4が正解です。
設問のaでは水位を感知する「センサ」、bではエネルギーを動作へ変換するための装置である「アクチュエータ」が入る必要があるので、4が適切な組み合わせとなります。
1の解説）アクチュエーターは、エネルギーを動作へ変換するための装置、IoTゲートウェイはIoTにおけるモノとインターネットが通してデータやり取りを行うために中継を行う機器のことです。a、bともに誤りです。
2の解説）アクチュエーターは、エネルギーを動作へ変換するための装置、センサは得られた情報を信号に置き換え機械で取り扱えるように変換する装置です。a、bともに誤りです。
3の解説）センサは得られた情報を信号に置き換え機械で取り扱えるように変換する装置、IoTゲートウェイはIoTにおけるモノとインターネットが通してデータやり取りを行うために中継を行う機器のことです。aは正しく、bが誤りです。
4の解説）正解です。
選択肢のそれぞれの意味は以下の通りです。
アクチュエータ
IoTサーバの命令を受けて、物理的な機械を動作させます。
IoTゲートウェイ
IoTデバイスとサーバを接続します。
センサ
制御するものの測定情報をIoTサーバへ送信します。
aは、水位の測定情報をIoTサーバへ送っているため、
センサになります。
bは、IoTサーバからの命令を受けて水門を動作しているため、
アクチュエータになります。
そのため、４が正解です。
具体例で考えてみます。
水門とは、川が逆流しないようにするためにある一定の水位になるとゲートを閉じ、水を閉じ込める働きをします。
このため、空欄aおよびbをもつIoTデバイスは水位を監視し、逆流しそうなくらい水位が高くなったらIoTサーバに通知しなくてはなりません。
そのためには推移を測らなくてはなりません。この役割はセンサが行います。
センサはスマートフォンの指紋認証などにも用いられる、何かを認識するための装置です。
水位が上昇し、通知を受けたIoTサーバは水門を閉じるべきか否かを判断します。そして、閉じるべきだと判断した場合はその旨IoTデバイスに知らせます。
そうしていよいよIoTデバイスは水門を動かそうとするのですが、そのために閉じる動作の命令として信号を水門に送ります。
命令を受けた水門は、大量の水を閉じ込めるために重たい壁を持ち上げる為、モーターやアームを作動させます。
この命令→動作に変換する機器のことをアクチュエータといいます。
アクチュエータは電気のほか、圧力や熱の制御にも応用されます。
尚、IoTデバイスとサーバーの通信ですが、これにはインターネットが使われます。よって、デバイスは普通のPCと同じくルータを経由してサーバと通信します。このルータをIoTゲートウェイと言います。
