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僕のYak Shavingは終わらない

車輪の再発明をやめたらそこには壮大なYakの群れが

IoTの開発に必要なスキルセット Akerun Advent Calendar 1日目

IoTの開発に必要なスキルセット / Akerun Advent Calendar 1日目

記念すべきAkerun Advent Calendarの第一日目は、スマートロックロボット「Akerun」を開発している株式会社PhotosynthのCTOの @kazuph が担当させていただきます。

今回はBLEを含むIoT製品制作のための設計に必要な能力の話です!

まずすべてを見ることをあきらめて仲間を探す、そして頼る

どんなプロダクトもそうかもしれませんが、取り分けIoT製品はカバーしないといけない領域が普通のWeb系のプロダクトに比べて膨大です。

インフラやサーバーサイドでのアプリケーション開発の能力はもちろんのこと、Bluetooth Low Energy(以下BLE)を使うなら、BLE自体の規格の知識とiOSAndroid自体の開発スキルに加えてBLEまわりの開発スキルが必要です。

ここまででも全体の1/3〜1/5くらいのカバー度。

そして問題のハードウェア部分の知識は、IoTの”I”の部分の量かそれ以上あり、かつネット上に落ちてないことがほとんどです。

最近ではハードウェア関連の情報もネットに落ちる始めて来たかもしれませんが、大手メイカーの中にある情報はまだまだ大きく、何回もサイクルを回してきたなりの経験と実績があります。

そのような知識を今この瞬間Webエンジニアである人が集めようしても難しいものがあります。そして僕自身、習得のための膨大な年限をかけた車輪の再発明をする無駄を考えると、1人では匙を投げていたと思います。

だからこそ、IoTという製品をつくるときは仲間が重要です。

最近ではハードウェアのものづくりなどの知見を共有し合う品モノラボというコミュニティ(http://www.ashita-lab.jp/tag/%E5%93%81%E3%83%A2%E3%83%8E%E3%83%A9%E3%83%9C/)があったり、DMM.make AKIBAなど人と人をつなぐことでまさにネットだけでは習得できないであろう知識を得る場があります。

もしこれからハードウェアをインターネットに接続して何かやりたいと思っている人は、まずはすべてを自分でやろうとせずに、仲間(そうでなくても話の聞ける相談相手)を見つけるところから探してみてもいいかもしれません。

IoT製品のソフトウェアの設計

ということで、暗に僕自身はIoTのすべてを把握しているわけではないという言い訳を言う土台ができたところで、Web出身者である僕がIoT製品を設計・開発するために必要だったスキルセットを並べてみたいと思います。

Web関連の知識と実装経験全般

この辺はこのカレンダーに気づいて読んでくれている読者の人たちは大体Web系だろうということで雑にまとめます。 例えばAWSでサーバー構築して、Railsでアプリケーション開発ができ、ついでにスマホアプリの開発経験があれば十分です。

あとは、Webまわりの設計を過去にどれだけやっているかで、IoTのプロダクトについても同じような勘所で思考すれば設計できると思います。 結局は相手側の要件定義がしっかりしているかの話が重要だと思います。

(仕様上必要なら)BLEの知識と実装経験

BLE自体は必須というわけではありません。ハードウェア自体に3G/4GやWi-FI搭載させているケースも多いです。 ただし、IoTという言葉が流行る背景に、沢山のセンサーデバイスがBLEによってボタン電池程度でも実用的な稼働時間になった、という部分があるので、BLEも考慮することで届けたい価値の実現性が上がることがあります。

BLEではない通信規格ももちろんあるのですが、現在販売されているスマホにはBluetooth(BLE)しか積まれてないものが大半なので、スマホの連携まで考えると必須になって来ます。

ですので、デバイス自体の電池寿命やスマホとの連携を考慮する必要がないのなら、あまり必要にはなってこないかもしれません。 開発コストでいうならば、BLE自体の概念を理解し、ハード側のチップでの実装に加えiOS/AndroidでのBluetooth制御、そして多端末対応までも行うことを考えてもこれだけで膨大になります。 人件費含めた出費を抑えたいのならBLEありきの設計にそもそもしないということも考慮に入れてもらえればと思います。

組み込み(ファームウェア)の知識と実装経験

組み込みの場合は、まず仕様するチップ/マイコンを選定し、それで動作するようにCなどのプログラミングを行います。 ベースとしての組み込みC言語の知識に加えてチップごとの開発環境構築・独自の仕様の理解が必要です。

BLEのチップについても、チップの製造元によって完全に開発の方法が変わってきます。 この辺で使いやすいものを選ぶことで、後々の開発のスピードが変わってきます。

半年ペース後くらいには、また別の良いチップが発表されていたりするので、その時々で調査をし、自分たちの製品にとって最適なものを選ぶ必要があります。

電子回路の簡単な把握

電子回路の開発をする場合は、当然深い理解が必要なのですが、自分やらずに仲間に頼れる場合は、仲間が書いた回路図・アートワークを最低限”読める”必要があります。 自分は書かれた回路図を丁寧に回路エンジニアから教えてもらって、その時に大体ファームウェアを実装する上で必要な回路の知識は理解できました。 ほとんどをデジタルなロジックに落とし込むことが可能なので、「デバッグ」と「低消費電力化」に遭遇しなければ、ある程度動くものはできると思います。

遭遇したらあきらめて回路のエンジニアと一緒に降りていきましょう。

筐体の物理的な動作の理解

モーター駆動するような製品の場合は、”物理”のお時間になります。 実際に僕もホワイトボードにxy座標をプロットして、制約条件や、駆動の法則を数式に落とし込みファームウェアで実装するということがありました。

ただあまり臆することはなく、メカニカルなハードウェアも場所ごとにモジュール化してつくれるので、回路やファームウェアレベルだと抽象化されていることがほとんどです(例えばギアが複雑に収まっているギアボックスなどは、特に内部の動きのすべてを把握する必要はありません)。

最後にセキュリティ

勉強しましょう。Webの知識があればある程度ファームウェアなどでも応用は効きます。TLSの原理などもそのまま適用できるケースがあります。

そしてつくったらちゃんと有識者に検証してもらいましょう👀

まとめ

ということで、僕目線で必要そうに思ったことをおおざっぱにまとめて見ました。 ハードウェア目線なことは(特に製造)、できればもう一人いる別のエンジニアに詳しくまとめてほしいなぁと思っているので、お楽しみに!

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