AWS DeepRacer、カスタムOSインストール可能に

従来のファームウェアとソフトウェアでは、開発者は AWS DeepRacer デバイスの OS を最新のものにアップグレードしたり、カスタム OS に変更したりすることができませんでした。しかし、新たにリリースされたブートローダーを使用することで、ハードウェアの寿命を延ばすためにも、カスタムオペレーティングシステム（OS）のインストールやアップグレードが可能になりました。

AWS DeepRacer デバイスは、強化学習によって訓練されたモデルで駆動される完全自律型の 1/18 スケールレーシングカーです。これらのハードウェアは、ニューラルネットワークモデルのトレーニングと評価のためのクラウド環境と組み合わせることで、機械学習の入門を支援する教育・開発環境を提供します。出荷時には、Ubuntu 16.04 や 20.04 など AWS が署名した OS を起動するセキュアなファームウェアが搭載されていますが、これらの Ubuntu バージョンはすでにサポート切れとなっており、継続的な実験や研究が困難になっています。デバイスを可能な限り長く有用に使い続けるためには、カスタムおよび修正されたソフトウェアの実行を許可する仕組みが必要です。

開発者向けブートローダーを使用すれば、元々提供されていた OS 以外のカスタムオペレーティングシステムをインストールできます。また、最新の Linux ディストリビューションの導入や、独自ハードウェアドライバーの追加、より現代的なソフトウェアスタックの実行、新しい教育プロジェクトの構築、新たな車両アルゴリズムのプロトタイプ開発も可能です。本稿ではこのブートローダーを紹介し、その使用方法を解説するとともに、これを利用したコミュニティ版ディストリビューションへのリンクも共有します。

私たちのソリューション

開発チームは、セルフサービスによる開発者アクセスを可能にするブートローダーを開発しました。このブートローダーは、オープンソースの shim プロジェクト をベースにしています。これにより、AWS DeepRacer デバイスへのカスタムまたはサードパーティ製ディストリビューションのインストールが可能になります。

開発者向け shim は、Linux のブートプロセスや証明書管理に精通した開発者を対象としています。特に、独自のカスタム AWS DeepRacer インストール用ディストリビューションやメディアを作成・配布したいコミュニティメンバーにとって、非常に価値のあるツールです。

起動時、AWS DeepRacer デバイスの内蔵ライトが「DEVELOPER MODE」という文字をモールス信号で点滅させます。この表示が終わると、shim はインストールされた OS への制御を譲ります。これは、開発者モードが有効な際に明確な視覚的インジケーターを提供し、透明性を確保するための意図です。これらのインジケーターにより、デバイスのセキュリティ状態を把握しやすくなります。

元の設定に戻す必要がある場合も、プロセスは完全に元に戻せます。車両の更新 の手順に従えば、デバイスを標準構成へ復元できます。

開発者向け shim は、以下の 3 つの主要な要素を通じて機能します：

1. セルフサービス証明書管理

組み込みの署名検証に失敗した場合、開発者用シャム（shim）はデバイスのブートパーティションにある /EFI/DEVELOPER/certs/ 内に開発者証明書の存在を確認します。OpenSSL や sbsign といった標準ツールを使用して独自の証明書を管理できるため、適切な暗号化による検証を維持したまま柔軟な運用が可能です。

2. 明確な視覚的警告

開発者証明書が使用されている場合、システムは以下の方法で明確にその旨を示します：

• 画面への警告（HDMI経由）— 開発者モードであることを通知します。
• ハードウェアによる表示 — デバイスのライトがモールス信号で「DEVELOPER MODE」と点滅します。
• ブート遅延 — 開発者モードの起動を確認する時間を確保します。

3. 標準的な検証ワークフロー

本ソリューションでは、標準的な証明書ベースの署名ツールを採用しており、セキュアブートのプロセスに既に慣れている開発者でも容易に利用できます。この方法であれば、独自の証明書を導入しつつも、ブートチェーンおよびオペレーティングシステムの暗号化完全性を維持することが可能です。

コミュニティへの影響

deepracing.io にあるオープンソースの AWS DeepRacer コミュニティは、この開発者用シャムを活用して、AWS DeepRacer デバイス向けの新しいカスタムディストリビューションを構築しました。これは Ubuntu 24.04 と ROS2 Jazzy のソフトウェアスタックを基盤とし、Cloudscape ベースのユーザーインターフェースを搭載しています。セルフサービスブートローダーのアプローチを実証する実用的な例として、すぐに開発を始めたい人にとって即戦力となるソリューションを提供しています。

パッケージ化されており、元の AWS ディストリビューションと同様のインストールプロセスを採用しているため、箱から出してすぐにデプロイ可能です。コミュニティはレースパフォーマンスを最優先し、X Window System のようなグラフィカルインターフェースなど、必要不可欠でないパッケージは削除しています。もし必要な場合は、ご自身でデスクトップ環境を追加することもできます。

インストール手順については、README をご確認ください。

この開発者向けシャイム（shim）により、AWS DeepRacer デバイスに対してコミュニティがソフトウェアの維持管理や更新版の配布を行えるようになり、デバイスの実用寿命を元のディストリビューションよりもはるかに長く延ばすことが可能になりました。このディストリビューションの詳細は https://github.com/aws-deepracer-community/deepracer-custom-car で確認できます。

使い方

ブートローダーを使用すれば、AWS DeepRacer デバイスに対して複数の利用パターンに対応可能です。コミュニティが提供するディストリビューションでアップグレードしたり、標準的なサードパーティ製 OS を使用したり、あるいは独自の OS を作成することもできます。具体的な手順は、ご自身の選択によって異なります。

オプション A: コミュニティ版のインストール

まずはコミュニティ版のディストリビューションをインストールすることから始められます。例えば Ubuntu 24.04 の Community Distribution などです。

この方法を選べば、開発者が手動で Linux をインストールし、ブートプロセスを再設定する必要なく、簡単に導入できます。

オプション B：サードパーティ製ディストリビューション

Ubuntu などのサードパーティ製ディストリビューションをインストールする際は、開発者用シャム（shim）を利用できます。インストールプロセスを細かく制御したい場合にこの方法が推奨されます。

OS のインストール完了後、BOOTX64.EFI ファイルを開発者用シャムに置き換え、適切な証明書を追加する必要があります。これは、インストールメディア上と、インストール完了後の両方で実施する必要がある場合があります。具体的な手順については、開発者用シャムパッケージに含まれる USAGE.md ファイルをご参照ください。

オプション C：カスタム OS

AWS DeepRacer 向けに独自の OS を構築する場合は、まずデバイス上にブートボリュームを作成してください。その後、EFI/BOOT/ディレクトリ以下に以下のファイルを配置します。

• BOOTX64.EFI → 開発者用シャム
• GRUBX64.EFI → OS のカーネルまたはブートローダー

さらに、公開証明書を DEVELOPER/certs パス下にインストールしてください。詳細な手順は、同様に開発者用シャムパッケージ内の USAGE.md ファイルをご確認ください。

ブートシーケンス初期に何が起こるか

デバイスは起動時に複数の段階を経ます。電源を入れると、デバイスファームウェアが開発者用シャイム (BOOTX64.EFI) を読み込み、実行をそちらへ移します。シャイムはその後、HDMI モニターが接続されている場合に画面に警告を表示し、デバイスのライトで「DEVELOPER MODE」をモールス信号として点滅させます。この段階には約 21 秒かかります。

元のファームウェアのブートローダーや、一般的な PC インストールにおけるシャムブートローダーと同様に、開発者用ブートローダーは次に OS カーネルを読み込みます。ただしファームウェアとは異なり、開発者用ブートローダーは、/EFI/DEVELOPER/certs に保存されたローカルのカスタマイズ可能な証明書ストアに対して、このカーネルの署名を検証します。署名が一致すれば、開発者シャイムは実行を OS カーネルへ引き継ぎ、起動は通常通り続行されます。

自己管理型 AWS DeepRacer とのペアリング

ブートローダーシャイムと自己管理型ソリューションが 2026 年 1 月 26 日にリリースされたことで、クラウド上のトレーニング環境と物理デバイス双方を完全に制御できるようになりました。開発者は、デバイス上のソフトウェアスタックをカスタマイズしたり、新しい ROS2 パッケージを実験したり、レースモデルの改良をエンドツーエンドで自由に繰り返すことが可能になります。

自己管理型ソリューションの詳細については、DeepRacer on AWS をご覧ください。

はじめに

まずは、AWS DeepRacer ソリューション のドキュメントを確認し、その後 deepracer-developer-shim.zip から開発者用シャム（shim）ファイルをダウンロードしてください。

新しいカスタム OS の起動メディアを作成または変更する際は、BOOTX64.EFI シャムファイルを EFI/BOOT ディレクトリに配置します。また、選択した OS カーネルを GRUBX64.EFI として保存し、カーネルの公開証明書は x509 DER 形式で EFI/DEVELOPER/CERTS フォルダに格納してください。

この手順は、OS インストールメディア上で行う必要があるほか、メディアからインストールした後のデバイス側でも再度実施する場合があります。詳細な技術ドキュメント、トラブルシューティング方法、高度な利用法については、zip ファイルに含まれるブートローダーの USAGE.md ファイルを参照してください。

また、前述の「使い方の手順」セクションに記載されているコミュニティ版ディストリビューションをダウンロードし、開発者用ブートローダーが既に組み込まれた状態での新規インストールを行うことも可能です。その場合は、記載された手順に従ってください。

結論

このブートローダーを使用することで、AWS DeepRacer デバイスのロックを解除し、最新のモダンな OS、ツール、ソフトウェアスタックを活用した教育・開発環境として引き続き利用できるようになります。また、自分自身で OS をインストールしたり、コミュニティ版ディストリビューションを利用したりすることも可能です。

まずは、開発者用ブートローダーを deepracer-developer-shim.zip からダウンロードし、USAGE.md ファイルに記載された手順に従ってください。その後、Community Distribution を確認して、DeepRacer on AWS Solution で機械学習（ML）の探求を続けてください。

新しいブートローダーによって導入された柔軟性により、デバイスで実現できることの限界はあなたの想像力次第です。何を作り出すでしょうか？https://builder.aws.com/ でお気軽に共有してください。

執筆者について

Don Barber

Don は AWS の戦略的顧客を担当するシニア・ソリューションズアーキテクトマネージャーです。大規模な破壊的技術の導入を顧客に支援する傍ら、AWS DeepRacer のピットクルー創設メンバーとして活躍し、初の企業リーグイベントを運営。コミュニティレースやバーチャルライブレーシングの考案にも携わり、多数の AWS DeepRacer ワークショップを設計しました。これにより、AIML（人工知能と機械学習）の入門を志す開発者数千名に直接的な影響を与えています。Don は今回のリリースを通じて、AWS DeepRacer デバイスの寿命延長に貢献できることを誇りに思っています。

Lars Lorentz Ludvigsen氏

Lars氏はテクノロジー愛好家であり、2019 年後半に AWS DeepRacer を知って以来、その魅力にはまっています。現在はアキュチャー（Accenture）でマネージングディレクターを務め、クライアントが次世代のスマートコネクテッドプロダクトを構築するのを支援しています。

アキュチャーでの役割に加え、Lars 氏は AWS コミュニティビルダーとしても活動しており、AWS DeepRacer コミュニティ向けのソフトウェアソリューションの開発と維持に注力しています。同氏のブログは https://aws.amazon.com/blogs/machine-learning/author/larslorentzludvigsenamazon-com/ で公開されています。