空間OSと時系列データ
2016年9月16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

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空間OSとは• ある場所にある様々なデバイスが、データとサービスを共用しあう基盤
空間OS

最初は「家」で実装開始
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2簡単なデモCPLODサーバ(Cyber Physical Linked Open Data)…

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論理的な構成• 一般のOSとの対比

空気を読む家・オフィス・街…

コンピュータ空間

アプリケーション

空間OS型
アプリケーション

GUIなどのサブシステム

人間APIなどの高位レイヤ

OSCPLODサーバ

カーネル(Cyber Physical Linked Open Data)

ドライバ

ドライバ

ドライバ

ドライバ

デバイス

デバイス

デバイス

デバイス

HTTP

アダプタ

一般アプリケーション

スケジュール・掃除…

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HTTP

時系列ストア

空間OS

アダプタ

デバイスドライバ的アプリケーション

センサ・ディスプレイ ….

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CPLODサーバ• LOD： データ共有の技術– RDFでデータを表現– HTTPでクライアント接続– SPARQLで問い合わせ• Cyber Physical機能拡張– 物理世界のデータをRDFノードへ双方向マップ• 物理世界の状態を即座にRDFストアへ反映• SPARQLで物理世界を制御– 変化をWebSocketで通知– ノードごとにアクセス権限制御
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時系列データ処理

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時系列データ処理の種類• ストリームデータ処理– 受信したデータをどんどん処理• 蓄積データ処理– ストリームの再生• 故障・メンテナンスなどの停止から、ストリームデータ処理が復帰するとき– バッチ処理• まとめて処理することで効率化• ゆるいリアルタイム性の用途• 新しい処理方式を発明・採用して、過去に遡って分析するとき

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CPLODの時系列処理• ストリームデータ処理– CPLODをそのまま使う• RASPIで総計毎秒1000～数1000イベント程度対応可能か。
– バイナリ表現を採用すれば1ケタ性能アップ？

• 音声や動画は、処理して抽出した結果を記録– 音声や画像のストリーム自体はメタデータを仲介するだけとなるだろう。

• 蓄積データ処理– CPLODへ時系列記録の再生機能を統合• 単純な機能： 指定したところから遡って取得 停止時のストリーム処理復帰– ファイルへ書き出し• バッチ処理

– CPLODへ時系列DBを接続（未実装。ニーズがあれば）• 適当な処理系があれば、簡単に接続可能だろう

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使い方• ストリームデータ処理
1. RDFを検索して処理対象を抽出
2. WebSocketで対象データの変化を受信• ストリーム再生
1. RDFを検索して処理対象を抽出
2. WebSocketで履歴を受信
3. ひきつづきWebSocketで新規の変化を受信• 記録ファイルによるバッチ処理
1. RDFを検索して対象ファイルのURL取得
2. URLから過去データを取得

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9データ形式• JSONで送受信– 測定ポイントのID– サーバ受信時刻• 証跡管理などに利用• 時間精度が重要でない用途ではタイムスタンプとして使える– ユーザデータ• 同時刻のデータとして記録するものを複数保持可能• データ型
– スカラ 数値、文字列– 配列 スカラの配列

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空気を読む家への応用• 多様なデータに対応– 数値（スカラ・ベクタ）： 気温、座標、眼球運動…
– 列挙値： 行動（立、歩、座、寝…）、眠り…
– コレクション： 顔検出（Aさん、Bさん…）、…

• 多様な発生パターンに対応– 周期的かイベントか• 心拍、人の移動、気分の変化– 発生レート

区別しなくてよい• 心電：100Hz～目覚め：0.001Hz～

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11データ構造 RDFで表現
プロキシ
ハブ

プロキシ： 測定ポイント
ハブ： 子の値を記録
人Copyright © 2015 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved.

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データソース• 2タイプのデータソース– 事実： センサーの測定値そのもの• 例： 気温、眼球運動…

– 解釈： 事実や他の解釈から生成した値• 例： 最高気温、眠りの深さ…

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「解釈」の生成• 処理ソフトが解釈して書き戻す
処理ソフト

事実、解釈
（眼球運動、体位、etc…）

解釈（眠りの深さ、etc…）

CPLODサーバ(Cyber Physical Linked Open Data)– 「処理ソフト」の空間OSでの位置づけ• 空間OSアプリとして開発• 汎用性が確認されたアプリは空間OSの構成要素へ

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論理的な構成• 一般のOSとの対比

空気を読む家・オフィス・街…

コンピュータ空間アプリケーション

空間OS型アプリケーションGUIなどのサブシステム

人間APIなどの高位レイヤ

OS

CPLODサーバ

カーネル(Cyber Physical Linked Open Data)

ドライバ

ドライバ

ドライバ

ドライバ

デバイス

デバイス

デバイス

デバイス

HTTP

アダプタ

一般アプリケーション

スケジュール・掃除…

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HTTP

時系列
ストア

空間OS

アダプタ

デバイスドライバ的
アプリケーション

センサ・ディスプレイ ….

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