[첨단 헬로티]
‘Society 5.0’이란 무엇일까. 우선은 그것에 대해 알아보자. 이 말이 처음 등장한 제5기 과학기술기본계획에 따르면,
“ICT를 최대한으로 활용해 사이버 공간과 물리적 공간(현실 세계)을 융합시킨 대응에 의해 사람들에게 풍요로움을 가져다주는 ‘초스마트 사회’를 미래 사회의 모습으로 공유하고, 그 실현을 위한 일련의 대응을 더욱 심화시키면서 ‘Society 5.0’으로서 강력하게 추진해 세계에 선구적으로 초스마트 사회를 실현해 간다.”
라고 되어 있다. 요약하면 초스마트 사회의 실현을 위한 대응의 총칭이 Society 5.0이다(주1). 그러면 ‘초스마트 사회’란 무엇일까. 이것은 위의 문구에 이어서
“필요한 것·서비스를 필요한 사람에게, 필요한 때에, 필요한 만큼 제공하고 사회의 다양한 요구에 세심하게 대응할 수 있으며, 모든 사람이 질 높은 서비스를 받을 수 있고 연령, 성별, 지역, 언어 등의 다양한 차이를 극복, 생기 넘치고 쾌적하게 사는 것이 가능한 사회”
라는 정의가 눈에 띈다. 아직은 시스템 제어와의 접점을 찾아내는 것은 조금 어려울지도 모른다. 그래서 내각부(일본 중앙 행정 기관의 하나)의 web 페이지에 있는 이하의 문구를 소개한다.
“Society 5.0은 물리적 공간의 센서로부터 방대한 정보가 사이버 공간에 집적된다. 사이버 공간에서는 이 빅데이터를 인공지능(AI)이 해석하고, 그 해석 결과가 물리적 공간의 인간에게 여러 가지 형태로 피드백된다. 지금까지의 정보사회에서는 인간이 정보를 해석함으로써 가치가 창출되어 왔다. Society 5.0에서는 방대한 빅데이터를 인간의 능력을 초월한 AI가 해석, 그 결과가 로봇 등을 통해 인간에게 피드백됨으로써 지금까지 없었던 새로운 가치를 산업과 사회에 가져오게 된다.”
피드백의 한마디 말에 의해 Society 5.0을 한층 더 가까운 존재로 생각할 수 있지 않을까.
이상은 사실의 나열이다. 이후는 필자의 주관을 섞어 이러한 문구에서 시스템 제어와의 관계를 살펴보기로 한다. 우선은 위에서 말한 인공지능에 의한 빅데이터 해석에 대해 생각해 본다. 이것이 Society 5.0의 중요한 조각인 것은 논할 여지가 없지만, 이것을 지금까지와 같이 추진하는 것이 Society 5.0의 전부일까. 이 프로세스를 그림으로 그리면, 그림 1의 왼쪽 그림과 같이 된다. 인공지능에 의한 해석 결과의 수취측이 명시되어 있지 않고, 오픈 루프 시스템의 양상을 나타낸다.
한편으로 위의 내각부 문구를 허심탄회하게 바라보고 동일한 그림을 그리면, 오른쪽 그림의 폐쇄 루프 시스템이 될 것이다. 만약 이 2개의 블록이 전달함수로 표현되는 단순한 시스템이라면, 시스템 제어의 연구자·기술자는 안정성과 성능에 대한 양자의 기능이 루프를 연결한 후의 시스템에는 반드시 인계되지 않는다는 것을 알고 있다. 인공지능이라면 그러한 문제가 일어나지 않는다고 간주하는 것은 다소 과한 평가이며,. 인공지능을 정상적으로 기능시키기 위해도 시스템 제어의 시점은 없어서는 안 되는 것이다. 물론, 시스템 제어 분야에는 인공지능과 같은 복잡한 프로세스를 내부에 포함하는 시스템을 어떻게 해석하고, 설계하는지 등의 과제가 부여된다.
시스템 제어의 관점에서 인공지능·기계학습을 해석하는 시도에 대해서는 카시마 켄지씨가 집필한 ‘다이내믹스와 기계학습의 융합에 도전한다’에 상세하게 나와 있다. 앞으로 이러한 대응이 더욱 중요해질 것이다.
또한, 앞에서 말한 내각부 web의 문구는 사이버에서 정보를 받는 수취측으로서 인간이 생각되고 있으며, 인간사회를 루프에 포함한 시스템의 설계론도 필수이다. 지금까지의 Human-in-the-loop 시스템은 주로 자동차나 항공기를 대상으로 인간과 인공 시스템의 일대일 인터랙션을 논의해 왔다. 이것이 본 과제에 대응하는데 있어 중요한 힌트를 주는 것은 논할 여지가 없지만, 사회 구성원으로서의 인간을 다루기에는 연구가 더 필요하다. 국제적으로는 이러한 대응은 이미 시작됐으며, 앞으로 점점 더 활성화될 것으로 예상된다. 이상의 배경으로부터 2019년 4월부터 필자 등은 계측자동제어학회 제어 부문에 「Cyber-Physical & Human System 조사연구회」를 설치, 논의를 진행하고 있다.
또한, 그림 1은 좀 과하게 간략화되어 있는데, 실제로는 사이버 및 물리적 양 공간은 엄청난 수의 (인간을 포함) 요소로 구성되어 있으며, 이들 요소는 각각의 공간에서 서로 연결된다. 시스템 제어 분야에서는 이와 같이 복수의 시스템을 상호 연결한 네트워크 시스템에 관한 연구가 활발하게 보고되어 왔는데, 이것은 하나의 툴은 될 수 있어도 단순화된 이론 체계는 사회적 과제의 결정적인 솔루션은 될 수 없다.
특히, 앞에서 말한 과학기술기본계획에서는 분야가 다른 개별 시스템끼리의 연계 협조가 강조되고 있다. 예를 들면 지금까지는 개별적으로 연구가 이루어져 온 스마트 에너지나 스마트 모빌리티, 스마트 매뉴팩처링 등의 스마트 ○○을 ICT에 의해 연계시킴으로써 새로운 가치를 창출하는 것이 예상된다. 이때, 다른 기능을 실현하는 그 자체가 이미 초대규모인 시스템을 어떻게 특징 짖고, 그들을 연계시킬 것인지는 완전히 오픈된 과제이다.
Society 5.0이라는 개념의 공통 이해를 촉진하고, 위에 말한 과제에 대한 솔루션을 제시하기 위해 필자는 2018년 1월에 계측자동제어학회 제어 부문에 「초스마트 사회 실현을 위한 시스템 제어 기술 조사연구회」를 설치, 논의를 진행해 왔다. 이 글은 동 조사연구회의 활동을 정리한 것이다.
초스마트 사회 실현을 위한 시스템 제어 기술 조사연구회에 대해
「초스마트 사회 실현을 위한 시스템 제어 기술 조사연구회」(이하, 초스마트 사회 조사연구회) SICE 제어 부문의 「도시 인프라 시스템 구축과 제어 조사연구회」(주사 : 나메리카와 토오루 게이오대학 교수) 및 「SICE 초스마트 사회 공창 워킹그룹」(리더 : 마에다 아키라 SICE 전 회장)의 발전적인 계속을 위해 2018년 1월에 설치됐다. 「SICE 초스마트 사회 공창 워킹그룹」에 대해서는 혼다, 나가하라 씨가 집필한 ‘초스마트 사회 실현을 위한 계측자동제어학회의 대응’을 참조하기 바란다.
초스마트 사회 조사연구회의 목적은 시스템 제어 기술의 관점에서 초스마트 사회 실현을 위한 연구자, 기술자 간의 논의를 활성화시키고, 일본의 과학 기술 발전에 기여하는 것이다. 지금까지 미팅이나 오거나이즈드 세션, 워크숍 등을 기획하고, 초스마트 사회 실현에 대한 논의를 거듭해 왔다. 이하에 조사연구회가 주최 또는 다른 단체와 공동 주최한 주요 활동을 소개한다.
2018년 6월 11일에 기념할만한 초스마트 사회 조사연구회의 킥오프 미팅이 게이오대학 히요시 캠퍼스 라이오샤 심포지엄 공간에서 진행됐다. 사다모토 토모노리 씨의 스마트 그리드의 모델링과 제어에 관한 초청강연 후 참가자들이 초스마트 사회에 대해 의견을 교환했다. 특히 ‘초스마트 사회’란 무엇인가 하는 정의가 애매해, 우선은 그것을 명확하게 하기 위해 참가자들이 초스마트 사회의 정의에 대해 논의했다.
여러 가지 의견이 나왔는데, 초스마트 사회의 시스템이 기존의 시스템과 크게 다른 점으로는 시스템과 시스템이 계층 구조를 가진 네트워크를 형성하고, 분산협조형 멀티 에이전트 시스템이 되는 것 또한 그 안에 사물만이 아니라 인간이 다수 포함되는 것 등을 들었다. 그러한 시스템을 잘 운용할 때에는 제어 이론과 같은 ‘메타 이론’이 중요하다는 의견도 있었다. 또한, 확률이나 게임 이론, 범주론 등 주변 분야의 여러 가지 이론을 도입할 필요성에 대해서도 지적이 있었다. 이들은 바로 SICE가 잘하는 분야이다. 주변 분야와 연계하면서 연구와 개발이 추진되어 갈 것으로 생각된다.
2018년 9월 13일에는 SICE Annual Conference 병설 일본어 워크숍으로서 ‘초스마트 사회 실현을 위한 시스템 제어 기술’을 횡단형기간과학기술연구단체연합 및 SICE 산업응용 부문 계측·제어 네트워크부회와 공동 주체로 기획했다. 강연 내용은 이하와 같다.
•「초스마트 사회의 실현을 위한 대응에 대해서」 마에다 아키라 (JST)
•「SoS(System of Systems)와 시스템즈 엔지니어링」니시무라 히데카즈 (게이오대학)
•「사이버 시큐리티와 제어」 사와다 켄지 (전기통신대학)
•「사이버 피지컬 시스템과 제어의 역할·과제」 하타나카 타케시 (오사카대학)
또한, 강연 후에 패널 토론으로서 위의 강연자 이외에 혼다 사토시（게이오대학), 이이노 유타카(와세다대학), 후나바시 모토히사(횡단형기간과학기술연구단체연합), 토베 요시토(아오야마학원대학) 등이 초스마트 사회의 시스템 제어 기술의 방향에 대해 토론을 했다.
이 패널 토론은 2017년 3월 8일에 SICE 제어 부문 멀티 심포지엄에서 이루어진 기획의 속편이다. 거기서 강조됐던 것의 하나로 시큐리티가 있으며, 이것을 확보하는 것은 초스마트 사회의 실현에 필수적이라는 것이 확인됐다.
이외에 2018년 11월 17일부터 18일에 걸쳐 진행된 제61회 자동제어연합강연회에서 2개의 오거나이즈 세션,
•「비협조․비협력의 동적 시스템 과학과 제어」 오거나이저 : 하야카와 토모히사(早川 朋久)(도쿄공업대학), 나가하라 마사아키(永原 正章)(키타큐슈시립대학)
• 「초스마트 사회 실현을 위한 계측 제어 기술」 오거나이저 : 나메리카와 토오루(게이오대학), 하타나카 타케시(오사카 대학), 나가하라 마사아키(키타큐슈시립대학)
가 기획되고, 또한 2018년 11월 22일의 SICE 산업응용 부문대회에서는 산업응용 분문과 제어 부문의 합동 오거나이즈드 세션
•「초스마트 사회 실현을 위한 시스템 제어 기술」, 오거나이저 : 이토 아키오(요코가와전기 산업응용 부문), 나가하라 마사아키(키타큐슈대학 제어 부문)
이 SICE 산업응용 부문 계측·제어 네트워크부회와 공동 개최로 기획됐다. 이외에도 SICE 제6회 제어부문멀티심포지엄(MSCS2019)와 Asian Control Conference 2019(6월 9일～11일, 키타큐슈)에서도 세션을 기획했다.
지금까지의 조사연구회 활동을 통해 시스템 제어 분야에서 본 초스마트 사회가 조금씩 형태를 갖추고 연구의 방향성도 보이기 시작하고 있다. 이 조사연구회를 계기로 SICE와 주변 분야에서 활발한 논의가 일어나기를 기대하고 있다.
맺음말
계측자동제어학회원에게 있어 자신의 연구·개발이 첫머리에서 논한 Society 5.0과 전혀 관계가 없는 것은 오히려 드물다고 생각된다. 실제로 사이버 공간에 보내는 정보를 획득하는 센싱, 로봇 등에 의한 액추에이션, 양자를 연결하는 시스템 제어와 전체를 통괄하는 시스템론, 인간 중심의 시스템을 생각하는 라이프 엔지니어링 등은 모두 중요한 조작으로서 Society 5.0에 내포된다.
따라서 Society 5.0의 분위기에 맞춰 반드시 모든 연구자·기술자가 새로운 과제에 대응할 필요가 있다고는 할 수 없다. 오히려 Society 5.0이 우리들에게 던지는 과제는 눈앞의 문제에 시야가 좁아지는 것을 방지하고, 어떻게 자신의 활동에 임팩트를 높여 사회 전체로 성과를 환원시킬지의 시점을 가지는 것이 아닐까 생각한다.
畑中 健志, 오사카대학
永原 正章, 키타큐슈대학, 인도공과대학 뭄바이교
