2016年2月4日空間osの設計コンセプトと先端it

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空間 OSの設計コンセプトと先端 IT

2016年2月4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


空間 OS とは

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空間 OS とは

• ある場所にある様々なデバイスを連携させる「メタ OS 」

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空間 OS

最初は「家」で実装開始


現在の構成• 1 個のサーバを設置

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空間 OSサーバ

エアコン

監視カメラ

ロボット

ドアロック

警備サーバ

空気を読むサーバ

人認識人認識人認識

空調連携空調連携空調連携

人認識人認識門番

人認識人認識執事


単純な動作例

• お父さんが帰宅するとドアが開く

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玄関カメラ

空間OS

ドアロック

人認識

門番

映像

開錠

玄関映像

玄関開けてね

玄関にお父さん

お父さんが玄関


空間 OS の目的と実装

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空間 OS の目的

• 「様々なデバイスが連携して、一生・代々にわたって、私たちの生活を支える。」を実現したい。

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現在の課題

• でも今は連携できない

「先端 IT 」の潜在力を使い尽くせていない…

– 規格の非互換性による分断• メーカー・グループによる囲い込み• OS ・プログラミング言語・ハードウエアに依存

– 規格の不在• 新しい産業、小規模プレイヤーのための規格• 多様性へ対応した規格

– 規格の寿命• 規格の寿命＜産業の寿命＜人間の寿命＜代々利用

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規格： API やプロトコル


解決策

• API ・データ・インタフェースのアーキテクチャを統一• メタデータによるデータや API の記述　　　　　　　　　　　　　　　　　　

– 規格の非互換による分断　→　既存規格とはアダプタで整合• 統一規格があれば n 個のアダプタですむ

– n 種類の規格を直接接続すると nC2 個のアダプタが必要

• 統一規格があれば、データを相互利用できる

– 規格の不在　→　現場で勝手に API を作れるように• 乱立させた API を、デファクト規格へ収斂するエコシステム• メタデータで自動変換

– 規格の寿命　→　メタデータで自動変換

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LOD の採用

• LOD: Lined Open Data　　語彙の作り方・データ構造の表現・アクセスインタフェースを統一　　（World Wide Web for Machines）

– RDFストア• 任意のグラフ表現：　あらゆるデータ構造を表現できる

– メタデータも書ける» アダプタの自動選択・自動構成を可能にできるだろう

• IRI– 名前空間の分離：　誰でも勝手に実装できる– 名前空間の特定：　標準として使える（誰でも参照できる）– インターネット上の他のデータを参照できる

– HTTP+SPARQL• 最も普及しているプロトコル• SPARQL言語でRDFへアクセス（やや物足りないが）

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CPLOD へ拡張

• LOD を拡張して CPLOD(Cyber Physical LOD) へ– 空間 OS の実現に不足している機能を拡張する　不足：

• 外界と相互作用できない– 「 API 」にはなれない

• 処理オーバヘッドが大きい– 「問い合わせに対する応答」というインタフェースしかない。

• データごとの権限制御ができない– ある相手に対して、すべてをオープンするか、すべてをクローズ

にするかしか選べない。

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外界への作用

• 物理世界（デバイスやシステム）の監視・操作をできるようにする– RDFストア内のデータ（ノード）を、物理世界のデータと結び付ける

• 物理世界の変化で、そのデータの値が変化する• そのデータへ値を書くと、物理世界のデバイスやシステムが動く• Lピカ：　https://youtu.be/CWXya-e80OU

→　メモリマップド I/Oに似ている

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PREFIX lcl: <http://bizar.aitc.jp/ns/fos/0.1/local#>PREFIX : <http://bizar.aitc.jp/ns/fos/0.1/>APPLY { CONSTRUCT{ _:1 : 設定 "ON" . _:1 : 対象 ?idfr . } WHERE { ?s1 :パス識別子 lcl:1F . ?s1 ?p2 ?s2 . ?s2 :パス識別子 lcl:居間 . ?s3 :値主 ?s2 . ?s3 :パス識別子 lcl:照明 . ?s3 :値識別子 ?idfr . }}

https://youtu.be/CWXya-e80OU

https://youtu.be/CWXya-e80OU


変化の検出と応答

• オーバヘッドの少ない監視・操作ができるようにする– WebSocket で RDF ストア内のノードの状態変化を監視・操作できるようにする。

• 変化・判断へ即時に対応することができるようになる。• https://youtu.be/7FYqlfmg5TM　

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https://youtu.be/7FYqlfmg5TM


データごとの権限制御

• 監視・操作の権限判定– RDF で、権限に関するメタデータを記述する。– SPARQL処理系を拡張し、権限チェックとデータへのアクセス許可の機能を実装する。

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空間 OS の実装

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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

空間 OS nativeアプリケーション

HTT

Pサ

ーバ

CPLOD

GET/POST

WebSocket

既存アプリケーション

アダ

プタ既存 API

空間 OSサーバ

最初は簡単な実装から


論理的な構成

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空間

ドライバ

デバイス

GUIなどのサブシステム

カーネル

アプリケーション

ドライバ

デバイス

ドライバ

デバイス

ドライバ

デバイス

HTTP

人間 APIなどのサブシステム

CPLOD(Cyber Physical Linked Open Data)

空間 OS型アプリケーション

アダプタ HTTP アダプタ

デバイスドライバ的アプリケーション

コンピュータ

一般アプリケーション

• 一般の OS との対比

空間 OSOS

センサ・ディスプレイ … .スケジュール・掃除…

空気を読む家・オフィス・街…


論理的な構成

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空間

HTTP

人間 APIなどのサブシステム

CPLOD(Cyber Physical Linked Open Data)

空間 OS型アプリケーション

アダプタ HTTP アダプタ

デバイスドライバ的アプリケーション

一般アプリケーション

これまでにないソフトウエア

↓作り方が自明でな

い

既存のソフトウエア＋

α

• 開発技術

スマホ・ロボット掃除機…

IoT ・画像認識 AI…

ルールエンジンコンテキストコンピューティ

ング意思決定 AI?

状況認識 AI ?対話 AI？


空間 OS の特徴と応用

• サブシステムが「コンテキスト」を共有できる　← RDFストアを使えるから– 　「巨大なパラメータを渡せるAPI」と等価　　例：

• 空調、警備、掃除、執事などのサブシステムが、今住人が何をしているかを共有している。• 歴代のシステムが残した行動データから住人の老化を検出して、サポートする。

• 空間OS同士を接続できる　←　すべての空間OSが互換だから– 　新しい形態のアプリケーションを構築できる　　例：

• テレイグジスタンスで家屋や機材の点検・修理• 街OS上のアプリケーションが家OSと連携して洪水被害の可能性のある家へ防災情報を伝達、避難状況を把握

• デバイスを通して人々を連携できる　←　すべてのデバイス・ソフトを連携できるから

– 　関連する人々をつなぐアプリケーションが作れるようになる。（「社会」をユーザーとする）

　　例：• 独居高齢者をサポート：出入り業者、ご近所、行政、遠くの家族、ボランティア…

– 故障した家電がいつもの業者へ修理依頼– 知らない顔の業者が来たら、会社へ照会– 非常時にはご近所に救援依頼

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課題

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空間 OS の課題

• 語彙・オントロジーの設計– 実用的な設計手法？– APIやデータを自動変換できるようにするには？– 乱立させたAPIを収斂させるエコシステムとは？

• アプリケーションの構築方法– 「空気を読む家」を汎用的に作るには？

• セキュリティ– どうしたら安全・安心にできる？責任の所在は？

• 実現– 稼げるビジネスモデル？

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