自律分散協調システムとは？ 自律分散協調システムとは？ n n n まとめ 今後の展望 システム内にシステム全体を制御／統治するスパー バイザは存在しない。 各サブシステムは、自律、分散した構成要素からなる。 全体のシステムの機能は、サブシステム間の協調作 業によって遂行される。 生物システム 社会システム 情報システム © H. Tokuda, Keio University 基本的な概念 n 自律性 n n n n n n n 多数の個 空間的・ネット的に分散 n 協調性 n n n n n 個の確立 主体的行動 分散性 n n 自律分散協調システムの目的 n 個と個の協調プロトコル 協調により全体の機能を維持・形成する 構成論的手法 vs. 自己組織論的手法 n n システムとしての評価 n n n 評価の軸 良いシステム vs. 悪いシステム n n 情報システムにおける自律分散協調論 情報システムにおける自律分散協調論 n 自律分散協調コンピューティング n 工学的なシステムだけでなく 、他の分野の自 律分散協調システムシステムのデザイン、解 析、評価に応用する。 n 機能拡大 コスト性能比の改善 分散処理による効率・サービスの改善 オンラインリアルタイム処理の実現 局所化による通信量の低減 構成要素のｍモジュール化 拡張性の保証 集団組織の効率化 信頼性・耐故障性の改善 状況・環境変化への適応 生存可能性の増大 情報システムにおける自律分散協調論 新しいキーワード n 自律分散協調システムのねらい n 自己組織性 n 創発のメカニズム n n 自律分散協調コンピューティング アドホックネットワークプロトコル n ソフトウェアエージェント n 自律ロボット n p2pアプリケーション n 生物システム 社会システム 情報システム 1 自律性について n 社会システム n ガバナンスモデル • 電子政府モデル • 地方自治体モデル n 教育、交通、安全システム • スマート 交差点問題 n 自律分散協調モデル n 創発とは？ n ロボット自動整列問題 n 掃除ロボット問題 ロボット整列問題 ある部屋内において、与えられた半径ｄの円 周上にほぼ等間隔で整列するプログラムを 作成せよ。 n 仮定 n ロボットが共有座標系を持つ n 同期的な動作をする (c.f. life game) n • Waveは、どう起るか？ • ロボットよ、コンパスを持って協調せよ！ • どのようなアルゴリズムが良いか？ Robot.java 協調性について どのように協調するのか？ n 実行例… n n 協調メカニズム n 協調プロトコル • どのような協調パターンがあるのか？ • どのように記述するのか？ • なぜ協調するのか？ n 自然なプロトコル n 人工的なプロトコル • 生物システム • • • • • Client-Server Ethernet’s MAC Layer 競売プロトコル 回覧板プロトコル その他多種多様なプロトコル。。。 wave2.c: 課題 自律分散協調コンピューティング どのように協調するのか？ n 実行例… n n 分散アルゴリズム n n 相互排除問題、デッドロック問題、etc 複雑な問題に対する新しいアプローチ エージェントシステム n 遺伝的アルゴリズム(GA) n n 協調作業支援システム CSCWシステム n グループウェア n 2 分散アルゴリズム Distributed Mutual Exclusion n Election Algorithm n Distributed Deadlock n Clock Synchronization n Byzantine consensus problem n 何が良いシステムか？ 評価基準は？ © H. Tokuda, Keio University 安全に非難誘導を行うシステム NTT-Docomo i-mode Gateway 仮定： 公募をしてシステムの提案書を受け 取った n 評価基準は、どうあるべきか？ n ∼ 事例２ ∼ 基準１∼５ぐらいを明記 n その理由を述べる！ n © H. Tokuda, Keio University Centralized i-mode portal 集中型の問題点 n 単一故障 危機管理上の問題 n 顧客からの クレーム増 n n スケーラビリティ n 2,800万以上のclientに対応 応答性の低下 n 負荷分散の欠如 n 3 Distributed i-mode Portal 集中型のメリット n ビジネスの独占 ビジネスモデルの創出 n 回線使用料の独占 n n セキュリティの向上 n n 専用回線の利用 アカウンティングの容易性 分散型のメリット n 新しいビジネスの導入 n n ビジネスモデルの創出 回線使用料の徴収モデル • 個人から法人へ n スケーラビリティの向上 n n n i-mode portalの構造 応答性・ユーザビリティの向上 多機能端末 n Universal controller型が可能 分散型の問題点 n アカウンティング問題 n 回線使用料の徴収へのオーバヘッド 新しいドコモボックスの開発 n セキュリティ の確保 n 多機能端末 n n 端末コストの増大 Docomo i-modeシステム n 仮定：Centralized/Decentralizedシステ ムを評価しないといけない Mobile Ad hoc Networks ∼ 事例３ ∼ n 評価基準は、どうあるべきか？ 基準１∼５ぐらいを明記 n その理由を述べる！ n © H. Tokuda, Keio University 4 無線アドホックネットワーク n アドホックネットワーク：応用例 アドホックネットワークとは？ n n ネットワーク･インフラが存在しない n • peer-to-peerでの通信スタイル n トポロジが人や物の動きと共に動的に変化する n Weak Connectivity パーソナルエリアネットワーク n • ノードの移動、無線電波品質の変化 軍隊の (Military) 環境 n n • 常時接続の保証ではない n n センサーネットワーク n n n n 対象データ センサーノード設置点に関するデータ センサーノード間を移動する物に関するデータ ノード通信機能 n Wireless sensor node n IrDA • UC Berkeley MICA • MIT Pin computing • Smart Tags n タクシーネットワーク、ミーティングルーム、 スポーツスタジアム、ボート 緊急時の操作 n センサー・デバイスネットワーク 兵士、戦車、戦闘機 一般市民の (Civilian) 環境 n n 携帯電話、ラップトップ、時計 地震、洪水、竜巻 捜索と救出、警察や消防士 UC Berkeley MICA Motes MICA Motes & Sensors n Low power wireless sensor network n Smart Sensor n Wireless Message Hopping n Tiny OS n データ伝播機能 n Comm. protocols for sensor nodes Smart-Dust Prototypes AT&T Cambridge: Piconet The 5 mm2 of silicon costs approximately $0.30 to manufacture in quantities. The inductor $.01, crystal $.15, and battery, $.16, round out rest of the potential future node cost. 5 MIT Pushpin Computing Node センサー・デバイスネットワークの課題 n センサーノード配置問題 n n n どのように配置するのか？ コストvs. 効率・精度 計算資源の制約 n プログラムサイズ n 実行時間 • コード・ データスペースの制限 • 非力なＣＰＵによる処理能力不足 n n n n 消費電力節減問題 固定ノードvs. 動的ノード Master Slave vs. P2P Comm. protocols for sensor nodes 6
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