【半導体】カーナビはアインシュタインのおかげ!!

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【半導体】カーナビはアインシュタインのおかげ!!
2008/05

最近は車にナビを搭載していることが多くなりましたが、交差点の数メートル手前で、正確に進路を示してくれるのは便利ですね。ナビに組み込まれたLSIは、GPS電波受信回路と信号処理回路、測位計算回路などから構成されています。LSIの機能設計では、高度な数学理論や物理理論が適用されています。

みなさん、この測位計算には有名な物理学者であるアインシュタインの相対性理論が関係していることを知っていますか?相対性理論は特殊と一般に分かれており、簡単に言うと次のような内容です。

・特殊相対論 --- 物体が高速に動くと、物体内の時間の進行が遅くなる

・一般相対論 --- 強い重力場の近くでは、時間の進行が遅くなり、空間も歪む

ナビは、地球の外を高速に周回する複数の人工衛星による全地球測位システム(GPS)が発信する電波によって、発信時間と受信機の受信時間の差と受信位置から、現在の走行地点を計算します。当然、地球の重力を受けるので、特殊相対論と一般相対論の効果を考慮しないと微小な時間のずれでも電波の伝播速度が光速に等しいため、走行地点が100m~30kmもの大きなずれが必ず生じるわけです。こうなると、ナビは使い物になりません。

というわけで、LSIの測位計算部では、相対性理論による補正をおこなっています。知らないうちに、私たちはアインシュタインの恩恵を受けているのと同時に、相対性理論の正しさを証明しているのです。

ところで、暗号処理用のLSIには、コンピューターで解読不可能な暗号キーを生成する回路が組み込まれていますが、ここには、数学者ワイルズが証明した「フェルマーの最終定理」に関わる数学の整数論が応用されています。

このように、LSIの機能設計には、科学の最先端理論が応用され、意外にも、私たちの生活に役立っているのです。


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