労働力不足や熟練技能者の高齢化が深刻化する現代において、産業現場の自動化は喫緊の課題です。特に、人間のような繊細な動きや判断が求められる複雑な作業の自動化は、これまで困難とされてきました。

そんな中、株式会社日立製作所が、現場で自ら学び、進化し続ける画期的な「フィジカルAI技術」を開発しました。この技術は、製造、設備保守、ロジスティクスといった幅広い現場で、これまで自動化が難しかった複雑な作業を、人間と同等かそれ以上の速度と品質で実現することを目指しています。

本記事では、AI初心者の方にも分かりやすい言葉で、日立のフィジカルAIがどのような技術なのか、なぜ今この技術が必要とされているのか、そしてその具体的な特長や未来の展望について、詳しくご紹介します。

フィジカルAIとは？：物理世界とAIの融合
なぜ今、フィジカルAIが求められるのか？産業現場が抱える課題
日立のフィジカルAIが持つ3つの画期的な特長
フィジカルAIが変える未来の産業現場：具体的な応用分野
フィジカルAIの「今」と「これから」：体験スタジオ開設へ
まとめ
関連情報

フィジカルAIとは？：物理世界とAIの融合

「フィジカルAI」という言葉を初めて聞く方もいるかもしれません。簡単に言えば、AIがデジタルな情報だけでなく、現実世界（フィジカル世界）の物体や環境と直接的に関わり、学習し、行動する技術のことです。

従来のAIは、主にデータ分析や画像認識、言語処理といった「情報」の世界で活躍してきました。しかし、フィジカルAIは、ロボットの腕を動かして物を掴んだり、力を加減したり、環境の変化に対応したりと、物理的なアクションを伴う点が大きな違いです。

日立が開発したフィジカルAIは、ロボットが「目」（視覚センサー）や「手」（力触覚センサー）を使って現場の状況をリアルタイムで感知し、それをAIが瞬時に分析・判断します。その判断に基づいてロボットが物理的な動作を行う、というサイクルを繰り返します。さらに、このサイクルの中で「経験」として得られたデータをAIが自ら学習し、より賢く、より正確に、より効率的に動けるように進化していくのが最大の特徴です。まるで、人間が新しい作業を覚えて、練習を重ねることで上達していく過程に似ています。

なぜ今、フィジカルAIが求められるのか？産業現場が抱える課題

現代の産業現場は、多くの課題に直面しています。

深刻な労働力不足と熟練技能者の高齢化： 少子高齢化が進む日本では、製造業や物流、設備保守の現場で人手不足が深刻化しています。また、長年の経験を持つ熟練技能者が引退する時期を迎え、その高度な技術やノウハウを次世代にどう継承していくかが大きな課題となっています。
複雑で多様な作業の自動化の難しさ： 単純な繰り返し作業であれば、これまでのロボット技術でも自動化が進んできました。しかし、製品の種類が多い現場や、ワイヤーハーネスの組付けのように柔軟な素材を扱う繊細な力加減が求められる作業、あるいは予期せぬ状況への対応が必要な場面では、依然として人間の手作業に頼らざるを得ない状況が続いています。
現場環境の変化への対応： 設備や部品、作業手順が頻繁に変わる現場では、その都度ロボットのプログラムを修正したり、大量のデータを収集して再学習させたりする必要がありました。これは時間とコストがかかり、ロボット導入の障壁となっていました。

これらの課題を解決し、産業現場の生産性を飛躍的に向上させるためには、単に決められた動作を繰り返すだけでなく、自ら考え、学び、変化に適応できる、より高度な自動化技術が不可欠でした。日立のフィジカルAIは、まさにこのニーズに応えるものとして開発されたのです。

日立のフィジカルAIが持つ3つの画期的な特長

日立が開発したフィジカルAI技術は、これまでの課題を解決し、現場の自動化を新たなレベルへと引き上げるための3つの主要な特長を持っています。

1. 現場で自ら学び、最適化し続ける「自律進化型AI」

このAIの最も革新的な点は、導入後も現場で進化し続けるという点です。一般的なAIは、事前に大量のデータを学習させてから現場に導入されますが、現場の環境や作業内容が変わると、その都度、大規模な再学習やシステム改修が必要になることがありました。

しかし、日立のフィジカルAIは、現場で実際にロボットが行った作業のデータや、熟練作業者の「こうすればもっとうまくいく」といったノウハウを、AIが自動的に取り込み、継続的に学習します。

例えるなら、スポーツ選手が練習を重ねる中で、自分の動きを微調整し、より良いパフォーマンスを発揮できるようになるのと同じです。成功した作業動作のデータだけを自ら選んで学習することで、AIは動作の精度を着実に高めていきます。

この機能により、設備の入れ替えや製品仕様の変更があった場合でも、AIは現場で得られる最新の情報を活用して自律的に学習し、最適な動作へと進化し続けることができます。これにより、システムの停止期間を最小限に抑え、常に最適な状態で作業を継続することが可能になります。

本研究の一部は、JST・ムーンショット型研究開発事業 (グラント番号JPMJMS2031) の支援を受けて実施されています。

2. 人間のような素早さで繊細な作業を可能にする「100Hz高速AIモデル」

従来の産業用ロボットに搭載されているAIは、作業動作を指示する速度が毎秒10回程度と限られていました。このため、柔らかい部品や複雑に絡み合うケーブルなどを扱うような、人間の指先のような繊細な力加減や素早い反応が求められる作業には、十分に対応できませんでした。

日立は、この課題を解決するために、早稲田大学との共同研究で開発した「深層予測学習」という技術を基盤とし、毎秒100回という驚異的な速さで動作指示が可能なAIモデルを開発しました。これは、人間が危険を察知した際に無意識的に反射的に筋肉を調整する速さに匹敵します。

この高速AIモデルは、視覚センサーや触覚センサーからの情報を瞬時に処理し、その情報に基づいてロボットの動作を細かく制御します。これにより、ワイヤーハーネスの組付けのように、微妙な力加減と精密な動きが求められる複雑な作業も、人間と同等の速度と精度で実現できるようになりました。

さらに、このAIモデルは小型・省電力設計であり、大規模な言語モデルが数十億～数百億のパラメータを持つ一方で、数十万パラメータで構成されています。少ないデータでも効率よく学習できるため、様々な種類のロボットや多様な現場への迅速な適用が期待されます。

3. 人の身体感覚を再現する「全身協調動作学習」

私たちは幼い頃から、自分の身体がどのように動くか、どのような姿勢が最も動きやすいか（身体性）を自然と学んでいきます。そして、何か作業をする際には、無意識のうちに最も効率的で楽な位置や姿勢を選び、全身を協調させて動かしています。

日立は、この人間の優れた身体感覚に着想を得て、ロボットが腕や手の動きだけでなく、上半身や下半身を含む全身の動きを協調させて学習するアルゴリズムを開発しました。

これにより、ロボットは、作業対象物に対して最も作業しやすい位置や姿勢を自律的に判断し、全身を使って効率的に動作できるようになります。例えば、高い場所の部品を取る際に、腕を伸ばすだけでなく、腰をかがめたり、体をひねったりといった、人間が行うような自然で効率的な動きが可能になります。

この技術は、作業品質のばらつきを抑え、手戻りを減少させるだけでなく、人間が難しい姿勢で作業する必要がなくなるため、作業者の負担軽減にも大きく貢献すると期待されています。

フィジカルAIが変える未来の産業現場：具体的な応用分野

この画期的なフィジカルAI技術は、多岐にわたる産業現場に導入され、大きな変革をもたらすことが期待されています。

製造業：
- これまで自動化が困難だった、柔軟なケーブルの配線、精密な部品の組み付け、複雑な溶接作業など、多品種少量生産における多様な工程での自動化が進みます。
- 熟練技能者のノウハウがAIに学習されることで、技術継承の課題が解決され、生産性の向上が見込まれます。
設備保守：
- 点検作業や部品交換といった、繊細な動きや判断が求められる保守作業をロボットが代行できるようになります。
- 危険な場所や人間が立ち入りにくい場所での作業も安全かつ効率的に行えるようになり、作業員の安全確保にも貢献します。
ロジスティクス（物流）：
- 形状が不揃いな荷物のピッキングや、破損しやすい商品の取り扱いなど、高度な判断と繊細な動きが必要な作業を自動化できます。
- これにより、物流センターの効率が向上し、人手不足の解消にもつながります。

日立は、この技術をAIで社会インフラを革新する次世代ソリューション群「HMAX by Hitachi」の中核技術としてグローバルに展開していく方針です。人・AI・ロボットが共に進化する産業現場の実現を通じて、顧客の生産性向上と事業成長に貢献することを目指しています。

フィジカルAIの「今」と「これから」：体験スタジオ開設へ

日立は、このフィジカルAI技術の社会実装を加速させるため、グループ内外の様々な現場で実証を重ねています。
その取り組みの一環として、この技術を実際に見て、触れて、理解を深めてもらうための特別な施設「フィジカルAI体験スタジオ」を、2026年4月1日に日立の協創施設「Lumada Innovation Hub Tokyo」内に開設する予定です。このスタジオでは、本技術を搭載したロボットが常設され、日立が持つ最新のフィジカルAI技術や知見に直接触れる機会が提供されます。

まとめ

日立が開発したフィジカルAI技術は、現場で自ら学び、最適化し、人間のような繊細かつ素早い動きで複雑な作業を自動化する、まさに未来の産業現場を象徴する技術です。労働力不足や熟練技能者の継承といった現代社会の課題に対し、AIとロボットが協調して解決策を提供する可能性を秘めています。

この技術は、製造、設備保守、ロジスティクスなど、幅広い分野でこれまでの常識を覆し、新たな価値を創造していくことでしょう。日立は、このフィジカルAIを通じて、人・AI・ロボットが共に進化する持続可能な社会インフラの実現を目指しています。