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ITフォーラム2020 AITC(6)

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『安心安全な空気を読む家』を縁の下で支える空間OS

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ITフォーラム2020 AITC(6)

  1. 1. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 『安心安全な空気を読む家』 を縁の下で支える空間OS 2020年2月7日 先端IT活用推進コンソーシアム ビジネスAR研究部会 日本総合システム株式会社 中川雅三
  2. 2. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. アジェンダ • 空間OSとは • なぜ空間OSか • どう使うか • 試作の現状と今後 2
  3. 3. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 空間OSとは • その場所にある様々なエージェント(ロ ボット)を連携させる「メタOS」。寿命数 十年以上目標。 3 空間OS 最初は「家」で実装開始
  4. 4. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 実体 • 物理世界をモデル化する拡張RDFストア – 名前空間:共通語彙、ローカルな語彙 – グラフデータベース – 値・構造変化のリアルタイム反映と変化のプッシュ配信 – 内部エージェント(ストアドプロシージャ) – アクセス権限制御 4 センサー、 エージェント アクチュエータ、 エージェント RDFストア 物理世界 拡張 LOD
  5. 5. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 構成 5 Cyber-Physical RDF 権限フィルタ 物理ノード(現在値・履歴) 一般情報 SPARQL 内部 エージェント HTTP + WebSocket 空間OS LODとの対比 ツール群 “The layer cake” T.J. Berners-Lee W3C 2007.3
  6. 6. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 試作実装 6 RDFストア (Apache Jena) 拡張SPARQL ・動作指示 ・アクセス制御 現在値ブローカー ・即時配信 ・RDFストア反映 ・時系列記録 拡張ストア エージェント HTTPサーバ CPLOD GET/PUT/POST WebSocket プロトコル アダプタ 空間OSサーバ Apache JENAを改造
  7. 7. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 「OS」? • 空間OSと既存OS(Linux)の比較 OS:ハードウエアの抽象化と資源管理 7 Linux 空間OS 実行単位 プロセス エージェント OSアクセス システムコール HTTP+WS API ユーザランドlib アダプタ データ表現 バイナリ テキスト+JSON I/O抽象化 ファイル+ioctl 物理ノード デバイス制御 デバイスドライバ デバイスエージェント プロトコルコンバータ メタデータ・設定 Man, procfs RDF
  8. 8. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. デモの構成 8 空間OS サーモグラフィ骨格抽出 Looking Glass表示・UI スマート照明 物体検出
  9. 9. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 空間OSがめざすこと 総連携によるITのインフラ化: 空間のAR • 新産業分野の創出 • 地域社会の活性化 • 持続可能社会の実現 – AR産業論もご参照ください http://aitc.jp/bizar/theTheoryOfARIndustry/100years.html 9 空間OSがめざすこと 2014年発表から
  10. 10. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 解決したい課題の例 • 2025年日本 – 65歳以上の人口が30%を超える – そのうち1/5が認知症 • 貧困、高齢化、地方の過疎化、環境問題… – 日本だけではない。 10 2016年発表から
  11. 11. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. コンピュータによる支援 • コンピュータをインフラ化して、様々な用途で活用 できるようにすれば、課題解決に貢献できる。 – インフラとは: 水道、電気、交通機関 etc… • 今のコンピュータはインフラとはいえない – 「どこでも誰でも使えるシステム」ではない。 例: その介護センサーが使えるのはA社のサービスだけです。 – 「ここだけ貴方だけのためのシステム」を永続化でき ない。 例: 他プロバイダのスマホへ買い替えたら、以前の設定は使え ません。 → 今は情報技術のポテンシャルを使いきれていない。 11 2016年発表から
  12. 12. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 多様な分散処理の実現 • 身の回りのデバイスを巻き込む分散処理 12 村井純教授 「…それから分散処理。実は全然できてないの がこれなんです。さっき自律走行と交差点の話 をしましたが、たとえばこの部屋にはノートPCや スマホなど、コンピューターが10台くらいありま すよね。でも、インターネットにはつながっていて も、自律的にお互いにつながって一緒に処理す ることはありません。」 iNTERNET magazine Rebootより https://internet.watch.impress.co.jp/docs/imreboot/ column/1094016.html 2017年発表から
  13. 13. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 「一生・代々」の使用 13 • 新旧デバイスの混在 • 100年単位のデータ保存と利用 事業や企業より長生きに 2017年発表から
  14. 14. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 社会への参加 • デバイスが社会の一員となる – デバイスの社会 – 人間の社会 14 人をユーザとしたデザインから 社会をユーザとしたデザインへ 2017年発表から
  15. 15. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 先月のニュース • IoT機器の怖いところ https://japanese.engadget.com/jp-2020-01-22-under- armour-3-31.html 15 空間OSの歩みはのろいが、 世の中ものろかった…
  16. 16. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. たとえば • 住宅にコンピュータインフラがあると – 住宅の制御: 空調、警備、電力制御… • 互換性:引っ越しても使える • 永続性:数10年後にも使える • 普遍性:どの家にもだいたいある → 「業」が成立 する – 関係者の連携: ご近所、出入り業者、行政、ボランティ ア… • ビジネス・サービスのプラットフォーム – 社会との連携: 親戚、友人、サークル、会社、世界… • 生きがい・貢献 17 2016年発表から 「スマートホーム」は インフラとは言えない
  17. 17. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. ローカル実行も重要 • クラウド – 安定・均一 – 資源無尽蔵 • ローカル – プライバシー – リアルタイム – 災害・危機対応 18
  18. 18. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 総連携 • 空間軸での連携 – あらゆるコンピュータの相互運用 • スマホ、TV、エアコン、ロボット、HEMS、クラウド… • 時間軸での永続的な連携 – 古いデータの利用 例:一生の生活データから疾病を予防 – 未来へのメッセージ送信 – 新旧の機器の相互運用 • 人・社会との連携 – 「人」を構成要素とするシステム化 20 2016年発表から
  19. 19. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 人・社会と機械の連携 • 現状のIT – サービス対象は「ユーザー本人」だけ • しかも「成人の健常者」「小学生」といった限られたセグメント対象。 – 「例外」は切り捨て • 機械に処理できないことは避ける。 • 汎用的なセキュリティのために利便性を犠牲に。 ⇒ 総連携で – ITデバイスが人と連携したり、人の連携を助けたりする • たとえば高齢者の生活にかかわる人たちの連携を助ける 家族、ご近所、宅配業者、かかりつけ医師、行政サービス、ボランティア….. →提供企業がすべてを作るのではなく、現場の人が工夫できる。 →機械にできないことを人がサポートして、より安全・安心に →個人の情報や機器を公共利用(本人が許す範囲で) 21 空間OSがめざすこと 2014年発表から
  20. 20. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 総連携を阻むもの • 互換性が無いから連携できない。 – 規格が孤立している :制定者の都合でできている • エアコンの規格には、「窓を開ける」という選択肢は無 いだろう。 – 必要な規格を作れない :作る方法がわからない • 業際、新興ビジネス、個人・グループ… – 規格は長くは使えない : 寿命 規格<事業<企業<人生<代々 • 特定の用途や使い方だけを想定している。 • 「変化」を設計していない。 22 2016年発表から
  21. 21. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 最低限実現すべき • 誰もが規格を理解し規格を作れる – 全デバイスが、互いに理解できる言語で通信 できるようにする。 – 全ての動作について、同じ言語で記録に残せ るようにする。 23
  22. 22. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. LODなら解決できる • 高い抽象度・分散アーキテクチャ – OSや言語に依存しない – 構成要素を入れ替えられる • 名前空間の隔離 – 誰でも勝手に規格を作れる – 勝手に作った規格を公開できる • RDF:柔軟なデータ構造+メタデータ – あらゆるデータ構造を表現できる – 「変化」への対応を設計済み 24 しかし データ共有の規格であって、 サービス共有はできない。 Linked Open Data 2016年発表から
  23. 23. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 物理世界拡張(CPLOD) • 情報の実時間共有の機能をLODへ追加する – 物理空間とのリンク – 状態変化の通知と記録 – アクセス権限の制御 → 個々のノードとリ ンクを、相手を選んで公開 → セキュアにAPIを公開できるようにする 引数だけでなく、「コンテキスト」も渡せる API 25 2016年発表から 現試作では未実装 実験で可能性は確認
  24. 24. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 空間OSの実体 • 物理世界をモデル化する拡張RDFストア – 名前空間:共通語彙、ローカルな語彙 – グラフデータベース – 値・構造変化のリアルタイム反映と変化のプッシュ配信 – 内部エージェント(ストアドプロシージャ) – アクセス権限制御 26 センサー、 エージェント アクチュエータ、 エージェント RDFストア 物理世界 拡張 物理ノード
  25. 25. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 物理ノード 27 CPLOD:動的RDFストア データ利用 エージェント データ生成 エージェント 時系列ストア データ利用エージェント (ブラウザで実行) 物理ノード メモリマップドI/O に似ている
  26. 26. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 一般知識・データ オントロジー、ルール、 気象情報、サービス、… エージェントメタデータ クラス定義、機能定義… 「家」での空間OS 空間OS:動的RDFストア (非公開) LOD (公開) ローカルナレッジ 家族構成、間取り、契約… 人間API 会話、外部連絡、忖度… 管理エージェント 安全、空調、電力… 認識・解釈エージェント 人・ペット・環境… センサー・アクチュエータ 温度計、マイク、カメラ、エアコ ン、掃除ロボット… プロトコルコンバータ エージェント =Web Servcie 他の空間OS 知 識 共 有 黒 板 モ デ ル 2019年発表から
  27. 27. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. プログラミングモデル 29 動的RDFストア = マルチレイヤー黒板(レイヤー境界は曖昧) 事実 解釈・決定 解釈・決定 解釈・決定 … 抽象 レベル 低 (具象) 高 エージェント エージェント エージェント エージェント センサー アクチュエーター ロボット 認識・解釈エー ジェント 管理エージェント 人間API いわゆる IoT 人と機械をとりもつ エージェント 2019年発表から
  28. 28. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 空間OSの連携 • すべての空間OSは互換・対等: 相互運用できる – 他の場所の空間OSとセキュアに連携する • 場所や組織の包含関係によるTree状接続 • 用があれば直接接続 – 実空間・仮想空間どちらも扱える 30 政府・自治体 住宅 オフィス 店舗 公開サーバ 企業・サークル …
  29. 29. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 試作の現状と今後 • 空間OSのユーザはエージェント – 様々なセンサー、ロボット(エアコン、掃除機)… – クラウド上のサービス、他の空間OS – 人間 • エージェント基盤としての空間OS – アーキテクチャの統一 黒板モデル – プロトコルの統一 HTTP+WebSocket – データフォーマットの統一 RDF – 実行記録 – 開発環境と本番環境の統一 • 規格制定基盤としての空間OS – 規格の機械語 → 規格のコンパイラを作りたい 31 2019年発表から 規格を形式的に 記述できる 現状 今後
  30. 30. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 空間OS 2019 • ツール データ構造をプログラミング言語で表現 – コンパイラ : Java → OWL+RDF – 逆コンパイラ: OWL+RDF → Java • 物理ノードの構造化 – 入れ子クラス構造 – メッセージキュー • インスタンスの生成管理 – クラス定義からのインスタンス生成 32 Java以外の 実装も可能
  31. 31. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. 空間OS202X • アルゴリズムもRDFへコンパイルしたい 用途: – ソフトウエアの永続化 → 論理的な環境すべてをデータとして永続 化 • 次世代マシンへデータとアルゴリズムをコピー • 使用する時代のプログラミング言語へ変換して実行 • 人間にも可読にする → メンテナンス可能 – RDFストアのストアドプロシージャ • モバイルエージェント • 規格・バージョン間コンバータ – IT規格の機械実行可能な定義 • 規格上のアルゴリズム記述をRDF化 → 実行プログラムへ自動変換して検証 • 規格へのツール同梱 – サンプルデータ生成器 – データ検証器 – シミュレータ – コンバータ 33 すべてをデータ化 世代交代をコピーで
  32. 32. Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved. http://aitc.jp https://www.facebook.com/aitc.jp ハルミン AITC非公式イメージキャラクター 34

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