1.
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『安心安全な空気を読む家』
を縁の下で支える空間OS
2020年2月7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

2.
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アジェンダ
• 空間OSとは
• なぜ空間OSか
• どう使うか
• 試作の現状と今後
2

3.
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空間OSとは
• その場所にある様々なエージェント(ロ
ボット)を連携させる「メタOS」。寿命数
十年以上目標。
3
空間OS
最初は「家」で実装開始

4.
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実体
• 物理世界をモデル化する拡張RDFストア
– 名前空間：共通語彙、ローカルな語彙
– グラフデータベース
– 値・構造変化のリアルタイム反映と変化のプッシュ配信
– 内部エージェント（ストアドプロシージャ）
– アクセス権限制御
4
センサー、
エージェント
アクチュエータ、
エージェント
RDFストア 物理世界
拡張
LOD

5.
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構成
5
Cyber-Physical RDF
権限フィルタ
物理ノード（現在値・履歴）
一般情報
SPARQL
内部
エージェント
HTTP + WebSocket
空間OS
LODとの対比
ツール群
“The layer cake” T.J. Berners-Lee W3C 2007.3

6.
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試作実装
6
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
エージェント
HTTPサーバ
CPLOD
GET/PUT/POST
WebSocket
プロトコル
アダプタ
空間OSサーバ
Apache JENAを改造

7.
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「OS」？
• 空間OSと既存OS（Linux）の比較
OS:ハードウエアの抽象化と資源管理
7
Linux 空間OS
実行単位 プロセス エージェント
OSアクセス システムコール HTTP+WS
API ユーザランドlib アダプタ
データ表現 バイナリ テキスト＋JSON
I/O抽象化 ファイル＋ioctl 物理ノード
デバイス制御 デバイスドライバ デバイスエージェント
プロトコルコンバータ
メタデータ・設定 Man, procfs RDF

8.
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デモの構成
8
空間OS
サーモグラフィ骨格抽出
Looking
Glass表示・UI
スマート照明
物体検出

9.
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空間OSがめざすこと
総連携によるITのインフラ化： 空間のAR
• 新産業分野の創出
• 地域社会の活性化
• 持続可能社会の実現
– AR産業論もご参照ください
http://aitc.jp/bizar/theTheoryOfARIndustry/100years.html
9
空間OSがめざすこと
2014年発表から

10.
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解決したい課題の例
• 2025年日本
– 65歳以上の人口が30%を超える
– そのうち1/5が認知症
• 貧困、高齢化、地方の過疎化、環境問題…
– 日本だけではない。
10
2016年発表から

11.
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コンピュータによる支援
• コンピュータをインフラ化して、様々な用途で活用
できるようにすれば、課題解決に貢献できる。
– インフラとは： 水道、電気、交通機関 etc…
• 今のコンピュータはインフラとはいえない
– 「どこでも誰でも使えるシステム」ではない。
例： その介護センサーが使えるのはA社のサービスだけです。
– 「ここだけ貴方だけのためのシステム」を永続化でき
ない。
例： 他プロバイダのスマホへ買い替えたら、以前の設定は使え
ません。
→ 今は情報技術のポテンシャルを使いきれていない。
11
2016年発表から

12.
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多様な分散処理の実現
• 身の回りのデバイスを巻き込む分散処理
12
村井純教授
「…それから分散処理。実は全然できてないの
がこれなんです。さっき自律走行と交差点の話
をしましたが、たとえばこの部屋にはノートPCや
スマホなど、コンピューターが10台くらいありま
すよね。でも、インターネットにはつながっていて
も、自律的にお互いにつながって一緒に処理す
ることはありません。」
iNTERNET magazine Rebootより
https://internet.watch.impress.co.jp/docs/imreboot/
column/1094016.html
2017年発表から

13.
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「一生・代々」の使用
13
• 新旧デバイスの混在
• 100年単位のデータ保存と利用
事業や企業より長生きに
2017年発表から

14.
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社会への参加
• デバイスが社会の一員となる
– デバイスの社会
– 人間の社会
14
人をユーザとしたデザインから
社会をユーザとしたデザインへ
2017年発表から

15.
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先月のニュース
• IoT機器の怖いところ
https://japanese.engadget.com/jp-2020-01-22-under-
armour-3-31.html
15
空間OSの歩みはのろいが、
世の中ものろかった…

16.
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たとえば
• 住宅にコンピュータインフラがあると
– 住宅の制御： 空調、警備、電力制御…
• 互換性：引っ越しても使える
• 永続性：数10年後にも使える
• 普遍性：どの家にもだいたいある → 「業」が成立
する
– 関係者の連携： ご近所、出入り業者、行政、ボランティ
ア…
• ビジネス・サービスのプラットフォーム
– 社会との連携： 親戚、友人、サークル、会社、世界…
• 生きがい・貢献
17
2016年発表から
「スマートホーム」は
インフラとは言えない

17.
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ローカル実行も重要
• クラウド
– 安定・均一
– 資源無尽蔵
• ローカル
– プライバシー
– リアルタイム
– 災害・危機対応
18

18.
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総連携
• 空間軸での連携
– あらゆるコンピュータの相互運用
• スマホ、TV、エアコン、ロボット、HEMS、クラウド…
• 時間軸での永続的な連携
– 古いデータの利用
例：一生の生活データから疾病を予防
– 未来へのメッセージ送信
– 新旧の機器の相互運用
• 人・社会との連携
– 「人」を構成要素とするシステム化
20
2016年発表から

19.
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人・社会と機械の連携
• 現状のIT
– サービス対象は「ユーザー本人」だけ
• しかも「成人の健常者」「小学生」といった限られたセグメント対象。
– 「例外」は切り捨て
• 機械に処理できないことは避ける。
• 汎用的なセキュリティのために利便性を犠牲に。
⇒ 総連携で
– ITデバイスが人と連携したり、人の連携を助けたりする
• たとえば高齢者の生活にかかわる人たちの連携を助ける
家族、ご近所、宅配業者、かかりつけ医師、行政サービス、ボランティア…..
→提供企業がすべてを作るのではなく、現場の人が工夫できる。
→機械にできないことを人がサポートして、より安全・安心に
→個人の情報や機器を公共利用（本人が許す範囲で）
21
空間OSがめざすこと
2014年発表から

20.
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総連携を阻むもの
• 互換性が無いから連携できない。
– 規格が孤立している ：制定者の都合でできている
• エアコンの規格には、「窓を開ける」という選択肢は無
いだろう。
– 必要な規格を作れない ：作る方法がわからない
• 業際、新興ビジネス、個人・グループ…
– 規格は長くは使えない : 寿命 規格＜事業＜企業＜人生＜代々
• 特定の用途や使い方だけを想定している。
• 「変化」を設計していない。
22
2016年発表から

21.
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最低限実現すべき
• 誰もが規格を理解し規格を作れる
– 全デバイスが、互いに理解できる言語で通信
できるようにする。
– 全ての動作について、同じ言語で記録に残せ
るようにする。
23

22.
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LODなら解決できる
• 高い抽象度・分散アーキテクチャ
– OSや言語に依存しない
– 構成要素を入れ替えられる
• 名前空間の隔離
– 誰でも勝手に規格を作れる
– 勝手に作った規格を公開できる
• RDF:柔軟なデータ構造＋メタデータ
– あらゆるデータ構造を表現できる
– 「変化」への対応を設計済み
24
しかし
データ共有の規格であって、
サービス共有はできない。
Linked Open Data
2016年発表から

23.
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物理世界拡張(CPLOD)
• 情報の実時間共有の機能をLODへ追加する
– 物理空間とのリンク
– 状態変化の通知と記録
– アクセス権限の制御 → 個々のノードとリ
ンクを、相手を選んで公開
→ セキュアにAPIを公開できるようにする
引数だけでなく、「コンテキスト」も渡せる
API
25
2016年発表から
現試作では未実装
実験で可能性は確認

24.
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空間OSの実体
• 物理世界をモデル化する拡張RDFストア
– 名前空間：共通語彙、ローカルな語彙
– グラフデータベース
– 値・構造変化のリアルタイム反映と変化のプッシュ配信
– 内部エージェント（ストアドプロシージャ）
– アクセス権限制御
26
センサー、
エージェント
アクチュエータ、
エージェント
RDFストア 物理世界
拡張
物理ノード

25.
Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved.
物理ノード
27
CPLOD:動的RDFストア
データ利用
エージェント
データ生成
エージェント
時系列ストア
データ利用エージェント
（ブラウザで実行）
物理ノード
メモリマップドI/O
に似ている

26.
Copyright © 2019 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved.
一般知識・データ
オントロジー、ルール、
気象情報、サービス、…
エージェントメタデータ
クラス定義、機能定義…
「家」での空間OS
空間OS：動的RDFストア （非公開）
LOD (公開）
ローカルナレッジ
家族構成、間取り、契約…
人間API
会話、外部連絡、忖度…
管理エージェント
安全、空調、電力…
認識・解釈エージェント
人・ペット・環境…
センサー・アクチュエータ
温度計、マイク、カメラ、エアコ
ン、掃除ロボット…
プロトコルコンバータ
エージェント
＝Web Servcie
他の空間OS
知
識
共
有
黒
板
モ
デ
ル
2019年発表から

27.
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プログラミングモデル
29
動的RDFストア ＝ マルチレイヤー黒板（レイヤー境界は曖昧）
事実
解釈・決定
解釈・決定
解釈・決定
…
抽象
レベル
低
（具象）
高
エージェント
エージェント
エージェント
エージェント
センサー
アクチュエーター
ロボット
認識・解釈エー
ジェント
管理エージェント
人間API
いわゆる
IoT
人と機械をとりもつ
エージェント
2019年発表から

28.
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空間OSの連携
• すべての空間OSは互換・対等： 相互運用できる
– 他の場所の空間OSとセキュアに連携する
• 場所や組織の包含関係によるTree状接続
• 用があれば直接接続
– 実空間・仮想空間どちらも扱える
30
政府・自治体
住宅 オフィス 店舗
公開サーバ
企業・サークル
…

29.
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試作の現状と今後
• 空間OSのユーザはエージェント
– 様々なセンサー、ロボット（エアコン、掃除機）…
– クラウド上のサービス、他の空間OS
– 人間
• エージェント基盤としての空間OS
– アーキテクチャの統一 黒板モデル
– プロトコルの統一 HTTP+WebSocket
– データフォーマットの統一 RDF
– 実行記録
– 開発環境と本番環境の統一
• 規格制定基盤としての空間OS
– 規格の機械語
→ 規格のコンパイラを作りたい
31
2019年発表から
規格を形式的に
記述できる
現状
今後

30.
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空間OS 2019
• ツール
データ構造をプログラミング言語で表現
– コンパイラ ： Java → OWL+RDF
– 逆コンパイラ： OWL+RDF → Java
• 物理ノードの構造化
– 入れ子クラス構造
– メッセージキュー
• インスタンスの生成管理
– クラス定義からのインスタンス生成
32
Java以外の
実装も可能

31.
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空間OS202X
• アルゴリズムもRDFへコンパイルしたい
用途：
– ソフトウエアの永続化 → 論理的な環境すべてをデータとして永続
化
• 次世代マシンへデータとアルゴリズムをコピー
• 使用する時代のプログラミング言語へ変換して実行
• 人間にも可読にする → メンテナンス可能
– RDFストアのストアドプロシージャ
• モバイルエージェント
• 規格・バージョン間コンバータ
– IT規格の機械実行可能な定義
• 規格上のアルゴリズム記述をRDF化 → 実行プログラムへ自動変換して検証
• 規格へのツール同梱
– サンプルデータ生成器
– データ検証器
– シミュレータ
– コンバータ
33
すべてをデータ化
世代交代をコピーで

32.
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http://aitc.jp
https://www.facebook.com/aitc.jp
ハルミン
AITC非公式イメージキャラクター
34