🎞️ 【動画:01】Animation Demosで理解する三層制御アーキテクチャの可視化

topics: [“aitl”, “制御理論”, “visualization”, “css”, “svg”, “canvas”]

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※本記事は、制御・アーキテクチャ・教育用途における「概念可視化」に関心のあるエンジニア向けです。

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🧠 はじめに ― なぜ「動かす」のか

制御理論やアーキテクチャ設計では、

• 数式は正しいが直感が育たない
• 図は理解できるが動きが見えない
• 実装は追えるが全体像を失いやすい

という問題が頻発します。

そこで本記事では、
👉 https://samizo-aitl.github.io/aitl-animation-demos/
で公開している Animation Demos を題材に、

• 制御構造
• 状態遷移
• 物理的挙動

を アニメーションで理解する設計アプローチ を解説します。

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🏗️ AITL（三層制御アーキテクチャ）概要

AITLは、以下の三層構造を基本思想としています。

LLM（再設計・戦略層）
 └ FSM（状態監督・モード遷移）
    └ PID（実時間制御ループ）

📌 各層の役割

• PID
  実時間制御。電圧‐電流（V–I）応答を含む安定性と追従性を担保。
• FSM
  状態・モード・異常遷移を管理。
• LLM
  性能劣化や故障時に、PID再同定やFSMルール再設計を行う。

Animation Demos は、この 階層構造と役割分担を視覚的に共有するための補助輪 です。

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🧩 Animation Demos の構成

🎨 ① CSS Animation Demos

• Orbit / Fade-in / Pulse
• Layer Stack 表現

狙い

• 制御ループの周期性
• 階層構造の重なり
• 影響度の強弱

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🧭 ② SVG + JavaScript Demos

• AITL制御フロー
• FSM状態遷移
• インクジェット吐出モデル

狙い

• 状態と遷移の明示
• 因果関係の可視化
• 制御権の移動表現

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🧪 ③ Canvas Demos

• 粒子運動
• 簡易物理シミュレーション

狙い

• 連続系ダイナミクスの直感理解
• 数式以前の挙動把握

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⚡ ④ 半導体・物理系アニメーション

• pn接合の電位分布
• MOS / NMOS 表面ポテンシャル

狙い

• V–I特性と物理現象の接続
• 制御対象そのものの理解

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🧩 実装例①：CSS Pulse アニメーション

.pulse {
  animation: pulseAnim 1.5s infinite ease-in-out;
}

@keyframes pulseAnim {
  0%, 100% {
    transform: scale(1);
    opacity: 1;
  }
  50% {
    transform: scale(1.2);
    opacity: 0.6;
  }
}

🎯 制御的な意味づけ

• 周期：制御ループ周期
• 振幅：ゲイン変動
• 透明度：影響度・重み

PIDの応答を、数式ではなく 「揺れ」として理解できます。

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🧩 実装例②：SVG による FSM 可視化

const svg = document.querySelector("svg");

function addNode(x, y) {
  const c = document.createElementNS(
    "http://www.w3.org/2000/svg",
    "circle"
  );
  c.setAttribute("cx", x);
  c.setAttribute("cy", y);
  c.setAttribute("r", 18);
  svg.appendChild(c);
}

🔁 FSMとの対応関係

• ノード：状態
• エッジ：遷移条件
• アニメーション：制御権の移動

静止図だったFSMが、動的モデルに変わります。

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🧠 なぜアニメーションが有効なのか

• 数式：正確だが理解が遅い
• 図：理解できるが静的
• アニメ：多少曖昧だが理解が速い

設計初期・教育・議論フェーズでは、

• 速い理解
• 共通イメージの共有
• 認知負荷の低減

が重要です。

Animation Demos は、
数式・SPICE・FEMに入る前段の知的ウォームアップ として機能します。

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🧬 AITLとアニメーションの対応関係

レイヤ	アニメで表現されるもの
PID	振動・追従・収束
FSM	状態遷移・モード切替
LLM	再構成・分岐判断

アニメーションは装飾ではありません。
設計思考を共有するための、最も軽量なモデルです。

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🧾 まとめ

• Animation Demos は AITL理解の補助輪
• CSS / SVG / Canvas は設計教育に強力
• 「動かす」ことで構造が見える
• 数式・コード・物理への橋渡しになる

👉 デモ集はこちら
https://samizo-aitl.github.io/aitl-animation-demos/

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🚀 次の展開

• PID / FSM / LLM 各層の単独解説
• デモ単体の深掘り記事
• 教育・設計テンプレート化

順次公開予定です。

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アニメーションは装飾ではない。
設計思考を共有するための、最も軽量なモデルである。