日本のインフラの課題とインフラAI

日本のインフラの課題

日本のインフラは老朽化が進んでいます。特に、1964年の東京オリンピックの頃に整備された首都高速1号線をはじめ、高度成長期以降に整備したインフラが急速に老朽化し、今後20年間で、建設後50年以上経過する施設の割合が加速度的に高くなるでしょう。
また、老朽化したインフラは、適切な補修・修繕が実施されないこと等により損傷程度が悪化し危険性が増し、供用することができなくなったインフラも出てきています。日本は他の国に比べ、国土が狭く人口密度が高い為、鉄道、道路、上下水道など、インフラの総延長が非常に長くなっています。
これら全てを一度に更新するには、膨大な費用がかかります。しかしながら、少子高齢化が進み、社会保障費の増大など、財政状況が厳しく、インフラ整備に充てられる予算が限られているのが現状です。
また、インフラ整備以外にも、教育、医療、災害対策など、多くの分野で巨額の費用が必要であり、インフラ整備の優先順位が後回しにされることも多くあります。

しかし、日々インフラは老朽化しており、中でも下水道やガス管など、地下に埋設されたインフラは、老朽化の状況を把握することが難しく、点検や修繕に多大な手間と費用がかかります。更に、インフラ整備には、高度な技術を持った専門家が必要で、近年では技術者の数が不足しています。

これらの課題の解決策として挙げられるのが、インフラにAIを導入することです。
それでは、インフラAIの可能性の可能性について見ていきましょう。

インフラAIの可能性

インフラAIは、インフラストラクチャーの管理・運用において大きな可能性を持っています。
先に述べたように、道路、橋、ダム、鉄道、エネルギー施設などの社会基盤は、時間の経過とともに老朽化が進むため、適切な維持管理が重要です。
しかし、従来の点検やメンテナンス方法は人手や時間がかかり、コストもかさむという課題があります。
ここで、AIの活用による自動化・効率化が期待されています。

インフラAIの具体的な可能性としては、まずセンサーやドローンなどと連携したリアルタイムのモニタリングが挙げられます。
AIが収集したデータを分析し、橋や道路のひび割れ、ダムの異常、水道管の漏れなどを早期に検知することが可能です。
これにより、早期対応が可能になり、大規模な故障や事故を未然に防ぐことができます。
さらに、インフラAIは予測保全にも活用できます。過去の点検データや気象情報、使用状況を基に、いつどこで問題が発生しそうかを予測し、事前にメンテナンスを計画することができます。これにより、無駄な修理やメンテナンスを減らし、コストの削減と作業効率の向上が図れます。

このように、インフラAIはメンテナンスの効率化や事故防止、コスト削減など、様々な分野で革新をもたらす可能性があり、今後の社会インフラの維持・発展において不可欠な技術となることが期待されています。

インフラAIの具体例・インフラAIを提供する企業

①フラクタのAIと水道管

インフラの老朽化問題を解決する革新的な技術
フラクタは、AI（人工知能）と機械学習を活用し、水道管の劣化状態を診断し、その寿命を予測する技術を持つアメリカのベンチャー企業です。
特に、水道インフラの老朽化という社会問題に対して、革新的なソリューションを提供することで注目を集めています。

なぜ水道管の劣化予測が重要なのか？
水道管は、地下に埋設されているため、目視による点検が難しく、いつどこで破損するのかを正確に予測することが困難でした。
しかし、老朽化した水道管は、漏水や断水の原因となり、人々の生活に大きな影響を与えます。

フラクタのAIがどのように役立つのか？
水道管の材質、設置環境、過去の修理履歴など、様々なデータをAIに学習させ、1～5年以内の破損確率を高い精度で予測し、予測結果に基づいて、どの水道管を優先的に交換すべきかを可視化します。
その上で、効率的な更新計画を策定することができます。
そして、不要な交換を省き、必要な箇所にのみ資源を集中させることで、コスト削減、更に老朽化した水道管の破損による大規模な漏水や断水を未然に防ぎ、災害リスクを軽減します。 フラクタの技術の強み フラクタは、独自のAIアルゴリズムを開発しており、他の追随を許さない高い精度を実現しています。
その理由としては、世界中の水道事業者から収集した膨大なデータを活用し、AIの学習を進めているからです。
これにより様々な種類の水道管に対応できます。

フラクタの今後の展望
フラクタは、水道管の劣化予測技術をさらに発展させ、他のインフラ分野への展開も視野に入れています。
例えば、橋梁やトンネルなどの構造物の劣化診断にも応用できる可能性があります。

参考サイト：フラクタのウェブサイト: https://fracta-jp.com/. (2024/9/22). PR TIME. ‘『水道を救え　AIベンチャー「フラクタ」の挑戦』新潮新書から発売　　～蛇口をひねれば水が出る「当たり前」を維持するために、テクノロジーで社会益を生むビジネスに挑む～’.https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000023.000052114.html.(2024/9/22).

②株式会社イクシス　自律走行型のインフラ点検ロボット「i-Con Walker」

株式会社イクシスは、ロボット技術とAI・XR・3Dデータを活用し、社会インフラの老朽化や自然災害といった社会課題を解決することを目指す企業です。
「ロボット×テクノロジーで社会を守る」という理念のもと、20年以上のロボット開発の実績を持ち、特にインフラの点検・診断に強みを発揮しています。
長年にわたるロボット開発の経験に基づき、現場で使用可能な信頼性の高いロボットを提供しています。
また、インフラの点検や診断に特化したAIソリューションを用いて、作業の効率化と精度向上に寄与しています。

3Dデータとロボットを組み合わせたXR × BIM/CIMソリューションにより、より精密なインフラの点検や管理が可能となり、メンテナンスの向上を図っています。

イクシスの事業

インフラ点検ロボットや自律走行ロボット、多関節ロボット、ドローンの開発・提供が含まれます。
これらのロボットはインフラ点検に特化しており、損傷箇所の検出や精密なデータの収集を支援しています。
また、AIを活用した画像解析やXR技術による遠隔操作、3Dデータを用いたシミュレーションにより、インフラ点検の精度と効率をさらに向上させています。
これに加え、インフラの点検データやセンサーデータを収集・分析し、顧客に有益な情報を提供するデータサービスも展開しています。

株式会社イクシスは、先程述べたようにロボットやAIを活用して老朽化したインフラの早期発見を可能にし、維持管理を効率化しています。
また、熟練技能者の減少を補うために、自動化ソリューションを提供し、作業の効率化に貢献しています。さらに、自然災害時にはロボットやAI技術を活用した迅速な対応を支援するソリューションを提供しており、災害対応力の向上を目指しています。

具体的なサービス

具体的なソリューションとしては、自律走行型のインフラ点検ロボット「i-Con Walker」があり、橋やトンネルなどの構造物を自動で巡回し、損傷箇所をカメラやセンサーで検出します。
また、多関節ロボットは狭い空間や複雑な構造の内部を移動し、詳細な点検を可能にします。
ドローンも空中から広範囲のインフラを点検し、高解像度の画像や映像を取得することができます。
これらのロボットが収集したデータは、AIによる画像解析により自動で損傷箇所を検出・分類され、精度の高い点検が可能です。
さらに、XR技術を使った遠隔操作により、現場にいなくてもロボットを操作して点検作業を行うことができます。
3Dデータを活用したBIM/CIMとの連携により、ロボットの経路計画や点検対象の特定が効率化され、インフラ点検の全体的な精度向上が図られています。
株式会社イクシスは、これらの先進的な技術を駆使し、インフラの維持管理や災害対応の分野で大きな貢献を目指しています。

参考サイト：株式会社イクシス公式サイト. https://www.ixs.co.jp/.(2024/9/22).

中部電力パワーグリッド

中部電力パワーグリッドとセンシンロボティクスが共同開発したAIは、送電設備の点検を効率化することを目的としています。
特に、鉄塔のボルト脱落や錆の検出に特化しており、従来の人力による点検作業、メンテナンスコストの負担を軽減し、より正確な異常検出を可能にすることが期待されています。

AIの主な特徴

一つ目の特徴は、ボルト脱落と錆の検出ができることです。ボルトの脱落と錆の発生も検出でき、より詳細な設備の状態を把握することができます。
更に、様々な種類の鉄塔（アングル鉄塔、パイプ鉄塔など）や塗装色（未塗装、防錆塗装など）に対応しており、幅広い状況で活用できます。
リアルタイムで異常を検知し、錆の度合いをランク分けすることで、より適切なメンテナンス計画を立てることができます。

具体的な活用例

ドローンに搭載されたカメラで撮影した画像をAIで解析することで、広範囲な鉄塔を効率的に点検することができます。
また、自動点検アプリ「POWER GRID Check」が実装される予定で、現場での点検作業がよりスムーズになります。

センシンロボティクスとは？

センシンロボティクスは、AI、IoT、ロボットといった先端技術を活用し、社会インフラの課題解決を目指す企業です。
また課題の抽出から戦略立案、ソフトウェア開発まで、お客様に合わせた最適なワンストップソリューションを提供しています。

センシンロボティクスが目指すものとしては、ドローンやロボットを活用し、人手不足や危険な作業を自動化することで、点検作業を効率化をし、社会全体のインフラの点検効率することです。
また、災害が起こった時に状況を迅速に把握し、適切な対策を講じるためのソリューション提供、AIによる画像解析でインフラの劣化を早期に検出し、適切な保全を行うことを目指しています。

センシンロボティクスの具体的なサービス

ドローンやロボットを活用した自動点検、災害時の状況把握、被災状況の調査、人工知能による映像解析を用いた監視システムなどを行っています。

中部電力パワーグリッドとセンシンロボティクスが共同開発した鉄塔ボルト脱落・錆検出AIは、他の電力インフラにおける点検作業の効率化に大きく貢献する可能性を秘めています。
例えば、線路のボルトやレールに発生する亀裂、架線柱の腐食などの検査が必要な鉄道業界、橋桁のひび割れ、ボルトの緩み、塗装の剥がれなどの検出が必要な橋梁インフラ、そしてトンネル設備やプラント設備などを行える可能性があります。
AI技術のさらなる発展と、各インフラにおけるデータ蓄積が進めば、より広範囲な分野での導入が期待されます。

参考サイト: センシンロボティクス公式サイト. https://www.sensyn-robotics.com/news/power-grid-check-ai-detection（2024.9.20.）

④株式会社アーバンエックステクノロジーズ

株式会社アーバンエックステクノロジーズは、AI技術を活用して都市インフラのデジタル化を推進し、社会課題の解決に取り組んでいる企業で、インフラの老朽化対策や人手不足の問題解決、持続可能な社会の実現に貢献しています。
AIが道路の損傷を早期に発見し、適切なメンテナンスを行うことでインフラの寿命を延ばし、安全性を高めています。さらに、AIを活用した自動化により、人手不足の解消や資源の無駄を防ぐことができ、持続可能な社会の構築に寄与しています。

道路点検AI「RoadManager」

特に注目を集めてるのは、道路点検AI「RoadManager」です。RoadManagerは、AIが道路の画像を解析し、ひび割れや陥没などの損傷を自動で検出するシステムです。
従来、人が目視で行っていた道路点検をAIに代替させることで、精度や効率が向上します。AIは人間の目では見落としがちな微細な損傷も高い精度で検出し、時間やコストの大幅な削減が期待できます。
また、AIが収集したデータにより、道路の劣化状況を定量的に把握することが可能です。

アーバンエックステクノロジーズは、RoadManager以外にも様々なAI技術を開発し、都市のデジタルツインを再現する技術や、市民がスマートフォンで撮影した画像から道路の損傷箇所をAIが検出する市民協働投稿サービスなどを提供しています。
この企業の強みは、東京大学との連携による高い技術力と信頼性にあります。
1万枚以上の道路損傷画像を学習データとして活用し、高精度なAIシステムを実現しています。
また、土木業界への深い理解とネットワークを持ち、実用的なAIソリューションを提供しています。

具体的な導入事例

アーバンエックステクノロジーズは、愛媛県デジタル実装推進加速化プロジェクト「TRY ANGLE EHIME」にも採択され、RoadManagerを活用した道路点検AI導入事業が進められています。
今後もAI技術を駆使して、より安全で持続可能な都市の実現を目指す同社の取り組みは、インフラ管理の新しいあり方を提案するものとして注目されています。

参考サイト：アーバンエックステクノロジーズ公式サイト.https://urbanx-tech.com/.(2024/9/20). PR TIME.”アーバンエックスは、都市インフラ管理にAIを用いて人口減少社会に備えます”.(2024年4月1日). https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000021.000100663.html.(2024/9/20)

まとめ

近年、日本では財政難や少子高齢化に伴い、インフラの点検や修繕が困難になっていますが、AIやロボット技術がこれを支えつつあります。
車載カメラやドローンで収集したデータをAIが解析することで、安全かつ効率的にインフラの点検を行う技術が進化しています。
これにより、危険な作業を自動化し、限られた人材で生産性を向上させることが期待され、技術活用が日常になる日は近いかもしれません。