IoT開発に必要なプログラミングスキルや専門知識は？具体的に解説
自社でIoTの導入を進めるためには、プログラミングスキルや専門知識などを持つ人材が必要不可欠です。この記事では、IoTの開発を視野に入れている企業やその担当者向けに、IoTの開発のためにどのような知識やスキルが必要であるか解説します。自社がイメージしているIoTをスムーズに開発するための情報として、ぜひ参考にしてください。
目次
IoTに関する基礎知識
そもそもIoTとはどのようなものなのでしょうか。ここでは、IoTの基礎知識について解説します。
IoTとは
「Internet of Things」の頭文字を取ってIoT（アイ・オー・ティー）と表現されます。日本語に直訳した場合、IoTは「モノのインターネット」となります。
従来、インターネットに接続できるのはコンピュータだけでした。しかし、IoTはセンサーや家電などあらゆるモノをインターネットにつなげられます。
IoTの仕組み
IoTデバイスに搭載されているセンサーでデータを取得し、ネットワークを通じてそのデータをサーバーへ送ります。多くの場合、サーバーはインターネット上にあるクラウドが利用されます。
サーバーに送られたデータは蓄積していき、これらをさまざまな形で分析する仕組みです。たとえば、モノの状態をモニタリングする、今後の予測を立てるなど、状況や状態の可視化・分析・予測などに活用できます。
IoTにより実現できること
IoTを活用すると、どのようなことを実現できるのでしょうか。ここでは、具体的に解説します。
データ共有
IoTでは、モノとモノ同士のリアルタイムなデータ共有も可能です。スムーズに情報をやり取りできるようになり、重要な判断もスピーディーに下せるようになります。
たとえば、自動車と信号機が自動でデータをやり取りすれば、道路の混雑状況を考慮して自動車の速度や交差点の待ち時間を調整できる可能性があります。
可視化
IoTデバイスから直接データを収集すれば、様子を常にモニタリングして稼働状況を可視化できます。たとえば、機械にセンサーを取り付けている工場も増えています。センサーから得られる情報をもとに、機械の稼働率を自動的に可視化する仕組みです。得られた結果をもとにすれば、機械の稼働効率を高めることができます。
遠隔操作
ネットワークに接続されているIoT機器は、離れた場所からの遠隔操作も可能です。たとえば、スマートフォンから自宅にある家電を操作する方法も一般的になってきました。遠隔操作は個人の自宅だけでなく、工場、病院、学校など、幅広いところで利用できる可能性があります。工夫次第でより便利な使い方を実現できるでしょう。
自動化
IoTの仕組みにより収集した大量のデータを分析すれば、これまで人間が対応していたさまざまな操作や処理を自動化できます。たとえば、倉庫での商品の仕分けやピックアップも自動化が可能です。機械の連携によりスピーディーに作業が進むため、従来よりも正確で効率のよい業務が実現します。また、作業を自動化することは、人件費の削減にもつながります。
IoTの開発のために必要なもの
IoTを開発するためにはさまざまなものが必要です。ここでは、何が必要か具体的に解説します。
エッジコンコンピュータ（マイコンボード）
コンピュータのハードディスクやメモリなどのことです。IoT機器でデータを集めたり検知したりするために必要となります。エッジコンピュータ（マイコンボード）ではデータをスムーズに処理でき、本当に必要なデータだけをサーバーへ送信可能です。データ処理を効率化し、ネットワークに対する負担も軽減します。
センサー
IoTデバイスでデータを収集するためには、センサーが必要です。センサーにはさまざまな種類があり、集めたいデータにあわせて選択します。たとえば、温度センサー、位置センサー、振動センサー、加速度センサー、人感センサーなどさまざまなものがあります。センサーを活用するためには、組込み系のスキルが必要不可欠です。
ネットワーク
ネットワークは、IoTデバイスが計測したデータをサーバーへ送信するために使用します。ネットワークに接続できなければデータを集約できず、IoTとしての機能も果たせなくなります。そのため、IoTを開発するうえでは、IoTデバイスが安定したネットワークに接続できる環境をきちんと整えなければなりません。
データ分析
IoTデバイスから集めたデータを有効活用するために、さまざまな分析を行います。IoTでは膨大なデータを扱うため、分析の作業にはコンピュータが必要です。AIや機械学習なども活用しながら、素早く状況を分析します。コンピュータによる適切な分析ができれば、ビジネスを革新して成果を出すためのアイデアを得られる可能性もあります。
以下も参照しました。
IoTの開発に必要なプログラミング言語
IoTを開発するにはプログラミングスキルを持つ人材が必要です。具体的にどのようなプログラミング言語を使うのか解説します。
C言語（C++言語）
C言語は、数あるプログラミング言語のなかでも特に知名度があります。歴史が長くて汎用性も高いため、さまざまなところで使用されています。C言語に対する理解度や技術力が高い人材は、IoTの開発においても重要な存在です。
IoTの開発では、主にセンサーなどの組込み系においてC言語を使用します。より複雑な制御を行うためには、C++言語で対応するケースもあります。C++言語は、C言語をさらに拡張して作られたプログラミング言語です。
Java
JavaはOSに依存しないため、さまざまなシステムで幅広く使用されています。Androidのアプリや大企業のシステム開発でも使われています。活用範囲が広いため多くのエンジニアが学んでいるプログラミング言語です。
IoTの開発においては、クラウド系のアプリケーションで多く使用されています。それに伴い
セキュリティの分野で使われる場合が目立ちます。たとえば、IoTのネットワーク環境でもよく使用されています。
Python
コードが短く、比較的簡単にプログラミングができます。汎用性が高く、さまざまなところで活用できます。
たとえば、Pythonは人工知能の開発でも利用されているのが特徴的です。機械学習との相性がいいため、IoTデバイスで集めたデータの分析にも役立ちます。最近は、エッジAIの導入が盛んに行われており、エッジAIに組み込む学習済みモデルの生成をPC上で良く行われています。組み込みエンジニアにとってもPythonの知識が日増しに重要になってきています。
Pythonを扱える組み込みエンジニアはそれほど多くないため、人材確保に力を入れましょう。
IoT開発に必要なエンジニアのスキル
IoTを開発するエンジニアには、プログラミング言語以外にもさまざまなスキルが必要です。ここでは、具体的にどんなスキルが必要か解説します。
システム構成
IoTを開発するには、さまざまな機器やネットワークを接続する必要があります。センサー側のハードウェアやネットワークの構築だけでなく、集めたデータの分析やフィードバックについても対応できなければなりません。
IoTにはたくさんの要素が含まれているため、システム全体を俯瞰しながら設計できるスキルが必須です。
ネットワーク
IoTの活用方法によっては、リアルタイムでスムーズに通信できなければ大きなトラブルに発展する場合もあります。そのようなシステムを構築する場合は、ネットワークに関する深い知識が必要です。具体的には、データ送信プロトコル、WAN（広域エリアネットワーク）、LAN、PAN（Personal Area Network）などの知識が求められます。
セキュリティ
IoTデバイスで集められた情報は、インターネットを経由して伝達されます。そのため、IoTにおいてもセキュリティ対策を万全にしておかなければなりません。特に、社会インフラにIoTを活用する場合、ハッキングが起きれば甚大な被害につながる恐れもあります。暗号化や認証はもちろん、攻撃対策やシステム監視などにも対応できる人材が必要です。
組込みソフトウェア
センサー側の仕組みを作るためには、組込みソフトウェアに関するスキルも求められます。いわゆる組込み系のスキルであり、機器を動かすためのコンピュータを制御します。
具体的には、LinuxがベースとなっているOSでC言語による処理が必要です。小型制御装、電子工学などに関する知識を正しく身につけているエンジニアを確保しましょう。
ビッグデータや人工知能
IoTを活用すれば、低コストでさまざまなデータを簡単に集められるようになります。ビッグデータを人力で分析するのは困難であり、データを処理するための専用のシステムが必要です。分散処理システムやデータベースに加え、人工知能や機械学習に関する深い知識と技術を持ちあわせている人材を採用しましょう。
まとめ
IoTを開発するためには、さまざまな知識やスキルが必要です。プログラミング言語はもちろん、システム構成やネットワークなどについても深い知見を持つ人材を確保しなければなりません。
ソニーセミコンダクタソリューションズグループのSpresenseは、高い演算能力や省電力を備えているエッジコンピュータ（マイコンボード）で、複数マイクでの集音にも対応しています。IoTを開発するためにぜひ活用してください。