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ﾃｰﾏ2：人間活動の支援環境の構築
ﾃｰﾏ2：人間活動の支援環境の構築 ③自律分散協調ﾕﾋﾞｷﾀｽｾﾝｻﾈｯﾄﾜｰｸ 静岡大学創造科学技術大学院： 水野忠則，渡辺尚，石原進 静岡大学情報学部： 石川博，峰野博史 東海大学電子情報学部： 山田圀裕 公立はこだて未来大学システム情報科学部： 高橋修 1 自律分散協調ﾕﾋﾞｷﾀｽｾﾝｻﾈｯﾄﾜｰｸとは 全体を統合する主体を持たずに，分散して存在する各要 素が自律的に行動し，協調的に相互作用しながら，いつで もどこでも情報を活用できるネットワーク 防犯 家庭 都市・交通 防災 ショッピン グ 医療 オフィス 工場 教育 環境 2 研究開発の背景 小型化，無線化による規模の増大 安全・安心・会的な人間活動支援への活用 センサ 家電 荷物 PDA １２ １０ （１兆） 携帯 9 PC １０ （１０億） WWW サーバ 自然 車 人 ペット 部品 3 国内外における研究開発の現状 ワイヤレスネットワーク ＋ ユビキタスセンサネットワーク （Ｏｘｙｇｅｎ, Endeavour, SmartDust, ．．） 家庭 都市・交通 ウェアラブル コンピュータ ショッピング 工場 医療 オフィス 至る所から情報の収集と発信 ↓↑ ユビキタスセンサネットワーク 教育 自律分散協調 4 研究開発の目的・必要性 センシング情報・データを分析し，自然な人間活動の支援 タイムリな状況検知や状況に合わせた情報提供技術の必要性 得られた情報をどのようにサービス向上やネットワーク環境の改善につ なげ，システム全体を常に変化する周囲状況や環境に応じて効率的・効 果的に順応させる仕組みが必要 ﾏｲﾆﾝｸﾞｼｽﾃﾑ 防犯 都市・交通 防災 ユーザモデリング タイムリ， ライトタイム 自律分散協調制御 家庭 ショッ ピング 医療 オフィス 空間利用効率の向上 工場 環境 ローカライゼーション 動的ファームウェア 更新 教育 ﾕﾋﾞｷﾀｽｾﾝｻﾈｯﾄﾜｰｸ 時々刻々と変化する 情報のセンシング 5 自律分散協調ﾕﾋﾞｷﾀｽｾﾝｻﾈｯﾄﾜｰｸ ＜アーキテクチャモデル＞ （主なキーワード） アプリケーション a) マイニングシステム ・ユーザモデリング ・クラスタリング ・推薦 b) 自律分散協調制御 ・動的ファームウェア更新 ・ローカライゼーション ユビキタス c) センサネットワーク ・スマートアンテナ ・センサネットワーク 研究開発対象領域 6 a) マイニングシステム ～行動予測に基づくサービス品質の向上～ センサ情報の蓄積 （移動軌跡・滞在時間） 頻出パタンの抽出･ グループ化 ユーザモデリング 相関ルール・ クラスタリング N型：マニア向け 特徴量の抽出 個別ﾕｰｻﾞへの推薦 （ユーザグルー プの関心） S型：子供向け 展示会・博覧会・ 大型モールなど ユビキタスセンサ ネットへのフィード バック（最適化） 複数モデルと個別 ユーザのマッチング マイニング（mining）：金脈を掘り当てる 7 b) 自律分散協調制御 運用中の動的ファームウェア更新による高い順応性 コンテキストアウェア（状況依存）に重要な位置情報設定 動的ファームウェア更新 センサローカライゼーション ベースステーション 無線 障害物 new センサノード システム管理者 マルチホップでファーム ウェアを柔軟に更新 センサノード 位置情報を自律的に自動設定8 c) ユビキタスセンサネットワーク 大量のものが通信 データ送信、流れの制御が不可欠 スマートアンテナの利用 電子的に指向性を制御可能 干渉低減による空間利用効率の向上 ⇒ 同時通信数の増加 通信距離の拡張 空間利用効率の向上効果 ⇒ ホップ数の削減 MACプロトコル，ルーティングの開発 近隣端末の位置情報取得 指向性隠れ端末問題 指向性さらし端末問題 Deafness問題 スマートアンテナを利用したテストベッド 通信距離の拡張効果 9 技術シーズの優位性 マイニング方式，センサローカライゼーション，ファームウェ ア更新技術，指向性アンテナ技術，センサネットワークに関 して，国際的に先行して研究開発を進行中 Webマイニング技術（2002）と能動的データ管理（2001）で国際 的に論文引用回数が多い（各10件と7件，Google Scholar） XMLマイニング論文（2006）が国際会議でOutstanding Paper Award受賞し高い学術レベル スマートアンテナ技術論文は，国内学会，研究会，財団等多数 でも表彰され高い評価（海外引用数４件，Google Scholar） 無線タグを利用したセンサネットワーク研究（2005）は，海外で 著名な新聞に紹介されるなど国内外で先行 その他，毎年多数の学術論文，国際会議，国内研究会発表 国内トップレベルの博士輩出数 42人/10年 10 研究開発・事業化ロードマップ ㈱ルネサスソリューションズと協力して専用ボード開発 自律分散協調制御可能なセンサボード 動的ファームウェア更新可能なネットワークボード 高速処理可能なマイニングボード H19 H20 H21 H22 第一次自律分散協調系開発 個別要素技術開発 H23 第二次自律分散協調系開発 システム統合 個別要素改良拡張 統合システム開発 各種試作ボード開発 仮運用実験 ルネサスソリューションズ プロトシステム開発 製品化 ルネサスソリューションズ 11 開発例１：スマートアンテナテストベッド ノートPC ESPARアンテナ* ライタ 特徴 ・世界初のコンパクトなテストベッド ・スマートアンテナとしてESPARを採用 ・GPSモジュール、Gyroモジュールによる位置情報取得 ・802.15.4(Zigbeeの物理層)を利用 2.4GHz, データ転送速度250kbps，伝送距離30m ・C言語によるMACプロトコルプログラミング環境 ・実験支援環境 RF モジュール マイクロコントローラ *Electronically Steerable Passive Array Radiator ATRが開発 12 開発例２：レガシー家電制御テストベッド HATプロトタイプ PLCモデム（ルネサス製EVB4） 電力制御部 赤外線送受信部 メイン処理部 （ルネサス製M16Cマイコン） 電流量測定部 （Dominion製Watts Up? PRO） レガシー家電を接続 （電灯，ビデオ，洗濯機，エアコンなど）し， 状態推定，遠隔制御，連係動作などを実現 13