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
2

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」
3
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
4
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
5
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
6

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。
7

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 .
}
}

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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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
15
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
HTTPサーバ
CPLOD
GET/POST
WebSocket
既存
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
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
アダプタ HTTP アダプタ
デバイスドライバ的
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
17
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
アダプタ HTTP アダプタ
デバイスドライバ的
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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http://aitc.jp
https://www.facebook.com/aitc.jp
最新情報は
こちらをご参照ください
ハルミン
AITC非公式イメージキャラクター

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