サーバレスで始める HoloLens × Azure インフラ_IoTビジネス共創ラボ第2回 xR(VR/AR/MR) WG 勉強会

© 2018/12/17Knowledge Communication Co., Ltd.
サーバレスで始める
HoloLens×Azureインフラ
2018年12月17日
株式会社ナレッジコミュニケーション
牧村健
IoTビジネス共創ラボ第2回 xR(VR/AR/MR) WG 勉強会

自己紹介
2
牧村健 Takeshi Makimura
株式会社
ナレッジコミュニケーション
ビジネスデベロップメント部
ソリューションアーキテクト
主な業務：
• クラウドソリューション開発
(Azure等パブリッククラウド)

会社紹介
3
会社名株式会社ナレッジコミュニケーション
設立日 2008年11月 (創立2006年5月)
人数 26名
資本金 9,000,000円
代表者代表取締役奥沢明
本社所在地千葉県市川市相之川3-13-23 丸伝小川ビル3階
支社熊本支社
主要取引先メディア系
Cloud
AI
HoloLens
Robot
経営理念
破壊的イノベーションで世界の在り方を変える
クラウド・AI・ロボットの分野で今までにない
付加価値を提供し、社会に貢献致します。

沿革
4
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
株式会社ナレッジコミュニケーション設立
自社サービス基盤をパブリッククラウドに移行
クラウドインテグレーションサービス「ナレコムクラウド」提供開始
Microsoft Azure取扱い開始 / クラウド型機械学習提供サービス開始
IoTビジネス共創ラボ参画 / 熊本拠点(DevOps&RD)を設立
Microsoft HoloLensサービス提供開始
MRPP認定 / Azure Goldパートナー認定
創業学び総合サイト「学び&おけいこのナレコム」提供開始

事例紹介
5
2018年05月25日
名古屋大学様及び中部電力株式会社様(販売カンパニー法人営業部)との
エネルギーマネジメント分野での共同研究にて
Azure Machine Learning Studio 及びPower BIを利用し
予測分析結果の可視化を実現
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000008.000004474.html
2018年11月2日
トヨタ情報システム愛知株式会社様の大規模データ処理基盤において
Azure Databricksの導入支援を行い、約30倍の処理速度向上と
1/8のコスト削減を実現

付箋を貼るように3Dモデルにコメントや関連コンテンツを貼り付け
閲覧できるようにするナレッジ共有のためのコミュニケーションツール
弊社HoloLens向けソリューション
6
Display 3D Model Everywhere
Post and Share Comment on the 3D Model!

ナレコムVR
7
Comment
Speak in 10 sec.
Add Comment
コメント挿入
多言語翻訳対応
Brightness button
Comment
Botón de brillo
Comment
明るさボタン
Comment
音声で好きな場所にコメントを挿入
コメントの翻訳に対応しているため多言語でのコミュニケーションが可能

ナレコムVR
8
明るさボタン
Comment
遠隔共有
オブジェクトやコメントはクラウドに保存され、
様々なロケーションから参照できる

ナレコムVRバックエンド
9
サーバレス
アーキテクチャで実装

開発背景
10
立教大学理学部化学科望月研究室
HPCによる分子シミュレーションでタンパク質の立体構造解析や
分子状態の解析を研究
研究成果をいかにして他者にわかりやすく伝えるか、分子構造の
可視化、表現方法を模索

化学分野における課題
11
立体構造の可視化
原子、分子は肉眼で確認できないほど小さく、
電子顕微鏡といった特殊な機器を用いなければ実体を観察できない
研究、教育の分野では、分子の立体構造を平面で表現するために
様々な模式図を用いているが、3次元的な把握にはスキルを要する

立教大学の取り組み
12
3Dプリンターの模型を使った授業
印刷物では表現が難しい分子の立体構造を、
分子模型として3Dプリンターで出力して授業に活用
分子の立体構造を視覚的、触覚的にわかりやすく表現することで
分子構造に関する理解を促進
出典: 望月祐志他 (2016) J. Comput. Chem. Jpn. 15, 66-67.

3Dプリンターの課題
13
模型の作成時間
• 複数模型が必要な場合、並行して作成できる数に限りがある
遠隔地とのモデル共有
• 共有する場合は作成した模型を送るか、共有先で同じ模型を作成
内部構造の把握
• パーツに分解して作成すれば可能だが、組立てが困難なこともある
情報の書き込み
• 印刷物のように文字を書き込むことが困難
出典: 株式会社スタジオミダス http://studio-midas.com/product

HoloLensによる解決
14
3Dプリンターの課題を
HoloLensで補完
仮想の3Dモデルを現実空間に描画することで、
3Dプリンターでは困難な表現、操作を可能にし、
研究者、学生の情報共有を円滑化

アプリ構想
15
Comment
3D Model
Model List
HoloLens App
Content
Comment
3Dモデル表示と付加情報の挿入
3Dモデルの表示だけでなくコメントや
シミュレーション動画のような付加情報を
挿入できるようにしてナレッジ共有を促進

インフラ構想
16
Database
Storage
API Server
3D Model
Content
Model List
Content
Comment
クラウドの活用による遠隔共有
3Dモデルやコメント、関連コンテンツを
クラウド上に保存し、複数台のHoloLensで共有
インターネットにアクセスできる環境であれば
どこからでも参照でき、遠隔地との共有も容易

アプリ/インフラ構想
17
Comment
3D Model
Model List
HoloLens App
Database
Storage
API Server
3D Model
Content
Content
Model List
Content
Comment
Comment

インフラ設計の課題
18
Comment
3D Model
Model List
HoloLens App
Database
Storage
API Server
3D Model
Content
Content
Model List
Content
Comment
Comment
リソースを
どう構成するか？
HoloLens/Azure連携
での制約は？

19
Comment
3D Model
Model List
HoloLens App
Database
Storage
API Server
3D Model
Content
Content
Model List
Content
Comment
Comment
リソースを
での制約は？

HoloLensとAzureの連携
20
OS Windows 10 Windows 10
CPU Atom x5-8100 (x86) Pentium Gold 4415Y (x86-64)
RAM 2GB 4GB
Storage 64GB 64GB
Wi-Fi IEEE802.11ac IEEE802.11ac
HTTP Client Yes Yes
スペックはTablet PCと同等
HoloLensアプリとの連携は一般的なWeb APIの仕様でOK特殊な仕様やプロトコルは不要

21
Comment
3D Model
Model List
HoloLens App
Database
Storage
API Server
3D Model
Content
Content
Model List
Content
Comment
Comment
リソースを
での制約は？

導入台数
22
Commercial Suite ¥555,800
10台導入を仮定すると・・・
555,800 × 10 + (開発費) = 1千万円～
教育・研究機関、特に研究室レベルでの導入は1~2台が限度

IaaS/PaaSで構成した場合
23
SQL
Database
Storage
Content
Model List
Content
Comment
Virtual
Machines
負荷にかかわらず時間課金
Azure VM、SQL Databaseはアクセスの有無に
かかわらず時間で課金される
アクセスの頻度の低いサービスに固定の課金が
発生することはコスト面でメリットがない
3D Model

24
SQL
Database
Storage
Content
Model List
Content
Comment
Virtual
Machines
開発工数
OS、ランタイムやDBのテーブルスキーマといった
初期設定が必要となり、Webアプリケーションの
開発に時間がかかる
3D Model

25
Storage
Content
Model List
Content
Comment
Virtual
Machines
Virtual
Machines
SQL
Database
3D Model
可用性・スケーリングの問題
Web APIのため、PCやタブレット端末への
サービス提供が想定される
将来的にアクセスが増加した場合には、
負荷に応じて仮想サーバの拡張、増設が必要

アプリ/インフラ構想
26
Comment
3D Model
Model List
HoloLens App
Database
Storage
Server
Content
Content
Model List
Content
Comment
インフラを
サーバレスで設計
3D Model

サーバレスとは
27
オンプレミス
IaaS
(Azure VM)
PaaS
(App Service)
サーバレス
ハードウェア OS・ランタイムアプリケーションサーバ管理・運用
サーバに関する心配事が “ない” システムサーバを使わないわけではない

サーバレス
28
The pool of
warm workers
イベントドリブンでスクリプトを実行できるサービス
Azure Files
Mount
Request
Response
Azure Functions
Function as a Service (FaaS)
必要な時だけサーバが割り当てられ
使わなかったら自動でなくなる
Azure
Functions
Allocates a preconfigured server

Azure Functionsで構成した場合
29
Content
Model List
Comment
アクセス量に応じた運用コスト
実行時間・回数のベースの従量課金制なので
アクセスの頻度の低ければ低コストで運用可能
アクセスがなければ課金はほぼゼロ Azure
Functions
Database
Storage
Content
3D Model

30
Content
Model List
Comment
アプリケーション開発に専念し
開発工数を削減
Azure Functionsの管理はアプリケーションのみで
サーバの展開、保守・管理が不要
Webアプリケーション開発に専念できるため開発工数
を短縮できる
Azure
Functions
Database
Storage
Content
3D Model

31
Content
Model List
Comment
小規模のPoCから
大規模運用まで柔軟に対応
負荷に応じて瞬時にスケールアウトするため、
小規模から大規模運用まで同じ環境で対応可能
Azure
Functions
Database
Storage
Content
3D Model

ストレージの設計
32
Content
Model List
Content
Comment
Azure
Functions
Blob
Storage
Blob Storage
オブジェクトストレージ
3Dモデルやメディアデータ等の非構造化データの保存
エクサバイト級の容量と高いスケーラビリティにより
ディスク容量を気にせず運用ができる
いずれもAzure Storageの一機能のため
保存容量とトランザクションが課金対象
3D Model
Database
Storage

DBの設計
33
Content
Model List
Content
Comment
スキーマレスDBでありテーブルスキーマ設計が不要
保存データの変更に柔軟に対応できるため、
アプリ開発に依存せずインフラの開発ができる
Table
Storage
Azure
Functions
Blob
Storage
Table Storage
NoSQLデータストア
サービス利用状況に応じてCosmosDBに置換
Storage
3D Model

HoloLensアプリとAzureインフラ
34
開発はHoloLensとAzureでほぼ完全に分業
Comment
3D Model
Model List
Content
HoloLens App
Comment

HoloLensアプリの課題
35
HoloLens App
コメント機能
教育・研究の現場では留学生や国外研究機関との
共同研究も想定される
コメント機能には入力が容易で多言語に対応した
入力機能と異言語間でのコミュニケーションを
支援する機能の実装が望ましい Comment

HoloLensでのテキスト入力
36
ソフトウェアキーボード
タッチパネルインターフェースと同様のキーボード
頭を振ってカーソルをキーに合わせ、タップ操作を
する必要があり操作性に難がある

HoloLensでのテキスト入力
37
音声入力
OS標準機能で音声入力も対応しているが、
対応言語が限定され、多言語の入力は不可
Hello!
こんにちは!

多言語コミュニケーション
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コメント翻訳
翻訳機能で言語的なコミュニケーション障壁を
なくすことでよりスムーズなナレッジ共有を実現
HoloLensの標準機能では対応できない

Microsoft AIで解決
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学習済みAIをREST APIで手軽に実装できるサービス
AIモデル構築や推論用サーバの構築なしに汎用的AIを
アプリケーションに組み込める
Cognitive Services
Artificial Intelligence (AI)

Cognitive Services使用例
40
Registered
Face
顔の検出、識別、分析、グループ化、タグ付け
Computer Vision
画像から意思決定に役立つ情報を抽出

Cognitive ServicesのAPI
41
• Text Analytics
• Translator Text
• Bing Spell Check
• Content Moderator
• Language Understanding
Language
Search
• Bing Web Search
• Bing Visual Search
• Bing Custom Search
• Bing Entity Search
• Bing Video Search
• Bing News Search
• Bing Image Search
• Bing Autosuggest
• QnA Maker
Knowledge
• Speaker Recognition Preview
• Speech Service
Speech
• Computer Vision
• Face
• Video Indexer
• Content Moderator
• Custom Vision PreviewVision
5カテゴリ 21種類のAPI

アプリでの実装
42
Speak in 10 sec.
Add Comment
Brightness button
Comment
Botón de brillo
Comment
明るさボタン
Comment
Translator Text
テキスト翻訳
Speech Service
音声のテキスト変換
60以上の言語の相互翻訳に対応
Table Storageに保存された原文コメントを母国語に翻訳して表示
30言語の音声文字起こしに対応
言語コードで変換先指定ができるため
ソフトウェア的に多言語対応が可能

HoloLensアプリとAzureインフラ
43
実際に作成したアプリとインフラ
Comment
3D Model
Model List
Content
HoloLens App
Comment

開発期間
44
アプリ/インフラ
構想・設計
アプリ連携調整・テスト
3日
Web API開発
2週間 2週間
HoloLensアプリとWeb APIを1ヶ月で実装
3週間 1週間
アプリ/インフラ
構想・設計
テスト/デバッグHoloLensアプリ開発
Azure
インフラ
HoloLens
アプリ
開発人数 Azure: 1人、HoloLens: 1人

Azure利用料 (実際の構築環境)
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実請求額 500円未満
最も利用した月の請求額の内訳
• Azure Functions 1円
• Azure Storage
(Blob, Table, Queue, Fileの合計) 350円
• Cognitive Service
• Speech Service (Bing Speech) 130円
• Translator Text 5円

ナレコムVRの事例
46
2018年5月24日
立教大学理学部望月研究室にて
Microsoft AzureとMicrosoft HoloLensを
利用した3D分子構造情報を共有する
新しい授業の導入に向け模擬授業を実施
2018年9月4日
エピトープ解析システム
『MODELAGON（モデラゴン）』において
Microsoft AzureとMicrosoft HoloLensを
利用した『ナレコムVR』と連携した実証実験を開始

まとめ
47
展開を読み辛いサービスに
サーバレスの選択
HoloLensを使ったソリューションは前例が少なく
サービスの展開が読みづらい
サーバレスアーキテクチャを活用することで
コストを抑えつつ、将来を見据えたスケーラブルな
サービス開発が可能

サーバレスで始める HoloLens × Azure インフラ_IoTビジネス共創ラボ第2回 xR(VR/AR/MR) WG 勉強会

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