ibm cloud and watson iot 20160616

IBM Cloud と Watson IoT のデータフローと活用方法

2016 年６月 17日IBM アーキテクト平山毅

~IBM Cloudに展開されるIoTの基本からWatson、Blockchain、AutoMotive、Cisco連携まで~

© 2016 IBM Corporation

自己紹介名前︓平山毅（ひらやまつよし）Twitter : t3hirayamaFacebook : tsuyoshi.hirayama

2016年2月 IBM入社。アーキテクト。IBMが従来のハードウェアとソフトウェアのモデルからコグニティブとクラウドにシフトとブロックチェーン技術のリードを宣言するタイミングでジョイン。

【前職】・Amazon Web Services (AWS)

Professional Services Consultant , Enterprise Solutions Architect・Tokyo Stock Exchange (TSE)

IT Service Manager , Enterprise Architect , Derivative Master・Nomura Research Institute (NRI)

Financial Systems Engineer【執筆著書】

Softwareas a Service

Platform as a Service

Infrastructure as a Service

API エコノミー

・IaaS、PaaS、SaaS、の全てレイヤーを提供・CloudFoundry、OpenStackをベースにしたオープンアーキテクチャー

IBM Cloud の概要

IBM SoftLayer の特徴

1. ベアメタル(物理)サーバーの提供

2. DC間のグローバル・プライベートネットワーク

3. データセンターやハードウェアも開示した透明性の高いサービス

・SoftLayerはテキサス州ダラスを本拠地として2005年設⽴。ホスティングのリーディングカンパニーとしての地位を確⽴後に、2013年にIBMが買収。

・ホストティングから事業をスタートしているため、豊富なデータセンターを世界中に展開。

IBM Bluemix の提供形態

Dedicatedの場合は利⽤サービスを限定させることも可能Public固有の

サービス利⽤時は内部連携も可能

Security Services

Web and Application Services

CloudIntegration Services

Mobile Services

Database Services

Big DataServices

Watson Services

DevOps Services

Internetof Things Services

VPN/専⽤線接続

・100を超えるPaaSサービスを提供（Watson等のIBM固有のサービスも多数提供）・Cloud Foundryに加え、Docker、OpenStack、OpenWhiskの4つのプラットフォームを提供・Public（共有）と利用サービスを限定したDedicated（専有）のモデルが選択可能・両方ともSoftLayerのデータセンターから提供

Public(共有) Dedicated(専有)

SoftLayerの閉域グローバルネットワークを介して各拠点からお客様専有のBluemixも利⽤可能


IBM Bluemix アーキテクチャー

Bluemix基盤

ランタイム

アプリケーション

サービスXXXアプリ

BluemixDedicated

CF用

L7ル

ータ

ー(*

1)

SoftLayerの任意のデータセンター上に専有ハードウェア上に環境構築

専用線or VPN既存システム

LDAP (オプション)

アプリのプッシュ

アプリ開発者

既存システムとは専用線 / VPNで通信

サービス

･･･

BluemixPublic

Publicのサービスを利用可能

企業内LDAPでアカウント管理可能

エンド・ユーザーの端末

オンプレミス(企業資産環境)

(*1) L7負荷分散機能を有するリバース・プロキシー

HTTP(S)


IBM Bluemix on SoftLayerによるグローバル展開

India

Shanghai

Hong Kong

Singapore

Sydney

TokyoSeattle

San Jose

Los Angeles

Mexico City

Houston

DenverDallas

Miami

AtlantaWashington D.C.

MontrealToronto

Chicago

LondonFrankfurt

Paris

Amsterdam

Sao Paulo

New York

Dubai

Melbourneデータセンター

Network PoP開設予定データセンター

開設予定 Network PoP

東京DC

シンガポールDC

パリDC

・SoftLayerのグローバル専用ネットワークを活用することで、Bluemixアプリケーションをグローバルに展開可能

© 2016 IBM CorporationDCとグローバルシステムの提供基盤

ハイブリッドクラウド、マルチクラウドの提供基盤

IBM Cloudから最新機能の提供とWatsonとの連動

Watson

API

EconomyCognitve Data ScienceIoT Blockchain今話題の最新ソリューション群は全てIBM Cloudから提供︕

多くの機能がIBM Cloud上のWatsonや他サービスと連動されていく

既存アプリケーションSoR

(System ofRecord)

新アプリケーションSoE

(System ofEngament)

シームレスに接続

API Connect

IBMがクラウドネイティブ化を支援例）Bluemix

Garage

IBM Cloud


IBMが対象にするIoTのスコープ


IBMのIoTアプローチ① デバイスからのデータ収集先はIBM Cloudを前提② IBM Cloudにあるデータ分析サービスとの連動性を重視③ シンプルなAPI提供が可能な機能を用意

①

③

②


IBM IoTの基本アーキテクチャ

Watson IoT


IoTの価値要素とIBMソリューション

業界ごとの変革リード

アプリケーション

プラットフォーム

デバイス /ネットワーク

IBM GlobalBusiness Services

Analytics Connect

Information ManagementRisk Management

Watson IOT Platform on Bluemix

Device Vendor /SoftLayer

IoTの価値要素 IBMソリューション

主にWatsonIoTにてアップデートされた差別化部分


IBM Watson IoT の概要・元々はBluemix上で IoT Foundationとして提供していたサービス・IoT Foundation を Watson IoT Platform と改名し、Watsonとの外部連動機能を強化・「Context Mapping」「Driver Behavior」「IoT Real-Time Insights」のサービスをBluemix上に追加

New!New! New! Update

<従来>IoT foundation

<現在>Watson IoT


IBM Watson IoT Solution の分類IBM Watson IoT Platform Analytics

IBM IoT Real-Time Insights

IBM Watson IoT Platform Connect

IBM Insights for Weather APIs

IBM Watson IoT Platform Risk Management

IBM Watson IoT Platform and Blockchain

構造化、非構造化の蓄積されたIoTデータを分析し学習知⾒を取得

IoTデータをリアルタイムで分析し知⾒を確認

デバイス管理から各種サービスまでシームレスに接続

気象情報をもとにデータの知⾒を取得

IoTデータをストリーミングでBlockchainに連動

IoTデータから異常を検知し通知


IBM Watson IoT を構成するBluemix サービス① Internet of Things Platform (旧 IoT foundation)

デバイス、ゲートウェイと接続して収集したデータを取り込むIoT基盤サービスWatsonとの連動も可能に

② IoT Real Times Insights収集したIoTデータをリアルタイムに表示し、発生事象と自動アクションを提供するサービス

③ Driver Behavior自動⾞のプローブとコンテキストデータを収集し、運転者の振る舞いを分析するサービス

④ Context MappingIoTデータの軌道を分析するためにネットワーク上のデータにアクセスするリアルタイムクエリーを提供するサービス

Update

New!

New!

New!

IoT forAutoMotiveServices


Watson IoT Platform の全体像

Platform

従来のIoT Foundationの範囲

今回のIoT Platformで拡張した範囲


IBM Watson IoT Platform サービス概要IBM Watson IoT Platformは、 IoTをBluemix上で実装するための基盤サービス

■MQTTサーバ機能を提供デバイス/アプリケーションはMQTTプロトコルを使用しIoT Platformに接続IoTに最適化されたトピック空間があらかじめ構成されるデバイスはイベントメッセージの送信やコマンドの受信が可能アプリケーションはイベントの受信やデバイスへのコマンド送信、デバイス状況の確認が可能

■セキュリティー事前発効した認証トークンでの接続トピック空間によるデータ送受信の制限

■接続デバイス管理機能の提供デバイスの登録/削除、接続状況の把握ダッシュボード、もしくは、RESTライクなHTTPインターフェースにて操作

■履歴データの保存、検索、集計機能の提供検索、集計にRESTライクなHTTPインターフェースを提供

■データの視覚化データ参照用Quickstart、センサーシミュレーターを提供


IBM Watson IoT MQTT

MQTT

デバイス IBM IoT Platform

従来型アプリケーション

MQTT

MQTTサーバー

デバイスの管理

履歴の保存REST

管理アプリケーション

拡張サービス

IoTのプロトコルはMQTTが基本。MQTTとは、publish/subscribeモデルに基づく軽量なメッセージプロトコルで、IBMが策定し、現在はOASISが標準化を推進。アプリケーションをスクラッチ開発をするために必要となる代表的なMQTTクライアントは以下の通り。・IBM Mobile Messaging and M2M Client Pack MA9Bg・Eclipse Paho MQTT Clients・MQTT.js


Node-RedBluemix IoT Platformは、Node-Redでアプリケーションを開発できる点が大きな差別化ポイント。Node-RED は IBM Emerging Technology が作成したオープンソースツール。入⼒／出⼒／処理といったブロックを組み合わせるだけでワークフローを作成可能。ハードコーディング不要。


Watson IoT Platform を構成するリソース

管理デバイス

非管理デバイス

イベントアプリケーション

コマンド

組織

イベント履歴

制御データ

IoTデータ

デバイスからコマンドとイベントでMQTT連携してアプリケーションで呼び出すのが基本的な流れ。組織をどのようなグループに括るかが設計のポイント。


Watson IoT の複数デバイス時の構成

Organization A

デバイスA アプリケーション

デバイスB

登録したOrganizaionに対して接続

パブリッシュ

サブスクライブ

デバイスA用トピック空間

デバイスAステータス取得用トピック

サブスクライブ

パブリッシュ

デバイスAイベント送信用トピック

デバイスAコマンド受信用トピック

デバイスBイベント送信用トピック

デバイスB用トピック空間

アプリ用トピック空間

指定のトピックに対してイベント送信

アプリケーションのトピック空間にはすべてのデバイスがふくまれる

他デバイスのトピック空間にアクセス不可


IBM WatsonIBM Watsonとは、コンピューターでありながら、人と同じように情報から学び、経験から学習し、自然言語処理と機械学習を使用して、⼤量の非構造化データから洞察を明らかにするコグニティブ・テクノロジーのプラットフォームの総称。

IBM Watsonは自然言語を解釈し、根拠をもとに仮説を生成し、経験から学習していく仕組みのため、処理が増えるほど知識を蓄積していく。「過去のインタラクション」「教育」「情報の取り込み」の3つの要素で、より賢くなっていく。

デバイスから⼤量の非構造化データを収集し解析するIoTとの相性が良い。（個人的主観として）人間がWatsonとシームレスにやりとりを⾏うためには、何らかのインタフェースデバイスが必要であり、その観点でもIoTとWatsonは深い関連性がある。


IBM Watson IoT で使えるサービスIBM IOT Platform で取得したデータをIBM WatsonでシームレスにIBM Cloud上で解析するサービス。利用できる代表的にWatsonサービスの用途には、以下のようなものがある。

Watsonテキスト解析

Watson機械学習

Watson自然言語処理

Watsonビデオ画像解析


Watson IoT によるコグニティブアプリケーションの例

⾳声を認識しテキストに変換する

自然言語分類で「Rain」を抽出

関連拡張で「Rain」の関連項目を抽出（機械学習）

テキストを⾳声に変換する

【引用】http://www.ibm.com/developerworks/jp/iot/library/iot-cc-watson-iot-platform-trs/

天候情報を取得


IBM Watson IoT Real-time Insightsサービス概要IBM Watson IoT Real-time Insights はデバイスと操作情報をアセットマスターと突合し、データモデル化してリアルタイムで解析するアナリティクスサービス。更に、自動アクションによって緊急の反応を可能にし、状態の可視化が可能。

■ データモデル化アセットマスタデータを登録しておき、IoTデータと突合を⾏い、解析を⾏う

■ 自動アクション対応ルールを定義し、自動アクションを解析データと連動が可能


IBM Watson IoT Driver Behavior Serviceサービス概要IBM Watson IoT Driver Behavior Serviceは、⾞両プローブデータとコンテキストデータを基にドライバー運転振る舞い分析サービスをRESTインターフェースにて提供

■ ビッグデータ分析基盤︓Hadoopシステム⼤量の⾞両データ、およびロードネットワーク情報等のコンテキスト情報に基づく高速でスケーラブルな

Hadoopシステム基盤による運転特性分析結果の提供を実現

■ ドライバー運転振る舞い分析⾞両プローブデータに対して下記パラメータに基づく分析結果を提供するRESTインターフェースを提供1. 道路タイプ毎の⾞速特性︓超過速度2. アクセル、ブレーキ、停止、アイドル特性3. ターン : 平均アングル、時間、スピード4. ⾛⾏コンテキスト︓運転時間帯/道路タイプ/⾞速

上記分析実⾏時の各パラメーターの範囲値、しきい値は可変であり、ユーザーが変更可能な画⾯を提供


IBM Watson IoT Context Mapping Serviceサービス概要IBM Watson IoT Context Mapping Serviceは、ロードネットワーク情報、動的環境情報に基づく地理情報サービス＆地図データ検索サービスをRESTインターフェースにて提供

■ 地図データ検索静的地図データ・道路属性、および動的イベントをインメモリー上に展開することで、高速な

ロードネットワークデータへのアクセス・検索サービスの提供を実現

■ 地理情報サービス静的地図情報、および動的イベントに基づく下記RESTインターフェースを提供

• マップマッチング• 最短ルートサーチ

（追加・作成された動的なイベントに基づく探索）• リンクサーチ• （動的イベントの追加・作成）


IBM IoT Automotive のWatson連携�クルマや環境からの画像データを認識・解釈�ドライバーからの⾳声によるメッセージの解釈�より価値のある知⾒・洞察に向けて、分析を高度化

Watson• ⾳声合成• ⾳声認識• 対話• その他必要機能

Watson IoTfor Automotive

エージェントドライバー

⾞両

環境

• エージェント機能による状況検知• マップ・マッチング• コンキスト・マップ• イベント取込・検索 / 最短ルート検索• 運転特性・⾏動特性分析• 移動経路・履歴分析

ダイナミックマップ

その他のクラウドサービス(例既存のSDN)

ソーシャル・クラウド

交通情報(TPEG/TMC)

環境

ドライバー

クルマ

TMC : Traffic Message ChannelTPEG : Transport Protocol Experts


IBM Blockchainとは︖・Bitcoinの仮想通貨を元にして、分散共有台帳を使ってP2P取引を効率化する技術の「概念」

＜従来＞＜Blockchain＞・個別台帳を各々の参加者で保持する。→管理主体が制御する。

・同じ台帳を参加者間で共有して保持する。→管理主体が不要（Blockchainが主体）

・共有台帳の分散同期技術・P2Pの認証技術（従来のエンタープライズアプリケーションを変える︖）


ピアで同期されるデータ

IBM Blockchainの構成要素

SmartContractSmart

Contract

Privacy andConfidencial

ity

Privacy andConfidencial

ity

SharedLedgerSharedLedger

ConsensusConsensus

安全性の確保、認証および検証

取引のためのビジネスロジックを記述

（チェーンコード）

スマート・コントラクトを通して⾏われた取引を

システム的に確定

ネットワークで共有される分散台帳


Watson IoT から Blockchain への連動

チェーンコードに格納される

合意形成がされる

分散台帳にデータが格納される

IoTのイベントをフィルターし、プライベートなIBM Blockchainのスマートコントラクトに要求されたデータのみを送信する

アーリーアダプタのお客様のみにIBMのR&Dチームと共同で提供


Watson IoT API Reference Version Up(v2)

連動性のAPIが追加


Watson IoT に関するIBMとCiscoの提携

・2016年6月2日にWatson IoTとデバイス連携に関して提携を発表・IBM Watson IoTの分析技術とCisco Systems Fog Computingのセンサー情報収集技術の相乗効果


Cisco社との提携によるソリューションの想定領域・多くのセンサー情報を保持し、高度な解析及びWatsonによる最適化が期待される領域


適用例①︓市場情報のフィードバック基盤

Public eports (e.g. NHTSA)

Monitor and

ReactAnalyze

Notify

SPSS

CollectData

Continuous Engineering

Social

Sensors

Bluemix

⾞両プローブ情報と、市場情報（不具合や、乗り⼼地など）を収集し、要求・設計に対する充⾜度をスコア化し、モニタリング、フィードバックする

IoT forAutomotive

Insightsfor Twitter

Storage Predictive Analytics

Node-RED

製品設計/開発

製品開発へのフィードバックデータ分析モデル＆

傾向分析・統計分析


適用例②︓センサー情報の収集解析

センサーやデバイス

アプリケーション地図やグラフ表示

【受信】機器の更新や制御

【発信】テレメトリーデータ

【受信】テレメトリーデータ

【発信】通知、ジオフェンス警告など

GeospatialAnalytics

IoT Real-timeInsights

IBM IoT Platform

EmbeddableReporting


まとめ

・IBMは、IoT、Watson、Blockchain、といった最新技術を全てIBMクラウドから提供しています。

・これらの技術を業務に適用するためには、技術適用と業務分析の両⾯のアプローチが必要ですが、IBMではその両⾯で支援とソリューション提供が可能です。

・具体化するために、IBMとプロジェクトや勉強会を⾏うことをお勧めします。※IBM Research、IBM Global Business Servicesも含めて強⼒な研究支援チームを形成しています。


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む、数多くの要因に応じて変化します。したがって、個々のユーザーがここで述べられているものと同様の結果を得られると確約するものではありません。記述されているすべてのお客様事例は、それらのお客様がどのようにIBM製品を使用したか、またそれらのお客様が達成した結果の実例として示されたものです。実際の環境コストおよびパフォーマンス特性は、お客様ごとに異なる場合があります。IBM, IBM ロゴ、ibm.com, は、世界の多くの国で登録されたInternational Business Machines Corporationの商標です。他の製品名およびサービス名等は、それぞれIBMまたは各社の商標である場合があります。現時点での IBM の商標リストについては、www.ibm.com/legal/copytrade.shtmlをご覧ください。

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