2017年度 横浜サイエンスフロンティア高校・特色検査 問題解説

次の【資料1】~【資料5】をもとに設問1~4を完成させなさい。

【資料1】
IoTについての中学生の会話

*drove:運転した slowly;ゆっくり stands for~:~の略である are connected:接続されている
data;データ、数値  analyze:分析する  route:道  drivers:運転手  technology:技術
search engines:(インターネットの)検索エンジン登録  won:勝った  against:~に対して
champion:優勝者  research:調査、研究

【資料2】
IoTってどんなもの?
Q 最近よく聞くIoTってなに?
A 「Internet of Things」の略で、「モノのインターネット」と訳されます。
あらゆるモノをインターネットでつなげて情報をやりとりし、新しいサービスを生み出したり、
生産効率を各段に高めたりする技術です。

Q あらゆるモノがつながるってどういうこと?
A これまでネットにつながるモノは、コンピュータやスマートフォンなどに限られていました。
IoTは、温度や振動、形などを把握するセンサーを、自動車や家電、工場の生産設備など
さまざまなモノに取り付け、稼働状況(機械を動かすこと)などの情報をネットで集めます。
集まった膨大な情報は人工知能(AI)などを使って分析され、新たなサービスに利用されます。

Q 例えば?
A 身近な例では、外出先からスマートフォンを使い、自宅の照明やエアコンを操作するのもIoTの一つと言えます。
健康管理では、腕時計型の端末(主として人間がコンピュータとの間で情報のやりとりを行うことを目的とした装置)に組み込んだセンサーで脈拍や速度などを計測し、歩数や消費カロリーなどとともに送信されたデータを分析して栄養士などの専門家がアドバイスするサービスもあります。産業分野では、建設機械大手コマツが、工場現場の地形データをショベルカーなどの建設機械に送信し、自動で土砂の掘削を行うシステムを開発しました。

Q どのくらい普及しているの?
A 米調査会社HISテクノロジーによると、世界中でネットにつながるモノの数は、2013年に112億個でしたが、15年には約1.4倍の154憶個に増え、20年には304憶個を予測しています。概念としては1990年ごろに唱えられたようですが、センサーの価格下落や小型化、通信環境の改善が進んで環境が整いました。無線通信の高速化や無線LANの普及、大量のデータを分析するAIや半導体の進化も、IoTのさらなる拡大を支えそうです。

Q IoT先進国はどこなの?
A ドイツや米国が先行しています。ドイツ政府は11年、製造業、IoTを活用する「インダストリー4.0」とよばれる政策を提唱しました。蒸気機関が発明された第1次、電力が大量生産を可能にした第2次、ITの活用が進んだ第3次に続く”第4次産業革命”と言えるものです。米国では14年にGMやIBM(アメリカ合衆国に本社を置く企業)などがIoT技術の標準化を目的とした企業連合を発足させました。

Q 日本は?
A 総務省のアンケートによると、20年までにIoTを導入したいと考える企業は、米独などでは回答数の8割程度に対して、日本では4割。どう活用すればよいのか分からない企業も多いようです。情報セキュリティーなどの課題もあり、トヨタ自動車や日立製作所など、約2500社と関係官庁が連携して技術開発を進める「IoT推進コンソーシアム」が15年10月に発足しました。米独に比べて一歩遅れた形ですが、半導体や生産機械などで世界最高水準の技術を生かし、盛り返したいところです。
平成28年10月23日毎日新聞より一部省略して引用

【資料3】
日本企業のデータ活用に関する資料
 
平成27年度「ビッグデータの流通量の推計及びビッグデータの活用実態に関する調査研究」より作成

【資料4】
コンビニやスーパーを支える「POSシステム」の仕組みとは?
コンビニやスーパーには、いつでも多くの商品が並んでいる。
その種類は、コンビニは1店で2000~3000、大型スーパーだと10万種類にもなる。
そんな多くの商品を、店員さんが一つひとつ考えながらそろえていくのは、とても大変である。
そんなお店を支える秘密が、商品のバーコードをピッと読み取る、あのレジにかくれている。
それがPOS(ポス)というシステムなのだ。
どの商品がいつ、どのような人(男女別・年齢層など)に、いくつ売れたかという情報は、
その日のついにお店のコンピュータから本部のコンピュータに送られる。
この仕組みがあるから、商品がどんなに多くても管理することができる。
コンビニのある場所はいろいろだから、お店によって、よく売れるものはちがってくる。
季節や天気でも、よく売れるものは変わる。実は、POSで集めたデータには、
「こんな天気で、こんな温度の日には、こういうものがよく売れた」という、何年分もの記録が残っている。そして、その週の天気予報などと合わせて、「今週は寒くなるので、おでんは多めに注文を」などと教えてくれる。

NECWebページ「NECキッズ・テクノロジー・ワールド」より一部省略して引用

【資料5】
身の回りのIoT活用例
≪例①≫
サムスンが、21.5型のフルHDタッチディスプレイを備えた冷蔵庫「Family Hub」をこの春から発売すると発表しました。この冷蔵庫は、スマートフォンとの連携が強く意識されていて、買い物リストやメモ、リマインダーの表示ができます。また、冷蔵庫のディスプレイ上の情報をスマートフォンで見ることもできます。さらに、冷蔵庫内にはカメラが設置されていて、スマートフォンから、中に何の食品がどれだけあるのか確認できるのです。そのため、買い物に出かけた後、夕食のレシピを考えながら、スマートフォンで食材の在庫確認して、足りないものを買って帰るという使い方もできるわけです。

2016年2月14日DIGIMOTO!Webページより引用

≪例②≫
KDDI、沖縄セルラーは2015年12月1日より、IoTを活用したインテリア雑誌「Umbrella stand(傘たて)」を発売します。「Umbrella stand」は、降水確率に応じて晴れならオレンジ、曇りなら白、雨なら青に光ることで、「今日傘を持っていく必要があるかどうか」をLEDの色で知らせてくれます。朝、外出時晴れていたのに、急に天気が変わってビショぬれという経験はありませんか。「Umbrella stand」があれば、降水確率に応じて傘の必要度を知らせてくれるので、急な雨も怖くありません。

2015年11月30日 KDDI(株)、沖縄セルラー電話(株)Webページより引用

〔1〕
【資料1】の下線部(A)の理由を【資料1】から、下線部(B)の具体的な内容を【資料2】から読み取り、それぞれ日本語でまとめなさい。
(A)多くの物にインターネットを接続して入手したデータを分析することで、
最適なドライブルートの検索など新しいことがたくさんできるようになるから。
(B)センサーの価格下落や小型化、通信環境の改善が進んだ。
また、無線通信の高速化や無線LANの普及、半導体の進化も挙げられる。
*指定字数のない記述。(A)の理由と(B)の具体的な内容を答える。
【資料1】の和訳。
ミカエル:やあ、ケイ!調子はどう?家族と旅行に行ったって聞いたけど。どうだった?
ケイ:ミカエル!久しぶりね!家族旅行?とても良かったよ!父さんが運転したんだけど、とっても楽しかったわ。だけど、車が多かったの!最初の日と最後の日はノロノロ運転でとても疲れたわ。
ミカエル:多くの車・・でも、将来、同じ問題は起きないだろうよ!
ケイ:本当?なんで?
ミカエル:IoTのおかげさ!
ケイ:IoTって何?
ミカエル:えっと、IoTとは”Internet of Things”の略だよ。今、ニュースでもしばし見聞きするよ。(A)大勢の人々がそれについて話し、とてもワクワクしてるのさ。現在、テレビや車といった多くのものがインターネットに接続されて、そこからたくさんのデータを手にできるんだよしかも、そのデータを分析して、新しいことがたくさんできるんだ!
ケイ:たとえばどんなの?
ミカエル:例えば、都市を走っている車の数に関するデータを得て、分析できるよ。
そして、運転手にとって最適なルートがわかるんだ。
ケイ:なるほど。でもだれがその作業をするの?どれくらいの時間がかかるんだろう?そんな膨大なデータ・・
ミカエル:AIがするのさ!
ケイ:AI?
ミカエル:新しい技術のことで、とても早く作業を行うんだ。例えば、インターネットの検索エンジンにも使われている。去年、AIが囲碁の世界チャンピョンとの対決で勝利したニュースがあったよ。今は多くの人々がAIをたくさん研究してるよ。彼らはIoTでもAIを使いたいと考えており、わたしたちの生活における多くの物事を変えようとしているんだ!
ケイ:それはスゴイね!映画みたい!
ミカエル:うん、でも、現実だよ。今、IoTを使うことができる会社がどんどん増えてきているんだ。
彼らはAIと(B)他の新しい技術革新をたくさん持っているからね。
ケイ:どんな革新なの?
ミカエル:彼らは・・おおっと、それについてもっと語りたいけど、ごめん、ケイ。今は時間がないんだ。
お母さんの見舞いにいかなきゃいけなくてね。
ケイ:今度、教えてよ。じゃあね、ミカエル!
ミカエル:じゃあね、ケイ!

(A)英文を和訳できれば、下線部(A)の後ろをまとめるだけ。
“新しいこと”の具体例はあってもなくてもOK。ちなみに、解答用紙は3行。
(B)IoT技術を導入する会社がもっている、AIを除く新しい技術革新を【資料2】から答える。問われているものはIoTを使って実現できるサービスではなく、IoTを使用するにあたっての新しい技術革新の内容。
4つ目の質問に対する回答の最後、「~IoTのさらなる拡大を支えそうです」の前をまとめる。「大量のデータを分析するAI」は書かない。

〔2〕
【資料3】より、日本企業のデータ活用について、顕著に見られる傾向をグラフ①~③から読み取り、まとめなさい。
分析に活用したデータの種類が多いほど効果があったと答える企業が多い一方で、
企業がよく分析に活用している顧客データと経理データでは、1種類のデータで分析する企業が7割にのぼる。
*グラフの読み取り問題。
どのような切り口で記入するか。①②③と流れに沿うと書きやすい。
①では、データの種類が多いほど効果があったと答える企業の割合が多い。
②では、企業が分析に活用しているデータは、顧客データと経理データが多い。
③では、顧客データと経理データの分析に多様なデータが使われていると思いきや、
ほとんどが1種類のデータを単独で分析している。
てことは、多くの企業はデータ活用の効果を得られていないってこと・・
サイエンスの学校なので、○割とか○%と具体的な数値を書いておいた方が印象がいいかも。

交通量・渋滞情報データや気象データの分析で多種類のデータが組み合わされるのは、
交通量や気象がそれほど複雑な現象の分析だから。


〔3〕
【資料2】のように、IoTで期待されている活用方法の一つに、膨大なデータの分析があります。【資料4】のように、「POSシステム」では”どの商品”が”いつ”、”何個”、”どのような人(購入者の年齢層・性別など)”に売れたのか、という膨大なデータをコンピュータや人工知能(AI)により分析し、売り切れや廃棄商品が少なくなるよう、効率よく商品の管理を行っています。
そこで、次の例を参考にし、コンビニやスーパーにおいて、どのようなデータを「POSシステム」に追加して入れると、コンピュータや人工知能(AI)により効率よく商品管理ができるかを考えましょう。
追加するデータや情報の種類として下のア~カの中から異なる2つを選び、それぞれの具体的な内容を挙げ、それらによる【期待される分析結果】を下の例を参考にしてかきなさい。
ただし、文末は「~と予測できる。したがって、同じ条件の過去の売上げを分析して発注すれば、
効率よく商品を売ることができる。
」にそろえること。
また、下の【期待される分析結果】は引用しないこと。

ア:気象データ(天候や季節による気温、湿度のデータなど)
イ:近隣の交通量・渋滞情報データ(人・自家用車・トラックなど)
ウ:店舗の周辺施設に関する情報(駅、学校、病院など付近の施設、住宅地やオフィス街など)
エ:付近の行事・イベントの実施情報(コンサートやスポーツイベント、お祭りなど)
オ:全国的な季節行事に関する情報(夏休みや大型連休、クリスマス)
カ:その他(自分で自由に設定してよい)

例 選んだデータ① 〔 ウ 〕→内容「近隣の学校の所在地データ」
選んだデータ② 〔 エ 〕→内容「それぞれの学校の行事予定」
【期待される分析結果】
「高校や大学など、学校が店舗の近くにあれば、特にその学校の行事の日(学園祭や体育祭、
オープンスクールや入学試験など)には、生徒、学生以外にも多くの来客が見込める
と予測できる。したがって、同じ条件の過去の売上げを分析して発注すれば、
効率よく商品を売ることができる。

*2つのデータを組み合わせ、売り上げ貢献が期待される分析結果を述べる。
サイエンスの学校っぽい、興味深い問題であるはあるが書きづらい。°(°`ω´ °)°。
来客を増やしたり、商品がより売れるようなデータの組み合わせを考える。

ア→台風の情報
ウ→ファミリー層の多い住宅地の分布
【期待される分析結果】
台風の日には買出しにいけないので、台風に備えて家族分の食料や飲料水を
買いだめする人が増えるから、多くの来客が見込まれる
と予測できる。したがって、同じ条件の過去の売上げを分析して発注すれば、
効率よく商品を売ることができる。

台風コロッケ的な(´ω`).。0

イ→長距離トラックの交通量
ウ→レストランの所在地データ
【期待される分析結果】

長距離トラックがよく通過する道沿いにレストランがない場合、
ドライバーが食料の買出しや休憩の目的で店の駐車場に駐車する確率が高くなる
と予測できる。したがって、同じ条件の過去の売上げを分析して発注すれば、
効率よく商品を売ることができる。

トラックの運転手が夜、道端や駐車場で車中泊していることから発想してみた。

駅前、病院の近く、お盆の帰省、ハローウィン、お年寄りの多い場所・・
設定は様々あれど、2つをうまく組み合わせるのがムズイ(´゚д゚`)
最高気温が上がると冷たい物の購入量が増える。
コインランドリーが近くにあれば、洗濯中のスキマ時間に足を運んでもらえる。
モノの需要か来店する客が増加するシチュエーションをひねりだそう。

〔4〕
【資料5】のように、これからの時代はIoTシステムを身の回りのさまざまな場所で活用することで、日々の暮らしをより豊かにすることが期待されています。
そこで、現在の日常生活のなかで解決したい課題を挙げ、それを解決するために
IoTシステムを1つ考えてわかりやすく説明しなさい。
また、そのシステムを使うにあたっての問題点(故障・誤作動を除く)を1つ挙げなさい。
ただし、【資料1】【資料2】【資料5】に載っているIoTの例は引用しないこと。
説明には図や絵を用いてもかまわない(解答用紙は丸々1ページ空白 )。
*ポイントだけ。
資料で紹介されたIoT活用例を自分で考え、さらにその問題点を挙げる。
記入すべきは、<解決課題>・<IoTシステムの内容>・<問題点>。
システムの内容は仮想であってもいいと思う。
高校側として科学者として面白い視点や着想をみているので。

資料に紹介されているIoTの活用例を解答に使えないのが息苦しいところ(´゚д゚`)
冷蔵庫に貯蔵された食材情報の保存(賞味期限の警告やレシピの提案などもあるようだが・・・ )、
スマートウォッチのような腕時計型端末機で脈拍や速度の計測、走行ルートの保存、これらに基づいた栄養士やスポーツトレーナーといった専門家のアドバイスはIoTの代表例としてよく紹介されているが、これらを答案に書けない。なんとかひねり出す。

むかし、テレビでみた他のIoT例では、電気ポットの見守り機能を見たことがある。
見守り機能とは、お年寄りが1人で住んでいるときに病気で倒れてしまったり、孤独死を迎えてしまうと、家族がそれに長期間気づかないおそれがでてくる。
おばあちゃんが毎日、3時のティータイムで茶を沸かすときに電子ポットを使うと、
遠く離れたところに住む家族のもとへ、おばあちゃんがポットを使用したサインが送信される。
祖母の生活に過度に干渉することなく、日常の動作で気軽に祖母の生存を確認することができるという機能だ。

問題点は、いくらAIに学習機能があるからとはいえ、柔軟なニーズには応えられない点、
もしくは、機械に頼りすぎて人間の判断力が鈍くなってくる点などを書けばいい。
電子ポットの例でいえば、ポットに頼りすぎて電話のやり取りや祖母宅への訪問回数が少なくなり、コミュニケーションの希薄化を助長させてしまうおそれがあるとか。

思考の方法とは、日常生活のなかで解決したい課題を先に探してもいいし、
最初にIoTに接続したいモノをつくって、そこから解決できる課題を探してもよい。

たとえば、シャーペンにIoTをくっつけたら何ができそうだろう?
頑張れば筆圧や筆跡の特徴、自分がどんな文字を何文字書いたかを記録できるようになるかもしれない。シャーペンを持つときの自分の癖や、自分がよく用いる言葉や表現の癖を客観的に調べられる。同じような言い回しが続いた場合は類語のリストをナインアップしてくれると表現の重複を回避できる。読み方がわからない文字があれば、机の上でなぞるだけで読み方を音声で教えてくれる機能があるとありがたい。また、シャーペンなので芯を入れ替えれば繰り返し使うことができる。
難点は・・重そう。。(つか、いらない…

説明には図や絵を用いても構わないということなので、絵心のある人はスケッチしよう。
科学者の卵としての発想力や観察力がものをいいそうな設問なので(ง `ω´)ง

-追記1-
アマゾンエコやグーグルホームといったスマートスピーカーもIoTですね。
OKグーグル、エアコンの温度下げて!部屋の電気消して!ロンドンの気温は?とか。
まだ使い勝手の良さがわかりませんが、利用している人は満足度が高いのかな?
他にもスマートロックという、鍵にネットを結び付け、スマホで施錠するシステムがあるとか。

-追記2-
人工衛星からの通信で、無人でトラクターが動かせるようになるらしい。
人手のいる農業分野でIoTが活用されれば、自動化で安価なお野菜が安定的に供給できるようになるかも!?

-追記3-
IoTではないが・・お見合いでもAIが使われるようになるらしい((;゚Д゚))

Aさん(♂)はBさん(♀)が好きだった、BさんはCさん(♂)と結ばれた。
恋の戦いに敗れたAさんだが、ここでAIの力でAさんを助けることができるとのこと!
たとえば、CさんはBさんと成就する前に、他のDさん(♀)とEさん(♀)にも興味を抱いていたとする。Bさんを好きになったCさんは、同じくBさんを好きになったAさんと好みの女性のタイプがかぶっている可能性が高いだから、Aさんは、Cさんが好んだ女性であるDさんとEさんを好きになる可能性が高い。AIの力でこのような効率的なマッチングを実現し、婚活の成功率を高めることができるようになるそうだ((;゚Д゚))

いろんな仕事がAIに乗っ取られるようとしている時代。
働き方に対する見方も大きく変わるかもしれませんね。

〔3〕と〔4〕は別解募集中です。
ユニークな解答を思いつけた方は、メールでぜひ送ってくださいな(「・д・)「
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