倍以上の差が出ることを確認した。

 同技術により、あらかじめアクセスのパターンを予測することが困難なICTシステムの安定運用が可能となった。

 同技術の効果については、インターネット上で実際におきた、ある有名ポップスターの大ニュース発生時の大規模なアクセス集中を模したデータを使い、64台のサーバで検証した。サーバごとのアクセス頻度の変化を時刻ごとに調べると、従来の方式では関連したデータを持つサーバのみにアクセス集中が起き、そのアクセス頻度の増加率は約2.3倍であった。同技術を適用することで、アクセス頻度の増加率は0.7倍までに平準化され、アクセス集中を約70%削減できることを確認した。

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■科学技術ニュース■NEDO、メートル級の大面積で動作するタッチセンサーの製造プロセスを確立

2012-08-27 10:43:15 |    電気・電子工学

 NEDO (新エネルギー・産業技術総合開発機構)は、従来の技術では実現が困難だったメートル級の大面積で動作するタッチセンサーの製造プロセス確立した。メートルサイズへのスケールアップにより、介護用品や体感型ゲーム用センサーなど幅広い分野での利用が期待される。
 
 この研究開発は、異分野融合型次世代デバイス製造技術開発(BEANS)プロジェクトの一環として実施。有機導電性ポリマーを連続的にコーティングしたファイバーを高精度に製織する電子デバイス製造実装技術の開発により、従来のウェハーサイズ(直径30cm以下)を上回る1.2m角の大面積での製造が可能になったもの。
 
 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)は、スマートフォンから自動車まで多種多様な製品の中に組み込まれ、圧力や加速度など製品を動かすのに必要となる情報を検出するセンサーとして用いられている。この技術を、介護用品としてのベッドやマット用センサーやゲーム用センサーとして組み込むためには、従来のウェハーサイズ(直径30cm以下)ではなく、人の周りで用いることができるメートルサイズへのスケールアップが求められていた。
 
 これらを背景にNEDOでは、マイクロ・ナノ構造をメートルサイズに低コストで実現する方法として、製織技術に着目し、繊維状の基材に機能性薄膜を塗布するプロセスや、その塗布された繊維を織る技術の開発を異分野融合型次世代デバイス製造技術開発(BEANS)プロジェクトの中で進めてきた。

 BEANSプロジェクトにおいて、メートル級の大面積を実現するために、ナイロンファイバーに有機導電性ポリマー(PEDOT:PSS)を連続的にコーティングする技術、およびファイバを低摩擦で織りこむための自動織機技術を開発した。 

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■科学技術書・理工学書ブックレビュー■「マイクロコンピュータの誕生―わが青春の4004―」(嶋 正利著/岩波書店)

2012-08-20 10:42:02 |    情報工学

書名:「マイクロコンピュータの誕生―わが青春の4004―」
 
著者:嶋 正利
 
発行所:岩波書店
 
発行日:1987年8月28日第1刷
 
目次:まえがき

    マイクロコンピュータ誕生の背景
       マイクロコンピュータとは何か
       電子式卓上計算器の登場と発展 ほか

    電卓用汎用LSIの開発
       ビジコン社とインテル社との開発契約
       プロジェクトチームの結成と渡米 ほか

    マイクロコンピュータのアイデアの出現
       ホフのアイデア
       「4ビットのCPU」の採用へ ほか

    世界初のマイクロプロセッサ4004の設計と誕生
       ファジンの登場
       発注者が設計の助っ人に ほか

    8080の開発
       ミニコン技術の習得
       インテル社からの誘い ほか

    Z80の開発
       フロッピー・ディスクとDRAMの大量生産化
       ザイログ社設立に参加 ほか

    Z8000の開発
       16ビット・マイクロプロセッサの開発競争
       難しかったZ8000の開発 ほか

    これからのマイクロプロセッサ
       開発からの引退と帰国
       これからのLSI開発 ほか

    あとがき
       新世代マイクロプロッセサ開発と現役復帰

 マイクロコンピュータは、今やパソコンをはじめ、あらゆる製品に組み込まれ、ユーザーが全く意識しなくても、コンピュータによる制御システムが機能し、現代の社会生活を快適に、しかもスピーディーに過ごせる源ともなっている。もし、マイクロコンピュータがこの世に存在しなかったのなら、現代社会そのものが存在しなかった、と言っても過言ではなかろう。そんな夢の素子であるマイクロコンピュータの発明者が、今回の「マイクロコンピュータの誕生―わが青春の4004―」(岩波書店)の著者である嶋 正利(1943年生まれ)であることを知っている日本人はあまり多くない。この原因の一つは、世界初のマイクロコンピュータ「4004」の開発が、米国の半導体メーカーのインテルにおいて行われたことと、米インテルが「マイクロコンピュータを発明したのはわが社である」として、当時、日本の電卓メーカーのビジコンの技術者であり、マイクロコンピュータ「4004」開発の提案者としての嶋 正利の存在を故意に無視したことによる。しかし、現在では「マイクロコンピュータの発明は、米国のインテルのテッド・ホフと日本のビジコンの嶋 正利の共同開発によるもの」という認識に改められている。つまり嶋 正利は、ノーベル賞級の大発明を成し遂げた日本の技術者なのである。

 20世紀最大の発明の一つには、コンピュータが必ず挙げられる。商用コンピュータを開発・製造・販売したIBMは、初代ワトソン血の滲むような努力によってようやく販売実績を挙げることができたという。コンピュータなくしては、日常の生活を営むことすらできない現在から考えると嘘のようなホントの話ではある。コンピュータの歴史をみると、大型のメインフレームに始まり、その後ミニコンピュータ(ミニコン)やオフィスコンピュータ(オフコン)などの中・小型機が次第に普及していき、それらをネットワークで結び、データ処理を行っていくようになる。このコンピュータの動きとは別に、事務機という製品ジャンルが古くからあり、手回しの計算機が各メーカーから発売され、こちらも市場を拡大していた。そして、わが国のシャープから世界初の卓上式電子計算機(電卓)が発売され、以後数多くのメーカーから電卓が発売され、一時は“電卓戦争”と呼ばれるほど、電卓の開発・販売競争は激烈を極めることになる。今回「マイクロコンピュータの誕生―わが青春の4004―」は、そんな時代の日本の電卓メーカーの一社ビジコンと米国の半導体のベンチャー企業インテルの2社を舞台に繰り広げられる、マイクロコンピュータ「4004」の開発物語なのである。

 米インテルというと、今では世界の半導体メーカーを代表する大企業であるが、当時はノイス、ムーア、グローブの3人が、フェアチャイルドからスピンアウトして1968年に創業した一ベンチャー企業に過ぎなかった。当時の最先端技術であるpチャンネル・シリコンゲートMOSプロセスを使って、256ビットのスタティックRAM、1キロビットのPROMの開発に着手し始めたころであったという。嶋たち日本のビジコンから派遣されたのが1969年で、インテルが創業して間もなくであり、従業員数も125人にも満たなかったという。そんな中、嶋たちはインテルに対し「我々は、自分達が考えている電卓用LSIでは、大きなレベルでのマクロ命令をプログラムすることによって、電卓の機能が実現できることを説明したり、実際にキーボードやプリンター制御部の論理図を作成して説明した」。しかし、「当時アメリカには、ほとんどといってもいいぐらい電卓の会社はなく、新しい機能は日本の電卓会社から生まれてくるので、新しい機能の話しをしても無駄なようであった」。ここから嶋たち日本の技術陣の苦闘が始まる。日本側の要求をどうインテル側に伝え、製品化させるかが大問題であったのだ。そして「8月下旬のある日、ホフが興奮気味に部屋に入ってきて、3、4枚のコピーを我々に手渡した。これが4004中央演算ユニットを中心とした、世界初のマイクロコンピュータ・チップ・セットMCS‐4の原型であった」のだ。これを読んでも、世界初のマイクロコンピュータは、日本の嶋たちが提案し、それに基づき米国のインテルが製品化したということが分る。

 嶋 正利は、1967年東北大学理学部化学第二学科を卒業し、電卓メーカーのビジコンに入社。ビジコン時代に渡米し、インテルで世界初のマイクロコンピュータ「4004」の開発に参加。その後、1972年にはインテルに入社、マイクロプロセッサー「8008」の開発に従事。さらに、1975年ザイログに移り、マイクロプロセッサー「Z80」「Z8000」を開発。1980年には帰国し、インテル・ジャパンのデザイン・センター所長に就任。1986年、ブイ・エム・テクノロジーを設立し、さらに新しいマイクロプロセッサーに開発に取り組む。その後、福島県立会津大学で後輩の指導に当った。1997年、世界初のマイクロコンピュータの開発により第19回京都賞(先端技術部門)受賞。1998年、米国の半導体生誕50周年記念大会で、「Inventor of MPU(Micro‐Processor Unit)」を受賞した。この書は、世界的発明を成し遂げた嶋 正利自身がマイクロコンピュータ開発の経過を克明に記した記録としての意義があるほか、「―わが青春の4004―」と副題にあるように、若き一技術者が日米のギャップを如何に乗り越えたかをレポートしており、これから技術者として歩もうとしている若者の指針になる内容を持っている。さらに、日米の企業の取り組みの姿勢の違いを紹介しており、一種の日米企業比較論として、技術者でない一般の読者にも大いに参考になろう。例えば「まったく情けないことに、一部の日本の半導体会社が写真技術を駆使して、最も技術者として恥ずべき直接のコピーをするようになった」など、耳の痛い話も出てくる。ただ、残念なことにこの書籍は現在絶版になっているようで、図書館で閲覧するか、インターネットか古書店でしか入手できないようである。20世紀の偉大な発明を成し遂げた本人が自ら記した、貴重な記録である本書の復刻を切に望む。(勝 未来)

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■科学技術ニュース■ICT活用で施設園芸先進モデルを目指す「スマートアグリコンソーシアム」発足

2012-08-16 10:36:33 |    生物・医学

 ICTを活用し、日本発の施設園芸先進モデルの確立することを狙いに「スマートアグリコンソーシアム」(会長:篠原温千葉大学教授)が、施設園芸関連企業、電機関連企業14社により発足した。今後、参加する企業・団体を広く募集することにしている

 同コンソーシアムは、富士通をはじめとして、2006年発足したUECS研究会の企業会員が中心となり、植物工場・施設園芸の先進モデル確立に向けて設立されたもの。同コンソーシアムの目指す目標は、(1)日本発施設園芸先進モデルの確立(2)グローバル市場への挑戦である。

 世界的な人口増加による食糧問題や地球温暖化による環境の問題、消費者の食の安心・安全のニーズへ対応する手段として“ICTを駆使した農業技術”に期待が高まっており、新しい農業モデルの実現が求められている。

 同コンソーシアムでは、施設園芸分野において、UECS(Ubiquitous Environment Control System)をベースにICTを活用し、「生産技術の向上」「農家の収入増」「海外への展開」などを実現する日本発の先進モデル構築を目指すことにしている。

 具体的には、参加企業が連携し、UECS対応設備や各種制御装置などを開発、ICTを活用し施設園芸設備をトータルに提供する先進的な産業モデルを確立し、農業生産技術の向上や一定品質の農産物の効率的な生産を支援していく。

 会員は次の通り(2012年7月24日現在14社)。FDK/MKVドリーム/兼弥産業/三基計装/シンフォニアテクノロジー/ステラグリーンセネコム/大起理化工業/ 東洋情報通信研究所/富士通/富士通九州システムズ 富士電機/古河電池/渡辺パイプ /アドバイザー:近畿大学星教授(UECS研究会会長)

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■科学技術ニュース■理化学研究所と富士通、今年9月末からスパコン「京」の共用を開始

2012-08-13 10:47:47 |    情報工学

 理化学研究所(理研)と富士通は、共同で開発を進めてきたスーパーコンピュータ「京(けい)」の共用を、今年9月末から開始する。

 理研と富士通は共同で、文部科学省が推進する「革新的ハイパフォーマンス・コンピューティング・インフラ(HPCI)の構築」計画の下、スーパーコンピュータ「京」の開発を進めてきたが、今年6月29日、ユーザの利便性やハードウェア性能を最大限に引き出す機能を備えたシステムソフトウェアなどが整い、「京」全体の動作確認を終了し完成させた。

 スーパーコンピュータの性能ランキング「TOP500」では、2011年6月、2011年11月と世界第1位を2期連続で獲得するとともに、HPCチャレンジ賞4部門全てでの首位獲得、ゴードン・ベル賞受賞などを果たし、実アプリケーションでも高い性能を実現できることを示した。

 「京」は、シミュレーション精度や計算速度の飛躍的な向上により、さまざまな計算科学の分野で広く利用され、世界最高水準の成果創出に貢献することが期待されている。

 例えば、(1)高速応答で低消費電力のデバイスが期待される次世代半導体材料、とくに「シリコンナノワイヤ」や「カーボンナノチューブ」など、ナノ電子デバイス材料の性質をシミュレーションで解析して、早期に開発することへの貢献

 (2)膨大な薬剤候補物質の中から、病気の原因となるタンパク質活性部位へ結合して発病を防ぐことが可能な化合物を検索し、新薬の開発期間の短縮や開発コストを削減することへの貢献(創薬への応用)

 (3)色素増感型太陽電池の原子・電子レベルの挙動解析シミュレーションによるエネルギー変換効率の高い太陽電池の開発への貢献

 (4)地震波伝搬・強震動および津波シミュレーションに基づく人工構造物の揺れの予測、被害領域予測に基づく地震防災予測計画、耐震設計への貢献

 (5)大気大循環モデルを解像度800mの高解像度でシミュレーションし、集中豪雨など局所現象を解明する高精度な気象予測情報の提供―などが考えられる。

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■科学技術書・理工学書ブックレビュー■「戸塚教授の『科学入門』―E=mc2は美しい!―」(戸塚洋二著/講談社)

2012-08-06 10:37:17 |    物理

書名:「戸塚教授の『科学入門』―E=mc2は美しい!―」
 
著者:戸塚洋二
 
発行所:講談社
 
発行日:2008年10月30日第1刷
 
目次:出版にあたって 戸塚裕子
    
    
はじめに 神の愛はダーウィンとガリレオに及ぶのか

   1 アインシュタインの「神はサイコロを振らない」

   2 アインシュタインの「E=mc2」
      放射線と太陽のエネルギー源
      ベーテ博士の思い出 ほか

   3 植物の基本は「いい加減さ」
      植物への好奇心の種
      データベースはあるか ほか

   4 19世紀末科学の困難 光の科学
      光の科学と太陽のエネルギー源
      るつぼ内部の光のスペクトル ほか

   5 ニュートリノ
      体感できない粒子
      ニュートリノはなぜ何もしないで物質を通り抜けられる? ほか

   6 「自然」な宇宙・自然界のスケールとは何か

   宇宙と素粒子(講演会より)

 戸塚洋二著「戸塚教授の『科学入門』―E=mc2は美しい!―」(講談社)は、通常の科学技術の書籍とは少々異なる。著者の物理学者である戸塚洋二(1942年―2007年)は、2000年に大腸がんの手術を行ったが、その後、転移し、病院での闘病生活を送ることになる。その病床で戸塚は、自分のブログに物理学に関する投稿を行っていた。その原稿を戸塚の死後、書籍にしたのがこの本の由来なのである。このため、系統的に書かれた学術書というよりは、日々折々に、それまで自分が取り組んできた実験物理学に関して、日頃感じていたことを、メモ的に書き綴っていると言う感じが強い。しかし、中には数式を交え、専門的に深く考察している部分もあり、単なるメモ的な読み物とも違う。このため、難しい数式の部分は、流し読みにして読めば、これは一級の科学の啓蒙書に一瞬の如く変身を遂げる。このため、この書籍の読者は、物理学の専門家から科学に興味がある一般人まで、幅広い層が考えられる。

 例えば、「植物の基本は『いい加減さ』」では、個人的な植物好きが高じて、実験物理学者が植物学を解釈すると、なるほどこうなるのかと、読者は、改めて植物の持つ不思議な力に考えをめぐらせることとなり、知らず知らずのうちに、科学的な考え方が身に付くという体験を味合うことができる。例えば、世界でもっとも高い木はカリフォルニアにあるセコイアの仲間のレッド・ウッドという木だそうで、背丈が115メートルにもなるという。普通の人なら、「世界には随分背の高い木があるものだ」で終わってしまう。ところが戸塚は違う。「一体、レッド・ウッドはどのようにして水を100メートル以上の高いところまで持ち上げているのだろうか?」と発想をする。言われてみれば、なるほど不思議なことなのではあるが、凡人は言われるまで、この不思議さに気が付かない。正解はこの書籍を読んでみていただくしかないが、この書籍の最大の魅力は、物事をどう見れば、科学的に正しい見方ができるのかが、平易に記されていることであろう。

 当然、戸塚の本職である物理学について多くのページが割かれている。ガリレオに始まり、マックス・プランクのプランクの定数の意味すること、さらにアインシュタインの有名なE=mc2の方程式に至るまで、単に教科書的な解説というより、これらの天才達が、如何にして偉大な成果を挙げてきたのかの道筋を懇切丁寧に解き明かしてくれる。時としてその内容は、高度になり、一般の読者が読みこなすのは困難な個所もあるが、それはそれ、自分のペースで読み、アウトラインを掴んでいけば、おぼろげながらでも、人類がたどってきた物理学の概要が掴める構成になっている。そして、読み進んでいくと最後に、戸塚の専門であるニュートリノの話題が登場し、現代の物理学がどのような課題に取り組んでいるのかが、次第に明らかにされる。この書籍は、あくまでニュートリノは何かを説明するというよりは、ニュートリノに行き着く道程が、素人でも理解できるように工夫されて書かれているところに特徴がある。もし、戸塚が存命で、ヒッグス粒子の存在が明らかにされつつある現在を知ったら、また、新たなページが書き加えられることであろう。

 戸塚洋二は、1942年静岡県富士市生まれ。1965年、東京大学理学部物理学科卒業。1972年、同大学大学院理学系研究科博士課程修了、理学博士。1995年、東京大学宇宙線研究所附属神岡宇宙素粒子研究施設長。1998年、「スーパーカミオカンデ」で、ニュートリノ振動を確認し、世界で初めてニュートリノに質量があることをつきとめる。2002年、高エネルギー加速器研究機構素粒子原子核研究所教授。同年、パノフスキー賞(アメリカ物理学会)受賞。2003年~06年、高エネルギー加速器研究機構長。2004年、文化勲章受賞。2005年、東京大学特別栄誉教授。2007年、ベンジャミン・フランクリン・メダル(物理学部門)受賞。同賞は世界の物理学賞の中でも特に権威の高いものとされており、これまで同賞を受賞した江崎玲於奈、小柴昌俊、南部陽一郎はノーベル賞も受賞している。このため戸塚洋二は、「ノーベル賞に最も近い日本人の一人」と言われながら、2008年7月10日に死去し、幻のノーベル賞受賞者に終わってしまった。この書籍は、「世界で初めてニュートリノに質量があることをつきとめた」偉大な物理学者の後世に残した遺書といってもいいのかもしれない。(STR:勝 未来)

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■科学技術ニュース■パナソニック、窒化物半導体の光電極による人工光合成システム開発に成功

2012-08-02 10:32:08 |    化学

 パナソニックは、世界最高の太陽エネルギー変換効率で、太陽光のみで二酸化炭素と水から有機物を生成する、人工光合成システムを開発した。

 同システムは太陽光を照射する光電極に窒化物半導体を使用し、有機物を生成する電極に金属触媒を使用することで、効率0.2%(主生成物:ギ酸)を実現する。この効率は、バイオマスで使用される植物と同程度であり、植物に代わって、同システムにより、これまで不要なものとして排出されていた二酸化炭素を原料として、有用な有機物(化学原料、燃料など)を生成することが可能となった。

 地球温暖化および化石燃料枯渇の問題を同時に解決できる夢の技術として、太陽光のみを使って人工的に二酸化炭素を吸収し資源化する、人工光合成の研究に注目が集まっている。同開発により、植物と同等の効率で二酸化炭素を吸収し有機物を生成する、人工光合成システムが実現し、来るべき循環型エネルギー社会に向け大きく前進した。

 主な特長は次の通り。

 1.バイオマスで使用される植物と同等(0.2%)の効率を実現。しかも生成される有機物の量は太陽光量に比例して増加

 2.金属触媒や反応環境を最適化することにより、生成される有機物の種類を選択可能

 3.光合成システムを無機材料のみで構成することに成功し、単純な構造を実現

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