PD-S 科目B 第3章「フィジカルコンピューティング」を徹底解説|IoT・組込み・フィジカルAI【シラバス案Ver0.2対応】

PD-S 科目B 第3章 フィジカルコンピューティング 解説アイキャッチ プロフェッショナルデジタルスキル(システム)
本記事について:PD(システム)試験(仮称)科目B「シラバス(案 Ver0.2)」(IPA・2026年7月31日更新)を根拠に解説します。科目B(技能)の内容はVer0.1から変更ありません(当サイトでVer0.1とVer0.2の全文を突合して確認)。Ver0.2では新たに科目A-2(専門知識)の出題範囲の細目が公開されました。試験名は仮称、科目A-1(共通知識)・試験時間・出題数・配点・合格基準は未公表、内容は検討段階の「案」で今後変更の可能性があります。(最終更新:2026年7月31日/出典:IPA公式

PD-S(システム)試験(仮称)科目B(技能)の第3章は「フィジカルコンピューティングに関すること」。センサーやアクチュエーターを通じて、現実世界(フィジカル)とコンピューター(デジタル)をつなぐシステムを扱う章です。旧エンベデッドシステムスペシャリスト(ES)試験の中核にあたり、新たにロボティクス・フィジカルAIが明記された、時代を映す章でもあります。小項目は3-1〜3-3。各項目を、意味・なぜ問われるのか・具体例・混同しやすい点にわけて教科書的に整理します。

そもそもフィジカルコンピューティングとは:センサー(温度・光・距離などを測る部品)で現実世界の情報を取り込み、コンピューターで処理し、アクチュエーター(モーターなど動かす部品)で現実世界に働きかける——現実とデジタルをつなぐ仕組み。IoT機器・組込み機器・ロボットなどが代表例です。

この章の全体像(小項目 3-1〜3-3)

3-1ソフトウェア設計:IoT・組込み/制御システムのソフトウェアを、リアルタイム処理・競合制御・省電力制御などを踏まえて設計する。
→ 教科書記事で深く学ぶ(リアルタイム・排他・省電力・テスト環境)
3-2ハードウェア設計:性能・信頼性・機密性を満たすHW設計、センサー・アクチュエーターの評価・選定、HW/SW分割とインタフェース設計を行う。
→ 教科書記事で深く学ぶ(センサー選定・精度と分解能・耐タンパ)
3-3要素技術・デバイスの選定・調達・導入:センサーネットワーク・ゲートウェイ・サーバ、高信頼性デバイスを選定。ロボティクス・フィジカルAIの技術内容を理解し導入課題を検討する。
→ 教科書記事で深く学ぶ(IoT3層構成・フィジカルAIの導入課題)

3-1. 組込み・制御システムのソフトウェア設計

この項目の教科書記事(詳解版):【PD-S教科書】3-1 組込みソフトウェア設計を基礎から徹底解説|技能の例3つを全展開し、タスク分割・リアルタイム制御(期限の保証)・競合制御とデッドロック・省電力・クロス開発とテスト環境まで解説しています。
ここで問われること:組込みソフトウェアの要件を分析して機能仕様を策定し、実装のためにタスク分割を行って、リアルタイム制御・競合制御・省電力制御などを設計するスキル。

組込み・制御のソフトウェアは、PCやスマホのアプリとは求められるものが違います。決められた時間内に必ず処理を終えるリアルタイム性、複数の処理が資源を奪い合わないための競合制御、電池で長時間動かすための省電力制御——こうした制約の中で設計する力が問われます。シラバス案では、選定されたOS・ミドルウェアを理解して組み込む設計、テスト環境の構築と結果評価までが範囲です。

組込み機器は「決めた時間内に確実に動く」ことが前提。処理が一瞬でも遅れると制御に失敗する世界なので、リアルタイム性を意識した設計が必須だからです。

3-2. 組込み・制御システムのハードウェア設計

この項目の教科書記事(詳解版):【PD-S教科書】3-2 組込みハードウェア設計を基礎から徹底解説|技能の例3つを全展開し、性能/信頼性/機密性の3観点・センサー選定(精度と分解能)・HW/SWインタフェース設計まで解説しています。
ここで問われること:システムの性能・信頼性・機密性を満たすハードウェア設計、とくにセンサー・アクチュエーターの調査・評価・選定、そしてハードウェアとソフトウェアの分割とインタフェース設計を行うスキル。

フィジカルコンピューティングでは、「どの部分をハードで作り、どの部分をソフトで作るか(HW/SW分割)」が設計の要になります(第1章の1-5とも密接に関係します)。センサーで正しく現実を測り、アクチュエーターで正しく動かすためのデバイス選定が、システムの品質を決めます。

センサーアクチュエーターHW/SW分割信頼性設計

3-3. 要素技術・デバイスの選定・調達・導入(ロボティクス・フィジカルAI)

この項目の教科書記事(詳解版):【PD-S教科書】3-3 要素技術・デバイスの選定・調達・導入を基礎から徹底解説|技能の例4つを全展開し、IoTの3層構成・高信頼調達・ロボティクスとフィジカルAIの導入課題・設計評価ツールまで解説しています。
ここで問われること:IoTシステムを構築するためのセンサーネットワーク・ゲートウェイ・サーバの選定・調達・導入、高信頼性デバイスの選定、そしてロボティクス・フィジカルAIの技術内容を理解して導入課題を検討するスキル。

この小項目には、シラバス案で新しく明記された「ロボティクス、フィジカルAIの技術内容を理解し、導入のための諸課題について検討を行うスキル」が含まれます。旧ES試験にはなかった、現代的な追加ポイントです。

フィジカルコンピューティングの流れ(現実 ⇄ デジタル)

フィジカルコンピューティングの流れ。センサーで現実世界の情報を取得し、コンピューター(AI含む)で処理・判断し、アクチュエーターで現実世界に動作させるループ

おさえたい新語

フィジカルAI:AIを、画面の中だけでなくロボットや機械など「物理的な body」を通じて現実世界で動かすという考え方。センサーで世界を認識し、AIが判断し、アクチュエーターで動く——フィジカルコンピューティングとAIが融合した領域。自動運転やロボットが代表例。
ロボティクス:センサー・アクチュエーター・制御を統合して、現実世界で自律的・半自律的に動く機械(ロボット)をつくる技術分野。フィジカルAIの実現手段の中核。
サイバーフィジカルシステム(CPS)との関係:PD-Sの区分概要には「サイバーフィジカルシステムの実現に向けて、物理空間をデジタル化するフィジカルコンピューティングを設計・構築・導入する場面」が挙げられています。フィジカルコンピューティングは、現実(フィジカル)とデジタル(サイバー)を融合するCPSの入口・土台にあたります。

確認クイズ

この章の理解度チェックです(当サイト独自の予想問題。公式の出題ではありません)。

当サイト独自の予想問題

組込み・制御システムのソフトウェア設計で、とくに重視される特性として最も適切なものはどれか。




解説:組込み・制御システムでは、処理が遅れると制御そのものが失敗するため、リアルタイム性が最重視されます。加えて電池駆動などの制約から省電力制御も重要です(エ)。ア・イ・ウは一般的なコンシューマ向けアプリで重視されがちな観点で、組込み・制御の設計で最優先される特性ではありません。

まとめ:第3章のポイント

  • 3-1:組込みソフトはリアルタイム性・競合制御・省電力が核。PCアプリとは制約が違う。
  • 3-2:センサー・アクチュエーターの選定とHW/SW分割が品質を決める。
  • 3-3:デバイス・要素技術の選定に加え、新たにロボティクス・フィジカルAIが明記。CPSの土台となる領域。

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出典(一次情報)

  • IPA「PD(システム)試験 科目B シラバス(案 Ver0.2)」大項目3「フィジカルコンピューティングに関すること」(2026年7月31日更新)[link]
  • IPA「情報処理技術者試験・情報処理安全確保支援士試験 出題範囲等の改定案 Ver.1.0」(2026年3月)— PD(システム)試験(仮称)の概要・スキルの発揮場面

※試験名は仮称、内容は検討段階の案です。解説・予想問題は当サイト独自のもので、公式見解ではありません。正式シラバス公開時に内容を更新します。

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