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メイカーRuby講習会2013
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  • 1. Ruby講座 メイカーを目指す人のための mruby にむけた試み 事例(ソーシャル電力需給センサーネットワーク) CACAnet Fukuoka/近畿大学 山崎重一郎
  • 2. Ruby講座 mrubyで ゴールドラッシュに 参加しよう!  
  • 3. Ruby講座 799円のイケアのテーブル
  • 4. Ruby講座 人件費競争フリーな製造業 p  中国製はなぜ安いの?(理由:人件費が安いから) p  レーザカッター+CADデータの製造業 •  レーザーカッターの価格は中国でも日本でも同じ •  IKEAは原材料に最適化した国で製造
  • 5. Ruby講座 じゃあ、自分も IKEAになれるんじゃない? p レーザカッターがどんどん安くなっている p デザイン=CADデータが勝負!
  • 6. Ruby講座 ひょっとして、IKEAより 上いけるんじゃない? p 大量生産しなくてもメーカになれる •  顧客の家のスペースに最適化した家具 p ネットの人々の力を利用できる •  世界一のデザインを採用(世界一の階段とか)
  • 7. Ruby講座
  • 8. Ruby講座 サプライチェーンの個人利用p もとは日本の自動車メーカが作ったシステム •  ジャストインタイム方式p 「個人メーカー」も利用可能 •  ネット仕入れのアリババとか
  • 9. Ruby講座 サプライチェーンの個人利用p もとは日本の自動車産業が作ったシステム •  ジャストインタイム方式p 個人もネット経由で利用可能になった •  ネット仕入れのアリババとか
  • 10. Ruby講座 クラウドファウンディングp ネットで資金調達 •  銀行  (利息が必要) •  ベンチャーキャピタル (上場しろって言われる) •  キックスターター ○ •  開発中の製品の「予約」=「投資」 •  最低調達目標金額を設定 + 募集期間は30日 •  目標額が集まらなければ、予約はなしになる •  集まれば、カードから引落されて開発資金になる
  • 11. Ruby講座  
  • 12. Ruby講座 僕が予約=投資したもの
  • 13. Ruby講座 arduinoで制御する3Dプリンタ 15万円! 福岡市西区にある株式会社ホットプロシード(夫婦でメーカー) 制御ソフトは「超高性能」オープンソースを利用(原価は極秘)
  • 14. Ruby講座 ゴールドラッシュ!  
  • 15. Ruby講座 ビットからアトムへ p いまやソフトを商品にするのは難しい •  スマフォアプリで一攫千金? p ものにすれば、値段を付けて売りやすい •  「∼装置」と言い張ればいい
  • 16. Ruby講座 予約=投資 p ゲームみたいに沢山小さな失敗ができる •  期限内に目標額が集まらなければなしになる p 予約=市場調査 •  資金が集まれば、売れることはわかっている p コメントで客のニーズが直接わかる •  製品化までにどんどん改良できる
  • 17. Ruby講座 自分で製造しないメーカー クワーキィ社が製品化、製造、販売を受け持つ  企画やアイデアを投稿した人に売り上げから還元  試作は3Dプリンタ  予約が目標まで集まったら製品化はキックスタータと同じ デザイン キャッチフレーズ 商品企画 値付け
  • 18. Ruby講座
  • 19. Ruby講座   p  
  • 20. Ruby講座 で、本題p mruby(組み込み用軽量Ruby)      +p メーカーズムーブメントの文脈
  • 21. Ruby講座 mruby p 軽量Ruby •  コンパクト、高速、モジュラリティがすごく高い •  コア以外のクラスはmrbgem で組み込む •  mrbgemは、make で静的に組み込む仕組む仕組み アプリ http Regexp Socket mrbgem mruby VM
  • 22. Ruby講座 組み込みソフトとしての mrubyの使い方 p C言語が適しているところはCで書く p mrubyが便利なところ •  テキスト処理、Web接続とか httpアクセス リモコン テキスト処理
  • 23. Ruby講座 mrubyボード登場 p Enzi、EAPL-Trainer p arduinoピン互換(シールドが使える)
  • 24. Ruby講座 enziの宣伝 p 福岡CSKさん •  予約だと5980円! •  4月に届く予定∼ p PDF file://localhost/Users/yamasaki/ Desktop/enzi.pdf
  • 25. Ruby講座   ということで 僕の発明品
  • 26. Ruby講座 フクオカRuby大賞優秀賞
  • 27. Ruby講座   それがこれ
  • 28. Ruby講座 AC電源周波数 検知アンテナ 電源コンセントの周波数を測定できます。 50Hz 東日本 60Hz 西日本
  • 29. Ruby講座 電力の需要と供給需要が増えると   発電機のトルクが増える おもいなあ モーター 手回し発電機 電球 LED
  • 30. Ruby講座 電力の需要と供給需要が増えると   発電機のトルクが増える mortar 電力需要 発電所 周波数変動で瞬時に需給関係がわかる!
  • 31. Ruby講座BeagleBoneでやってみた   アナログポートにアンテナを刺すだけ
  • 32. Ruby講座 #!/usr/local/bin/ruby Rubyで75行 Process.daemon(nochdir=true,noclose=true) require rest_client require eventmachine include Math ANALOG_IN=/sys/devices/platform/omap/tsc/ain1 SERVER="http://yamalabo.joho.fuk.kindai.ac.jp/logs" SITE="http://yamalabo.joho.fuk.kindai.ac.jp/sites" SNAME=/home/root/ruby/id C=60.0 N=2**12 DT=0.005 RANGE=0.25 W=N*DT addr=`ifconfig eth0`.split("n")[1].split( )[1].split(:)[1] name=File.open(SNAME).gets.chomp if name=="999" name=rand(10000000).to_s p name p addr begin File.open(SNAME,w){|h|h.puts name} RestClient.post(SITE,{:site=>{:name=>name,:ip_address=>addr}}) ensure end end fft=->a{n=a.size c=Complex.polar(1,-2*PI/n) b=a[0...(n/2)].map (n==1 ? a : fft[b.with_index{|x,i|x+a[i+(n/2)]}].zip(fft[b.with_index{|y,i|(y-a[i+(n/2)])*(c**i)}]).flatten)} cycle=->list{r=fft[list][0...(N/2)].map.with_index{|v,i|h=(i*(1/W)).round(2) [h,(v.abs/(N/2)).round(2)] } } hamming=->i{m={};m[i]||=(0.54-0.46*cos(2*PI*i/N-1))} window=Fiber.new{i=0 buf=Array.new(N) File.open(ANALOG_IN){|f| loop{r=Fiber.yield(buf) if r==0 i=0 else buf[i]=f.gets.chomp.to_f*hamming[i] f.rewind i+=1 end } } } ave=->sfh{(sfh.map{|x|x[0]*x[1]}.reduce(:+))/(sfh.map{|x|x[1]}.reduce(:+))} loop {GC.disable t0=Time.now window.resume 0 EM.run {n=1 EM.add_periodic_timer(DT){ t1=Time.now m=((t1-t0)/DT).round(0) if m>n (m-n).times{window.resume} n=m end window.resume n+=1 EM.stop if n>=N+1 } } GC.enable begin r=cycle[window.resume[0..N-1]] fh=r.select{|d|((C-RANGE)..(C+RANGE)).member?(d[0])} sfh=fh.sort_by{|x|x[1]}.reverse c=ave[sfh[0..3]].round(2) RestClient.post(SERVER,{:log=>{:site_id=>name,:cycle=>c}}) ensure GC.start end }
  • 33. Ruby講座 九州の主な電力網 新小倉 福岡 北九州 苅田 玄海 唐津 豊前 飯塚 松浦 大分   相浦 天山 二日市 久留米 日田 大分 新大分 熊本 長崎 大平 苓北 (小丸川) 川内 宮崎 川内 鹿児島
  • 34. Ruby講座 実際に設置してみた 飯塚市大学支援補助金に感謝! 新小倉   福岡 北九州 苅田福岡 玄海 唐津 豊前 飯塚 飯塚 松浦 大分 二日市 大分 相浦 日田 天山 久留米 新大分唐津 長崎 熊本 大分 大平 苓北 (小丸川)二日市 川内 宮崎 久留米 川内 鹿児島長崎
  • 35. Ruby講座 ソーシャルWebで情報共有
  • 36. Ruby講座 設置方法 p 山崎の自宅(福岡)の設置風景
  • 37. Ruby講座 SynchroSitone  
  • 38. Ruby講座 SynchroSitone すっごくシンクロしとうね  
  • 39. Ruby講座 Rubyで実装した! はっきり言ってむいていない" " "
  • 40. Ruby講座 でもmrubyなら ばっちりRuby1.9で実装して開発途上にあるmrubyへフィードバックするのが目的こういう用途にはこの機能が欲しいとか
  • 41. 0" 500" 1000" 1500" 2000" 2500" 3000" 3500" 4000" 4500" 1" る Ruby講座 5" 9" 13" 17" 21" 25" 29" 33" 37" 41" 45" 49" 53" 57" 61" 65" 69" 73" 77" 81" 85" 89" 93" 97"101"105"109"113"117"121"125"129"133"137"141"145"149"153"157"161"165"169"173"177"181"185"189"193"197"201"205"209"213"217"221"225"229"233"237"241"245"249" アンテナからの生データ アナログポートに刺した253" ノイズだらけだけど、60Hzあたりの成分も見え 系列1"
  • 42. Ruby講座 FFT  高速フーリエ変換ってやつ
  • 43. Ruby講座 時系列データを 周波数成分に分解する25"20"15"10" 5" 0" 1" 59.93 2" 59.94 3" 59.96 4" 59.97 59.98 5" 6" 59.99 7" 60.00 8" 60.01 9" 60.02
  • 44. Ruby講座 Rubyならfft=->a{n=a.size" FFTは2行 (n==1 ? a : fft[(0...n/2).map{|i|a[i]+a[i+n/2]}].zip(fft[(0...n/2).map{|i|(a[i]-a[i+n/2])*((Complex.polar(1,-2*PI/n))**i)}]).flatten)}
  • 45. Ruby講座 Rubyの記述力!
  • 46. Ruby講座 Rubyでできるの? " p 正確な時間間隔でサンプリング" • 1/60秒=16.7ミリ秒、その倍の速度が必要" • 5ミリ秒周期で正確にサンプリング" p 収集途中でGCが入ってはだめ!" p ずっと安定して動き続けないとだめ"
  • 47. Ruby講座 正確な時間間隔で サンプリング p リアクタパターンを利用" event machineで実装 シングルスレッド主義で 軽量イベント駆動
  • 48. Ruby講座 rubygemsの event machine ユーザ定義のイベント リアクタ 応答性がいい プログラム
  • 49. Ruby講座 rubygemsの event machine ユーザ定義のイベント 定期発生イベント リアクタ プログラム
  • 50. Ruby講座 サンプリングの周期? p 60Hzだと、 •  1周期は、16ミリ秒くらい •  8ミリ秒で止まって見える •  8ミリ秒よりちょっと長いと逆転 •  8ミリ秒より短いとOK •  で、5ミリ秒にします
  • 51. Ruby講座 Eventmachineの使い方の基礎require eventmachineEM.run { EM.add_timer(5){ puts どーん EM.stop }}
  • 52. Ruby講座 Eventmachineの使い方の基礎require eventmachineEM.run { EM.add_timer(5){ puts どーん EM.stop } EM.add_periodic_timer(1){puts(とん)} }
  • 53. Ruby講座 Eventmachineの使い方の基礎require eventmachineEM.run { EM.add_timer(5){ puts どーん EM.stop } EM.add_periodic_timer(1){puts(とん)} EM.add_periodic_timer(0.5){puts(た)} }
  • 54. Ruby講座 5ミリ秒ごとに駆動されるプログラム (実際は微調整が必要!) require eventmachine EM.run {n=0 EM.add_periodic_timer(0.005){ (時刻を調べて補正) サンプリング実行 n+=1 EM.stop if n==N } }
  • 55. Ruby講座 サンプリング中に GCを入れないp RubyのFiberでバッファ(ウィンドウ) への書き込み処理をコルーチンにする"p 継続で、配列オブジェクトを再利用"
  • 56. Ruby講座 Fiberで資源を節約window=Fiber.new{i=0  " buf=Array.new(SIZE) loop{r=Fiber.yield(buf) if r==0 then i=0 else buf[i]= サンプリング値*窓関数 i+=1 end } }
  • 57. Ruby講座 Fiber使用法の例順列の生成方法> [1,2,3,4].permutation=> #<Enumerator: [1, 2, 3, 4]:permutation> > [*1..10].permutation.to_a なかなか返ってこない〜
  • 58. Ruby講座 順列生成をFiberにするf=->n{Fiber.new{ [*1..n].permutation.each{|x|Fiber.yield x}}}g=f[10]=> #<Fiber:0x00000126282090>g.resume=> [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]g.resume=> [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 9]g=f[100]g.resume
  • 59. Ruby講座 Rubyのクロージャで 窓関数をメモ化 p 2回目からは計算しない"hamming=->{m={} ->i{m[i]||=(0.54-0.46*cos(2*PI*i/N-1))}}h=hamming[]h[1]eval(m,h.binding)
  • 60. Ruby講座 びっくりするくらい正確になった  
  • 61. Ruby講座 SynchroSitone 2.0 p 赤外線LEDぴかぴか追加バージョン 赤外線LED
  • 62. Ruby講座 電源周波数が すっごくシンクロしている理由  
  • 63. Ruby講座 九州電力の中央給電司令所が がんばって発電所を集中制御 新小倉 北九州 苅田 ★ 福岡 玄海 唐津 豊前 飯塚 松浦 大分 二日市 大分 相浦 日田 天山 久留米 新大分 熊本 長崎 大平 苓北 (小丸川) 川内 宮崎 川内 鹿児島
  • 64. Ruby講座 発送電分離と電力逆潮流 新小倉 福岡 北九州 苅田 玄海 唐津 豊前 飯塚 松浦 たいよう  二日市 大分 大分 相浦 日田 天山 久留米 新大分 熊本 長崎 太陽光発電 大平 苓北 (小丸川) 風力発電 川内 宮崎 川内 鹿児島
  • 65. Ruby講座 電力事業者の 3つの主要サービス •  電力供給" •  基本" •  電力余力供給" •  停電しないという品質" •  周波数調整力供給" •  電源の品質、発電機の保護"
  • 66. Ruby講座 周波数調整力の市場価値  揚水ポンプをインバーター型にして""周波数調整力取引でポンプの電力料金を2~3%削減"
  • 67. Ruby講座 九州中のエアコンの出力を 瞬時にシンクロさせる1分以内に九州中の10万台程度のオフィスのエアコンが一斉に反応できれば電源周波数調整力として市場価値がうまれる" 赤外線LED ぴかぴか エアコン 10万台規模
  • 68. Ruby講座 どこかで強風が吹いたら p 風力発電量が急増し、需給バランスが崩れる
  • 69. Ruby講座 九州中のエアコンがに即座に反応 新小倉 福岡 北九州 苅田 ブォー 玄海 唐津 ブォー 豊前 飯塚 松浦 大分 二日市 大分 相浦 日田 天山 久留米 新大分 ブォー 熊本 長崎 ブォー 大平 苓北 (小丸川) ブォー ブォー 川内 宮崎 川内 鹿児島 ブォー ブォー
  • 70. Ruby講座 需用者側の周波数調整 p スマートグリッド" p 家庭用のLithium-ion 蓄電池" p 電気自動車、スマート家電、スマートメータ" "
  • 71. Ruby講座 SynchroSitone 2.0家庭用蓄電池と同等のことがずっと安価に" " 電力事業者との契約で電気料金を減らせるかも"" + 赤外線LED" 温度センサー" ラズベリーパイ"  7円 100円 (35ドル)"
  • 72. Ruby講座 エアコン消費電力の変化 電源OFFすれば,消費電力1分以内に最低300W減少する 10万台なら,3万KW エアコン1 エアコン1 エアコン2 エアコン2 (12年前購入) 電源OFF (7年前購入) (7年前購入) 電源ON 9時15分 電源ON 電源OFF 9時5分 9時20分 9時42分
  • 73. Ruby講座 わかったこと Makersのmrubyはあり!
  • 74. Ruby講座 これからmrubyを使ってみたいもの p ロボット・メイカーにもなるぞ

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