为什么我们现在需要数字建筑？

为什么我们现在需要数字建筑？

2020/11/30

为什么是现在 我们需要数字建筑吗？ 实现数据互用

2020 年 4 月，AIST“数字建筑推广中心”成立。为什么现在需要这个中心？与中心岸本所长一起在AIST开放数据是啊数据联动聚集在一起创造了这个中心的意义和作用，数据联动当前状态和问题通过数据联动讨论并带来对未来的期望

构建数字架构至关重要

──首先，岸本主任能否给我们介绍一下设立该中心的意义？

岸本当前，随着5G、物联网等数字技术的发展，社会50（右下）的实现如火如荼，许多企业都面临着“2025悬崖”的问题，例如现有系统老化维护成本增加、各供应商IT工程师分布不均、能够利用新数字技术的人力资源短缺等。为了应对这些挑战，各公司都在推进数字化转型（DX），致力于创建精益、灵活、抗变化的系统，并培养内部IT人力资源，旨在通过利用大数据分析和人工智能的数字技术创造新价值。

然而，目前所推行的DX在各个组织内部封闭，并出现了新的问题，如技术和系统各自优化、功能和应用反复增删而导致系统濒临崩溃等。然而，要创建一个开放的系统，让其他用户以后可以轻松参与，实际上是极其困难的。各企业正在使用什么技术和诀窍，要解决什么问题，都是关系到各企业竞争力源泉的机密事项。但是，为了使各企业能够超越组织边界、相互利用系统、实现新的创新，像产业技术研究院这样的公共机构需要牵头制定一个对不同立场的参与者都有利的总体图景和方向，然后顺利连接数据和参与者。数字建筑推广中心的成立就是为了实现这一目标。

──数字建筑是什么意思？

岸本数字架构是连接组织或社会的许多成员之间的数据和系统的整体图景。可以说，它是一张涵盖从模拟领域到数字领域的蓝图，涵盖了国家政策、法律法规、执行机构、运营机构等组织机构，企业战略、服务、解决方案等业务实体，实现它们的各个功能，数据及其关联，以及传感器、硬件和现有IT系统。

　海外也有一些著名的成功案例，例如美国的智能电网、德国的工业40。在日本，内阁府主导的智慧城市^*1该领域有建筑设计的例子，并且研究仍在继续。

　AIST正在推进实施数字建筑的举措，例如柏叶智能城市的数字建筑设计、地理空间信息的国际标准化以及使用AI云ABCI的数据协作平台。此外，我们与信息技术促进局（IPA）数字建筑设计中心合作，正在进行面向居民的MaaS（移动即服务）、智能安全和自主移动机器人三个主题的数字建筑设计。

■社会50社会的实现

数据创造价值的三个要求

──正在柏之叶智能城市进行研究的持丸所长，您有什么样的计划？

望丸人类增强研究中心以柏叶市为试验场，使用通过 3D 映射空间信息创建的数字孪生（网络空间中现实世界的数字表示）来模拟新服务，并使用 VR 模拟器验证服务的有效性和易用性。

　我认为要为收集的数据增加价值和竞争力需要三个要求。第一个是将城市收集的大数据和实验室环境收集的高精度数据结合起来，我称之为深度数据。后者与前者的不同之处在于，它具有即使有经济实力也无法立即获得的优势。

　第二件事是不仅要收集生物数据，例如一个人的体型和走路方式，还要收集社会数据，例如他们在哪里、如何走路、在什么季节看到什么风景，并将两者结合起来。收集和积累社会数据并将其用作有价值的信息不可能一蹴而就。我们相信，我们多年来积累的专业知识将为我们的研究带来优势，并提高包括柏之叶在内的智慧城市运营公司的竞争力。

　第三个是你给对方信息或刺激时的反应，或者说“互动”。通过人体增强研究，我们正在收集有关人本身的数据。特别是交通、护理、健康等服务是人与人之间互动的互动服务。在实体服务方面，日本企业提供了优质且有竞争力的产品，因此在这些产品收集的数据中添加交互式服务，不仅可以增加产品的竞争力，还可以提高服务质量。我们希望以柏之叶为试验场，通过我们的产品积累数据并将其连接到物理服务。

岸本您认为数字建筑的需求在哪里？

望丸公司将无法通过柏之叶正在尝试的规模服务来盈利，因此他们需要大幅扩展该服务。我们在柏之叶测试的是一种新型服务，可以从结合了网络数据和物理数据的数据中创造价值。如果我们在另一个城市尝试，如果我们能够按原样开发网络部分，我们可以预期规模效应，因为我们只需要在物理部分进行额外的投资。

　那么重要的是从一开始就用通用的架构来构建系统和数据。以“让我们创建一个可以在这个城市使用的服务”的想法来构建单独的服务，然后尝试将其中几个服务连接在一起是非常困难的。即使您设法使它们协同工作，添加其他服务或稍后尝试新事物也会变​​得更加困难，并且您最终将不得不从头开始。为了将来扩展我们在柏之叶测试的服务，我们认为我们必须继续收集数据和构建系统，同时不断考虑底层架构的重要性。

岸本开放系统平台并不容易创建，因为它们需要添加和删除各种功能以及与现有系统和其他城市的互连。首先，我们将让拥有数据的地方政府和企业形成共识，实现数据交换并创建通用数据格式。最重要的是，我们需要构建一个数字架构，同时牢记底层 IT 系统也将是开放的且能够抵抗变化。

通过数据联动让地质信息更易于使用和理解

──日本地质调查所拥有大量数据。

吉川我们编译地质信息已有 100 多年的历史，但直到 10 年前，我们主要通过包含这些信息的纸质介质和 CD 来提供信息。东日本大地震后，政府宣布了地理空间信息开放的政策。此后，我们在地理空间信息开放方面也取得了进展，现在各种类型的地质信息都可以在网络上免费查看。

　数据数字化时遇到了各种挑战。每条数据的格式不同，不能叠加，也不是基于共同的思维。而且地质信息专业性强，即使直接发布也不清楚是否能传达出去。但首先，地质图的宽度^*2的扫描图像数据开始，并逐步进行改进。

　我感觉它的使用范围正在逐年扩大，但目前发布的地质图大部分都是将所有信息集中在一张地图上的图像数据。考虑到用户友好性，我认为用户应该能够根据需要单独或组合使用集成为图像的个人信息。目前，为了增加我们服务的多样性，我们正在努力创建矢量数据，使我们能够单独准备各种属性。

　地质图是我们添加了自己的解释的二手数据，但将来我们也希望发布通过调查和分析获得的原始数据。

岸本除了地质图之外，还有大量PDF格式的公开数据，但机器无法自动读取和使用PDF格式的数据。除了发布数据之外，还需要包含解释数据本身的信息（元数据）。您在推动数据联动方面还遇到其他困难吗？

吉川研究人员拥有不同的专业领域，不会收集常见项目的数据。此外，即使同一研究人员、同一地区的研究目标不同，结果也会不同，合作方式也可能发生变化。我理解DX会让生活和社会变得更加便捷，数据联动会提高数据的价值，但地质领域已经有多年在地质图上汇总信息的历史，未来的挑战是如何进行DX。政府和AIST都将DX作为目标，因此在地理空间信息领域，我们希望通过将地理信息与其他数据链接起来，同时重视过去的遗产，创造新的价值。

如何决定开盘/收盘范围

──数据如何应用于材料开发领域？

浅井材料开发领域原本被认为是一个经验至上的世界，但材料信息学目前正引起越来越多的关注。材料的功能是由其成分和结构决定的。如果我们拥有大量将成分、结构与功能明确联系起来的数据，我们就可以利用人工智能技术和数据科学方法来推断具有新功能的材料的成分和结构信息。换句话说，数据在材料设计中起着非常重要的作用。然而，通过实验获得清晰的连接是极其困难的。因此，我们正在使用计算模拟进行研究。然而，即使可以通过计算表明具有一定成分和结构的材料具有特定的功能，但仅凭结果来设计实际材料是不可能的。在AIST，我们正在利用通过计算模拟和人工智能技术获得的高质量数据来研究新型材料设计。

岸本您认为挑战是什么？

浅井开发数据是产品的核心，作为一家公司，我们希望对其保密。材料制造商对材料信息学的需求很高，许多公司都参与了 AIST 领导的项目。在这个项目中，我们在知识产权的处理上设计了开放/封闭的安排，比如设置一些面向商业化方向但与业务没有直接联系的“样板材料”，让项目中开发的基础技术以及样板材料应用相关的专有技术可以在项目内部共享甚至公开。

　虽然企业数据是应该保密的封闭数据，但可以公开使用的数据越多，数据科学就越有用。目前，人类将开放数据和封闭数据分开，但在未来，在信息技术的帮助下，我们希望创建一个框架，其中包含允许第三方在保密的情况下使用数据的方法。这样做的优点是可以开发新的功能材料，这是单个公司无法单独实现的。这样做时，公司冒着允许其他人使用该服务的风险，但我们认为降低该风险非常重要，这样收益大于风险，并创造一种可以接受风险的情况。为此，信息技术必不可少，我们对与信息和人体工程学领域的合作抱有很高的期望。

望丸当涉及到如何结合深层数据并将每个人都可以使用的大数据连接到独特的竞争服务时，开放/封闭的问题仍然存在。我们还与企业共同收集数据，我们与他们达成协议，例如，当涉及步行数据时，如果是使用与 AIST 同意的测量方法获得的，我们可以将其公开。如果我们收集A公司、B公司、C公司的步行数据，那就是50人，但是如果我们将其作为封闭数据保存，即使我们拥有所有数据，我们也无法协作和分析。我们需要思考这样的深度数据应该在多大程度上保持封闭，哪些部分应该开放以创造社会和产业价值。

岸本创建开放式架构时，重要的是分离共享和竞争的区域，不仅在数据方面，而且在功能方面。在提供真实示例的同时向公司展示共享数据的好处也很重要。

数据共享的好处以及对中心的期望

望丸就人类数据而言，个体差异很重要，但一家公司很难收集足够的数据来揭示个体差异。然而，如果每个人都按照AIST提出的标准测量协议收集数据，那么数据将在AIST积累。如果公开的话，A公司只有20人的数据，可以利用积累的200人的数据，而且由于它也有自己20人的深度数据，所以可以结合这些数据来创造价值。

　如果这成为一项国际标准，则将有可能与使用标准协议进行测量并使用该数据的其他国家的公司交换数据。我愿意做更多的事情来宣传数据开放的好处。

吉川要查看地下地质信息，需要进行钻孔调查，但大多数钻孔调查是由地方政府进行的，每个地方政府都拥有数据。数据在使用时会产生价值，但实际上它常常被存储而未使用。近年来，由于国家政策的影响，地方政府终于开始有偿或免费地发布数据，形成了人人都可以使用数据的局面。在进行土木工程等工作时，如果可以参考过去的数据，就可以立即进行下一步，大大提高工程和勘察的效率。

浅井即使在材料开发中，公司有时也很容易在想要删除同一材料的某些属性的公司和想要添加属性的公司之间共享数据，即使它们是竞争公司。我们希望企业的心态能够转变，选择使用或共享所收集的大数据的好处，同时保持企业数据的机密性，将自己的数据委托给高度机密的大数据运营，并大胆地接受与其他企业一起使用的坏处。我们打算积累信息，直到企业觉得有很多好处，并建立一个对工业材料设计有用的数据平台。

岸本数字建筑推广中心的作用是广泛的。请让我们知道您的要求和期望。

浅井目前，在寻找新的功能材料时，我们使用高通量实验设备对成分略有不同的材料进行综合原型制作，并自动获取每种材料的实验数据。然而，在未来，我们可以设想连接人工智能的机器人将自动机械地进行合成、评估实验和实验规划的未来。为了推进实验的自动化，我们需要与各种系统协作，所以我认为对通用架构的需求将会增加。

　此外，从今年开始，材料将被纳入政府制定的集成创新战略的重要议题，提倡在材料领域努力DX，加强材料创新能力。对于DX来说，链接和标准化来自各种来源的材料数据非常重要，不仅包括计算模拟数据，还包括实验、书籍/文献、专利、网络等。然而，由于测量实验获得的数据极其多样化，因此链接数据并不容易。虽然挑战很多，但如果能得到数字架构专家的合作，推动能够反映新知识和新发现的灵活DX，我们将不胜感激。

■社会 50 参考架构

望丸必要的技术随着每个时代的变化而变化。目前，我们将为每个领域创建架构，例如无人机和智慧城市，但即使每个领域不是100％满意，重要的是基金会假设整体将随着事物的变化而连接。如果蓝图制定得当，各个领域的平台有机协作在需要的时候就会成功。我们也很想学习如何创建分层架构。

吉川地质学是一个数据链接是未来的领域，因此我们期待来自正在取得进展的领域的反馈。此外，尽管数据用户的数量在增加，但如何让内容更容易理解或如何让人们更多地使用它还不清楚。如果您能提出解决这个问题的方法以及着眼于未来数据使用的标准化方法，我将不胜感激。

岸本到目前为止，听了你的故事，我了解到数字建筑推广中心的作用也是考虑如何结合各个领域的专业知识，为整体设计创造一个“前提”。我想与大家一起通过人工智能技术、超级计算机以及其他积累、发布和协作数据的技术来满足期望。此外，我们还将着力推动国际标准化，开发支撑其的数据联动技术和平台。我们希望真正实现“网络空间与物理空间的高级融合”，与大家一起创造对社会有用的成果。感谢您的合作。

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*1：智慧城市。利用人工智能、物联网等技术从城市获取的各种数据，让居民能够安全、便捷地生活的城市。[返回来源]
*2：地质图宽度。一系列地质图，根据纬度和经度将日本列岛划分为多个矩形图，并按照已调查和研究的区域的顺序出版。[返回来源]