メタバース ─ 世界同時開発を可能にするモノづくりテクノロジー

2021年10月29日、Facebook（アメリカ）がMeta（メタ）と会社名を変えた。メタのホームページを見ると、これからはメタバースを実現すること、そして人々が友達や家族とつながり、コミュニティに参加してビジネスを成長させることができるように注力すると説明している。しかも持株会社組織にして、メタホールディングカンパニーとなった。持株会社にする理由は、これまでのコミュニティを中心とするビジネスから別のビジネスに手を広げようという狙いがあるからだ。Google（アメリカ）がAlphabetという持株会社にしたのも同じこと。これまでの検索会社から手を広げてグーグルカーのような自動車メーカーになることを視野に入れているのだ。ところが人によってメタバースを意味するモノがどうも異なっているように思える。これまで判明しているメタバースとは何かについて紹介したい。

人によって考え方が違うメタバース

メタバースの定義は、人により様々だ。VR（仮想現実）やAR（拡張現実）の世界に自分や他人のアバターを登場させることを指す人もいるし、アバターがいることでVR/ARとの違いを強調しようとする人もいる。ゲームの世界では臨場感を増すための言葉として、仮想空間内で超世界あるいは超社会という状況を示す意味で使われてきたようだ。また、経済産業省は、ゲームコンテンツから生まれた仮想空間という言葉との違いを示すため、メタバースはプラットフォーマーが提供するものと見ている。

メタバースという言葉が使われる前は、MRやXRという言葉がよく使われた。VR/ARなどをまとめた仮想空間を意味していたが、メタバースという言葉が登場してからは、もはやVR/ARという言葉さえ、少なくなってきたようだ。

メタバースの可能性は

メタバースは今後どれほど大きく成長するだろうか。2000年のITバブルが始まる前のインターネットとよく似ているため、これからはメタバースが普通の言葉になるだろうと大きく期待を寄せる人もいる。それが特に顕著な応用分野は、ゲームの他ではZoomやTeamsのようなウェブ会議である。例えば図1は、宇宙船内で世界中の人たちが集まって行うという利用シーンである。

またスポーツの練習に使えるのではないかという考えもある。例えばバスケットボールで周囲に相手選手が配置されている時にどうやって切り抜けるかの練習になる（図2)。

しかし、これまでのゲームやスポーツの練習、ウェブ会議を代表とするようなコンテンツの世界が、どれだけ社会的にインパクトを及ぼすのか、今のところ誰にもわからない。むしろ言葉だけが先行しているようにも見える。このため、どうせバズワードで終わるだろうと冷たく見る人もいる。

メタバースにのめり込んでいる、当のメタ社のCEOであるマーク・ザッカーバーグ氏（図3）でさえ、「メタバースの最大の特長はテレポーティング機能だ」と述べている。テレポーティングとは、まるでタイムマシンのように場所を瞬間移動するという意味。現実には人間が瞬間移動することはできないため、アバターがその代わりを果たしてくれるという考え方だ。どうやらメタバースではアバターという仲間が必要であり、自分をアバターにすれば、まるで分身の術のようにリモートでも一緒にいるように設定できるようになる。

今のところ考えられているメタバースの応用は、ゲームの中で自分と仲間のアバターが一緒に戦ったり行動を共にしたりすることや、Zoom、Teams、WebExといったウェブ会議での表現など、結局、VR/ARの延長で考えられており、人の没入（immersive）体験を表す技術だと捉えられている。

デジタルツインをもっと充実させるメタバース

ところが、ゲーム用GPU（グラフィックスプロセッサ）でe-スポーツ界やゲーム向けのPCマシンで一世を風靡したアメリカのファブレス半導体メーカー、NVIDIA CEOのジェンスン・ファング氏（図4）は面白い発言をしている。同社のプライベート技術会議であるGTC（GPU Technology Conference）2021の中で、バーチャルとリアルをつなぐ、デジタルツインを充実させるための技術であり、VRや自身のアバターで遠隔地の相手と通信するような世界をメタバースと表現したのだ。

一方で、5G通信で圧倒的な技術力を持つアメリカのファブレス半導体メーカー、Qualcomm CEOのクリスチアーノ・アモン氏（図5）は「メタバースは、AIなどを使ってデジタルとリアルをつなぐ新しい手法」と位置付けている。NVIDIAのファングCEOとQualcommのアモンCEO共に、リアルとバーチャル（あるいはデジタル）をつなぐデジタルツインを意識した発想をする点が極めて面白い。メタバースを、単なるゲームやウェブ会議のアクセス手段と考えずにデジタルツインの応用の一つに位置付けているからだ。

デジタルツインとは、リアルの製品や現場を、仮想的なシミュレーションで表現したものだ。モノを作る前に現実的な問題をシミュレーションなどで解決することで、生産性を上げる技術だともいえる。リアルの製品や現場と全く同じものを3次元CAD（コンピュータ支援設計）とシミュレーションで作り、それを元に実際の動作や作業、電気の流れや熱の広がりなどを加えてリアルの製品や現場がどうなるか試験を行い評価する。これにより市場投入期間を短縮できるというメリットがある。

3次元CADとシミュレーションを駆使するデジタルツイン

これまでの3次元CADとも違う。そもそも3次元CADは、視覚的に開発している新製品のイメージを捉えやすくすることで、設計の専門家でなくても製品イメージの理解を助けるものである。かつて設計者は自分さえわかればよいと思ってきた節があり、日本では3次元CADは長い間、普及してこなかった。しかし、エンジニア一辺倒の世界から、マーケティングや営業、ユーザーなど、さまざまな人たちに説明しようとすると、単なる正面図、平面図、側面図の3つの図面だけでは製品をイメージしにくい。それが3次元CADを使うことで経営者や技術から離れた人たち、ユーザー、あるいは文系の人たちなど設計の専門家でなくても視覚的に簡単に理解できるのだ。加えて、3次元CADソフトウエアがPCベースで使えるようになってきたことも普及してきた要因である。

近年では3次元CADデータに、例えば発熱部分からの熱の広がりをシミュレーションしてみたり、動作させるときの電流の流れをシミュレーションしてみたりして、3次元CADの設計図に動作時のシミュレーション結果を被せて新製品がどのような動作をするのかを視覚的に見ることさえできるようになった。

例えば、3次元CADで設計した自動車を仮想的な地図の上で走らせて、衝突させてみるというシミュレーションがある。衝突試験は、事故を起こしたとしても、車内の人ができるだけ死なないようにするために不可欠な試験だが、これをシミュレーションで確認できれば、自動車を壊さずに済むため、コスト削減効果が期待できる。従来なら完成車を3回〜4回壊してきたが、3次元CADとシミュレーションの導入によって、実際の試験は1回だけで済むようになったと言われている。

これまでの3次元CADとその上に被せるシミュレーションを単なる製品から実際の作業現場にも適用してみようというのが、デジタルツインである。実際の作業現場を設計した3次元CAD図面に人を配置して作業をシミュレーションしてみる。例えば、人に近い姿のグラフィックスを使って作業現場で自動車に部品を取り付けるという作業をシミュレーションし、時間を計測してもっと短縮できる方法を模索するのだ。工場の流れ作業での製品の流れ速度と人の作業との最適化を実際に表現することで、生産効率を上げる方法を見出すことができる。

このデジタルツインで導入される人をアバターで表現し、設計図通りに動くかどうかをチェックし、人の配置を直したり、現場の配置を直したり、アバター同士で議論しながら改善を進めていくのである。これがメタバースの最も重要な産業応用である。このような指摘をしたのが、NVIDIAのCEOであり、QualcommのCEOなのだ。

メタバースのモノづくりへの応用こそが産業界に最も大きな影響を与えるだろう。例えば自動車産業は世界各地に工場を持っている。横浜や名古屋の工場とデトロイトやミュンヘンの工場をWi-Fiやローカル5Gで接続し、各地のエンジニア同士で製品設計や工場設計について議論できるようになる。設計の手直しを世界のエンジニアが同時に認識し理解すれば、世界同時に製品開発を進めることができる。この時の海外工場の相手とはアバターを通してディスカッションすることもできる。

QualcommのアモンCEOは、「Snapdragon（同社のアプリケーションプロセッサ）はメタバースへのチケットだ」と述べ、自動車産業へのインパクトが大きいと見ている。「例えば、自動車メーカーがゴーグルをかけて自動車の情報を見る場合、走行情報やサブシステムの部品情報などが見られるようになる」として、メタバースの応用はゲームやビデオ会議に留まらず産業全体への影響が大きいと見ている。

NVIDIAが提供するOmniverse

NVIDIAはもう少し明確なイメージをメタバースに持っており、デジタルツインを応用するソフトウエアのプラットフォーム「Omniverse（オムニバース）」をモノづくりの開発に利用しようとしている。Omniverseは自動車のような製品や、街にある建物といった物理的なモノを設計するために、デジタルツインを実現するツールである。このプラットフォーム上でアバターやリアルの人とデータを共有しながらモノを開発できる仕組みとなっている。その一例として、NVIDIAはEricsson（スウェーデン）と共同で5G電波の可視化を実現しており（図6）、B2B（Business to Business）に活かすことを狙っている。

図6ではビルの屋上に設置する基地局のアンテナと、端末を載せた自動車の通信状況を示しており、5G通信の電波がどのように出ているのかをシミュレーションで見せている。ここでは、いろいろな建物を3次元CADで描き、電波の強度をシミュレーションで表現している。電波はもちろん目には見えないが、その強度を可視化して表すことで、アンテナの向きや通信機の性能を評価できる。

Ericssonは基地局の通信機器やアンテナを設計・製造している企業であり、デジタルツインは電波の評価の強力なツールになる。このシミュレーション結果から、簡易基地局をどこにどのように配置すると5Gサービスを最適にカバーし、加入者に最適なサービスを提供できるかを可視化できるようになるため、NTTドコモやKDDI、ソフトバンクなどの通信業者に対して改善点を提案できる。

もちろん、Omniverseを使ってシミュレーションし可視化する場合には、GPUを使ったコンピュータ演算が欠かせない。つまり、NVIDIAは、単なるチップ設計を超え、そのチップを使ってもらうためのソフトウエア基盤（プラットフォーム）を作り、さらにそれを全てのモノづくり設計者に使ってもらえるようにしているのである。そうするとソフトウエアだけではなく、高性能コンピュータというハードウエアも売れ、当然キーとなるGPU半導体も売れるというわけだ。

小さなサブソフトウエアモジュールを持つOmniverse

ソフトウエアプラットフォームOmniverseは、さまざまなソフトウエアモジュールを組み込むことができるように拡張性を持たせている。OmniverseにはARやVRのような没入型のグラフィックスを使ってアバターを作り、そのアバターとの対話を通してシミュレーションなどの作業を行うことができる。

例えば、Omniverse Avatarと呼ぶサブソフトウエアモジュール（図7）では、自動車の走行中にアバターが道路案内や混雑状況を知らせるDRIVE Conciergeと、自律走行を強化するDRIVE Chauffeur（ショウファー：おかかえ運転手）を使う。実はここに、NVIDIAの自動運転向けのGPUであるDRIVE Orinチップを動作させており、チップとソフトウエアをセットで使うようにしているのだ。

Omniverseは、ARやVR、マルチGPUレンダリングといった機能も搭載しており、きれいなグラフィックス画像を3次元CADデータと共につなぎあわせている。2020年12月にベータ版を公開して以来、Omniverseは7万人以上のクリエータや工業デザイナーなどにダウンロードされてきた。これらユーザーにはBMWグループ（ドイツ）やEricsson、Sony Pictures Animation（アメリカ）なども含まれている。

CEOみずからアバターとなる

NVIDIAのジェンスン・ファングCEOは、2021年11月にシリコンバレーで開催したGTC 2021に自分のアバターも登場させ、3名の質問者に対して答えていた（図8）。

図8の利用シーンでは、ウェブ会議に自分のアバターが登場して会話しているが、メタバースの世界ではグラフィックで描いた世界の中に自分のアバターが入り込んでウェブ会議などを行うという想定だ。メタバースとは何かを示すわかりやすい写真である。しかし、こういったウェブ会議応用では、アバターである必然性が今一つ感じられない。

メタバースの利用シーンの本命は、やはりモノづくりや設計作業、検証作業で使われるツールとなるだろう。図9は、工場設計や都市設計を海外のエンジニアと共同で行うという利用シーンである。3次元CADの設計データを見ながらプラントやビルのイメージを仲間（アバター）と一緒に考えていこうとしている。

こういった設計作業で特に力を発揮するのが自動車だろう。自動車のような多国籍企業の多い産業は、世界各地に工場を持っているが、世界中の設計者が設計データを同時にリアルタイムで共有したり、設計作業に参加したりすることはできなかった。もちろん、各地のユーザーの要求が異なることもあるだろう。しかし細かい仕様の要求ではなく基本的な設計を世界で共有できたら、世界の重要工場でほぼ同時に製品を立ち上げることが可能になる。各地のエンジニアはローカライズ仕様に集中できるため、市場投入期間が極めて短くなる。

関東圏と関西圏のエンジニアが同時に設計作業を進められるだけではなく、ミュンヘンやパリ、ロンドン、デトロイトのエンジニアが同時にリアルタイムで設計作業を行うことができるのである。世界中がつながった設計データをリアルタイムで世界中の工場が共有できるようになると自動車の作り方の大変革になるはずだ。

メタバースに必要なテクノロジー

では、こういったメタバースには、どのようなテクノロジーが求められるのだろうか。まず、デジタルツインを作るために必要な3次元CAD。シミュレーションは自分でモデルを開発しなければならないが、基本的なシミュレーションのプラットフォームならMATLAB/SimuLINKといった市販のツールを用いて作成できる。

これだけでは従来のデジタルツインと変わらない。メタバースではグラフィックを描くためのGPUやレイテンシを減らすための5G通信が必要になる。グラフィックスはアバターを表現するために欠かせない。しかもその動作をリアルタイムで見て対応できなければ価値はない。これらのチップは、具体的にVR/ARのゴーグル型、眼鏡型のディスプレイで臨場感を出すために使われる。そのゴーグルや眼鏡に関しても高速のGPUでグラフィックスを描く必要がある。さらに、それを制御するCPUがArmかライセンスフリーのRISC-V（リスクファイブ）のどちらになるかによって、今後の半導体産業の勢力図が大いに変わる可能性がある。どのCPUが主流になるにせよ、メモリが必要であることには変わりがない。ストレージとなるNANDフラッシュだけではなく、メモリとしてのDRAMも欠かせない。DRAMメモリはコンピュータシステムだけではなく、演算器とメモリとのやり取りが頻繁に必要となるAIやメタバースでも求められるからだ。

メタバースに必要な半導体は、VR/AR端末側だけではない。エッジ基地局に設けられる小型のデータセンターにも半導体が大量に使われる。特にCPUとメモリ、ストレージなどコンピューティングに必要な半導体は必須となる。加えて、エッジ基地局でレイテンシの少ないリアルタイム対応となると、高速な半導体が大量に要求される。

しかも5Gや次世代の5G（6Gではなく第2世代の5G）技術に必要な半導体としてRF（高周波）回路やRANなどに使われる高周波半導体や計算能力の高いチップも欠かせない。通信ネットワークで効率よく接続するために最適なネットワークへの接続を探るAI技術も必要になる。さらに、これらの電子回路を動作させるための電源回路なども欠かせない。

端末でもデータセンター側でも、大量の半導体が必要になる。特に世界中のエンジニアとのコラボレーションで製品を設計するとなると、メタバース技術の有無によって、モノづくりに差が出てくる可能性がある。メタバース市場そのものが、それほど大きくなるようには見えないが、その技術を持っているということは市場投入期間を短縮し競争力のある製品をいち早く設計できることを意味する。メタバースを活かせるかどうかがメーカーやサプライヤーに突きつけられているといえるかもしれない。

Writer

津田 建二（つだ けんじ）

国際技術ジャーナリスト、技術アナリスト。

現在、英文・和文のフリー技術ジャーナリスト。

30数年間、半導体産業を取材してきた経験を生かし、ブログ（newsandchips.com）や分析記事で半導体産業にさまざまな提案をしている。セミコンポータル（www.semiconportal.com）編集長を務めながら、マイナビニュースの連載「カーエレクトロニクス」のコラムニストとしても活躍。

半導体デバイスの開発等に従事後、日経マグロウヒル社（現在日経BP社）にて「日経エレクトロニクス」の記者に。その後、「日経マイクロデバイス」、英文誌「Nikkei Electronics Asia」、「Electronic Business Japan」、「Design News Japan」、「Semiconductor International日本版」を相次いで創刊。2007年6月にフリーランスの国際技術ジャーナリストとして独立。著書に「メガトレンド　半導体2014-2025」（日経BP社刊）、「知らなきゃヤバイ! 半導体、この成長産業を手放すな」、「欧州ファブレス半導体産業の真実」（共に日刊工業新聞社刊）、「グリーン半導体技術の最新動向と新ビジネス2011」（インプレス刊）などがある。

URL： http://newsandchips.com/