(57)【要約】【課題】送出単位（エンティティ）を複製することが適切ではない、または、それが不可能な条件下において、大規模な物流ネットワークを需要および環境の変動に応じて安定的に運用できる経路制御（すなわち、ルーティング）が要望されている。【解決手段】ルーティングシステムは、エンティティを時間または場所を占有した状態で運搬または伝送する複数の媒体と、エンティティを隣接する媒体の間で中継する複数の中継手段とを含む。複数の中継手段の各々は、到来したエンティティについての優先度、および、関連する１または複数の媒体を含むルートについての優先度の少なくとも一方を算出する算出手段と、算出した優先度に基づいて、到来したエンティティを中継する先を確率的に決定する決定手段とを含む。【選択図】図１３
2017061363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンティティを時間または場所を占有した状態で運搬または伝送する複数の媒体と、
前記エンティティを隣接する媒体の間で中継する複数の中継手段とを備え、
前記複数の中継手段の各々は、
到来したエンティティについての優先度、および、関連する１または複数の媒体を含むルートについての優先度の少なくとも一方を算出する算出手段と、
前記算出した優先度に基づいて、到来したエンティティを中継する先を確率的に決定する決定手段とを含む、ルーティングシステム。
【請求項２】
前記算出手段は、関連する１または複数の媒体について、既に発生した事象の情報に基づいて、前記優先度を決定する、請求項１に記載のルーティングシステム。
【請求項３】
前記エンティティには宛先への到着時刻が予め定められており、
前記算出手段は、対象のエンティティに定められている到着時刻に基づいて、前記優先度を決定する、請求項１または２に記載のルーティングシステム。
【請求項４】
前記中継手段は、
１または複数の前記エンティティを一時的に保持する保持手段と、
前記保持手段に保持されているエンティティについての優先度と到来したエンティティの優先度とに基づいて、確率的に選択したエンティティ同士を交換する交換手段とをさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のルーティングシステム。
【請求項５】
前記交換手段は、前記保持手段に保持されているエンティティを対応する宛先へ運搬または伝送する際の優先度と、前記到来したエンティティを対応する宛先へ運搬または伝送する際の優先度とを比較することで、交換対象のエンティティを選択する、請求項４に記載のルーティングシステム。
【請求項６】
エンティティを時間または場所を占有した状態で運搬または伝送する複数の媒体と、前記エンティティを隣接する媒体の間で中継する複数の中継手段とを備えるシステムにおけるルーティング方法であって、
到来したエンティティについての優先度、および、関連する１または複数の媒体を含むルートについての優先度の少なくとも一方を算出するステップと、
前記算出した優先度に基づいて、到来したエンティティを中継する先を確率的に決定するステップを含む、ルーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複製できないエンティティを運搬または伝送するためのルーティングシステムおよびルーティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１４−２４１４８１号公報（特許文献１）に開示されるように、次世代の通信方式および暗号化技術として期待されている量子通信および量子暗号が研究・開発されている。量子通信を用いることで、同一の光回線を用いてより多くの情報量を伝搬でき、また、量子暗号を用いることで、よりセキュアな通信を実現できる。このような量子通信および量子暗号では、従来のパケット通信とは異なり、伝送単位である量子エンタングル状態を複製するという概念が存在しない。
【０００３】
また、例えば、特開平１０−００１２１７号公報（特許文献２）に開示されるような物流システムを考えると、荷物自体は複製することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２４１４８１号公報
【特許文献２】特開平１０−００１２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
量子暗号通信については、それを実現するための要素技術として、中継器および交換機などの研究・開発が続けられているが、想定されている応用例は、限られた範囲での高秘匿化回線などにすぎず、大規模ネットワークへの適用についてはほとんど検討されていない。また、量子暗号通信に用いられる中継器については研究が進んでいるものの、交換機については概念実証ができた段階にすぎない。将来的には、交換機についても実用化が進むものと予想されるが、交換機での処理は中継器での処理に比較して複雑であり、より多くの電力を消費することが想定される。
【０００６】
また、物流システムにおける荷物のルーティングは、基本的には、人の手作業による積替えが必要である。現在、荷物出荷段階での静的なルート決定、および、荷物の追跡（トラッキング）などについては、実用化されているものの、運搬中に生じた何らかの事象によって、事後的または動的にルートを変更する手法については十分には検討されていない。
【０００７】
一例として挙げた量子暗号通信および物流システムなどのように、複製できないエンティティを効率的に運搬または伝送するための技術が将来的には必要となる。すなわち、送出単位（エンティティ）を複製することが適切ではない、または、それが不可能な条件下において、大規模な物流ネットワークを需要および環境の変動に応じて安定的に運用できる経路制御（すなわち、ルーティング）が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある局面に従うルーティングシステムは、エンティティを時間または場所を占有した状態で運搬または伝送する複数の媒体と、エンティティを隣接する媒体の間で中継する複数の中継手段とを含む。複数の中継手段の各々は、到来したエンティティについての優先度、および、関連する１または複数の媒体を含むルートについての優先度の少なくとも一方を算出する算出手段と、算出した優先度に基づいて、到来したエンティティを中継する先を確率的に決定する決定手段とを含む。
【０００９】
好ましくは、算出手段は、関連する１または複数の媒体について、既に発生した事象の情報に基づいて、優先度を決定する。
【００１０】
好ましくは、エンティティには宛先への到着時刻が予め定められており、算出手段は、対象のエンティティに定められている到着時刻に基づいて、優先度を決定する。
【００１１】
好ましくは、中継手段は、１または複数のエンティティを一時的に保持する保持手段と、保持手段に保持されているエンティティについての優先度と到来したエンティティの優先度とに基づいて、確率的に選択したエンティティ同士を交換する交換手段とをさらに含む。
【００１２】
さらに好ましくは、交換手段は、保持手段に保持されているエンティティを対応する宛先へ運搬または伝送する際の優先度と、到来したエンティティを対応する宛先へ運搬または伝送する際の優先度とを比較することで、交換対象のエンティティを選択する。
【００１３】
本発明の別の局面に従えば、エンティティを時間または場所を占有した状態で運搬または伝送する複数の媒体と、エンティティを隣接する媒体の間で中継する複数の中継手段とを備えるシステムにおけるルーティング方法が提供される。ルーティング方法は、到来したエンティティについての優先度、および、関連する１または複数の媒体を含むルートについての優先度の少なくとも一方を算出するステップと、算出した優先度に基づいて、到来したエンティティを中継する先を確率的に決定するステップを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、大規模な物流ネットワークを需要および環境の変動に応じて安定的に運用できる経路制御（すなわち、ルーティング）を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１に従う物流システムでのルーティング方法の概要を説明する模式図である。
【図２】実施の形態１に従う物流システムで用いられる鉄道設備の一例を示す模式図である。
【図３】実施の形態１に従う物流システムで用いられるシステム構成の一例を示す模式図である。
【図４】実施の形態１に従う物流システムで用いられるグローバルコントローラの装置構成を示す模式図である。
【図５】実施の形態１に従う物流システムで用いられるルートコントローラの装置構成を示す模式図である。
【図６】実施の形態１に従う物流システムで用いられる積替えコントローラの装置構成を示す模式図である。
【図７】実施の形態１に従う物流システムで用いられる移送ロボットの装置構成を示す模式図である。
【図８】実施の形態１に従う物流システムで用いられるコンテナに装着されるインテリジェントユニットの装置構成を示す模式図である。
【図９】実施の形態１に従う物流システムにおけるルーティング処理の概要を説明するための模式図である。
【図１０】実施の形態１に従う物流システムにおけるリルーティング処理の概要を説明するための模式図である。
【図１１】実施の形態１に従う物流システムにおける積替え処理の概要を説明するための模式図である。
【図１２】実施の形態１に従う物流システムにおける積替え処理の概要を説明するための模式図である。
【図１３】実施の形態１に従う物流システムにおける積替えコントローラを中心とする処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態１に従う物流システムにおける積替えコントローラを中心とする処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】実施の形態２に従うネットワークシステムの要部の構成を示す模式図である。
【図１６】実施の形態２に従うネットワークシステムにおける処理を説明するための模式図である。
【図１７】実施の形態２に従うネットワークシステムにおける交換処理を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１７】
［Ａ．概要］
本発明の実施の形態において、運搬または伝送されるエンティティは、運搬媒体または伝送媒体を占有するものとする。以下に説明する実施の形態１においては、運搬されるエンティティ（運搬単位）としてコンテナを想定し、運搬媒体として列車または車両などを想定する。また、実施の形態２においては、運搬されるエンティティ（伝送単位）として量子エンタングル状態を想定し、伝送媒体としてネットワークセグメントを想定する。
【００１８】
このようなエンティティ（運搬単位／伝送単位）は、複製できない、あるいは、複製されないものとする。エンティティは、複数の運搬媒体または伝送媒体によって形成される網（ネットワーク）を介して目的地へ運搬または伝送される。複数の運搬媒体または伝送媒体を経由するとき、中継の処理が実行されることになる。
【００１９】
本実施の形態に係る技術思想は、大規模網での経路制御を分散制御で実現する。特に、需要および環境の変動に対して、安定的に運用するための経路制御を実現する。
【００２０】
一般的な制御制御においては、情報を集中管理するサーバに都度アクセスするような構成が採用されることがあるが、このような場合には、トランザクションなどの排他制御がアクセスごとに生じると、負荷が急増し、必要とされる時間内に応答できなくなる。そこで、本実施の形態においては、判断を局所的に行なうことで、トランザクションを用いることなく、集中管理するサーバにログを送信する程度に留める。集中管理するサーバでは、受信した記録を短時間のうちに整理する必要があるが、この程度の処理であれば、時間制限の緩いソフトリアルタイム処理を採用できる。
【００２１】
本実施の形態においては、運搬媒体または伝送媒体は、運搬単位または伝送単位に細分化された領域を提供し、各単位は運搬媒体または伝送媒体の領域を排他的に使用する。単位が目的地に到達するために複数の媒体を経由する場合、媒体間の結節点において交換を処理する主体がルートを決定する。
【００２２】
運搬単位または伝送単位からなる網の結節点において、ある単位に割り当て可能な媒体の領域が存在しない場合、各単位の有する優先度に基づいて、別の単位に既に割り当てられている媒体と、強制的に交換する。この割り当て（交換）は、各媒体の優先度を、所定のスカラ値を出力する関数（典型的には、値範囲は［０，１］とする）に与え、その出力に基づいて交換の生じる確率を決定する。
【００２３】
［Ｂ．実施の形態１］
まず、本発明の実施の形態１として、複製できないエンティティの一例として荷物を想定し、本発明に係る技術思想を大量の荷物を運搬する物流システムに適用した応用例について説明する。
【００２４】
（ｂ１：概要）
実施の形態１に従う物流システムにおいては、小口のコンテナに荷物を収容して運搬することとし、各コンテナは、後述するようなルーティング方法によって決定された指令に従って、運搬および積替えられるものとする。コンテナの積替えには、移送ロボットが用いられて作業自体を自動化することが好ましい。コンテナがセキュアかつトレーサブルである限り、運搬手段としてはどのようなものを用いてもよい。例えば、運搬手段として、トラックやトレーラなどの車両、鉄道、航空機（ドローンなどの小型移動体を含む）、船舶、ベルトコンベアなどが挙げられる。以下の説明では、一例として、鉄道を運搬手段の中心とした物流システムについて例示する。
【００２５】
物流システムにおいては、エンティティである各コンテナ（あるいは、コンテナに収納される１または複数の荷物）を列車の時間および場所を占有した状態で運搬されることになる。
【００２６】
図１は、実施の形態１に従う物流システム１でのルーティング方法の概要を説明する模式図である。図１（Ａ）を参照して、複数の鉄道の路線ＬＮ０１〜ＬＮ０４が設けられており、この路線を経由して荷物が運搬されるものとする。図１（Ａ）には、路線ＬＮ０１上のある運搬元（出発地点）２から路線ＬＮ０３上にある運搬先（目的地）４に荷物を運搬する場合のルート例を示す。２以上の路線が交差する位置に荷物を積替え可能な駅ＳＴＡ０１〜ＳＴＡ０６が設けられているものとする。積替え可能な駅の各々には、エンティティである各コンテナ（あるいは、コンテナに収納される１または複数の荷物）を隣接する路線の間で中継する機能が設けられる。
【００２７】
荷物の運搬段階においては、当該時点で得られる情報（例えば、各ルートの輸送能力、各荷物の到着締切時刻、各ルートの混雑状況など）に基づいて、ルートが決定される。図１（Ａ）に示す例では、出発地２→ルートＲＴ０１→ルートＲＴ０２→ルートＲＴ０３→ルートＲＴ０４→ルートＲＴ０５→目的地４がルートとして決定されている。例えば、路線ＬＮ０１の駅ＳＴＡ０６から駅ＳＴＡ０４までの区間、および、路線ＬＮ０４の駅ＳＴＡ０７から駅ＳＴＡ０４までの区間において、他の路線に比較して混雑しているという情報が予め取得されており、これらの混雑した区間を避けるように上述のようなルートが決定される。このルートでは、駅ＳＴＡ０１およびＳＴＡ０３において、それぞれ別の路線の列車に荷物が積替えられることになる。
【００２８】
その後、図１（Ｂ）に示すように、ルートＲＴ０１まで荷物が運搬された時点で、路線ＬＮ０２の駅ＳＴＡ０２から駅ＳＴＡ０３までの区間で何らかのアクシデントＡＣＣが発生し、当初のルートに沿って荷物を運搬できない状況が発生したとする。この場合、該当の荷物が駅ＳＴＡ０２に到着した時点で、ルートが再計算（リルーティング）され、ルートＲＴ０７→ルートＲＴ０８→ルートＲＴ０９→目的地４が新たなルートとして決定されている。すなわち、該当の荷物がルートＲＴ０２に沿って運搬される前に、ルートＲＴ０６に沿って運搬されるように、処理が切り換えられる。
【００２９】
実施の形態１に従う物流システム１は、このような状況に応じたルートの再計算（リルーティング）をより少ない負荷で実施することができる。すなわち、実施の形態１に従う物流システム１は、積替え可能な駅において、荷物の自動搬送のルーティングに向けられた処理を有しており、荷主に約束した到着締切時刻と到達予想時刻との差に基づいて、運搬に用いられるルートを確率的に選択する。
【００３０】
（ｂ２：鉄道設備）
次に、実施の形態１に従う物流システム１で用いられる鉄道設備について説明する。図２は、実施の形態１に従う物流システム１で用いられる鉄道設備の一例を示す模式図である。
【００３１】
図２には、図１に示す物流システム１で用いられる積替え可能な駅ＳＴＡおよび列車を模式的に示す。図２には、乗客および荷物を混載可能な混載列車１２を用いる例を示す。混載列車１２は、乗客を収容する車両と、荷物を収容する車両とがそれぞれ独立して設けられている。例えば、乗客を収容する車両と荷物を収容する車両との両数は任意に設定できる。荷物のみを積載する貨物列車を採用してもよい。但し、各路線に同一の頻度で列車を運行させた場合を想定すると、混載列車を採用する方が、乗客が列車を利用できる頻度を高めることができ、旅客列車および貨物列車をそれぞれ運行させる場合に比較して、乗客の利便性を高めることができる。
【００３２】
列車が到着するプラットフォームでは、乗客を収容する車両および荷物を収容する車両の位置に応じて、作業エリア１４を乗客が立ち入る乗客エリア１６から分離して、乗客の安全性を確保する。これは、荷物の積替えに移送ロボット１８（例えば、外部装置からの指令に応じて、荷物を取り出し・運搬・再配置する車両）を利用することが想定されているからである。
【００３３】
典型的に、１または複数の荷物がコンテナ１０に収容され、コンテナ１０の単位で、列車への積載、列車からの取り出し、列車間の運搬などが行なわれる。コンテナ１０には、運搬に必要な情報が関連付けられているとする。典型的には、コンテナ１０の外面には、バーコードまたはＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentifier）などの情報記録媒体が付与されており、移送ロボット１８は、これらの情報記録媒体から該当のコンテナ１０に付与された情報を読み出して、自律的に処理を実行する。
【００３４】
（ｂ３：システム構成）
次に、実施の形態１に従う物流システム１で用いられるシステム構成について説明する。図３は、実施の形態１に従う物流システム１で用いられるシステム構成の一例を示す模式図である。図３を参照して、実施の形態１に従う物流システム１は、５つのレイヤ化されたサブシステムから構成される。各サブシステムは、隣接するレイヤのサブシステムへの依存度合いが可能な限り小さくなるように設計されており、レイヤ間は緩く結合されている。すなわち、特定のコントローラがマスターとして機能するのではなく、複数の処理が確率的な規則を含んで並列的に実行される。このような各サブシステムが自律的に並列処理をするようなシステム構成であっても、物流システム１の全体としての処理の安定性は統計的に維持される。このような点において、既存の物流システム、すなわち荷物の運搬ルート決定およびトラッキングなどを集中的に管理するシステムとは異なっている。実施の形態１に従う物流システム１では、各サブシステムが自律的に処理をほぼ独立して実行することで、全体としてのロバスト性を高めている。
【００３５】
より具体的には、物流システム１は、第１レイヤに位置するグローバルコントローラ２０と、第２レイヤに位置するルートコントローラ３０と、荷物を積替え可能な駅ごとに配置される積替えコントローラ４０と、荷物を積替え可能な駅の各々に複数配置される移送ロボット１８と、移送ロボット１８によって取扱われるコンテナ１０とを含む。
【００３６】
積替えコントローラ４０は、第３レイヤに位置し、基本的には、荷物を積替え可能な駅の数だけ配置される。移送ロボット１８は、第４レイヤに位置し、荷物を積替え可能な駅ごとに、当該駅の設備に応じた数だけ配置される。コンテナ１０は、第５レイヤに位置し、列車で運び込まれる、あるいは、駅に持ち込まれる数だけ存在することになる。
【００３７】
併せて、物流システム１は、鉄道事業者が運営するシステムとも緩く結合されている。
以下、各サブシステムの機能について説明する。
【００３８】
（１）グローバルコントローラ２０
グローバルコントローラ２０は、ルートコントローラ３０から提供されるコンテナのフローの統計情報およびアラートに基づいて、物流システム１の動作モードを示すグローバルモードを決定する。グローバルモードとしては、後述するように、通常モード、停止モード、回復モードなどが設定される。
【００３９】
例えば、荷物の集中などがいずれかで生じると、ルートコントローラ３０への指令として、全体としての輸送量を調整することで、コンテナのフローを緩やかに制御する。もし、過度な荷物の集中が生じ、あるいは、何らかの非常事態が生じると、新たに集荷される荷物の量が抑制されるとともに、必要に応じて、グローバルモードが変更される。例えば、甚大な地震が発生した場合には、各コンテナについての優先度が再設定される。各コンテナに対する優先度の算出方法などの詳細については、後述する。
【００４０】
また、グローバルコントローラ２０は、セキュリティおよびユーザとの間のコミュニケーションを担当する。何らかのセキュリティ上の異常が生じると、グローバルコントローラ２０に集められ、ロギングされる。
【００４１】
図４は、実施の形態１に従う物流システム１で用いられるグローバルコントローラ２０の装置構成を示す模式図である。典型的には、グローバルコントローラ２０は、汎用的なコンピュータで実現される。図４を参照して、グローバルコントローラ２０は、プロセッサの一例であるＣＰＵ（Central Processing Unit）２００と、主メモリ２０２と、入力部２０４と、表示部２０６と、通信インターフェイス２０８と、補助記憶部２１０とを含む。各コンポーネントは、内部バス２２０を介して互いにデータ通信可能に構成される。
【００４２】
ＣＰＵ２００は、補助記憶部２１０に格納されているプログラムを読み出して、主メモリ２０２に展開した上で、指定された順序で命令を実行する。入力部２０４は、キーボード、マウス、タッチパネルなどで構成され、ユーザ操作を受け付ける。表示部２０６は、ディスプレイなどで構成され、ＣＰＵ２００などの処理によって得られる演算結果をユーザへ通知する。通信インターフェイス２０８は、例えば、イーサネット（登録商標）などに準拠した通信デバイスで構成され、下位レイヤにあるルートコントローラ３０と接続される。
【００４３】
補助記憶部２１０は、ルートコントローラ３０から提供される統計情報２１６、および、アラートなどを含むログ情報２１８を格納する。モード決定プログラム２１２は、上述したようなグローバルモードを決定するための処理を実現するための命令群を含む。ロギングプログラム２１４は、上述したようなロギングを実現するための命令群を含む。
【００４４】
（２）ルートコントローラ３０
ルートコントローラ３０は、各コンテナについて、ルートプランを決定する機能３２、予約機能３４、優先度の管理機能３６を有する。ルートコントローラ３０のルートプランを決定する機能３２において、荷物が集荷された際に、余裕時間を反映した優先度に基づいて、当該荷物についてのルートが推定される。グローバルコントローラ２０または積替えコントローラ４０からの要求に応じて、ルートが再計算（リルーティング）されてもよい。予約機能３４の処理部分を除いて、分散システムを採用することもできる。予約機能３４は、例えば、ある旅客列車を貨物列車に変更する処理を実行するようにしてもよい。荷物を収容するコンテナ１０が占めるスペースは、旅客列車で乗客が占めるスペースに比較して小さいので、旅客列車を貨物列車として用いることには何らの技術的な困難性はないと想定される。逆に、輸送量の調整についても、貨物列車に代えて旅客列車を運行することで実現できる。
【００４５】
また、ルートコントローラ３０は、鉄道事業者の列車管理システム５０と接続されており、列車の運行情報などを取得する。そして、ルートコントローラ３０は、鉄道事業者の列車管理システム５０からの情報に基づいて、必要に応じてルートを再計算（リルーティング）し、積替えコントローラ４０へその結果を与える。
【００４６】
ルートコントローラ３０でのルートの再計算（リルーティング）などの詳細については、後述する。
【００４７】
図５は、実施の形態１に従う物流システム１で用いられるルートコントローラ３０の装置構成を示す模式図である。典型的には、ルートコントローラ３０は、汎用的なコンピュータで実現される。図５を参照して、ルートコントローラ３０は、プロセッサの一例であるＣＰＵ３００と、主メモリ３０２と、入力部３０４と、表示部３０６と、補助記憶部３１０と、上位通信インターフェイス３２０と、下位通信インターフェイス３２２と、情報共有インターフェイス３２４とを含む。各コンポーネントは、内部バス３０８を介して互いにデータ通信可能に構成される。
【００４８】
ＣＰＵ３００は、補助記憶部３１０に格納されているプログラムを読み出して、主メモリ３０２に展開した上で、指定された順序で命令を実行する。上位通信インターフェイス３２０は、例えば、イーサネット（登録商標）などに準拠した通信デバイスで構成され、上位レイヤにあるグローバルコントローラ２０と接続される。下位通信インターフェイス３２２は、下位レイヤにある１または複数の積替えコントローラ４０と接続される。情報共有インターフェイス３２４は、鉄道事業者の列車管理システム５０と接続され、必要な情報を取得する。
【００４９】
補助記憶部３１０は、積替えコントローラ４０から提供される積替え結果３１８を格納する。ルートプラン決定プログラム３１２は、上述したようなルートプランを決定する機能３２を実現するための命令群を含む。予約プログラム３１４は、上述したような予約機能３４を実現するための命令群を含む。優先度管理プログラム３１６は、上述したような優先度の管理機能３６を実現するための命令群を含む。
【００５０】
（３）積替えコントローラ４０
積替えコントローラ４０は、荷物を積替え可能な駅ＳＴＡにて駅設備５２と連携し、コンテナ１０の積替えを担当する。積替えコントローラ４０の主たる機能は、ルートコントローラ３０からルート指令を受け付けるとともに、そのルート指令に基づいて、コンテナ１０の積替えをスケジュールすることである。より具体的には、積替えコントローラ４０は、駅ＳＴＡに到着した列車から取り出すべきコンテナ１０を決定するとともに、当該取り出したコンテナ１０を別の列車に積載し、新たな宛先を指定する。このようなスケジュールの指令は、対象となる移送ロボット１８へ与えられる。
【００５１】
中継手段として機能する積替えコントローラ４０は、到来したエンティティである各コンテナ（あるいは、コンテナに収納される１または複数の荷物）についての優先度、および、関連する１または複数の目的地までのルートについての優先度を算出する。そして、積替えコントローラ４０は、算出した優先度に基づいて、到来したエンティティを中継する先を確率的に決定する。
【００５２】
このような積替えコントローラ４０でのスケジューリング処理は、優先度に基づくフロー制御によって実現される。例えば、いずれかの列車が到着すると、積替えコントローラ４０は、優先度の低いコンテナ１０を取り出し、それに代えて、列車を待っていた優先度の高いコンテナ１０を当該列車に積載する。実施の形態１に従う物流システム１においては、このような積替えは、各コンテナ１０の優先度の相違に基づいて確率的に実行される。このような処理を採用することで、積替えスケジューリングにおいて、優先度が逆転するような問題を回避できる。積替えスケジューリングを確率的に行なうことで、化学反応における動的な平衡に類似した挙動となり、大規模システムにおいても非常に処理を安定化できる。すなわち、大量のコンテナ１０が到着し、スケジューリング処理を再度行なう必要が生じた場合であっても、安定して処理を実行できる。このようなサブシステム同士が緩く結合された構成を採用することで、スケーラビリティの面においてより有利となる。
【００５３】
積替えコントローラ４０は、積替え状況などをルートコントローラ３０へ与える。積替えコントローラ４０は、予定されていた積替えが完了すると、その積替え結果をルートコントローラ３０へ与えられ、ルートコントローラ３０は、その積替え結果に基づいて各コンテナ１０（および、それに格納された荷物）をトラッキングする。
【００５４】
例えば、あるコンテナを別の列車へ積替えることが予定されている場合、その積替え作業が遅延したとき、あるいは、当該積替え先の列車に間に合わないときには、積替えコントローラ４０は、ルートコントローラ３０に対してルートの再計算を要求する。
【００５５】
積替えコントローラ４０は、コンテナからの報告されたアラートなどを受信すると、それをルートコントローラ３０へ転送する。
【００５６】
図６は、実施の形態１に従う物流システム１で用いられる積替えコントローラ４０の装置構成を示す模式図である。典型的には、積替えコントローラ４０は、汎用的なコンピュータで実現される。図６を参照して、積替えコントローラ４０は、プロセッサの一例であるＣＰＵ４００と、主メモリ４０２と、入力部４０４と、表示部４０６と、補助記憶部４１０と、上位通信インターフェイス４２０と、下位通信インターフェイス４２２と、情報共有インターフェイス４２４とを含む。各コンポーネントは、内部バス４０８を介して互いにデータ通信可能に構成される。
【００５７】
ＣＰＵ４００は、補助記憶部４１０に格納されているプログラムを読み出して、主メモリ４０２に展開した上で、指定された順序で命令を実行する。上位通信インターフェイス４２０は、上位レイヤにある積替えコントローラ４０と接続される。下位通信インターフェイス４２２は、下位レイヤにある１または複数の移送ロボット１８と接続される。情報共有インターフェイス３２４は、鉄道事業者の駅設備５２と接続され、必要な情報を取得する。
【００５８】
補助記憶部４１０は、それぞれの移送ロボット１８から提供されるログ情報４１４を格納する。スケジューリングプログラム４１２は、スケジューリング処理を実現するための命令群を含む。
【００５９】
（４）移送ロボット１８
移送ロボット１８は、荷物を積替え可能な駅ＳＴＡにて、コンテナ１０の運搬などを担当する。完全自動化された移送ロボット１８を採用してもよいが、実現をより容易化するために、ＩＴＳシステム５４を用いて移送ロボット１８を制御することが好ましい。より具体的には、駅ＳＴＡの各々に配置されたＩＴＳシステム５４が移送ロボット１８をガイドすることで、例えば、空港の荷物搬送システムと同様の実装にて実現できる。
【００６０】
図２に示すように、駅ＳＴＡでは、移送ロボット１８の移動範囲を、乗客エリア１６から分離された作業エリア１４内に区切ることがより好ましい。
【００６１】
図７は、実施の形態１に従う物流システム１で用いられる移送ロボット１８の装置構成を示す模式図である。図７を参照して、移送ロボット１８は、コントローラ１８０と、バッテリ１８４と、走行用モータドライバ１８６と、昇降用モータドライバ１８８と、上位通信インターフェイス１９６と、アンテナ１９７と、制御用通信インターフェイス１９８とを含む。
【００６２】
コントローラ１８０は、積替えコントローラ４０からの指令を指令格納部１８２に格納し、その指令に従って、走行用モータドライバ１８６および昇降用モータドライバ１８８へ制御指令を与える。走行用モータドライバ１８６は、コントローラ１８０からの制御指令に従って、走行用モータ１９１〜１９４を駆動する。昇降用モータドライバ１８８は、コントローラ１８０からの制御指令に従って、昇降用モータ１９０を駆動する。走行用モータ１９１〜１９４は、移送ロボット１８の駆動輪に接続されており、移送ロボット１８を移動させる。昇降用モータ１９０は、コンテナ１０の取り出しおよび再配置などの機構を駆動する。
【００６３】
バッテリ１８４は、走行用モータドライバ１８６および昇降用モータドライバ１８８へ電力を供給する。
【００６４】
上位通信インターフェイス１９６は、上位レイヤにある積替えコントローラ４０から指令を受信するとともに、積替え結果などの情報を積替えコントローラ４０へ送信する。制御用通信インターフェイス１９８は、ＩＴＳシステム５４から現在位置などの情報を取得する。上位通信インターフェイス１９６および制御用通信インターフェイス１９８は、無線通信を採用することが好ましい。アンテナ１９７は、コンテナ１０から情報を読取るとともに、情報を書込む。
【００６５】
コントローラ１８０は、ＩＴＳシステム５４からの現在位置などの情報をフィードバックに用いて、与えられた指令に沿って挙動を制御する。
【００６６】
（５）コンテナ１０
コンテナ１０は、セキュリティおよび追跡性の確保された車輪付き台車であり、１または複数の荷物を収容する。基本的には、コンテナ１０は、そのまま車両室内に配置されることが想定されている。
【００６７】
コンテナ１０の各々は、各種の情報を格納する記憶媒体が装着されている。装着される記憶媒体としては、再書き込み可能なデバイスが好ましい。例えば、ＲＦＩＤ、再生可能な印字デバイスに印刷された１次元または２次元バーコード、半導体記録デバイスなどが用いられてもよい。
【００６８】
格納される情報としては、各コンテナ１０の識別情報（ＩＤ）、所有者、目的地、締切時刻などが挙げられる。積替えコントローラ４０から各コンテナ１０に対して、優先度、ルート、予想到着時間などが与えられる。移送ロボット１８によるコンテナ１０の取扱い開始タイミングおよび取扱い終了タイミングにおいて、対応するイベント情報が積替えコントローラ４０へ与えられる。
【００６９】
コンテナ１０は、セキュリティおよび安全のためのセンサが搭載されていてもよい。すべての活動は、取扱いされる駅に配置されている積替えコントローラ４０へ与えられる。いずれかのコンテナ１０が積替えコントローラ４０との接続を喪失した場合、あるいは、何らかの異常事態（衝撃または無理な開封など）を検出した場合には、積替えコントローラ４０は、蓄積されている最終ログに基づく検索処理を開始する。
【００７０】
図８は、実施の形態１に従う物流システム１で用いられるコンテナ１０に装着されるインテリジェントユニット１００の装置構成を示す模式図である。図８を参照して、コンテナ１０に装着されるインテリジェントユニット１００は、ＲＦＩＤ技術を利用したものであり、制御回路１０２と、アンテナ１０４と、記憶部１０６と、センサ１０８とを含む。
【００７１】
制御回路１０２は、アンテナ１０４にて受信される電波を駆動電力として動作し、受信した電波に含まれるコマンドに従って処理を実行する。具体的には、制御回路１０２は、記憶部１０６に格納される情報を読み出して、その読み出した情報を含む電波を応答する。また、制御回路１０２は、受信した電波に含まれる情報を記憶部１０６に格納する。
【００７２】
センサ１０８としては、加速度センサ、衝撃センサ、音センサなどが用いられ、コンテナ１０に対して何らかの異常事態が発生したか否かを主として検出する。制御回路１０２は、センサ１０８によって検出された情報を、移送ロボット１８からのクエリに応答して回答する。
【００７３】
（ｂ４：ルーティングの基本的な考え方）
実施の形態１に従う物流システム１においては、現実的なサービスを提供するために重要である、様々な障害においても、ロバスト性の高いリスケジューリングアルゴリズムを有するルーティング方法を採用する。
【００７４】
まず、何らかの理由によって列車のスケジュールが変更され、当初の運行プランを変更せざるを得なくなったような場合（例えば、何らかの事故によって一時的な運行停止後の回復処理など）のルーティングアルゴリズムを考える。基本的な考え方としては、緩い結合、すなわち確率的なルーティングの採用である。このような考え方は、例えば、インターネットの基本的なプロトコルにも使用されている。
【００７５】
但し、インターネット上のパケットと物流システム上の荷物との間には、運搬コストおよび複製の可否において決定的な違いがある。具体的には、インターネットでは、受領確認を受信できない場合（すなわち、パケットが喪失した場合）には、送信者は、単に同一のパケットを再送することができる。また、事実上、情報パケットの実際の位置を知ることは不可能である。また、再送できることを考慮して、伝送の正確性を犠牲にすれば、交換機での処理コストを低減できる。
【００７６】
これに対して、物流システムにおいては、荷物の運搬コストは情報パケットに比較して非常に高く、荷物を複製することはできない。但し、情報通信技術の発達によって、トラッキング、ルートプランニング、予約などのサービスについては、より低コストで提供することができる。
【００７７】
そこで、実施の形態１に従う物流システムで採用されるルーティング方法では、スケジューリング処理およびリスケジューリング処理において、バイアス度合いを異ならせたランダム方式にて荷物を送り出す先を動的に決定する。
【００７８】
（ｂ５：ルーティング処理）
次に、複数の選択可能なルートが存在する場合に、どのようにルートを決定するのかについて説明する。
【００７９】
図９は、実施の形態１に従う物流システム１におけるルーティング処理の概要を説明するための模式図である。図９を参照して、例えば、ある荷物をＣ駅まで運搬する場合を想定する。図９に示す例では、Ａ駅からＣ駅まで直行する一番早い列車を利用すれば、当該荷物の到着締切時刻まで４時間の余裕時間があるとする。すなわち、最も早い列車を利用できれば、到着締切時刻の４時間前にＣ駅へ到着できるとする。
【００８０】
ここで、Ａ駅からＣ駅まで直行する直近の列車が満載状態である（空スペースがない）場合には、Ａ駅からＣ駅まで直行する次の列車（現時点から２時間後に出発する）を待つルート１と、Ａ駅からＢ駅を経由してＣ駅に到着する列車を利用するルート２とが存在し得る。ルート２では、Ｃ駅まで到着するのに、３時間だけ余分な時間を要するものとする。
【００８１】
実施の形態１に従う物流システム１では、複数のルートが選択可能である場合には、少なくとも余裕時間を含む優先度を用いて、ルートを確率的に選択するものとする。図９に示す例では、ルート１を採用すると、余裕時間は２時間となり、ルート２を採用すると、余裕時間は１時間となる。余裕時間が長いほど好ましいので、余裕時間が長いほど、優先度はより高い値として算出される。
【００８２】
例えば、単純に、優先度が余裕時間の長さに比例するとすれば、ルート１（余裕時間：２時間）とルート２（余裕時間：１時間）との優先度の比は２：１となり、２／３の確率でルート１が選択され、１／３の確率でルート２が選択されることになる。
【００８３】
（ｂ６：優先度の算出処理）
上述したように、複数のルートが選択可能な場合に、コンテナの到着締切時刻までの余裕時間によって重み付けした上で、それらの複数のルートから１つのルートがランダムに選択される。すなわち、余裕時間に基づく、バイアス度合いを異ならせたランダム方式にて、ルートが選択される。ルート選択に関して、余裕時間を用いた優先度の算出方法としては、以下に示す（１）式に従って算出できる。
【００８４】
Ｐｉ＝ａ（ＭＴｉ）    …（１）
Ｐｉはルートｉについての優先度を示し、ＭＴｉは、ルートｉについての推定された余裕時間を示す。また、補正係数ａは、正規化するための正数であり、例えば、以下に示す（２）式に従って算出できる。
【００８５】
【数１】
2017061363.tif 000003
【００８６】
ここで、ｎは選択可能なルートの総数を示す。算出される優先度に基づいて、コンテナ１０の各々についてルートが選択される。優先度の算出に用いられる余裕時間ＭＴｉは、各コンテナ１０の到着締切時刻に応じて異なったものとなる。
【００８７】
優先度は、到着締切時刻に基づいて算出され、所定の単位時間ごとに優先度はアップデートされる。余裕時間は、鉄道事業者の列車管理システム５０からの情報から推定される推定到着時刻に基づいて算出される。このように、エンティティである各コンテナ（あるいは、コンテナに収納される１または複数の荷物）には宛先への到着時刻が予め定められており、ルートコントローラ３０は、対象のエンティティに定められている到着時刻に基づいて、優先度を決定する。
【００８８】
上述の優先度の算出方法に加えて、各種のファクタをさらに加えてもよい。例えば、特定のルートについては可能な限り選択しないことが好ましい場合には、当該ルートに対して、優先度を下げるようなファクタを加算してもよい。例えば、荷物が精密部品などの場合に、相対的に揺れの大きな山岳ルートは避けるべきといった場合が想定される。あるいは、リチウムイオン電池のように、航空機に貨物して積載することが禁止されている場合には、他のルートの優先度に比較して、十分に小さな優先度となるようなファクタを付与することで、ルートが選択されないようにしてもよい。
【００８９】
さらに、余裕時間に重み付けを行なってもよい。このような重み付けは、利用する路線ごとに重み係数を決定しておき、これらの重み係数を利用するようにしてもよい。重み係数は、過去の履歴に基づいて、各コンテナ１０が積載されてから取り出されるまでの途中駅での需要予測に基づいて決定してもよい。
【００９０】
但し、特定のルートを選択してはならない場合には、当初の選択肢に当該ルートを含めないような前処理を行なってもよい。
【００９１】
（ｂ７：リルーティング処理）
上述のような優先度を用いたルーティング処理によってルートを決定した後、運行状況が変化する（例えば、混雑またはアクシデント）と、荷物が直近の駅に到着した時点で、再度のルーティング処理（リルーティング処理）が実行されてもよい。この場合には、当該状況下での優先度が再度算出される。すなわち、ルートコントローラ３０は、関連する１または複数のルートについて、既に発生した事象の情報に基づいて、優先度を決定する。
【００９２】
例えば、駅設備が満杯であるとか、故障により荷物の積み下ろしができないような場合などにもスケジュールが再設定される。積み下ろし予定の駅が経由地である場合には別ルートが検索されてもよいし、積み下ろし予定の駅が目的地である場合には代替の駅からトラックなどで輸送するようにしてもよい。さらにあるいは、代替の駅に一時的に保管しておくようにしてもよい。代替の駅の駅は、担当者が手動で設定してもよいし、予め定められた規則に従って自動的に決定してもよい。
【００９３】
図１０は、実施の形態１に従う物流システム１におけるリルーティング処理の概要を説明するための模式図である。図１０において、ルート１は、駅ＳＴＡ０１→路線ＬＮ０１経由→駅ＳＴＡ０５のルートを示す。ルート２は、駅ＳＴＡ０１→路線ＬＮ０２経由→駅ＳＴＡ０３→路線ＬＮ０３経由→駅ＳＴＡ０５のルートを示す。ルート３は、駅ＳＴＡ０１→路線ＬＮ０１経由→駅ＳＴＡ０６→路線ＬＮ０４経由→駅ＳＴＡ０７→路線ＬＮ０３経由→駅ＳＴＡ０５のルートを示す。
【００９４】
図１０（Ａ）には、初期のルーティング処理において、各ルートについての優先度が算出され、その算出された優先度が最も高い（図１０（Ａ）の例では、「４」）ルート１が選択されたとする。すなわち、初期のルーティング処理においては、出発地２から路線ＬＮ０１を経由して目的地４へ直行する列車を利用するルート１が選択されたとする。
【００９５】
その後、荷物が駅ＳＴＡ０１へ到着したときに、路線ＬＮ０１の駅ＳＴＡ０６から駅ＳＴＡ０４までの区間が混雑していることが判明したとする。すると、駅ＳＴＡ０１において、各ルートの優先度が再度算出される。このとき、ルート１の途中区間で混雑が生じていることによって、算出されるルート１の余裕時間（ＭＴ１）は、「４」から「０．５」に変化する。一方で、ルート２の運行状況は変化しないので、その余裕時間（ＭＴ２）は「３」のままである。上述の（１）式に従えば、優先度は余裕時間に比例するため、その結果、ルート１〜３のうちでは、ルート２の優先度が最も高くなり（図１０（Ａ）の例では、余裕時間（ＭＴ２）＝「３」に比例する値）、使用されるルートがルート１からルート２へ変更される。
【００９６】
その後、図１０（Ｂ）に示すように、その後、荷物が駅ＳＴＡ０２へ到着したときに、路線ＬＮ０２の駅ＳＴＡ０２から駅ＳＴＡ０３までの区間で何らかのアクシデントＡＣＣが発生し、当初のルートに沿って荷物を運搬できない状況が発生していることが判明したとする。すると、駅ＳＴＡ０２においても、各ルートの余裕時間が再度算出される。ルート２の途中区間でアクシデントが発生していることによって、算出されるルート２の余裕時間は、「３」から「０」に変化する。一方で、ルート３の運行状況は変化しないので、その余裕時間は「１」のままである。上述したように優先度は余裕時間に比例するため、ルート１〜３のうちでは、ルート１の優先度が最も高くなり（図１０（Ｂ）の例では、余裕時間（ＭＴ１）＝「１」に比例する値）、使用されるルートがルート２からルート３へ変更される。
【００９７】
このように、実施の形態１に従う物流システム１では、ルーティング処理に加えて、李ルーティング処理を実行することで、運行状況に応じて、最も適切なルートが都度選択されることになる。これにより、運行状況に応じて、到着時刻が最も早くなるようなルートが動的に選択される。
【００９８】
このようなルーティング処理およびリルーティング処理は、荷物を積替え可能な駅ＳＴＡの各々に配置される積替えコントローラ４０によって実行される。すなわち、他の駅に配置される積替えコントローラ４０での判断結果に依存することなく、最適な判断が都度行なわれるので、スケーラブルなシステムを実現できる。上述したフロー制御と相まって、ルートの確率的な選択を採用したとしても、システム全体としてのサービス品質を統計的に維持できるものと考えられる。
【００９９】
積替えコントローラ４０とルートコントローラ３０との間の通信量は、コンテナ１０の数ではなく、駅の数に大きく依存することになるが、この場合、通信量の上限は予測可能な量であり、この通信にはトランザクション処理を必要としない。そのため、運搬されるコンテナ１０の量が大幅に増大しても、システム全体としての負荷が大幅に増加することはない。
【０１００】
（ｂ８：積替え処理）
積替えコントローラ４０は、ルートコントローラ３０に対して、当該駅に接近中の車両についての利用可能なシート（すなわち、列車内のスペース）を問い合わせる。ルートコントローラ３０は、それぞれのコンテナ１０（１または複数の荷物）の優先度に従って、特定のコンテナ１０に対して積載するためのスペースを割り当てる。そのため、駅ＳＴＡでは、それらの優先度の差に依存して、積替え対象となるコンテナ１０が発生する。
【０１０１】
図１１および図１２は、実施の形態１に従う物流システム１における積替え処理の概要を説明するための模式図である。
【０１０２】
図１１を参照して、Ａ駅にて、Ｃ駅行のコンテナ１０Ａを受け付けるとともに、Ｂ駅にて、Ｃ駅行のコンテナ１０Ｂを受け付けたとする。例えば、Ａ駅で受け付けたコンテナ１０Ａを列車に積載し、空スペースがない、すなわち満載状態になったとする。この場合、列車がＣ駅に到着したときには、コンテナ１０Ｂを当該列車に積載することができず、積み残しとなる。ここで、コンテナ１０Ｂの到着締切時刻が迫っている場合には、サービス品質上の問題を生じ得る。
【０１０３】
そこで、各コンテナ１０（あるいは、荷物）に対して、優先度の概念を導入し、列車が積替え可能な駅に到着した時点で、当該列車に積載されているコンテナと駅に滞留しているコンテナとの間で優先度を比較し、より優先度の高いコンテナを確率的に選択して、コンテナ間で積替えを行なうものとする。
【０１０４】
例えば、図１２に示すように、余裕時間（すなわち、到着締切時刻と現在時刻との差）に基づく優先度Ｐをコンテナ１０ごとに算出し、算出された優先度に基づいて、確率的に積替え対象のコンテナ１０を選択する。例えば、Ａ駅で受け付けられた時点において、コンテナ１０Ａの優先度Ｐ＝５（通常レベル）であるとする。列車がＢ駅に到着した時点において、時間の経過に伴ってコンテナ１０Ａの優先度Ｐ＝４（急ぎレベル）に変化する。すなわち、締切が近付いて優先度が上昇する。一方で、Ｂ駅で受け付けられた時点において、コンテナ１０Ｂの優先度Ｐ＝１（至急レベル）であるとすると、コンテナ１０Ｂの優先度は、コンテナ１０Ａの優先度に比較して高いので、Ｂ駅に列車が到着した時点で、コンテナ１０Ａが列車から取り出されて、新たにコンテナ１０Ｂが積載される。
【０１０５】
列車が積替え可能な駅に到着するたびに、当該列車に積載されているコンテナの優先度および当該駅に滞留しているコンテナの優先度を算出し、交換対象のコンテナが確率的に選択され、積替え処理が実行される。
【０１０６】
各コンテナの優先度Ｐ′ｉは、例えば、余裕時間ＭＴ′ｉを用いて、以下に示す（３）式に従って算出できる。
【０１０７】
【数２】
2017061363.tif 000004
【０１０８】
ここで、ｍはある駅に滞留しているコンテナ１０と当該駅に到着した列車に積載されているコンテナ１０の総数を示す。算出される優先度Ｐ′ｉに基づいて、任意のコンテナ１０間の交換確率が評価される。例えば、ｉ番目のコンテナ１０の優先度Ｐ′ｉと、ｊ番目のコンテナ１０の優先度Ｐ′ｊとの比を用いて、ｉ番目のコンテナ１０が交換対象として選択される確率ＰＳ′ｉは、以下に示す（４）式に従って算出できる。
【０１０９】
ＰＳ′ｉ＝Ｐ′ｉ／（Ｐ′ｉ＋Ｐ′ｊ）    …（４）
なお、積替え処理が失敗することもあるので、シグモイド関数などを用いて、バイアスを与えた上で選択するようにしてもよい。このようなバイアスを与えることで、発振などによる不具合を防止できるとともに、積替え処理時に発生するトラブルに対するロバスト性を高めることができる。
【０１１０】
このように、列車の停車駅において、優先度の高いコンテナ１０などが待機している場合に、到着した列車が満載状態である（空スペースがない）ときには、優先度が相対的に低いコンテナ１０と交換される。このコンテナ１０の交換は、優先度の比に基づいて確率的に実施される。但し、列車の停車時間（交換作業に使える時間）を考慮して、コンテナ１０の交換が行なわれない場合もある。
【０１１１】
すなわち、実施の形態１に従う物流システム１においては、積替え可能な駅ＳＴＡおよび積替えコントローラ４０（中継手段）は、１または複数のエンティティ（コンテナ）を一時的に保持する保持機能を有しており、この保持されているエンティティについての優先度と到来したエンティティの優先度とに基づいて、確率的に選択したエンティティ同士を交換する。
【０１１２】
このような交換作業に際して、上述の（３）式に示されるように、積替えコントローラ４０は、保持されているエンティティを対応する宛先へ運搬または伝送する際の優先度と、到来したエンティティを対応する宛先へ運搬または伝送する際の優先度とを比較することで、交換対象のエンティティを選択する。
【０１１３】
なお、多くのコンテナ１０が滞留するような駅には、これらを一時的に収納するバッファを設けてもよい。相対的に優先度の低いコンテナ１０については、このバッファに格納して、所定周期ごとに各コンテナ１０の優先度を算出し、いずれのコンテナ１０を列車に積載すべきかを決定してもよい。
【０１１４】
積替えにより列車から降ろされたコンテナ１０、あるいは、予定していた列車に積載することができなかったコンテナ１０については、必然的に到着予定時刻が繰り下がり、余裕時間が減少するため、優先度は高くなる。この優先度が高まったコンテナ１０については、グローバルコントローラ２０へ報告される。
【０１１５】
（ｂ９：ルートコントローラによる制御）
上述のようなリルーティング処理が部分的に生じるような場合には問題ないが、大規模災害（例えば、異常気象（台風・大雨・大雪）など）が発生したような場合には、全部のコンテナ１０に対して、リルーティング処理を含むリスケジューリング処理が発生する。このような場合には、積替えコントローラ４０からルートコントローラ３０に対して大量のクエリが送信され、ルートコントローラ３０からのレスポンス速度が低下する。この結果、次の列車が到着する前にリスケジューリング処理を完了できない可能性がある。さらに、この場合には、処理されるコンテナ１０の数に応じた量のクエリが送信されることになる。ルートコントローラ３０のレスポンス速度の低下によって、コンテナ１０の積替えが失敗すると、さらに多くのリスケジューリング処理が実行され、より多くのリクエストが送信されることになる。このような状況になると、システム全体がダウンする可能性もある。このようなシステムダウンを防止するために、実施の形態１に従う物流システム１では、優先度の低いコンテナ１０を空スペースがある場合にのみ運搬するという取扱いをする。この結果、優先度の低いコンテナ１０は、より高い優先度のコンテナ１０と交換されることになる。いずれかのコンテナ１０に対して、要求がなされたとき、より高い優先度および新たな目的地が指定される。このようなコンテナ１０は、ローリングストックとして扱われ、何らかの大災害が生じたときに、予備のコンテナ１０として機能する。
【０１１６】
このように、多くのコンテナ１０についての優先度が一斉に高まった場合には、グローバルコントローラ２０がグローバルモード（通常モード、停止モード、回復モード）を変更するようにしてもよい。
【０１１７】
通常モードは、すべての運搬要求を受け付けるモードである。但し、到着締切期限が設定されているものについては、予約状況に応じて、受け付けを制限してもよい。
【０１１８】
停止モードは、混雑している路線および何らかの障害が発生している路線において、特定区間または対象の全区間についての運搬要求の受け付けを制限するモードである。該当する区間へのコンテナ１０の発送を保留するともに、当該区間に向けられた予約はキャンセルされる。
【０１１９】
回復モードは、停止モードから通常モードへの復旧段階において設定されるモードであり、すべてのコンテナ１０が列車から降ろされる。そして、優先度および到着締切時刻が再度計算される。そして、再計算された優先度に応じて、各駅で対象となるコンテナが列車に積み込まれる。
【０１２０】
（ｂ１０：処理手順）
次に、積替えコントローラ４０を含む駅での処理手順について説明する。
【０１２１】
図１３および図１４は、実施の形態１に従う物流システム１における積替えコントローラ４０を中心とする処理手順を示すフローチャートである。図１３には、通常モードにおける処理手順を示し、図１４には、大規模災害などが発生した場合の処理手順を示す。
【０１２２】
図１３を参照して、いずれかのコンテナ１０の積替えが失敗したとする（イベントＥＶ１）と、積替えコントローラ４０は、リスケジューリング処理を実行する（ステップＳ１０〜Ｓ２０）。具体的には、積替えコントローラ４０は、ルートコントローラ３０に対して、選択可能なルートを問い合わせる（ステップＳ１０）。この問合せに対して、ルートコントローラ３０は、そのローカルプロセスとして、選択可能なルートを算出し、その算出したルートを積替えコントローラ４０へ応答する（ステップＳ１００）。
【０１２３】
続いて、積替えコントローラ４０は、対象のコンテナについての余裕時間ＭＴ′ｉ、優先度Ｐ′ｉ、補正係数ａなどを算出し（ステップＳ１２）、算出された優先度などに基づいて、対象のルートを決定する（ステップＳ１４）。そして、積替えコントローラ４０は、決定したルートでコンテナ１０を運搬するための予約をルートコントローラ３０に対して要求する（ステップＳ１６）。この要求に対して、ルートコントローラ３０は、そのグローバルプロセスとして、グローバルコントローラ２０と情報を遣り取りして、対象となる列車のスペースなどの予約を試みる（ステップＳ１１０）。ルートコントローラ３０は、予約の成否を積替えコントローラ４０へ応答する。
【０１２４】
積替えコントローラ４０は、必要な予約が成功したか否かを判断する（ステップＳ１８）。必要な予約が失敗していれば（ステップＳ１８においてＮＯ）、積替えコントローラ４０は、次のルートの候補を選択し（ステップＳ２０）、ステップＳ１６以下の処理を繰り返す。
【０１２５】
これに対して、必要な予約が成功していれば（ステップＳ１８においてＹＥＳ）、積替えコントローラ４０は、移送ロボット１８の指定処理（ステップＳ２２およびＳ２４）を実行する。具体的には、積替えコントローラ４０は、１または複数の移送ロボット１８に対して、対象のコンテナを対象の列車に積載するために必要な指令を与える（ステップＳ２２）。列車が到着すると（イベントＥＶ２）、指令を受けた移送ロボット１８が対象のコンテナ１０を当該列車に積載しようと試みる。但し、列車の停車時間が限られている場合もあるので、コンテナ１０の積載が失敗する場合もある。列車が出発すると（イベントＥＶ３）、積替えコントローラ４０は、今回の積替えが成功したか否かを判断する（ステップＳ２４）。積替えが失敗していれば（ステップＳ２４においてＮＯ）、ステップＳ１０以下の処理が再度実行される。
【０１２６】
積替えが成功していれば（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、当該コンテナ１０についての積替え処理は終了する。
【０１２７】
一方、大規模災害などが発生した場合には、積替えコントローラ４０とルートコントローラ３０との間の情報の遣り取りを制限するようなモードで処理が実行される。以下、このようなモードの処理を説明する。
【０１２８】
図１４に示す処理手順においては、図１３に示す処理手順における、ルートコントローラ３０でのグローバルプロセスである予約の試み（ステップＳ１１０）に代えて、空スペースの有無をある程度の不正確性を有しつつ、回答するという処理に代えている。この空きスペースの有無の回答は、ルートコントローラ３０のローカルプロセスとして実行可能であるので、問合せが増加したとしても、上位レイヤにあるグローバルコントローラ２０に対する負荷はそれほど増大しない。その上で、ルートコントローラ３０は、それほど高くない頻度で、グローバルプロセスとして、各列車の空きスペースの状況を更新する（ステップＳ１１２）。
【０１２９】
このようなルートコントローラ３０と積替えコントローラ４０との間の緩い結合を採用することで、何らかの事象によって、大量のコンテナ１０に対するリスケジューリング処理が必要になった場合であっても、システムダウンには進展しないようにしている。
【０１３０】
具体的な手順としては、いずれかのコンテナ１０の積替えが失敗したとする（イベントＥＶ１）と、積替えコントローラ４０は、ルートコントローラ３０に対して、選択可能なルートを問い合わせる（ステップＳ１０）。この問合せに対して、ルートコントローラ３０は、そのローカルプロセスとして、選択可能なルートを算出し、その算出したルートを積替えコントローラ４０へ応答する（ステップＳ１００）。
【０１３１】
続いて、積替えコントローラ４０は、対象のコンテナについての余裕時間ＭＴ′ｉ、優先度Ｐ′ｉ、補正係数ａなどを算出し（ステップＳ１２）、算出された優先度などに基づいて、対象のルートを決定する（ステップＳ１４）。そして、積替えコントローラ４０は、決定したルートでコンテナ１０を運搬するために必要な空きスペースの有無をルートコントローラ３０に対して問い合わせる（ステップＳ１７）。この問合せに対して、ルートコントローラ３０は、そのローカルプロセスとして、空スペースの状態を回答する（ステップＳ１０２）。
【０１３２】
積替えコントローラ４０は、必要な空きスペースを確保できたか否かを判断する（ステップＳ１９）。必要な空きスペースを確保できなければ（ステップＳ１９においてＮＯ）、積替えコントローラ４０は、次のルートの候補を選択し（ステップＳ２０）、ステップＳ１６以下の処理を繰り返す。
【０１３３】
これに対して、必要な空きスペースを確保できていれば（ステップＳ１９においてＹＥＳ）、積替えコントローラ４０は、１または複数の移送ロボット１８に対して、対象のコンテナを対象の列車に積載するために必要な指令を与える（ステップＳ２２）。列車が到着すると（イベントＥＶ２）、指令を受けた移送ロボット１８が対象のコンテナ１０を当該列車に積載しようと試みる。但し、図１４に示す処理手順では、他の駅の間で情報をリアルタイムで情報共有ができていないので、確保できた空きスペースに何らかのコンテナが先に配置されている可能性もある。列車が出発すると（イベントＥＶ３）、積替えコントローラ４０は、予め指定された空きスペースがあって、フロー制御が成功したか否かを判断する（ステップＳ２５）。フロー制御が成功していれば（ステップＳ２５においてＹＥＳ）、当該コンテナ１０についての積替え処理は終了する。
【０１３４】
フロー制御が失敗していれば（ステップＳ２５においてＮＯ）、積替えコントローラ４０は、別の候補を選択し（ステップＳ３０）、当該選択した別の候補について空きスペースの有無をルートコントローラ３０に対して問い合わせる（ステップＳ３２）。この問合せに対して、ルートコントローラ３０は、そのローカルプロセスとして、空スペースの状態を回答する（ステップＳ１０４）。
【０１３５】
積替えコントローラ４０は、必要な空きスペースを確保できたか否かを判断する（ステップＳ３４）。必要な空きスペースを確保できていれば（ステップＳ３４においてＹＥＳ）、ステップＳ２２以下の処理が繰り返される。
【０１３６】
（ｂ１１：利点）
実施の形態１に従う物流システム１によれば、物流サービスに関与する作業者の負荷を軽減して、より少ない労働者でより安価な物流サービスを提供できる。また、トラック主体の輸送から鉄道主体の輸送へモーダルシフトできるため、二酸化炭素の排出量を抑制できる。乗客および荷物を混載可能な列車を採用することで、輸送密度の小さな地方鉄道などでの採算性を向上させることができる。さらに、採算性の向上に伴って、運行頻度を高めることで、ユーザの利便性も高めることができる。
【０１３７】
運行状況に応じて、複数のルートのうち最適なルートを動的に選択できるので、何らかの災害が発生した場合であっても、その復旧および救援物資の輸送などを効率的に行なうことができる。
【０１３８】
例えば、新幹線などの高速鉄道と在来線とが並行しているような地方を考えると、大都市間の荷物輸送ルートの一部であれば、需要は十分に存在し、実施の形態１に従う物流システム１を採用することで、採算性を向上させることができ、また、収容人数が少ない列車をより高い頻度で運行することで、ユーザの利便性が上がって、旅客需要を掘り起こすことができる。また、路面電車（トラム）を荷物の運送にも利用することができ、このような利用形態を採用することで、路面電車の利用率を高めて、採算性および高頻度化に寄与でき、都市を活性化できる。また、都市部においては、昼夜では、上下線の輸送量に大きな偏りが存在する区間もあり、このような区間では、乗客が相対的に少なくなる時間帯および方向を選択して、効率的な輸送を実現することもできる。
【０１３９】
［Ｃ．実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２として、複製できないエンティティの一例として量子エンタングル状態を想定し、本発明に係る技術思想を大規模ネットワークに適用した応用例について説明する。
【０１４０】
（ｃ１：概要）
実施の形態２に従うネットワークシステム５００は、量子暗号通信を実現するプラットフォームを提供する。量子暗号通信は、ある量子エンタングル状態（量子もつれ状態）を伝送単位とし、それが伝送中に盗聴などの影響を受けると、当初の状態から変化、すなわち破壊し、その量子エンタングル状態が破壊されたことはオンラインで検出できる。
【０１４１】
伝送単位である量子エンタングル状態のまま伝送媒体（ネットワークセグメント）を伝送させるために必要な中継器および交換機については実用化されている。但し、受信した伝送単位について宛先を特定する処理を実行する交換機は、中継器に比較して、有意に大きな時間コストを要する。
【０１４２】
中継器および交換機の両方の機能を備えた装置を結節点に配置して、その機能を選択的に使用することもできる。したがって、量子暗号通信を実現する場合においても、現状の光・電気ネットワークと同様に、交換機を用いる箇所を可能な限り少なくすることが好ましい。
【０１４３】
広帯域の情報通信ネットワーク上で量子暗号通信を実現するためには、既存のパケット通信とは異なり、伝送中はノード間を占有する必要がある。例えば、時分割多重技術を用いて、ある特定の期間を、ある特定の伝送単位の伝送に独占的に用いることができる。量子通信において、伝送単位を複製して、それぞれを別のルートを介して送信することは、量子もつれ状態の拡大を意味し、様々な原因での観測による通信の失敗を招くため、現実的ではない。
【０１４４】
伝送路を帯域分割し、複数の専用ルートが仮想的に共存している場合には、交換機を使用する必要はない。すなわち、各ルートの通信容量が割り当てられた上限値を超えない範囲であれば、交換機を使用する必要はない。但し、上限値を超える通信容量がリクエストされた場合、あるいは、開通しているルート上にあるノード以外のノードへのアクセスがリクエストされた場合には、ルートの変更、すなわち交換機が必要になる。
【０１４５】
（ｃ２：システム構成）
図１５は、実施の形態２に従うネットワークシステム５００の要部の構成を示す模式図である。図１５を参照して、ノード間に１または複数の回線が敷設されており、各回線の帯域を分割して、量子エンタングル状態が伝送される。回線間には中継器が設けられており、各中継器が一方の回線から入った量子エンタングル状態を他方の回線へ出力する。なお、図１５には、説明の便宜上、一方向の伝搬ルートのみを示す。
【０１４６】
実施の形態２に従うネットワークシステム５００においては、エンティティである各量子エンタングル状態を伝送路の時間を占有した状態で運搬されることになる。各中継器は、エンティティを隣接する伝送路の間で中継する。
【０１４７】
図１６は、実施の形態２に従うネットワークシステム５００における処理を説明するための模式図である。図１６を参照して、例えば、ノードＡからノードＦへ回線Ｌ１およびＬ２を経由して量子エンタングル状態を送信する場合に、既に中継器１（回線Ｌ１と回線Ｌ２との間の結節点にあるノードＢに配置）の容量が不足しているとする。このときには、ノードＡから交換機を介して回線Ｌ１０側へ伝送単位が送り出される。
【０１４８】
伝送路の交点に配置される中継器は、接続された各ルートについて、不通カウンタを格納する履歴テーブル５１０，５１２を保持する。伝送路の交点に配置される中継器は、中継するルートを切り替える。ルート選択が失敗した回数を不通カウンタとしてカウントし、ルート選択の失敗頻度を用いて、ルート決定に係る優先度を算出してもよい。すなわち、中継器は、関連する１または複数の伝送路についての優先度を算出する。そして、中継器は、算出した優先度に基づいて、到来したエンティティを中継する先を確率的に決定する。中継器の各々が優先度の算出および中継先の確率的な決定を行なう。
【０１４９】
中継点では、中継器のみを経由して到達するルートが存在しない場合、交換機を用いての通信を試みる。当該ルート（ルート全体ではなく、交換した先の直近のルート）に関して、不通カウンタの値をカウントアップする。また、交換機に空きがない場合には、送信が失敗と判断する。
【０１５０】
図１６に示す例では、ノードＡとノードＤとの間で送信できない量子エンタングル状態が増加し、それに伴って対応する不通カウンタの値が増加する。なお、不通カウンタとしては、近傍のノードのみが考慮される。中継先にないルートの不通カウンタの値に応じて、ある関数（例えば、シグモイド関数）を用いて確立を求め、その確立に依存して、任意に選択されたルートと中継先とを交換する。
【０１５１】
例えば、回線Ｌ１およびＬ２を経由するノードＡからノードＦまでのルートについての不通カウンタの値と、回線Ｌ１およびＬ３を経由するノードＡからノードＣまでのルートについての不通カウンタの値との比率から、ｆ（Ｘ１−２，Ｘ１−３）＝ｆ（０，１）から確率的に交換する。ここで、関数ｆ（０，１）は、値範囲は［０，１］である一様乱数である。ｆ（Ｘ１−２，Ｘ１−３）は、履歴テーブル５１０，５１２に格納される不通カウンタの値に基づいて決定される。
【０１５２】
このように、各中継器は、関連する１または複数の伝送路について、既に発生した事象の情報に基づいて優先度を決定する。
【０１５３】
図１７は、実施の形態２に従うネットワークシステム５００における交換処理を説明するための模式図である。図１７を参照して、中継器１でのルート選択が交換され、ノードＡからの量子エンタングル状態の一部は、ノードＣへ送り出される。ルートの交換が生じた後、履歴テーブル５１０，５１２に格納される不通カウンタの双方について、不通カウンタがゼロにリセットされる。
【０１５４】
図１７に示す状態において、ノードＡからノードＤおよびノードＥへの伝送帯域が不測する場合には、不通カウンタの値が増大することになる。この場合には、ルートの再交換が起こることになる。
【０１５５】
なお、関数ｆ（０，１）がシグモイド関数などの単調増加関数である場合には、カウンタの増加が平均化されるところに平衡点が生じる。この平衡点に到達すると、ネットワーク内のトラフィックが平均化されることになる。
【０１５６】
これにより、確率的に使用するルートの負荷が分散し、単位時間あたりのカウンタの増加が少ない状態へ系を制御できる。
【０１５７】
（ｃ３：利点）
実施の形態２に従うネットワークシステムを採用することで、量子暗号通信を大規模ネットワークで実現するための一助となる。すなわち、伝送路内での秘匿性が完全に保証された通信がインターネットと同程度の規模の通信網で利用可能となり、付加価値の高い通信サービスを提供できる。例えば、外国に赴いての外交や商談などに際しても、本国との間の通信をセキュアに実現できる。
【０１５８】
［Ｄ．その他の実施の形態］
上述の実施の形態においては、物流システムおよびネットワークシステムを一例として説明したが、本実施の形態に係る技術思想は、これらに限られず、複製できない、複製することが許されない、あるいは、複製することが好ましくないエンティティ（単位）を運搬または伝送する構成であれば、どのようなものにも適用可能である。
【０１５９】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１６０】
１  物流システム、２  出発地、４  目的地、１０，１０Ａ，１０Ｂ  コンテナ、１２  混載列車、１４  作業エリア、１６  乗客エリア、１８  移送ロボット、２０  グローバルコントローラ、３０  ルートコントローラ、３２  ルートプランを決定する機能、３４  予約機能、３６  管理機能、４０  積替えコントローラ、５０  列車管理システム、５２  駅設備、５４  システム、１００  インテリジェントユニット、１０２  制御回路、１０４，１９７  アンテナ、１０６  記憶部、１０８  センサ、１８０  コントローラ、１８２  指令格納部、１８４  バッテリ、１８６  走行用モータドライバ、１８８  昇降用モータドライバ、１９０  昇降用モータ、１９１，１９４  走行用モータ、１９６，３２０，４２０  上位通信インターフェイス、１９８  制御用通信インターフェイス、２００，３００，４００  ＣＰＵ、２０２，３０２，４０２  主メモリ、２０４，３０４，４０４  入力部、２０６，３０６，４０６  表示部、２０８  通信インターフェイス、２１０，３１０，４１０  補助記憶部、２１２  モード決定プログラム、２１４  ロギングプログラム、２１６  統計情報、２１８，４１４  ログ情報、２２０，３０８，４０８  内部バス、３１２  ルートプラン決定プログラム、３１４  予約プログラム、３１６  優先度管理プログラム、３１８  積替え結果、３２２，４２２  下位通信インターフェイス、３２４，４２４  情報共有インターフェイス、４１２  スケジューリングプログラム、５００  ネットワークシステム、５１０，５１２  履歴テーブル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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