スマートシステムとは、取得したデータに基づいて状況を分析し、予測的または適応的な方法で意思決定を行い、それによってスマートな動作を実行するために、センシング、アクチュエーション、および制御の機能を組み込んで実行できるシステム(通常はコンピュータシステムまたは電子システム)のことです。多くの場合、システムのインテリジェンス/「スマートさ」は、閉ループ制御、リソース管理、およびネットワーク機能に基づく自律的な動作に起因します。
スマートシステムは通常、多様な構成要素から成り立っています。
多くのスマートシステムはマイクロシステムから発展してきた。それらは、マイクロシステム技術(小型化された電気、機械、光学、流体デバイス)の技術やコンポーネントを、生物学、化学、ナノサイエンス、認知科学といった他の分野と組み合わせたものである。
スマートシステムには3つの世代があります。
異なる技術や材料を用いて製造された様々なコンポーネントの統合 は、スマートシステム技術における主要な課題の一つです。重点は、医療技術などの特殊用途向け、および自動車産業などの一般市場向け用途向けに、全く新しい市場性のある製品やサービスの設計・製造に置かれています。
産業分野において、複数の構成要素を組み合わせ、それらの機能的・技術的能力を統合して相互運用可能なシステムを構築することを重視する場合、「スマートシステム統合」という用語が用いられます。この用語は、異なる技術、構成要素のサイズ、材料を一つのシステムに統合するという、産業界特有の要求と課題を反映しています。
システムアプローチでは、設計と製造を統合的に行うことが求められ、学際的な技術アプローチとソリューション(融合技術)を統合する必要があります。そのため、製造企業や研究機関は、統合型スマートシステムの研究、設計、製造に必要な専門的な技術ノウハウ、熟練労働者、設計ツール、設備といった面で課題に直面しています。
スマートシステムは、限られた資源、気候変動、人口高齢化、グローバル化といった環境、社会、経済上の課題に対処するものです。そのため、多くの分野でスマートシステムの活用がますます進んでいます。この分野における主要なセクターとしては、運輸、医療、エネルギー、安全保障、物流、ICT、製造業などが挙げられます。
環境問題に関して言えば、エネルギー管理と配分のスマートソリューション、電気駆動のスマート制御、スマートロジスティクス、またはエネルギー効率の高い施設管理により、2020年までに世界の排出量を23%削減でき、これは9.2 Gt CO 2 eに相当します。
自動車分野においては、スマートシステムの統合は、衝突回避システムや予測型運転支援機能を実現するための重要な要素となり、2020年までに交通事故死者数を半減するという道路安全行動計画の目標達成に貢献するでしょう。さらに、スマートシステムは、ハイブリッド車や電気自動車など、持続可能でエネルギー効率の高いモビリティにとって不可欠なものと考えられています。
スマートシステムは、サプライチェーンにおける工業製品や食品サプライチェーンにおける食品など、日常的なモノにスマート機能を提供することで、将来のIoT(モノのインターネット)の発展にも貢献します。アクティブRFID技術、無線センサー、リアルタイムの感知・応答機能、エネルギー効率、そしてネットワーク機能の活用により、モノはスマートオブジェクトへと進化します。スマートな工業製品は、その原産地、目的地、構成部品、使用状況に関する情報を保存でき、廃棄物処理は効率的な個別リサイクルプロセスへと発展する可能性があります。
Armatix社は、 RFID対応の腕時計を作動手段として利用する拳銃を開発した。
医療分野において、スマートシステム技術は、より優れた診断ツール、より良い治療、そして患者の生活の質の向上につながると同時に、公的医療制度のコスト削減にも貢献します。この分野における重要な開発としては、スマートな小型デバイスや、人工膵臓や人工内耳といった人工臓器などが挙げられます。
例えば、ラボオンチップデバイスには、体液や組織中の特定の分子マーカーを検出する生化学センサーが搭載されています。これらのデバイスには、サンプル採取、サンプル調製、サンプル前処理、データ処理、データ保存といった複数の機能、使用後に体内に再吸収される埋め込み型システム、経皮原理に基づく非侵襲性センサー、あるいは薬剤の応答性投与のためのデバイスなどが含まれます。医療分野では、スマートシステムはリアルタイムのモニタリング、診断、他のデバイスとの連携、患者や医師とのコミュニケーションが可能であるため、多くの場合、自律的にネットワーク内で動作します。