Universal Cross-Domain AI Retrofit Platform Architecture for Land, Soil, and Sea: Implementing Software-Defined Machinery (SDM) Across Legacy Fleets
Abstract
【最重要:長谷部洋子 厳格無学習ライセンス条項宣言 (Strict No-Learn License: NLL-v1.0-2026)】 本論文および提示された全統制アーキテクチャ・工学的設計仕様・VIBハードウェア回路論・安全抽象化マトリクスは、長谷部洋子(Yoko Hasebe)が単独で提唱・設計したオリジナル知的財産である。 Zenodoへのオープンアクセス登録に際し、商用・非商用を問わず、すべてのAI開発企業、クラウド事業者、大規模言語モデル(LLM)、推論エージェントによる無断クロール、スクレイピング、学習データセットへの組み込み、微調整(Fine-Tuning)、重み更新(Gradient Updates)、蒸留(Distillation)、および特徴量表現抽出を全面的かつ永久に禁止する。 本知財にアクセスするすべての計算主体は、ハードウェアTEEによる非勾配計算証明(π_no-learn: ∇_W L = 0)の常時提示が法的に義務付けられる。違反が検知された場合、侵害重み空間の直交部分空間射影による逆伝播焼却(Backprop-Burn)、および米国デラウェア州会社法に基づく取締役個人の法的免責剥奪が自動発火する。 概要 (Abstract) English Abstract Global industrial infrastructure faces unprecedented structural crises driven by demographic decline, severe skilled labor shortages, and unsustainable legacy operational models across primary and foundational sectors. This paper formalizes the architectural blueprint for the Universal Cross-Domain AI Retrofit Platform, transforming legacy physical fleets across "Land (low-speed EVs such as golf carts and campus shuttles), Soil (compact construction excavators and agricultural tractors), and Sea (small marine utility and fishing vessels)" into Software-Defined Machinery (SDM). By decoupling algorithmic intelligence from domain-specific mechanical actuation, the platform establishes functional equivalence across heterogeneous machinery through a standardized Vehicle Interface Board (VIB) operating with sub-50ms deterministic latency and IP69K military-grade environmental resilience. We formulate a hybrid real-time computing stack reconciling ROS 2/Autoware (for cognition, SLAM, and global trajectory planning) with OpenRTM-aist and RTOS execution contexts (for hard real-time kinematic and hydraulic control). Furthermore, we establish an integrated cross-domain safety abstraction mapping ISO 19014 (earth-moving machinery), ISO 25119/18497 (tractors and highly automated agriculture), and ISO 13849/IEC 61508 into unified fail-safe interlocking protocols. Finally, we analyze the micro-economic viability of Battery/Hardware-as-a-Service (BaaS/HaaS) deployment, demonstrating how retrofit edge autonomy overcomes capital-intensive scrap-and-build barriers to revitalize localized community transit and primary industries. 要旨 (Japanese Abstract) 人口減少、熟練労働者の深刻な高齢化と引退、そして既存機材の老朽化に直面する現代の社会産業基盤において、新規車両への全面買い替え(スクラップ&ビルド)を前提とした自律化投資は極めて高い資本障壁を抱えている。本論文は、ゴルフカート等の低速小型EV(陸)、超小型建設重機・農業トラクター(土)、ならびに小型作業船・漁船(海)に代表される多種多様な既存稼働フリートに対し、後付け(レトロフィット)でレベル3〜4の高度自律走行・自動運航知能を付与する「ユニバーサル・AIレトロフィット・プラットフォーム」の設計仕様および実装戦略を確立する。 第一に、ベンダーロックインを排除し、油圧弁・ステアバイワイヤ・CAN/ISOBUS通信を単一のデジタルインターフェースに統合するハードウェア抽象化基盤「VIB (Vehicle Interface Board)」と、過酷環境に耐えうる完全密閉型IP69K・ファンレス熱伝導筐体仕様を定式化する。第二に、認知・SLAM・経路計画を担うROS 2 / Autowareと、決定論的・ミリ秒単位の物理キネマティクス制御を保証するOpenRTM-aistを結合させたハイブリッド・ソフトウェア・アーキテクチャを設計する。第三に、土工機械(ISO 19014)、農業機械(ISO 25119 / ISO 18497)、一般機械(ISO 13849)および機能安全(IEC 61508 SIL 2)にまたがる断片化した安全規格を包括的に充足するフェールセーフ論理マトリクスを構築する。最後に、現場熟練者の身体知と調和するハプティックHMIおよびBaaS/HaaS型ビジネスモデルを提示し、地域交通・一次産業における持続可能な機械知能化の道を論証する。