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富山大学スーパーエンジニア養成コースで木村社長講義

テーマ 「電子技術の波及」
日時 2013年11月02日
会場 富山大学地域共同研究センター

 富山県内企業の中堅技術者の育成と産業の活性を目的とする富山大学スーパーエンジニア養成コースが富山市五福の富山大学地域共同研究センターで開催されました。
 その中の電気・電子部品産業特論最終回の2013年11月2日(土)に(株)日本抵抗器製作所の木村社長が講義され、企業受講生と大学教員の20名が熱心に聴講しました。
 講義のタイトルは「電子技術の波及」で経営者から見て技術がマクロでどう言うことなのか、電子技術の広がりと、そのコアがどういうものなのか、について詳しく話して戴き、まさにスーパーエンジニアになるための有意義な講義でした。

今日の話はエレクトロニクスの<技術の波及>と<技術の発展>および<科学の発展>に話をもっていき<ハイブリッドカー>についてかなり時間を掛けてやりたいと思います。
私の視点は他の講師の方と違って経営者としての視点ですので、かなり幅を広く持っています。そういう視点での話もなかなか聞けないのではないかと思います。
電子技術そのものよりも、その周りとか、その経過とか、どういう意味をもっているか、と言う所から、もう一度電子技術を見ると言う視点に立っています。その中でもコアになっているものがあると思います。
電子技術のコアとはムーアの法則による半導体集積回路の集積度、もう一つは現代物理学の発達つまり古典物理学から現代物理学へのスキルチェンジであり、ここをちゃんと押さえることが必要だと思います。
コアを押さえて周りも押さえていきますと電子技術が産業、経済、軍事、政治まで波及していると言う視点に立っております。
<電子技術の波及>
電子技術の広がりがどうなっているかを考えてみたいと思います。グラフは日本の電子産業の現状です。
2013年8月実績は昨年に比べて101.7%、その中でも部品がリードしていまして112.9%です。
ただ、民生と産業はあいかわらずでして、特に民生が低いままです。
ここ数年の状況ですが、2008年から2009年にドーンと下がっています。いわゆるリーマンショックです。
2010年に一旦は上がったのですが、2011年よりまた落ち込んでリーマンショック以下になっていまして、電子産業は不況になっています。それで今リストラの真っ直中の会社もあります。特に電子部品、家電ですね。
但しアベノミクスによって状況がだいぶ変わってきていると思います。
2011年から2012年への下がりですが、これはやはり為替の問題で円高が大きく効いていると思います。
生産実績は上がりつつあって、どうにか今年8月は昨年8月の101%ですから、おそらく1~8月の累計では昨年の90数%だと思います。従って、年末には昨年と同じ位で下り止まりと言う感じから上がると思います。
円安が続くかどうかが問題ですが私は続くと思います。アベノミクス効果でどうにか一息ついたと言うとこです。
今、中間決算が出ています。パナソニックは家電、電子部品ですが利益は上がっています。ですから一息ついたと言う風に思って良いと思います。重電では日立、東芝は利益が上がっております。通信関係では富士通がとんとんまでいっていますが、NECは赤字を出しています。富士通、NECは構造改革が必要だと思います。
アベノミクスがうまくいくと、おそらくこれから利益が上がってくると思います。
2012年はリーマンショック以下になっていて、あのまま行けば電子産業はなくなると言う話ですが、電子産業がなくなればトヨタなど少なくとも車を製造する会社は全て海外に出て行くことになる。それを止めたのがアベノミクスの重要なポイントだと思います。それで税収も上がってきます。
トヨタの利益がどんどん上がっているのにサラリーマンに回ってこないと文句を言う人がいますが、トヨタから税金をがっぱり取りますね。それでサラリーマンの給与が上がらなくても自分の所に回ってくるのです。
今まで財政がどんどん悪くなったきましたが、財政の底支えが出来る可能性がでてきたと言うことです。
財政再建の目途が立ってきたということは機械・電子工業をどう大きくするかが日本経済の大きな問題だと思います。そういうことを解っていない学者が一杯います。製造業はもういらないと言う学者がいらっしゃいます。
日本は遅れている脱工業化だと。しかしアメリカを見て下さい。アメリカはサービス業だけじゃない。金融だけじゃない。軍需産業どうですか。農業も勿論あります。
それからシンガポールは金融立国だと言うがこれは錯覚ですよ。シンガポールのGDPのNO.1は製造業です。
国は製造業をきちっとしないと馬鹿なことになると言うことです。
確かにアベノミクスの問題点はあります。
ドンドン日銀に国債が貯まってきた時に国債が暴落しないかどうか。
但し、あのままいっても財政が悪いと国債は暴落しているんです。どちらが国債が暴落しやすいかと言うことなのです。
むしろ今のやり方の方が国債の暴落を止めるための色々な手立てが取れると思います。
後で話しますが、これにもエレクトロニクスがものすごく絡んでいるんです。


半導体は電子産業ですが、電子産業がどんな産業に広がっているかと言うと、あらゆる産業に電子技術が波及していますね。どんどん電子化が進んでいます。
IT、通信、家電は勿論のこと自動車産業、ロボット産業も機械じゃなくてエレクトロニクス産業のようなものですね。
ロボットで一番すごいのは医療ロボットです。手術するロボットです。あらゆる所にエレクトロニクス技術が波及していると言うことです。


例えば軍事です。実は軍事にも色々ありますが、これはスマート爆弾と呼ばれ、
正確にはJDAM(Joint DarectAttack Munition 統合直接攻撃弾)です。 何でJointかと言いますと慣性誘導装置とGPSが組み合わされており、2つの方式を併用して誘導するからです。爆弾にチップを載せただけなのです。
一旦ベトオナム戦争で弱くなったアメリカがこれを開発して軍事的に強くなった大きな原因です。
これがIT化された軍事の最初のものなのです。これからも発展しますが軍事にもエレクトロニクスが関連していると言う話です。


この写真は次世代戦闘システムです。戦闘のロボットです。前線で歩兵がロボットに変わると言う。
装甲車の中に司令塔があり戦闘ロボット10台を操作しています。これもエレクトロニクスの固まりですね。


ユビキタス社会と言う概念がありますが、そのシステムは元を正せばエレクトロニクスシステムです。
つまりエレクトロニクスシステムを使った情報システムがあらゆる所に入っているのです。


その中で金融は極めてエレクトロニクスと関連を持っていることを経済学者は完全に見落としています。
私から見れば簡単な話で、何でリーマンショックが起こったかと言うと金融をエレクトロニクス化したからです。
金融をエレクトロニクス化すると、どのようなことが起こるかと言うと、お金は動かないで電子信号が動く。
電子信号が動くと言うことはどういうことかと言うと電子回路に多くの電流が流れるのと同じことで制御基板が不安定になる。
お金を送る代わりに電子信号を送ることでスピードが早くなって、しかも情報量が多くなるシステムを考えるとワールドワイドなシステムでして、コントロールせずに自然に任せたシステムでは極めて不安定なのです。これは制御系の問題です。そうなっているだけの話なのです。
そこを押さえないとグローバリズムがダメだと言っても話にならない。ロータリークラブの人で金融がコンピュータを使っているからダメなんだと言う人もいます。確かに金融にコンピュータを使ってからリーマンショックが起こったのですからその通りです。だからどうだって言うのでしょう。
コンピュータを全部止めれば金融は全てストップしてしまいますよ。アウトでしょ。
同じようなことを言っていた人がいますよ。昔交通事故がドンドン増えた時に、「車があるから、トヨタが車を売るから交通事故が起こる。トヨタが悪い、日産が悪いのだ」と言っている講師が1時間講義して迎えの車を用意していないと怒るのだからね。
今のコンピュータの株式取引はアルゴリズム取引と言うやつです。これは昔、人間が判断して売買していましたが、今はコンピュータが自動的に売買しています。1円の差益を稼ぐと言います。これが原因で株価がズドンと落ちました。原因は簡単ですよ。コンピュータを使っているからではないんですよ。世界の会社がみんな同じプログラム、アルゴリズムを使っているからです。アルゴリズムの中にそっとサイコロを振り込めばそれで終わりです。Aと言う人とBと言う人が違っていれば解消されるのです。みんな同じ方向に行くからダメなのです。
それをコンピュータを使っておかしくなると考えるか、コンピュータの使い方がおかしいと考えるかの話です。
ただ、コンピュータシステムはどんな使われ方をしているか解らないからリスクがある。解ろうと思っても解りようがない。自動車事故を起こさない運転手をどう教育するかと同じことで難しいが、人間は苦労しながら克服していくわけです。ここで話したかったのは金融のグローバリゼーションはエレクトロニクスの信号で即時に金融取引が行われるように変わった。すなわち金融緩和、市場緩和、金融グローバリゼーション、新自由主義がおこっている基本はエレクトロニクスなのです。これは基本的に止めることは出来ないですよ。これを止めよと言うのはの車の話と同じです。このことを解っていない人が一杯います。
システムでバブルが発生しやすくなる。リーマンショクを含めて今の状況がそうです。
アメリカがこんな馬鹿なことをやっているから悪いと言う人がいます。ところが中国を見て下さい。
中国はバブルですよ。ビル、マンションは空いています。皆金融取引で金儲けだけに使っている。中国人やインド人の方がすごいですよ。
基本的にエレクトロニクスを押さえないと社会は解らない。経済も政治も軍事も解らないと言う話です。
<電子技術の発展>
中核は集積回路の高密度化と思っています。
電子技術の歴史の中で重要なのが1947年トランジスターの発明です。
ジョン・バーディーン、ウォルター・ブラッテン、ウィリアム・ショックレーの3人がノーベル賞を取りました。
この写真はIBMの研究室です。その2年前にENIACと言う真空管コンピューターが発明されました。
半導体、トランジスタ技術が発達して今の電子技術の根幹になっていると思います。
1959年に集積回路が開発され、その後CPUをテキサスインスツルメントとインテルが開発しました。


集積回路の中でムーアの法則があります。ムーアの法則とはインテルの共同創業者ゴードン・ムーアが1965年の論文で最初は毎年2倍で集積回路の集積度がUPすると言っていましたが、その後18ケ月毎に2倍になると変えています。
インテルのパソコン用のCPUですが最初のCPUは4004で1971年に開発されました。
私はこの頃アメリカにいましたがTTL(トランジスタ-トランジスタ・ロジック)で設計していましたが、4004が開発された話を聞きました。実物は見ていませんが先輩から「これでエレクトロニクスが大きく変わる。TTLで組んでいたものがチップ1個に変わって簡単に小さくなる」と聞きまして、なるほどと思っていました。
4004~8008~8080……~コアデュオ~Core i7と進んできています。


インテルCore i7 4930Kはパソコン用CPUとしては一番早いCPUで2013年9月13日に発売されています。
コア数が6個、スレッド数が12個、クロック周波数が3.4GHzで開発コード名がIVY Bridge-eです。


スレッドとコアの概念ですが、スレッドはパソコンのプログラムで一連の命令を分割できる最小処理単位です。
CPUの切り替えでマルチ・スレッドに対応させることは可能ですが切り替え時間が必要となります。
CPUの中にあるCPUのことをコアと呼びます。


1つのCPUの中に2つのコアがあり、その各コアの中に2つのスレッドがあり、合計4スレッドになります。
それぞれのスレッドが処理をしますのでマルチ処理となり処理スピードが上がります。
このことによって、トランジスタの集積度がそんなに上がらなくてもCPUの処理はどんどん速くなります。


CPUの処理能力が上がってきて、スーパーコンピュータの性能(処理能力)も上がってきております。
スーパーコンピュータのトップが年2回発表されますが、2013年6月版のトップは中国の「天河2号」でして、2010年11月版では「天河1号」がトップでしたので、中国は2年でトップを奪還したことになります。
日本の「京」は4位です。天河2号はインテルのサーバー用IVY Bridgeプロセッサ「Xeon」およびコアプロセッサ「Xeon Phe」を搭載。
それらはパソコン用プロセッサよりレベルが高いもので、1ノード当たり[Xeon]2基、「Xeon Phe」3基で構成されており、それを16000ノード搭載しており、コア数は合計で312万個となります。
ノードとはスーパ-コンピータを作る時に、CPUとメモリからできている小さいコンピューターを一杯繋げてやるわけです。その固まりをノードと言うわけです。


スピードでFLOPSと言う概念を使います。
1秒間に浮動小数点数演算が何回できるかと言う能力を理論的、実験的に表した数値です。
1位の中国の天河2号は33.86ペタFLOPS、2位の米国のタイタンは17.59ペタFLOPS、3位の米国のIBM製セコイアは16.32ペタFLOPSです。
日本の京は4番目で富士通のCPUを使っています。中国は世界で一番早いインテルのCPUを使っています。
他の国のCPUを使わずに自国でCPUを開発すれば技術力はUPします。
スーパ-コンピータのTOP500ののランキング中で米国が251台、欧州が105台、アジアは123台その内の72台が中国で日本はおそらく10台位でしょう。
スパコンに使用されているプロセッサーではインテルが76%、AMDが12%、IBMが11%です。


写真のCPUはスーパコンピュータ・タイタンに使われているAMD社のOpteronと言うCPUです。


写真はTOPに立ったインテルのCPU「Xeon E5-2600V2」です。これを中国が使っています。
開発コードネーム「Ivy Bridge-EP」で知られています。
ETはパソコン用、EPはスーパーコンピュータ用です2012年にリリースされて線間32nmから22nmに細くしたほか最大CPUコア数を8個から10個に強化して性能と電力効率が改善されました。
<科学技術の発展>
今までエレクトロニクスのコア技術について話してきました。そのまわりのコアは科学技術で、科学技術の発展には物理学が関連しています。トランジスタを考えるとニュートン物理学の世界でなくて量子力学の世界です。
どうやって電子が動くか、ホールが動くかと言う話です。ニュートン物理学では解らないですね。
科学技術の発展を見るとニュートンのプリンキピア(ニュートン力学の確立を示したニュートンの主著)は1687年、その後1769年にワットの蒸気機関がきて、1867年にはマクスウエルの電磁気学ですがここまでは古典物理学の範囲です。
1913年に量子力学がボーアと言う人から始まりました。トランジスタの発明は1947年ですから、ここに量子力学が影響を与えたのです。物理学のパラダイムチェンジに合わせてトランジスタが出てきて電子計算機がそれに乗っかってきたのが今の科学技術の発展構図と思います。
表の右側に思想的なものをあげましたがこれは科学技術と関連があるのです。直接のリンクはありませんが非常に関連性があります。近代の始まりは思想的にもあるし、宗教的にもあるし、産業革命が関連していますが、どちらかと言うとニュートン力学です。新しいパラダイムチェンジと言うのは量子力学で進んだと思います。


この図はシュンペーターによる産業的な長波年表です。第一次産業革命から第二次産業革命へとイノベーションが起こった。1953年まではシュンペーターが書いたのですが、その後、第三次産業革命、環境革命?が続くことになります。
今ではITがすでに上昇しており、そしてバイオ、ナノテクがあり電気自動車はこれからですね。太陽光はまだ先の話ですが、シェールガスはこれからエネルギー革命を起こします。
そしてメタンハイドレードが実用化されれば良いですね。このようなことを第5長波で描いております。
エレクトロニクスは第3次産業革命の原子力、エレクトロニクス、石油化学、宇宙開発の中の一つで、一旦下がってまた上がっております。


物理学のパラダイムシフトチェンジは古典物理学から現代物理学への変化だと思います。
大きく言うとニュートン力学から量子力学への変化です。相対性理論はその間にあります。
問題は量子力学です。今の物理学で最先端は標準理論です。この話を解っていると実体的なことが解ってくるので、このあたりを話してみたいと思います。
標準理論は素粒子でこの世界が出来ていると言うことです。
次々と色々なモノが予言されて発表されて発見されていきます。
最近ではヒッグス粒子の存在が濃厚な事実が出てきております。


チャーム、ボトム、トップの存在を予言したのが写真右側の小林、益川の二人で2008年にノーベル賞を受賞しております。この後、私がスエーデンに行きました。
ノーベル賞のディナーパーティーを市庁舎でするのですが、そこにレストランがあり、この時のメインのディナーがあるのでそれを食べに行きました。
そこのレストランはほとんどが日本人でしたが、中にはどういう訳かわざわざ着物を着た女性の方が食事にきていました。80名くらいの人数がいましたが95%位が日本人でした。
小林・益川の二人が「CP対称性の破れ」によって物質と反物質の量にアンバランスが生じて宇宙が誕生したと説明しています。
これは粒子には粒子と反粒子があって元々は同じ数であり重なったら消滅してゼロになるのですが、ちょっと歪みがあってアンバランスとなり今のプラスの粒子だけが残ったと言う話です。これが最先端です。
粒子なのか場なのかと言うと、物理学者は粒子と言うより場と言った方が良いと言っています。
2012年にヒッグス粒子とみられる新粒子が発見されました。


今、CERN(欧州合同原子核研究機構)にある世界最強の加速器(LHC)です。今、物理学はほとんど加速器の時代ですね。大きな加速器を作れば新しいモノが発見できる。
但し日本はそれ以外にカミオカンデにありまして宇宙から水の中に飛来する粒子をを見ることをやっています。
ここが一番の主力場でして、加速器がどんどん大きくなって新しいモノが発見出来てきて、それを技術に生かしていくと言うことで、ここがエレクトロニクスの根幹ですよ。粒子をぐるぐる回して衝突させると色々な粒子が出てくるのです。その振る舞いを検知器で見るわけです。
単純なのですが加速器が大きくなるほどエネルギーが大きいから色々な粒子が出てきて見えなかったモノが見えてくるのです。粒子をぐるぐる回すと損失が出来ますので直線の加速器を作ると言っています。
今研究の中で重要なのは「超対象性粒子」です。これは前に、粒子にはプラスとマイナスがあると言いましたがこれの探求ですね。
それから、今言われている素粒子よりも更に細かい素粒子「プレオン」が存在するのではないかと探索されています。
もう一つの「余剰次元」という考えは今我々が見ている世界は空間で3次元、時間軸を入れて4次元ですが11次元位あるのではないか。それを我々は理論としてはあるが実証したことがないので、この余剰次元を実証しようというSF的な話で最先端です。
今物理学で一番重要なのは暗黒物質と暗黒エネルギーが宇宙全体のエネルギーの96%を占めているがこれが何であるか解らない。これが解れば物事が解ってくるであろうと言う話です。このことは1964年に発表されています。
WMAPと言う衛星を上げたら宇宙全体のエネルギーの74%が暗黒エネルギーで22%が暗黒物質だと言うことが解っています。このWMAP衛星は物理学として重要なのです。
超対称性粒子と余剰次元は暗黒物質に関連する可能性があるということです。余剰次元が存在すれば、この宇宙以外の重力の影響で暗黒物質や暗黒エネルギーがあるように見える可能性がある。
もし余剰次元があるとするとその素粒子が瞬間的に別の次元にいくであろう。すると我々は3次元で見ているわけで我々には見えなくなってしまうのであろう。素粒子を衝突させて消えた瞬間と戻ってきた瞬間を見れば余剰次元があると言うことです。余剰次元が解ればまた物理学が極めて発展すると言う話です。


超ひも理論・膜宇宙論は仮説ですが、この世界は9次元空間であると予言していますので時間軸を入れると10次元です。この辺のことが解ると新しいことが解り暗黒物質も解ってきます。
我々の世界観で重要なのは物理学で、どこまでがはっきりしていて仮説はどこなのかを別けて考えないとSFの頭になってしまいます。どこまでが明かでどこから仮説なのかしっかり押さえておくことが必要です。
先ほどの素粒子があったことは99.9999%証明されています。異次元があるかどうかは解っていない仮説ですが世界観にものすごく関連する訳で、今の話でいきますと膜宇宙が一杯あると言う話に繋がってきます。
隣の宇宙の重力がこちらの宇宙の重力に影響があるのではないかと言うのが先ほどの暗黒物質の話です。
重力だけはこの宇宙間に影響与えることが出来るのではないか。つまり隣の物質がこちらに影響を与えて暗黒物質が出来るのではないかと言うことです。この超ひも理論も仮説ですが最先端です。


実際に量子の話がどんどん実用化されています。
最先端の話は技術までいっていませんが、ナノテク、走査トンネル顕微鏡、量子コンピュータ、量子暗号、量子ドット、量子メモリーが実用化になっています。
量子暗号は絶対破れません。今の暗号は全部破れるのです。破る能力を持っているのはアメリカのNSAで、ここのコンピュータでほとんど全部破ります。だからアメリカは情報をみんな握っていて強いのです。
日本ではやっていないと言いますがやっていると思います。交渉で電話していると全てばれています。
ここでしゃべっていることが10Km先でも解ります。ガラスの振動をレーザーで測って全部解るのです。
一番原始的なやり方は双眼鏡で口の動きを見るやり方です。北朝鮮では原始的なやり方ですが宿舎に盗聴マイクやビデオカメラがセットされています。量子暗号を使えば絶対安全で大丈夫です。
この量子暗号伝達は大手町、小金井、白山、本郷の4つの拠点を結ぶネットワークで実際に実施されています。
この前までは量子暗号というのはSFの話で嘘であろうと思っていました。
量子ドットは太陽電池モジュールの発電変換効率を上げるのに使われています。今の発電変換効率は10%位なのですが2020年には40%超を目指しています。頑張れば80%まで上げることが出来ますので、太陽電池の発電変換効率が上がるまではシェールガスを使えば良いのです。
<日本の半導体の低迷>
今、日本の半導体で強いのは3つなのです。ルネサスエレクトロニクスは車載用マイコンで世界シェアの4割を持っています。
ユーザー側はこのマイコンにソフトウエア資産があるので、なかなか他の会社に変えられにくい。そんなに儲かってはいませんが強い。
イメージセンサ(映像センサ)はソニーがCCDで独占していました。
2002年に富山県電子電機工業会の海外研修で久保君とハワイのマウイの研究所に行きましたが、そこで軍からお金をもらってCMOSセンサを開発していましたね。
今はイメージセンサがCCDからCMOSセンサに変わってきているのです。ソニーは独占はしていませんが強い。
一番強いのはパワー半導体です。三菱電機とか富士電機とかです。その他日本の小さな会社もやっていますが三菱電機が一番強いですね。
パワー半導体は新幹線の技術にも使われています。インバータエアコンのようにインバータでモータを回すと効率が良いのです。
<ハイブリッドカーの普及>
ハイブリッドカーを支えるのは実はパワーIC、パワー半導体なのです。
この図はエコカーのこれからの予測ですが2012年の日本での車の生産台数は338万台でハイブリッドカーの生産台数は90万台で車の26.5%、乗用車の大体30%位まで上がってきています。
この%は生産台数での割合であって、乗られている台数ではありません。街で見るのは一昨年や一昨昨年に買った車も動いています。世界での車の年間生産台数は7000~8000万台です。
グラフは誰が書いたのか解りませんが、ハイブリッドカー(HEV)、プラグインハイブリッドカー(PHEV)、電気自動車(EV)の生産台数がこのように急に上がっていくと予測しています。
このカーブよりは今はちょっと遅れていますがこれからはかなり加速すると思います。


この図はハイブリッドカー(HEV)、プラグインハイブリッドカー(PHEV)、電気自動車(EV)の割合です。
2020年にはEVやPHEVも大きくなってきますが、80%はHEVであろうと見込んでいます。


ハイブリッドカーは山ほどあるのです。
この表は古いので新しいのではスズキとかスバルとかもハイブリッドカーを出してきています。


この表は8月と9月のデータが混在しているのですが、トップはトヨタのアクアで1月当たりの生産台数が26543台です。2位はトヨタのプリウスですが4位のプリウスαも一緒として加えるとプリウスがトップです。
3位は最近出てきた日産のセレナで10865台で急に上がってきています。これは小型のバンですが荷台を座席にすれば運転手も入れて8人が乗れます。アクアとかプリウスは荷物が詰め込めなく営業車として都合が悪いのですが、セレナはバンです。バンにエスティマもあります。ホンダのフリードもバンです。
電気自動車も結構頑張っています。日産のリーフは2012年1年間で11115台ですから月1000台弱位です。
三菱のi-MiEVは年間2295台で残念ながら売れていません。
ロータリークラブで(株)インテック最高顧問の中尾さんに会って、私がタクシーでホテルまで帰ると言ったら俺の車に乗っていけとおっしゃるので、すごくでっかい乗用車だと思ったらこのi-MiEVでした。
トヨタのSAIも売れています。コマーシャルで真っ赤なSAIで売れてます。プリウスを一回り大きくした感じです。
それからアコードですが、これが今売れ始めています。8月時点で1110台ですが9月からは輸出が始まりますから倍の2000台位に上がるのですぐ上の方にくると思います。2000台、3000台はすぐくると思いますね。
アコードはアメリカ市場を狙った車です。プリウスはアメリカ人の身体には小さすぎるので、アコードなのです。
しかも燃費はリッター30Kmは出ます。エスティマ・ハイブリッドですが4輪駆動の車です。
2362CCのエンジンとモータがフロントモータとリヤモータの2つが入っています。燃費はリッター18Kmで30Kmにはとどかないのですが、荷物も詰めて人間も広々と乗れる4輪駆動車です。


これはエスティマがどのようになっているかというハイブリッドシステムのイメージ図です。
透けて見るとこのようになっていてフロントには色々なモノが付いています。色々なパワーコントロールユニットがあって、エンジンとモータをコントロールしている訳です。モータは前と後ろにあります。


一般的なハイブリッドシステムには3つ位に分かれます。
シリーズ方式はエンジンで発電してモータを回し、更にバッテリに充電してモータを回す方式です。
これが一番単純なやり方です。GMはこの方式をとっています。
パラレル方式はエンジンとモータのどっちかを変速機に繋ぐ方式です。
スプリット方式はトヨタが使っている方式で、エンジン50%、モータ50%とかエンジン30%、モータ70%とかにする動力分割機構がありましてうまく配分して使うことで燃費を上げる方式です。


これをもう少し詳しくすると図のようになりまして、モータが前と後ろに付いているのですね。
前の方はインバータからの交流電源でモータを駆動しています。更にエンジンがあります。動力分配機構がありましてこれでエンジンとモータの組み合わせを変えて動かしています。但し、後ろの方はインバータでモータを回しているだけでエンジンは繋がっていません。
バッテリはDCですが昇圧コンバータで電圧を上げます。高い電圧になるとモータのパワーが出ます。
インバータで直流から交流に変えます。
交流モータとかインダクションモータとか周波数によってスピードが変わるので一番効率の良いモータです。
そして逆に余った電力は直流に変えてバッテリに充電するシステムです。これがエスティマの基本概念図です。


パワーコントロールユニットの中味がどうなっているかと言いますとバッテリから昇圧コンバータに入って電圧を上げ、それからインバータで交流周波数に変えてフロントモータとリヤモータに持って行く回路です。また余った電力は直流に変えてバッテリに戻っていく流れになっています。
これを制御しているのはパワーコントロールユニット内にあるモータジェネレータECUで、これがインバータと昇圧コンバータを制御しています。
このモータジェネレータECUは更に中央のHVコントロールコンピュータで制御されています。
フロントジェネレータはフロントモータの回転にも使えますが、余っていればバッテリの充電に使います。


これを別の図で示しますと、この図のようになります。昇圧機能、降圧機能、電力供給機能です。
昇圧機能はバッテリから昇圧コンバータで電圧を上げて、インバータでDCをACに変えてモータを回します。
この昇圧コンバータの中にもパワー半導体が使われています。
逆に降圧機能はジェネレータからの電流をインバータでACをDCに変換して、更に昇圧コンバータで降圧してバッテリにもってきます。
電力供給機能はエンジン動力でフロントジェネレータが発電した三相交流電力をインバータにもっていって、フロントモータとリヤモータを駆動します。
この中でパワーコントロールユニットが重要でしてインバータ部と昇圧コンバータ部とモータジェネレータECUで構成されています。
インバータ部は高電圧直流電流とモータジェネレータの交流電流の変換を行う電力変換装置です。
フロントモータ用、フロントジェネレータ用、リヤジェネレータ用の3個のインバータから構成されています。


昇圧コンバータは以前は使っていませんでしたが新型から使っています。
HVバッテリを最大650Vまで昇圧して駆動用電源にしてモータの高出力化と電力損失の制御を図っています。
モータジェネレータECUは中央コンピュータの信号を受け取ってフロントモータジェネレータ、リヤモータジェネレータ、昇圧コンバータの制御を行っています。パワーコントロールの心臓部です。
インバータはHVコンピュータからの指令を受けてモータジェネレータECUによりハイブリッドバッテリからの直流電流をフロントジェネレータやリヤジェネレータの駆動用交流電流に変換します。
また、回生ブレーキによりフロントモータ、リヤジェネレータで発電された交流電流をハイブリッドバッテリに充電するために直流電流に変換します。


これはエスティマのインバータユニットです。
左写真はパッケージがありますが、中を見ますとIGBTモジュールがあります。これがパワー半導体で一番心臓部になります。これを回路でドライブして大きなモータに三相交流電流を送っているのです。


この写真がインバータユニットの裏面です。
DC-DCコンンバータが左側にあります。先ほど言いましたモータのパワーを出すために650Vに上げて使うための昇圧コンバータです。その他にオイルポンプモータ用インバータ制御基板があります。


これがインバータ・ユニットの内部でスタータ用インバータ制御回路基板が右上側にあります。左側にあるのはモータ用インバータ制御回路基板です。ここが一番心臓部になります。
白いコネクタが3つありモータを回す三相電流のコネクタです。赤いコネクタはDC216V入力コネクタです。
コンデンサにはトヨタと書いてありますが松下製のモノと思います。


これが一番重要なモータの動力源のインバータで、ここからパワー半導体の方に信号を送ってパワー半導体に駆動電流を流す訳でパワー半導体の手前です。8ビットワンチップマイコンなどCPUは結構使っています。
他にフォトカプラとかパワーMOS・FETを使っています。IGBTドライバやフォトカプラが組み込まれています。
IGBTモジュールの内部にIGBTの素子が入っています。金属ケースに固めてありまして放熱を良くしています。
これが日本の三菱電機や富士電機のお家芸です。


各種パワーデバイスの中でIGBTはハイブリッドカー、コンプレッサー、新幹線に使っています。
大きな電力の送電線なんかはGTOやSCR(サイリスタ)です。
バイポーラ・トランジスタはミラー駆動モータとか周波数の低いところで使われています。
周波数の高い所はMOS・FETです。IGBTはある程度パワーが出て、ある程度高い周波数特性を持っているので車とか新幹線に向いています。
IGBTとは絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタのことでMOS・FETとバイポーラ・トランジスタの長所を生かしたパワー半導体デバイスで、周波数特性を少し我慢してパワーを上げているのです。


これはIGBTの構造です。非常に簡単なのです。FETに少数キャリヤの注入でP層を作るだけで動作抵抗が低いIGBTになるのです。等価回路は右側でダイオードが2つ入っています。
スイッチングする時にトランジスタの両側に電荷が溜まりますので、この2個のダイオードで流してやるとスイッチング特性が上がるのです。
これが今のパワー半導体の主流です。しかしもっと良いモノがこれから出てきます。
炭化ケイ素(SiC)で作ればパワーが取れて周波数特性の良いパワー半導体になります。多分5年後位で変わっていくでしょう。
するとまたハイブリッド自動車の性能が上がるのです。今の燃費は34Km/リットルが最高ですがもっと上がります。
<新たなロボット産業>
もう一つはロボット産業がこれから有望だと思います。
ロボット産業は軍事産業にもなってきています。日本の場合は平和産業用です。
これはヒューマノイドロボットです。これは川田工業が作りました。これが人型ロボットの最先端です。


色んなロボットが山ほどあります。中央右側は川田工業の上半身だけの組み立てロボットNextageです。
その他にホンダのアシモなどあります。


この写真で手前の一人だけがロボットです。人間よりうまく踊ります。このようなロボットが最先端ですね。
ロボットの中のブロックダイヤグラムですが、センシング、モデリング、プランニング、データベース、マニピュレーション、モビリティなどのソフトウエアが入っています。


この表は川田工業のヒューマノイドロボットHRP-4Cの主な仕様です。
川田工業は2013年5月の富山大学産学交流振興会総会の講演会で詳しく講演されました。
コンピュータはペンティアムを搭載したボードを使っています。


この図はHRP-4Cの電子システムの中味を詳しく書いてあります。
モータが一杯あって、ドライブ回路があって、CPUとスピーカとレシーバ、そしてAir LANはハブです。
唄のレパートリーが50曲位あり、ヤマハのソフトを使って声を出します。リクエストに応じて歌うという実用性があるのかないのか。多分ないと思いますが………。OSはLinuxを使っています。
ミドルウエアは動作制御モジュール、音声処理モジュール、画像処理モジュールに繋がっています。
日本のロボット市場は産業用からヒト型・家庭用のサービス・福祉関係のロボットに金を出そうという話に移ってきています。一方、アメリカは産業用から軍事用ロボットに移ってきています。


偵察ロボットのiRobot社はMITからのスピンアウトで出来た会社です。この写真は軍事用偵察ロボットです。


この写真は福島の原子炉内に入りました無人ロボットです。
何で国産の偵察ロボットを入れないのかと言われていますが、アメリカはイラクで実験を積んでいるからです。


武装ロボットは今ではバズーカ砲まで撃ちますので人間が戦争をしなくても良くなります。
10台ほどの武装ロボットの後方10Kmに装甲車がいます。
この装甲車の中にいて10台の武装ロボットをコントロールできます。


これはヘリコプターのようなモノですね。。これも偵察に使います。


これが今有名な無人飛行機でRQ-4グローバルホークとMQ-1プレデターです。
プレデターはミサイルを撃つのです。誤爆して問題を起こしているのですが……。
日本の問題は中国が無人飛行機を開発して尖岳諸島に飛ばしました。この場合打ち落として良いか悪いか。
攻撃すれば憲法に違反しますか。私が首相ならたたき落としますけれどね。


電子技術の構造的理解、立体的理解と言うことを経営者として私の考えていることです。
その中でコアになっているのはムーアの法則で半導体の集積度が上がることです。それから現代物理学の量子力学で言っている加速器での新粒子発見と新理論の探索の部分はやがて技術にきますよ。
それが産業、経済、軍事まで波及してくると言う立体的構造の理解を私なりに皆さんにお話し致しました。
前回はデカルトとかカントとか物理学の思想的な話をしましたが、今回はどちらかというとアプリケーションの方に力点を置きました。このような構造的な理解をしますと物事が解りやすい。
皆さんが技術者としてやる時、自分が世界の中で何をやっているのか認識するとモチベーションが違いますので考えも違ってくると思います。
人間の生き方に関係してくるかどうかはさておき、哲学とか思想とかは何か解らない所があるのですが、現代物理学は99.999%はっきりした所で物事を決めていく訳ですから何でも言えるという訳ではないですね。
思想とか哲学や特に宗教はそのさえたるもので何とでも言えるので金儲けに使ったりインチキくさい所があるではありませんか。
世界史を見ますと物理学が発展してきて、技術が発展してきて、それにつれて宗教、文化、思想とかがついてきていると言う所です。これらのことが世界を知る一番重要なことと思います。
とりあえず技術者は視野を広げると物事が解ってきて新しい製品が生まれてくる可能性もあると言うことです。
<質疑応答>

質問:
   
電子技術の経済、政治への波及について更に詳しく教えて下さい。
回答:
    エレクトロニクスは経済、政治に影響します。まさに今日のグローバリゼーション、金融にも関係するのです。
アベノミクスも電子化された金融の中でどうやるかと言うことでエレクトロニクスは経済と密接に繋がってます。
まさに今、世界がどーんと動いていく中で政治的には軍事です。
アメリカはベトナム戦争でかなりおかしくなりました。アメリカはベトコンに絶対勝てないと言う話でした。
爆弾が間違いなく当たればベトナム戦争には勝てたのですが、敵が解らないから上からばらまいた訳ですよ。
それではベトコンに当たらない訳です。
アメリカは考えたのです。軍事技術でどうしたら勝てるか。それは戦闘機にコンピュータを使うことでした。
単純なのが爆弾にチップを付けたのです。爆弾をちゃんと当てるように偵察できれば偵察機からも撃てますし、それからスマート爆弾あるいは巡航ミサイルを撃てばよいわけで軍事に直接関係しています。
今アメリカが帝国として存在するのもこのチップのおかげですよ。チップがなければベトナム戦争と同じでゲリラにも負けます。陸軍で戦っていればゲリラの方が強いですよ。所が今は空海で戦うという話です。その内に無人ロボットで戦うと相当成果が上がりますね。
アメリカが帝国としてそのままいられるか衰退していくか。これには今のエレクトロニクス技術がものすごく関連してくると思います。
アメリカの ASB(エアー・シー・バトル=空海戦闘)は陸軍を送り込まないで空軍と海軍の一体運用で戦う。
エアーは弾道弾ミサイル、巡航ミサイル、ステルス爆撃機、それからステルス戦闘機です。
このあいだ、米軍のステルス戦闘機が一説によると平壌に入って金正恩の真上に急降下して韓国の空港に戻って来たと言う。急降下、急上昇でものすごい音波衝撃波が出ます。周辺でやったと言う脅しですね。
アメリカからすると北朝鮮はどうでもよくて問題は中国なのです。台頭してくる中国がどんどん力を付けきて、だんだん周辺の方に広がってくるのをどうやって押さえるかと言う話です。兵隊を送り込んでも勝てないのです。
ベトナムで証明されています。エアー・シー・バトルでやれば中国を押さえることが出来るのです。
軍事はシェールガスにも関連してきます。シェールガスが出てくるとアメリカにとって中東はいらないのですよ。
中東から軍事力を引き上げてアジアに持ってくる。つまりアジアシフトに繋がります。
シェールガスが出てくると、アメリカは”中東は勝手にやっていて下さい”と言うことでアジアに軍事力を全部持ってきますが、ベトナム戦争で痛い目にあっていますから陸軍を出すことはしません。エアー・シー(空海)です。
潜水艦は大陸弾道弾を24発位積んでぐるぐる回っていたことがありましたが、今は巡航ミサイルに変わってきています。CCDで地形を見ながら動いていた訳ですが、それがCMOSに変わってきています。イメージセンサがまだCCDの時にハワイのベンチャー企業が軍のお金でCMOSセンサを開発していてましたね。
巡航ミサイルは非常に重要なのです。アメリカは海兵隊を送り込むつもりはありません。
ネービーシールズと言うアメリカ海軍の特殊部隊があります。潜水艦の中にネービーシールズがいるのです。
弾道ミサイルの1個を外してそこに部屋が作ってあり、そこに水が入りますのでそこから外に出て小さい潜水艦に繋がって敵地に上陸します。
アメリカは中国と戦うと言うより抑止力を持つことが大事です。エアー・シーバトルでエレクトロニクスをふんだんに使った兵器で抑止力を持つと言う。但し空母は絶対必要です。空母は電気推進になりましたからエレクトロニクスの固まりです。問題は防備しないといけませんからイージス艦とか連携プレーをとらないといけません。
これも皆コンピュータシステムです。
アメリカが今一番恐れていることは中国が攻めてくるのではなくて、中国がひっくり返ったり、がたがたになってしまうことです。天安門事件がありましたね。問題は軍がことを起こせばクーデターが起こります。軍閥があって勝手なことをことをやっているのです。
北朝鮮との交易なんかは全て軍が関与していて軍が税務署を通さずに税金を取っているのです。みんなピンハネしているのです。瀋陽軍区が一番強いので、ここがことを起こせばすぐにクーデターが起こります。クーデターで全部制圧する必要はなく、軍部だけを押さえれば良いのです。
だから、非常に今、周近平自身が軍に対して弱いのです。
それ以外にも、要するに日本では縦型で政治家はダメだと言っていますが、むこうの縦型はもっとひどくて軍が縦型、政治も派閥が2つ3つあって、そして官僚も派閥で、皆お金をぼんぼん入れています。腐敗が止まらないのです。ポケットに入れたお金は皆ヨーロッパやアメリカの銀行に預けています。
今流行っているのは官僚がロサンゼルスの高級住宅街に家を買って愛人を置き、愛人が資産を管理している。
ロサンゼルス近くに愛人村というのがあるのですよ。塀に囲まれていて何百軒と有り、皆プール付きの家です。
ガードマンがいてマスコミも入れさせないのです。皆20才そこそこの若いお姉ちゃんがいるのです。だから腐敗が止まらないから危ないのです。
中国は経済も危ないんです。アメリカはどうしょうもない国でリーマンショックを起こしたと言いますが、中国でもリーマンショックと同じことが起きているのです。
規制も何もないから不動産、金融機関、シャドーバンクがお金をバーと貸しています。マンションが値上がりしているからマンションを担保にお金を借り、そのお金でマンションを買って高くなったら転売する。値段が落ちたら大変なことです。アメリカも同じだったでしょ。住宅投資をバンバンやって下手したら借金の方が多くなって皆アウトです。全くあの時の状態と変わらないんです。
但し、アメリカの銀行は上場していなくても透明です。中国のシャドーバンクは何をやっているか解りません。
非常に恐れているのは中国のシャドーバンクですよ。
中国がそのようになったのもエレクトロニクスの影響です。簡単にパソコンで取引ができる訳ですから。
若い人はFXを携帯でやっていますね。円安の時にドルを円に戻せばすごく儲かるのです。
女性がダイニングキッチンで一晩中FXをものすごくやっていて為替に影響を与えるわけです。
中国はアメリカにどんどん人を送り込んでいます。日本にも来ていますが日本よりアメリカに送り込んでいます。
産業スパイもやっています。アメリカの中の中国留学生はものすごく多いですよ。みんな技術を持って帰って、これを軍事技術にもっていこうとする訳です。問題はステルス戦闘機ですよ。中国はとりあえず飛ばしましたが、あれがちゃんとモノになるかどうか。それから空母が問題で、そこらがアメリカ、日本にとって極めて重要です。
あとは弾道ミサイルと巡航ミサイルです。巡航ミサイルは地形をあらかじめ皆入れておいて、地形を見ながらどこを飛んでいるかを的確に判断して飛んで行くわけです。
問題なのは北朝鮮がこの巡航ミサイルを持っているのです。中国も韓国も持っています。
日本は持っていないのです。これが問題です。
原発なんて簡単ですよ。巡航ミサイルでどーんと撃てば防ぎようがないでしょ。消防車が来ていつも訓練をしていますが、巡航ミサイルはピタリとそこに来ますから上からズドーンとやられたらそれで終わりです。福島の時の二の舞です。地形を見ながらどこが炉心か解っていますから建物を見ながらドンと当てる。
陸から撃つ必要はないですよ。巡航ミサイルは船から撃ってもいいんです。北陸電力の前に護衛ミサイルを配備していませんから防ぎようがありません。
それどころか、海の所は進入禁止になっていませんからボートで来てバズーカ砲でボーンとやられれば終わりです。もっと簡単なのは上空が飛行禁止になってなく、ただ飛ばないようにと言っているだけでは権利しているわけではないので、北朝鮮の者が小松空港からヘリコプターできて手榴弾を4個ほど落とせば終わりです。原爆を落とすと同じ効果になってしまうのです。
話を元に戻しますが、警備が重要なのですが問題は巡航ミサイルが大事です。巡航ミサイルを日本が持つかどうかです。これは憲法改正しないと持てないでしょう。しかし、安倍首相は長期政権には憲法改正に触れずに行った方が良いとの判断から憲法改正をあきらめましたね。