研究計画書慶應義塾大学環境情報学部学籍番号 79659746 [email protected] 平成 11 年 5 月 11 日現在，広域分散ネットワークの普及により，ネットワークを介して取得できる情報が爆発的に増加し，ネットワークに接続可能な端末も多様化している．しかし，全ての端末から全ての情報を閲覧することは，端末の性能の違い，サービスの性質の違いなどにより非常に困難である．本研究計画書では，『端末およびサービス透過的な情報共有支援システムの構築』について述べる．本研究では，端末およびサービスの特性を考慮したインターフェース構築，データ変換を実現する環境を提供する．これにより，各端末の性能やサービスの性質に最適な環境で多様な情報の閲覧が可能となる． 1 研究テーマ『端末およびサービス透過的な情報共有支援システムの構築』 2 研究の動機と目的 2.1 研究の背景近年，インターネットをはじめとするコンピュータネットワークが発達し，様々な媒体を利用した情報を提供するサービスが存在している．例えば，文字情報や音声，画像，動画などを閲覧できる WWW，株価や企業情報を公開しているデータベースシステム，協調作業支援 (CSCW:Computer Supported Cooperative Work) を実現するグループウェア，センサによって実世界の情報をリアルタイムに送信するサーバなどが挙げられる．さらに，コンピュータネットワークに接続可能な端末も多様化している．プロセッサや記憶媒体の小型化，省電力化により，ワークステーションやパーソナルコンピュータだけでなく携帯情報端末 (PDA:Personal Digital Assistants) や携帯電話，家庭用ゲーム機などもコンピュータネットワークに接続可能になろうとしている． 2.2 研究の動機コンピュータネットワークに接続された端末が様々なサービスを受けるためにはいくつかの問題がある．第 1 の問題としては，サービスに性質の差があることが挙げられる．端末からサービスを閲覧するには，その性質に応じたソフトウェアを導入する必要がある．例えば，WWW を閲覧する場合とデータベースシステムからデータを取得する場合では異なったアプリケーションを導入しなければならな慶應義塾大学大学院政策・メディア研究科研究計画書い．サービスの性質の差としては，以下のようなものが考えられる．通信プロトコル WWW の情報を取得する HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)，メールを送信する SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) など，サービスごとに通信プロトコルが異なっており，通常は通信プロトコルごとに端末側のソフトウェアを用意する必要がある．データ種類や形式サービスごとに扱うデータの種類や形式が異なる．データの種類としては，画像データや文字データ，音声データなどが挙げられる．また，データの形式は画像を例にすると，GIF 形式や JPEG 形式，PNG 形式などがある．第 2 の問題として，端末間に性能差があることが挙げられる．例えば，カラーの動画を表示する場合は，ワークステーションやパーソナルコンピュータでは表示できるが，性能の低い PDA などでは表示できない可能性がある．端末間の性能差としては，以下のようなものが考えられる．入力，出力デバイス入力はキーボードやマウス，ペン入力，音声入力など，出力は表示画面の解像度や色数，音声出力の有無などの違いが存在する．演算装置中央演算装置や画像処理装置の性能差がある．演算装置の性能が低いと，画像の縮小や減色などの複雑な処理が行えず，実用的な処理速度ではサービスを受けられない．記憶装置記憶装置には容量の差があり，容量が小さい端 1/5 末は，サイズが大きいマルチメディアデータの保存，再生には適さない．通信環境低速な電話回線，信頼性が低い無線など，さまざまな通信環境が存在する．このように，端末間の性能の差は端末に適したデータを得られない，サービス間の性質の差はサービスを閲覧できないなどの問題を引き起こす．このため，端末やサービスの違いを吸収し，情報共有を支援するような基盤ソフトウェアが必要となってくる． 2.3 研究課題 B 端末透過性を実現するシステムの設計，実装，評価端末間の性能の差を考慮し，端末およびサービスに変更を加えずに異なる端末でサービスを閲覧可能なシステムを実現する．図 2にその概念を示す．研究の目的本研究の目的は，端末間の性能の差およびサービス間の性質の差を吸収し，多種多様な情報を共有できるシステムの構築を実現することである．研究課題は以下のものが挙げられる．研究課題 A サービス透過性を実現するシステムの設計，実装，評価サービス間の性質の差を吸収し，端末およびサービスに変更を加えずに異なるサービスの閲覧可能なシステムを実現する．図 1にその概念を示す．図 2: 端末透過性 PDA でコンピュータネットワークを介して動画を再生する場合，データ形式の未対応，再生能力の不足，表示能力の制限などの問題が起こりうる．本研究では，端末の入出力デバイスの制限に合うようにユーザインタフェースを構築し，取得したデータが端末の性能に適した種類や形式，品質に変換して送ることで，それらの問題を解消する．本研究では，以下のような応用例が考えられる．応用例 1 図 1: サービス透過性 WWW を閲覧する環境がない端末で WWW を閲覧する場合，新たに WWW クライアントを用意する必要がある．また，WWW クライアントに動画表示機能が無い場合，動画を表示することができない．本研究では，サービスに適したユーザインタフェースを選択し，動画を静止画，テキストを音声にするなどデータの種類を変換することで，それらの問題を解消する．新しいサービスが出現した時にもサーバ側にモジュールを追加するだけで，クライアントの変更を行わずに，サービスを利用できる．また，既存のクライアントを利用する場合でも，機能が限定されるがサービスを利用することが可能である．慶應義塾大学大学院政策・メディア研究科研究計画書スケジュール管理情報を提供しているグループウェアがあり，通常はワークステーションを利用して情報共有を行っていたとする．外出先でスケジュールの確認が必要になった場合，ワークステーションが手元にないため，確認できない．本システムを利用することで，外出先の電話から本システムを仲介して任意の情報を音声に変換して聞ける．応用例 2 テレビやビデオ，システムステレオなどがネットワークで接続され，各機器を操作できるシステムが提供されている．PDA で操作する場合には専用のクライアントが必要となる．本システムを利用すると，PDA にインストールされた WWW ブラウザから操作できるようになる． 3 現在までの活動実績 3.1 Macintosh コンサルタントへの参加，CNS ガイドの執筆および編集学部 2 年次の春から慶應義塾大学湘南藤沢メディアセンターにて Macintosh コンサルタントの活動 2/5 を行ってきた．学生との応対を通してユーザとコンピュータの接点の重要さについて学んだ．学部 3 年次では，Macintosh コンサルタントの学生代表を努め，コンサルタントの学生の統括を行った．また，学部 2 年次と 3 年次の秋学期には 1998 年度版， 1999 年度版 CNS ガイド [4] [5] の執筆，編集委員となり，CNS に関する原稿を執筆，編集した．1999 年度版 CNS ガイドについては WWW 化作業も行い，現在公開されている． 3.2 徳田研究会 KMSF プロジェクトへの参加同じく学部 2 年次の春から慶應義塾大学環境情報学部徳田英幸教授の研究プロジェクトである，Keio Media Space Family (KMSF) プロジェクト [2] に参加している．同プロジェクトでは，知的協調作業支援環境の構築を目標にモバイルアプリケーションの開発や異機種混在ネットワーク環境においてのアプリケーション開発などを行っている． KMSF プロジェクトにおいて，私は KMSFMCAP システムの設計とクライアントプログラムの実装を行ってきた．KMSF-MCAP システムは，携帯情報端末に適したメディアデータ変換支援を行うシステムである．WWW の情報を制約条件の多い携帯情報端末に適するように変換し，携帯情報端末に送信する [1]．図 3に KMSF-MCAP システムの概念図を示す． R3 プロジェクトは，情報処理分野だけでなく，家電製品，計測機器を始めとする幅広い組み込みシステムへも適用する，信頼性 (Reliable)，リアルタイム性 (Real-Time)，動的再構成 (Recongurable) をサポートするソフトウェアの構築を目的とするプロジェクトである． R3 プロジェクトでは，KMSF-MCAP システムの本実装として，携帯情報端末に適した WWW サーバから取得されるメディアデータ変換支援システムのクライアント部分の実装を担当した．研究成果はソフトウェアおよびドキュメントが， IPA に納品され，ソフトウェアは CD-ROM によって配布されている． 4 研究の概要と設計方針 4.1 本研究の研究課題は，端末およびサービスの特性を考慮したインタフェース構築，データ変換を実現するシステムの設計，実装，評価である． KMSF-MCAP システムでは，サービス，端末とも固定しており，サービスや端末を変えようとしても対応できない問題があった．そこで，本研究ではさらに汎用的な情報共有支援環境の構築を目標とする．図 4に本システムの概念図を示す．図 4: システム概念図図 3: KMSF-MCAP システムなお，KMSF-MCAP システムに関する成果を，情報処理学会コンピュータシステムシンポジウムに研究論文として発表した．牧野，由良，原嶋，金平，大越，中澤，徳田， \Keio Media Space Family - MCAP システム"，情報処理学会コンピュータシステムシンポジウム論文集，pp.83-88， 1997 3.3 通産省情報処理振興事業協会トへの参加 R3 プロジェク学部 3 年次の夏から通産省情報処理振興事業協会 (以下 IPA と呼ぶ) R3 プロジェクト [3] に参加した．慶應義塾大学大学院政策・メディア研究科研究計画書概要 4.2 関連研究本研究は以下のような研究テーマを含んでいる．ユーザインタフェースの自動構築に関する研究 QoS(Quality of Service:サービス品質) 制御に関する研究 Proxy サーバを利用したデータ変換技術に関する研究研究を行うに当たって，以上の研究テーマに関連する議論に参加し，各研究成果の優れている点を取り入れていく． 4.3 設計方針本システムは，インタフェース構築とデータ変換を行うサーバ (以下 Proxy サーバと呼ぶ) およびク 3/5 ライアントから構成されており，各端末のクライアントは Proxy サーバを仲介して，コンピュータネットワーク上にあるサービスを閲覧する．システムの構成図を図 5に示す．るデータをサービスに適したものに変換する．データ変換モジュールは，画像の減色，音声から文字への変換などの変換の種類ごとに用意され，適したモジュールが選択される．データ変換モジュールの機能を以下に挙げる．画像の色数を変える，サイズを変えるなど，データの品質を変換できる． GIF 画像を JPEG 画像に，HTML データをテキストデータにするなど，データの形式を変換できる．テキストデータを音声データに，動画データを静止画データにするなど，データの種類を変換できる．図 5: システム構成図 4.3.1 モジュール Proxy サーバ内では，端末モジュール，データ変換モジュール，サービスモジュールの 3 つのモジュールが協調して動作する．クライアントから受けた情報 (取得要求など) はインターフェースモジュール，データ変換モジュール，サービスモジュールを経由してサービスを提供しているサーバ (以下データサーバと呼ぶ) に送られる．データサーバから返ってきた情報は逆の手順でクライアントに返される．端末モジュール端末モジュールは，クライアントとの通信を担当し，端末透過性を実現する．端末モジュールは， Ethernet やシリアルケーブル，赤外線などの端末との通信媒体ごとに用意され，端末に適したモジュールが選択される．端末モジュールの機能を以下に挙げる．現在利用可能なサービスをクライアントに提示し，選択を促す．サービスと端末に適したユーザインタフェースをクライアントに送信する．クライアントから要求された内容を解析し，データ変換モジュールに送る．データ変換モジュールから渡されたデータをクライアントに送信する．端末モジュールは，端末に応じた通信方法を利用することで，端末非依存のシステムを実現する．また，動的に端末モジュールを Proxy サーバに追加，削除できる．データ変換モジュールデータ変換モジュールは，端末モジュールとサービスモジュール間の仲介を行い，サービスから送られるデータを端末に適したものに，端末から送られ慶應義塾大学大学院政策・メディア研究科研究計画書データ変換は，連続して行える．例えば，カラー画像をグレースケール画像に変換し，さらにサイズを小さくするなどの，複合変換が可能となる．データ変換モジュールは，動的に端末モジュールを Proxy サーバに追加，削除できる．サービスモジュールサービスモジュールは，データサーバとの通信を担当し，サービス透過性を実現する．サービスモジュールはサービスごとに用意され，適したモジュールが選択される．サービスモジュールの機能を以下に挙げる．データ変換モジュールから渡された要求をデータサーバへ送信する．データサーバから渡されたデータをデータ変換モジュールに送る．サービスモジュールは，サービスに応じた通信プロトコルを利用することで，サービス非依存のシステムを実現する．また，動的にサービスモジュールを Proxy サーバに追加，削除できる． 4.3.2 通信手順クライアント，Proxy サーバ，データサーバ間の通信手順を表 1に示す．次に通信手順の概要を説明する．なお，括弧内の数字は表 1の数字に対応する．クライアントから利用できるサービスの一覧を要求されると (1)，端末モジュールは登録されているサービスモジュールを検索して全てのリストをクライアントに送信する (2)．クライアントからサービスの選択要求が出されると (3)，端末モジュールは端末に適したユーザインタフェースの構造情報の送信を行い (4)，端末にサービスを閲覧するためのグラフィカルユーザインタフェースが表示される．次に，クライアントからデータ取得を要求されると (5)，端末モジュールがその要求を解析し，データ変換モジュールを介してサービスモジュールに 4/5 表 1: 本システムの通信手順 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 通信方向 C ) PS C ( PS C ) PS C ( PS C ) PS PS PS ) DS PS ( DS PS C ( PS 通信内容サービスの問い合わせサービス一覧の返信サービスの選択ユーザインタフェースの送信アクションの送信アクションの解析データの要求データの返信データの変換データの送信 (C:クライアント，PS:Proxy サーバ，DS:データサーバ) データ取得の要求を出す (6)．サービスモジュールは，サービスに応じたプロトコルを利用してデータサーバにデータ取得の要求を送信する (7)．データサーバからデータが返信されると (8)，サービスモジュールはデータ変換モジュールにデータを渡し，データ変換モジュールがデータを端末に適した形式に変換する (9)．その後，端末モジュールがクライアントにデータを返信すると (10)，端末にデータが表示される． 5 評価方針本研究については，以下のように定性的，定量的の 2 つの側面からの評価を行う． 5.1 定性的評価現在他の研究機関等で開発されている類似のシステム (\ProxiWeb"[6]，\TranSend Proxy"[7]，\SIMS"[8]) との機能面での比較を行う．本システムを利用した場合と利用しない場合での機能面での比較を行う． 5.2 定量的評価他の研究機関等で開発されている類似のシステムと処理時間の比較を行う．本システムを利用せずにサービスの閲覧を行った場合との処理時間の比較を行う． 6 期待される成果物期待される成果物は以下の通りである．本システムのツールキット { サーバアプリケーションとライブラリ群 { クライアントソフトウェア学会での発表論文修士論文 7 長期展望これまでは，サービスに対して専用のクライアントを開発し，そのクライアントを利用してサービスを閲覧するのが常識であった．しかし，本研究によって実現されるシステムを利用すると，Proxy サーバに対応するモジュールが存在すれば，クライアントは何も変更せずに既存のサービスを再利用できるようになる．また，さまざまな種類のモジュールが開発されると，サービスの新しい利用法が見つかると思われる．ネットワークに接続されたテープレコーダに自分宛のメールを音声に変換して録音するなど，今まででは考えられなかった利用法が出現する可能性もある．本研究成果によって実現されるシステムは，将来的には計算機上で提供されるサービスという枠組みを超えて社会的なサービスの利用形態に大きな変化をもたらすものであると考える． 8 終わりに本研究計画書では，私の学部時代の研究活動，大学院で研究予定の『端末およびサービス透過的な情報共有支援システムの構築』に関する研究計画について述べた．多くの企業と共同で研究が行われている IPA HDI プロジェクトにおいて，私は PDA から機器制御を行うためのフレームワークについて研究を進めている．HDI プロジェクトでは，QoS 制御やサービスの自動構築に関する最先端の研究が行われており，本研究を進める場として最適である．政策・メディア研究科では政策系，情報系双方の領域において広範な研究が行われており，その結果として産み出される様々な種類の情報を利用できる点においても最適である．参考文献 [1] 牧野，由良，原嶋，金平，大越，中澤，徳田，\Keio Media Space Family - MCAP システム"，情報処理学会コンピュータシステムシンポジウム論文集，pp.83-88，1997 [2] \KMSF Project"，http://www.sfc.wide.ad.jp/kmsf/ [3] \R3 Project", http://www.mkg.sfc.keio.ac.jp/R3/ [4] 慶應義塾大学湘南藤沢メディアセンター，\SFC CNS ガイド 1998" [5] 慶應義塾大学湘南藤沢メディアセンター，\SFC CNS ガイド 1999"，http://www.sfc.keio.ac.jp/mchtml/cns-guide/ [6] \ProxiWeb"，http://www.proxinet.com/ [7] \TranSend Proxy"，http://transend.cs.berkeley.edu/ [8] \SIMS Project", http://www.isi.edu/SIMS/ これらの成果物は随時インターネット上に公開し，広く評価やフィードバックを募る．慶應義塾大学大学院政策・メディア研究科研究計画書 5/5