デジタル人材の育成

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未踏IT人材発掘・育成事業：2017年度採択プロジェクト概要（照屋PJ）

1．担当プロジェクトマネージャー

  • 首藤 一幸（東京工業大学 情報理工学院 准教授）

2．採択者氏名

  • 照屋 大地（東京農工大学 大学院 工学府 情報工学専攻）
  • 呉屋 寛裕（富士通クラウドテクノロジーズ株式会社 IoTビジネスデザイン部）

3．採択金額

  • 2,304,000円

4．テーマ名

  • CPU＋FPGAプラットフォームのためのRubyベースの開発環境

5．関連Webサイト

  • なし

6．申請テーマ概要

本プロジェクトではCPU+FPGAプラットフォームをターゲットとした、Internet of Things（IoT）／Cyber-Physical System（CPS）のための新しい組込み開発環境を開発する。本開発環境上でユーザはRubyプログラムを記述するが、これまでCPUの負担となっていた外部モジュールとの通信やセンサデータの前処理の部分は、自動的に論理回路へと合成され、Field-Programmable Gate Array（FPGA）へとオフロードされるようにする。CPUからFPGAを扱うためのドライバも本開発環境が自動生成するため、ユーザはこれまでのソフトウェア開発と変わらぬ体験でFPGAを導入することができるようになる。
汎用的なマイコンでは、I/Oの数や処理能力の問題から単一のマイコンで取り扱えるデータ量に限界が発生する。その問題の解決策の一つがFPGAを利用することだが、FPGAを用いたシステムは開発コストが非常に大きいなどの問題がある。本プロジェクトではRuby言語のフレームワークとして開発環境を提供し、ユーザはこのフレームワークに則ってソフトウェア開発を行うことで、CPU上で動作する実行ファイルとFPGAをプログラムするためのビットストリームを生成することができる。また、センサとの通信に関しては、センサに応じたインタフェイスをパッケージとして共有する仕組みを提供することで、本フレームワークのユーザが可能な限りRegister Transfer Level（RTL）の記述をしないで済むようにする。

7．採択理由

CPUとFPGA（再構成可能プロセッサ）を搭載した組み込み機器に対して、一括してソフトウェア開発できるようにしようという提案である。技術面に限っても、FPGAに求められる性能を達成できるか？プログラムの書きやすさと両立できるか？等、様々なチャレンジがある。広く使われる手法・ツールに至ることを期待している。