計測の壁　～目には見えない現象にどう挑むか～

2020年06月05日

こんにちは、YofDです。

相変わらず弊社では在宅ワークが続いています。
最近、部内の若手メンバーと在宅ワークの話になった際に
「他人と会話したい」
「自宅にいると子供の相手をせざるを得ない」
「小さいノートPCの画面を見続けていて目が疲れる」
「自宅で同じPC画面を見ていて気分転換の方法がわからない」
といった悩みを言われ、「YofDさんはどうでしょうか？」と尋ねられました。

「他人と会話したい」
　→元々、一人で仕事をするのに慣れているので全く気にならない。

「自宅にいると子供の相手をせざるを得ない」
　→独身なので悩む要素が無い。

「目が疲れる」
　→在宅ワーク対策として自宅のPC環境はトリプルディスプレイに改造。

「気分転換の方法がわからない」
　→ 気分転換として、シミュレーションから離れて計測技術やAI、バイオ関連の論文を読んでいる。

若手メンバー全員に理解されませんでした。
年を取ったということでしょうか、少し悲しかったです。

さて、今週の悩みは日々読み漁っている論文の分野の一つである「計測の壁」です。
シミュレーションを行う上で、物値性や境界条件、そして妥当性検証のための実験による実測値が必要になります。
構造物に対して力を加えるときに実験をするときにはひずみゲージを張り付けたり、製品の温度を測定するために熱電対を取り付けたり。。。
全体の温度分布をみるためにサーモグラフィにより撮影することもあります。
通常の環境下であり、かつ小スケールの実験であれば全く問題ありません。

しかし実際には、そのような通常の環境下ではなく、かつスケールも小さくないケースもあります
（むしろ、そういうケースの方が圧倒的に多いかも。。。）
例えば、化学反応が起きている数百度のプラント内部では温度を測定することは非常に難しいです
（熱電対が熱で溶けるのでは。。。）

また、ある製品内部で瞬間的な爆発が起きた際の製品内部のひずみを測定しようとしても、ひずみゲージが壊れる恐れがあります。
逆にスケールが小さすぎて測定が難しいこともあります。
最近では、サブミクロンスケールの多孔質製品内部に水を流した時の内部の圧力が知りたい、という相談を受けて頭を抱えた記憶があります。
こういった、なかなか目では捉えることができない現象に対してシミュレーションは確かに有効ですが、実測値との比較により妥当性検証が無ければ、シミュレーション結果はただのCGになってしまいます。

もちろん、上記の悩みはシミュレーションに限った話ではありません。
そもそも製品の性能・品質を評価するうえで実験による測定は必要です。
近年は、実測データを大量に取得しAIに学習させてより良い製品設計をAIに予測させるという手法も考えられています。
しかし、その測定自体が非常に困難であれば、AIの活用どころか通常の実験による性能評価自体ができなくなってしまいます。

そういう意味では、近年のシミュレーション技術の向上・発達は非常に嬉しいのですが、同時に測定技術の向上・発達も求められているような気がします。
ここ数年で、PIVやDIC、CTスキャンを活用したリバースエンジニアリング、光ファイバーによるひずみ測定、といった実験を支援するような測定技術も随分と発達しました。
しかし、まだまだ捉えることができない現象が多いのが現状です。
そして、そのような中で、汗をかきつつ苦しみながら現場の技術者は製品の開発を行っています。
一技術者として、シミュレーションだけでなく、この測定技術分野の更なる発展に期待したいと思います。

それでは。

[From YofD]