IoT（Internet of Things）は、従来インターネットに接続されていなかった物理的なデバイスや機器をネットワークに接続し、相互に通信・制御を行う技術です。センサーやアクチュエーターを組み込んだスマートデバイスが、リアルタイムでデータを収集・分析し、自動化や最適化を実現します。

Arduinoは、イタリアで開発されたオープンソースのマイクロコントローラーボードとその開発環境です。C/C++ベースの簡単なプログラミング言語（Arduino IDE）を使用し、LEDの点滅からセンサーデータの取得、モーターの制御まで、幅広い電子工作プロジェクトを実現できます。

Raspberry Piは、イギリスのRaspberry Pi財団が開発した手のひらサイズのシングルボードコンピュータです。ARMプロセッサを搭載し、Linux OSを動作させることができます。GPIO（General Purpose Input/Output）端子により、センサーやアクチュエーターとの接続が容易で、IoTプロジェクトの中核デバイスとして人気があります。

センサーは、物理的な現象（温度、湿度、光、音、振動、動きなど）を検出し、それを電気信号やデジタルデータに変換するデバイスです。IoTシステムにおいて「目」や「耳」の役割を果たし、リアルタイムでの環境監視や自動制御を可能にします。

エッジコンピューティングは、データの生成源（デバイスやセンサー）に近い場所で処理を行うコンピューティングパラダイムです。クラウドに全てのデータを送信するのではなく、ローカルで処理することで、レイテンシーの削減、ネットワーク帯域の節約、リアルタイム処理、プライバシー保護を実現します。

MQTTは、IBM（現在はEclipse Foundation）が開発したIoT向けの軽量メッセージング通信プロトコルです。Publish/Subscribe（パブリッシュ/サブスクライブ）モデルを採用し、ブローカーを介してメッセージを配信します。低帯域幅、高遅延、不安定なネットワーク環境でも効率的に動作するよう設計されています。

スマートホームは、IoT技術を活用して家庭内の様々な機器やシステムを自動化・制御する統合システムです。照明、空調、セキュリティ、エンターテインメント機器などをネットワークで接続し、スマートフォンや音声アシスタントから制御できます。エネルギー効率の向上、利便性の向上、セキュリティの強化を実現します。

組み込みシステムは、特定の機能を実行するために機器や製品に組み込まれた専用のコンピュータシステムです。汎用コンピュータとは異なり、特定の用途に特化して設計され、リアルタイム処理、省電力、小型化、高信頼性が要求されます。自動車、家電製品、医療機器、産業機器など幅広い分野で使用されています。

マイクロコントローラー（マイコン）は、単一のチップにプロセッサ、メモリ、入出力機能を統合した小型コンピュータです。家電製品、自動車、産業機器など、あらゆる電子機器に組み込まれており、IoTデバイスの制御部としても広く使用されています。Arduino、ESP32、PICマイコンなど、多様な種類があり、用途に応じて選択されます。

BLE（Bluetooth Low Energy）は、従来のBluetoothと比較して消費電力を大幅に削減した無線通信規格です。スマートフォンとIoTデバイス間の通信、ウェアラブル機器、ヘルスケア機器、ビーコンなどで利用されています。接続時間の短縮とスリープモードの活用により、電池駆動デバイスでも長期間の動作が可能です。

Wi-Fiは、無線LANの標準規格で、IoTデバイスがインターネットに接続する際の主要な通信手段です。高速データ通信が可能で、既存のネットワークインフラを活用できる利点があります。しかし、消費電力が比較的大きいため、電池駆動のIoTデバイスでは使用時間を考慮する必要があります。Wi-Fi 6など、新しい規格では効率性が向上しています。

LoRaWAN（Long Range Wide Area Network）は、長距離通信が可能で低消費電力なIoT向け無線通信技術です。数キロメートルの通信距離を実現しながら、電池で数年間動作可能な省電力性を持ちます。農業、スマートシティ、物流追跡など、広範囲に分散したIoTデバイスの接続に適しています。免許不要な周波数帯を使用し、コストも抑えられます。

クラウド連携は、IoTシステムにおいて、デバイスが収集したセンサーデータをクラウド上に送信し、データの蓄積、分析、可視化を行う仕組みです。AWS IoT Core、Azure IoT Hub、Google Cloud IoTなどのクラウドサービスを活用することで、大量のデータ処理、機械学習による予測、リモート監視・制御が可能になります。

リアルタイム制御は、システムが入力に対して予測可能な時間内に確実に応答する制御方式です。ハードリアルタイム（絶対的な時間制約）とソフトリアルタイム（相対的な時間制約）に分類されます。自動車のエンジン制御、工場の自動化システム、医療機器など、安全性が重要なシステムで必須の技術です。RTOSの利用やタスクの優先度制御が重要になります。

ファームウェアは、ハードウェアとソフトウェアの中間に位置し、デバイスの基本的な動作を制御するプログラムです。ROM、Flash メモリなどの不揮発性メモリに格納され、電源投入時から動作します。IoTデバイスでは、センサーの読み取り、通信制御、データ処理などの基本機能を提供し、通常はC言語やアセンブリ言語で開発されます。

デジタルツインは、現実世界の物理的なオブジェクト、プロセス、システムをデジタル空間で完全に模倣したモデルです。IoTセンサーから収集されるリアルタイムデータを使用して、デジタルモデルを物理世界と同期させます。製造業では機器の予知保全、都市計画ではスマートシティの最適化、医療では個人の健康管理などに活用されています。