応用情報システム研究部門
Applied Information Systems Division
1 部門スタッフ期課程修了。2003 年 10 月大阪外国語大学情報処教授

理センター講師。統合により、2007 年 10 月大阪

下條 真司

略歴：1981 年 3 月大阪大学基礎工学部情報工学

大学サイバーメディアセンター講師となり現在科卒業、1983 年 3 月大阪大学大学院基礎工学研に至る。博士（工学）（2003 年 3 月、同志社大学）。

究科物理系専攻博士前期課程修了、1986 年 3 月

情報処理学会、人工知能学会各会員。

大阪大学大学院基礎工学研究科物理系専攻博士
講師

後期課程修了。1986 年 4 月大阪大学基礎工学部

冨樫 祐一

助手、1989 年 2 月大阪大学大型計算機センター

略歴：1998 年 3 月東京大学教養学部基礎科学科

講師、1991 年 4 月大阪大学大型計算機センター

第一卒業、2001 年 3 月同・大学院総合文化研究

助教授、1998 年 4 月大阪大学大型計算機センター

科広域科学専攻修士課程修了、2004 年 3 月同・教授、2000 年 4 月より大阪大学サイバーメディ

博士後期課程修了、博士（学術）。2003 年 4 月日

アセンター応用システム研究部門教授。2008 年 4

本学術振興会特別研究員、2005 年 4 月同・海外

月より情報通信研究機構大手町ネットワーク研

特別研究員、マックス・プランク協会フリッツ・

究統括センター長。情報処理学会、電子情報通信

ハーバー研究所客員研究員、2007 年 4 月大阪大

学会、ACM、IEEE、ソフトウェア科学会各会員。

学大学院生命機能研究科特任助教、2009 年 9 月より現職。日本物理学会、日本生物物理学会、人准教授

工知能学会各会員。

馬場 健一

略歴：1990 年 3 月大阪大学基礎工学部情報工学助教

科卒業、1992 年 3 月大阪大学大学院基礎工学研

東田 学

究科物理系専攻博士前期課程修了、1992 年 9 月

略歴：1989 年 3 月東京工業大学理学部数学科卒

大阪大学大学院基礎工学研究科物理系専攻博士

業、1991 年 3 月東京工業大学大学院理工学研究後期課程退学。1992 年 10 月大阪大学情報処理教科数学専攻修士課程修了、1997 年 3 月大阪大学育センター助手、1997 年 4 月高知工科大学工学

大学院基礎工学研究科物理系専攻博士課程修了。

部電子・光システム工学科講師、1998 年 12 月大1994 年大阪大学大型計算機センター助手、2000

阪大学大型計算機センター助教授、2000 年 4 月

年 4 月より大阪大学サイバーメディアセンター

より大阪大学サイバーメディアセンター応用情

応用情報システム研究部門助手、2007 年より助報システム研究部門助教授、2007 年より准教授。

教。

博士（工学）（1995 年 3 月、大阪大学）。電子情特任教員・研究員

報通信学会、IEEE 会員。

特任研究員 石 芳正
講師

小島 一秀
招へい教員・研究員

略歴：1998 年 3 月同志社大学工学部知識工学科卒業、2000 年 3 月同志社大学大学院工学研究科

客員教授 坂田 恒昭（塩野義製薬株式会社）

知識工学専攻博士前期課程修了。2003 年 3 月同招へい准教授 秋山 豊和（京都産業大学）

志社大学大学院工学研究科知識工学専攻博士後招へい准教授 坂根 栄作（国立情報学研究所）

79

およびメタスケジューリング機能を制限なく活用す

招へい教員 加藤 精一 （兵庫医療大学）

ることができることはもちろん、既存の全国共同利用型の運用とも共存可能という特色を有する。これ

共同研究教員は、本センターが開発した予約マップの一貫性を維

准教授 春本 要（大阪大学 大学院工学研究科 社

持するための Web サービスを導入し実現している。

会連携室情報ネットワーク部門）

さ ら に、 東北 大 学が 開発 し てい る拡 張 メタ スケ

准教授 伊達 進（大阪大学 大学院情報科学研究

ジューリング機能により、バッチキューのキュー長

科 情報システム工学専攻）

をモニタすることによりジョブの実行待ち時間をス

特任講師 野崎 一徳（大阪大学 臨床医工学融合

ケジューリングに反映している。この取り組みでは、研究教育センター）

計算資源としてベクトル型スーパーコンピュータだ

2 教育および教育支援業績

けではなく、PC クラスタとの連成も重視しており、

2.1 スーパーコンピュータ・システム

ハイブリッド型 MPI ジョブを実行することが可能であり、実用化に向けて性能チューニングを進めてい本センターの大規模計算機システムは、2007 年 1

る。

月に更新を行ったスーパーコンピュータ・システム、
および、同年 3 月に更新を行ったクラスタ型汎用コ

本取り組みに関しては、SC09、3 月に開催されたンピュータ・システムから構成されている。本年度

文部科学省主催の「革新的ハイパフォーマンス・コ

はスーパーコンピュータ・システムの二段階調達がンピューティング・インフラ（HPCI）フォーラム」

完了し、大規模計算機システムとして統合的な運用や情報処理学会創立 50 周年記念大会でのシンポジを開始した。また、導入したすべてのシステムをグ

ウム「計算科学技術と次世代スーパーコンピュー

リッド型計算資源として提供する準備も整い、他のティング基盤」各会場においてポスター発表をして情報基盤センターとの試行的なグリッド連携が始いる (図 2)。

まった。
2.1.1 ベクトルコンピューティングクラウドの実現に向けて
本センターでは、NAREGI グリッドミドルウェアの導入によるグリッド・コンピューティング環境整備に積極的に取り組んでいる。特に東北大学サイ
バーサイエンスセンターとの緊密な連携の成果として、6 月 2 日付けで「グリッド上で世界最大級の広域ベクトル型スーパーコンピュータ連携について〜大規模ベクトル計算クラウドも視野に」との表題にて報道発表を行った (図 1 エラー! 参照元が見つかりません。)。
http://www.nii.ac.jp/news/2009/0602/01/
本発表では、これまでのグリッドにおける主な計
算資源であった「コモディティ」に分類される PC
および PC クラスタではなく、ベクトル型スーパーコンピュータを仮想化しグリッドに供するという日
本の情報基盤センターならではの取り組みである。

図 1 ベクトルクラウドのアーキテクチャ

NAREGI グリッドミドルウェアが提供する認証基盤、

80

ナノマテリアルものづくり分野において社会人教育を支援した (参加者 69 名)。
2.1.3 先端研究施設共用促進事業
東京大学情報基盤センターを代表として、本センターを含む 7 情報基盤センター群は、文部科学省の「研究開発施設共用等促進費補助金（先端研究施設
共用促進事業）」の委託を受け、スーパーコンピュー
タの民間共用を推進しイノベーションに繋がる成果の創出を支援している。本年度は、本センターを介して 4 件の企業利用が継続して採択され利用した。

図 2 HPCI フォーラムでのポスター展示

平成 21 年 7 月 3 日、「第 3 回先端的大規模シミュレー
2.1.2 講習会やシンポジウムなど

ションプログラム利用シンポジウム」を 7 情報基盤

平成 21 年 10 月 8 日、9 日の二日間にわたって、センターと主催し、先端研究施設共用促進事業に採本センターとスーパーコンピュータ・システムを共択され本センターを利用した NPO 法人バイオグ同運用するレーザーエネルギー学研究センターと核

リッドセンター関西からのポスター発表を支援した。

物理研究センターと「スーパーコンピュータ・シン

2.1.4 共同利用・共同研究拠点

ポジウム」を開催した。特に、二日目の午後は NEC

次年度からネットワーク型全国共同利用・共同研

C&C システム SP 研究会との合同研究会 (第 124 回)究拠点として活動を行うための試行として、AISTとして開催した。学内外の利用者等から 14 件の招待

情報技術研究部門サービスウェア研究グループや講演を行い、73 名 (学内 31 名、学外 42 名) の参加

NICT 電磁波計測研究センター宇宙環境計測グルーがあった。本部門からは、 初日のパネルディスカップの協力を受けて、共同研究支援を行った。後者でション「スーパーコンピュータの将来−次世代スーは 、 SX-9 で の 解 析 結 果 を オ ン ザ フ ラ イ で

パーコンプロジェクトでの 3 センターの役割−」におOneSpaceNet と命名されたデータグリッドへ供給すいて東田がモデレータを努め、野崎がペタスケール

るための環境整備を支援している (図 3)。

アプリケーションの開発にむけた展望を語った。また、二日目の合同研究会で東田が「大阪大学サイバー
メディアセンターの紹介 (別タイトルあり)」と講演を行った。
本年度は、利用者講習会を 8 回開催し、延べ 85名の参加があった。初級から中級・上級利用者ごとのコースを設け、利用方法の解説からプログラミン
グ・可視化など幅広い領域で講習を行った。本年度
から、パソコンや PC クラスタとベクトル型スーパーコンの違いをアピールするための導入編を設けて本図 3 OneSpaceNet への SX-9 の資源提供

部門から東田が担当した。
高校生のためのスーパーコンピュータを使ったプ

2.2 高度外国語教育全国配信システムの構築

ログラミングコンテストを東京工業大学と主催し、本プロジェクトは、世界言語研究センターと本セ

予選を通過した 14 校 20 チームを支援した。特に本ンターが主体で推進しており、様々な教材の開発を

年度は、本センターの SX-9 を提供した。

行っている。e ラーニング教材の開発は、世界言語

平成 21 年 9 月、「CMD ワークショップ」を共催し、研究センターが担当しており、本センターは教材に81

必要なソフトウェアの開発や、教材の設計の支援などを行っている。本年度は、ロシア語、ヒンディー語、スウェーデン語、デンマーク語、ハンガリー語の 5 言語の教材が開発されたが、それらで必要とされるソフトウェア開発や各種技術支援を行った。
本年度は 3 種類のソフトウェアの改良や開発を行った。一つ目は、本プロジェクトで使用している
e ラーニング問題集作成ソフトウェア oq-producer の改良であり、改良された oq-producer で多くの e ラー
ニング問題集が開発された（図 4）。

図 5 ペルシア語ゲーム教材

二つ目は、平成 17 年度に選定された現代 GP「異文化障壁を乗り越える対話と交渉能力の育成」で開

2.3 教育活動

発され、様々な用途に応用されている対話交渉シ

本部門は情報科学研究科マルチメディア工学専攻、ミュレータの改良である。三つ目は、単語や年号のおよび工学部情報システム工学科目にて応用メディ

暗記のような単純だが反復が必要な内容の学習を飽

ア工学講座を兼任しており、学部、大学院の学生のきさせずに楽しんで学習させるためのゲーム教材用研究指導を行うとともに、下記の講義を担当した。

のシステムの開発である。ゲーム教材システムは、

マルチメディアデータ論（馬場、小島）

映像、音声、音楽、問題集、ゲーム設定を、柔軟に

マルチメディアシステムアーキテクチャ（馬場、変更することができるが、それを容易に行うための小島）

オーサリングツールも同時に開発した。ゲーム教材



情報技術と倫理（馬場）は、ペルシア語の教材開発担当者と密接に連携しな

マルチメディア工学セミナーI・II（全教員）

がら開発され、多くのゲーム教材が完成した（図 5）。

マルチメディア工学演習 I・II（全教員）マルチメディア工学研究 I・II（全教員）

システムプログラム（馬場、寺西）

情報社会と工学倫理（馬場）

電子情報工学序論（馬場）

情報システム工学セミナーI・II（全教員）

情報システム工学実験 I・II（全教員）

情報探索入門（東田）

サイバーサイエンスの世界（小島）社会人を対象とした学士レベルの外国語教育プログ
ラム
世界言語研究センターが推進する社会人教育のためのプロジェクトであるが、必要なソフトウェアの開発や教材の開発の支援など様々な支援を行った。

図 4 デンマーク語の問題集教材

本プロジェクトで実施された本年度の授業は以下の通りである。

82

情報コミュニケーション言語科目（英語）ａ

異文化理解科目（英語）ａ

情報コミュニケーション言語科目（中国語）ａ

データの要素レベルで機密性を保護する機構を実現

情報環境言語科目（中国語）ａする。本報告では、この VO 情報に基づく XML デー

情報コミュニケーション言語科目（ベトナム

タ要素の機密性保護機構に関する研究について報告

語）ａ

する。



情報環境言語科目（ベトナム語）ａ

情報コミュニケーション言語科目（英語）ｂ

異文化理解科目（英語）ｂ

情報コミュニケーション言語科目（中国語）ｂ

ネットワークが利用できるようになったため、世界

情報環境言語科目（中国語）ｂ

規模のグリッドコンピューティング環境やグリッド

情報コミュニケーション言語科目（ベトナム

環境を利用した e-Science 環境が構築されつつある。

語）ｂ

世界規模で e-Science 環境を構築するためには、大情報環境言語科目（ベトナム語）ｂ

規模なデータを効率よく転送し共有する QoS 制御技



3.2 QoS を考慮したネットワークアーキテクチャ
近年のネットワーク技術の進展は著しく、高速な術やトラフィック制御技術が重要となる。

3 研究概要

一方、ビデオ会議や電話(VoIP)など、リアルタイ
ム性や通信帯域に対する要求の厳しいアプリケー

3.1 グリッド基盤技術開発と応用
近年、グリッドコンピューティング(以下、グリッションが増加・普及するにつれ、ベストエフォート

ド)の発達により、広域ネットワーク上での計算機資型を前提に発展してきたインターネットにおいても、源、科学研究データの共有が活発化している。グリッ

多様な通信品質(QoS)要求への対応が重要な課題とドでは、技術者、研究者など多様なユーザが存在すなってきている。

る。同一の目的を有するユーザが実際の組織構造や本研究部門では、大規模計算環境や多様な要求品

管理ドメインの枠を超えた仮想的な組織 VO (Virtual

質や信頼性要件などに対応したネットワークアーキ

Organization)を形成する。グリッド上の VO 間で資源

テクチャ、および、その効率的、効果的なネットワー

やデータを共有することで、現実の組織構造や専門

ク管理・制御手法に関する研究を進めている。本年分野の枠にとらわれない研究活動を実現することが度の主な研究課題は以下のとおりである。

できる。また、VO に基づくデータ共有がさかんに

1. 広帯域ネットワークにおけるバースト特性を考なるにつれて、VO に応じてデータへのアクセスを慮したデータ転送の解析手法に関する研究

制御するセキュリティ技術の必要性と重要性が高

2. 長距離広帯域ネットワークにおける高速転送プ

まっている。一方、今日ではグリッドで共有される

ロトコル間の影響を緩和するバッファ制御方式

科学データが XML で記述されることが一般的にに関する研究なってきており、XML では同一ドキュメント内でも各要素により情報の機密性が異なることが考えられ

3.3 フォトニックネットワークに関する研究る。しかし、グリッド上で共有する XML データに近年の光伝送技術の発展には目覚しいものがあり、対し、動的に構成される VO に基づいて XML の要

WDM（波長分割多重）技術によってネットワーク

素レベルで機密性を保護する機構はまだ実現されての回線容量は爆発的に増大してきた。しかし、光伝いない。

送技術とネットワーキング技術はおのおの別個の歴本研究では、グリッドで事実上標準となっている史を持ち、インターネットに適した光通信技術の適

認証基盤技術 GSI (Grid Security Infrastructure)、およ

用形態については明らかになっていないのが現状で

びグリッド上で VO を形成可能にする技術 VOMSある。そこで、WDM 技術を用いた新たなグリッド(Virtual Organization Membership Service)に着目し、グ環境であるλコンピューティング環境を構築するたリッド上で形成される VO の情報を応用し、XMLめの技術、ならびに光符号分割多重(OCDM)技術を83

用いて光パスの設定に関する研究課題について取り組んでいる。今年度に行った研究課題は次のとおり

3.6 生体分子システムの理解のための実験データ解である。

析・数理モデル化・シミュレーション

1. 光 CDM ネットワークにおける多元接続干渉（大阪大学大学院生命機能研究科ナノ生体科学講座、(MAI)によるサイクルアタックに関する研究

マックス・プランク協会フリッツ・ハーバー研究所との共同研究）
生体分子・細胞のイメージング実験を行っている

3.4 数値流体音響計算手法を用いた歯茎摩擦音発音

研究者と連携して、実験データの解析と、それに用研究
本研究に関連し、戦略的国際科学技術協力推進事いるシステムの改良に取り組んでいる。近年、実験業「日本−フランス(ANR)研究交流」、上気道気流解手法や光学系・撮像素子の進歩に伴い、高い時空間

析へのキーテクノロジー：超長距離間高速ネット

分解能のデータが得られるようになった。この膨大ワークによるペタスケール・コンピューティングになデータを効率良く処理し、背後にある原理の解明関する受託研究（代表：NICT 下條真司）を開始しに役立てるため、解析精度・速度の向上、的確な視た。本研究交流は、超長距離となる日仏間ネットワー

覚化、操作の省力化が求められている。その要求にクを通して、ヒトの上気道の気流を対象とした大規応えるべく、改良を進めている（例：PC クラスタを

模数値計算や可視化をペタスケールにて実施する場活用した並列処理による高速化）。
同時に、生体分子機械やその集合体としての生命合、未だ解決されていないさまざまな問題の解決をシステムの動作原理に迫るべく、数理モデル化とシ目指すものである。

ミュレーションを通じた理論的考察にも取り組んで
3.5 グリッド認証局間のフェデレーションに関するいる。今後のデバイスの発展を視野に、解析・シミュ研究

レーションへの GPU (Graphics Processing Unit) 計算の導入も進めている。

グリッドは、PKI (Public Key Infrastructure) を初期認証における本人性確認のための認証基盤とし、有効期間の短い代理証明書に委譲して遠隔資源の利用

3.7 問題集のための総合的な e ラーニングシステム

認可を取得する。実際の利用認可に際しては、遠隔e ラーニングにおける問題集には、様々な課題が資源にローカル・アカウントが取得されていること

残されている。LMS 内に作成する問題集は、学習管を要請し、grid-mapfile というローカル・ネーム (LN:

理を行いやすいが、その LMS 上でしか使用するこLocal Name) と証明書の識別名 (DN: Distinguishedとができず、電子化されているにも関わらず利用範

Name) の対応表によって名寄せを行う。

囲が非常に制限されている。LMS から独立した問題

このような認証基盤技術は、情報基盤センター群

集は、組織にかかわらず広範囲に使用することがでがこれまで果たしてきた全国共同利用の登録窓口業

きるが、学習管理の効率が悪い。SCORM などによっ務と相反するものではなく、むしろ、登録窓口業務て LMS との連携も可能ではあるが、SCORM 自体にとグリッド証明書の名寄せを連動させる枠組みの導違いの小さくない複数のバージョンがある上に、入が求められている。

LMS も多様なため、 SCORM による解決もそれほ

情報基盤センター群が国立情報学研究所と連携し、ど万能ではない。また、実際に公開サイトに寄せら

NAREGI ミドルウェアによるグリッド・コンピューれる相談においては、LMS を保有せず、導入の予定

ティング環境の整備を進めている。上述のような観もない組織が多く、LMS がなくても利用できるシス点から、大阪大学が運用するグリッド認証局と連動

テムは重要である。

する Shibboleth による認証フェデレーションの確立

そこで、本研究では、高機能で、広範囲な活用がを目指している。

可能な問題集システムの研究と開発を行っている。

84

情報を生成してサービス連携へとつなげるユビキタ
スサービスプラットフォーム技術を取り上げている。

3.8 対話交渉シミュレータによる教材開発
平成 17 年度に文部科学省に選定された旧大阪外

とくに、状況情報等を1箇所に集中管理することなく国語大学の現代 GP「異文化障壁を乗り越える対話と広域的に分散管理するとともにアプリケーションが交渉能力の育成」で開発された外国語による高度な高信頼・高精度な状況情報を効率的に抽出可能とす

対話と交渉に特化した新しい形態の e ラーニング教

るミドルウェアとしての広域オーバレイ・エージェ
ントプラットフォーム、ならびにその利用インタ材である対話交渉シミュレータを開発した。本研究

フェースに関する研究開発を行っている。

では、このような対話と交渉のための教材の開発や、今年度、本部門において取り組んだ研究課題は以対話交渉シミュレータの応用を行っている。

下である。
1. 範囲をキーとして扱うオーバレイネットワーク

3.9 LTCM を含む多言語平行マルチメディア資源のに関する研究構築と構造化方式の研究

2. 大規模センサーデータ共有基盤の構築に関する

LCTL（Less Commonly Taught Languages）とは、研究

英語、日本語、中国語などの主要言語に比較して、

3. 複数拠点統合型センサーネットワークのための必ずしも話者数は少なくないが、教育や研究の対象

モバイルエージェントによるデータ収集方式のとなる機会の少ない言語である。自然言語処理にお検討いてもその対象とすべきであるが、基盤となる言語
資源の蓄積は十分であるとはいえない。そこで、こ4 2009 年度研究業績の認識に立ち、言語工学系分野の諸研究者の支援を

4.1 グリッド基盤技術開発と応用得て連携しつつ、大阪大学の外国語研究者が持つ知本研究で開発した機構は、図 6 に示すように複数見を結集して、多言語機械処理に不可欠な言語面にの VO が共有する XML データを想定し、VO に基づ関わる基礎技術の発展に貢献し、かつ、現行の技術

いて XML データ要素を暗号化、復号化することにで対応可能な応用研究を行うのが、本研究の目的でよって要素レベルでの VO に基づく機密性保護を実

ある。

現する。

3.10 ユビキタスサービスプラットフォーム
電子タグやセンサネットワーク等を活用したユビ
キタスネットワーク技術は、様々な産業の生産性向
上や安心・安全社会の構築等への貢献が期待されている。しかし、現在の電子タグ等のアプリケーショ
ンは一般的に業務用途が主流であり、また互換性等も十分ではないなど、システムの汎用性、拡張性、
低コスト性等の面で課題が残されており、一般ユー
図 6 想定するデータ共有環境

ザが広くその恩恵を享受できる状況には至っていない。そのため、本研究開発では、幅広い利用者が、
いつでも、どこでも、状況に応じたユビキタスネッ

VO に属する複数のユーザが同一の XML データ

トワークサービスを容易に利用できる環境を実現す

要素の暗号化、復号化を行うためには、暗号に用いるため、ユビキタスネットワーク技術のさらなる高る鍵を安全かつユーザにかかる鍵管理責任の少ない度化、汎用化、低コスト化等を可能とする共通基盤

方法で管理、共有する必要がある。本研究では、この確立を目指している。具体的には、センサによるの課題を解決するため、VO 内で共有する VO の公

透過的な情報取得技術から収集した情報から、状況

開鍵と VO の秘密鍵という概念を導入し、さらに、

85

VO の秘密鍵は二つに分割して、VO に属するユーザ

び VO の秘密鍵の分散管理により、鍵の漏洩によると VO 鍵レポジトリで分散管理している。

致命的なセキュリティリスクを軽減している。本機
構では、ユーザと VO 鍵レポジトリからの VO 秘密
鍵のシェアが同時に発生しない限り本機構の保証するデータの機密性は損なわれない。また、ユーザが管理する VO の秘密鍵のシェアだけでは VO の秘密
鍵を復元することはできないため、ユーザの負う鍵の管理責任は、ユーザが VO の秘密鍵を管理する場
合と比較して小さくなる。

図 7 XML データ要素の機密性保護機構の本研究で開発したプロトタイプにより、グリッド

アーキテクチャ

上で動的に構成される VO に基づいて XML データの要素レベルで機密性を保護する機構を実現するこ

図 7 に本研究でプロトタイプ開発した機構のとができた。今後さらにデータセキュリティの安全アーキテクチャを示す。本機構は、VOMS サーバ、性についての検証をすすめていきたいと考えている。

暗号サービス、認可サーバ、VO 鍵レポジトリから構成される。
VOMS サーバは各 VO に設置され、ユー

4.2 QoS を考慮したネットワークアーキテクチャ

ザがグリッド認証時に作成するプロキシ証明書に4.2.1 広帯域ネットワークにおけるバースト特性をユーザの VO 情報を追記する。暗号化・復号化サー考慮したデータ転送の解析手法に関する研究

ビスは、ユーザからの要求を受けて、VO 鍵の取得

近年、ネットワークの広帯域化、高速化が急速におよび復元、XML データ要素の暗号化、復号化を行進み、短時間に大量のデータ通信を行うことが可能う。認可サーバは、暗号化・復号化サービスと連携となってきた。そのため、複数の拠点にある複数のし、ユーザの VO 情報を基に認可を行う。

計算ノードを利用して、通信遅延に厳しい制約を持本機構はこれら 4 つのコンポネントが連動し、次つ大規模計算アプリケーションを実行することが十の通り動作する。まず、ユーザは GSI によるプロキ

分現実的となってきており、今後このようなアプリ

シ証明書の発行、VOMS サーバによるプロキシ証明

ケーションが広く用いられることが期待されている。

書への VO 情報の追記により認証を行う。次に、ユー

しかしながら、大規模計算アプリケーションでは、

ザは、XML データ要素の暗号化または復号化を暗号

複数の計算ノード間の同期通信が多く、ほぼ同時刻化・復号化サービスへ要求する。ユーザからの要求に大量の計算データの転送要求が発生するため、を受けた暗号化・復号化サービスは、認可サーバをネットワークは一気に輻輳状態に陥ってデータ損失

呼び出し、認可された場合には認可サーバが取得しが発生し、大規模計算アプリケーションの性能は著たユーザの VO 情報を受け取る。暗号化・復号化サーしく低下する。そのため、そのようなデータ損失を

ビスは VO 情報に基づいて、ユーザの所属する VO防ぐために、まず、広帯域ネットワークにおいて、の公開鍵、もしくは VO の秘密鍵のシェアを VO 鍵

バースト特性を有するトラヒックを収容した場合のレポジトリから検索する。復号化の場合、これに加ネットワークの挙動を捉えることが重要である。

えて、ユーザからも VO の秘密鍵のシェアを取得し、現在はネットワークの挙動を捉える性能評価にシ

VO の秘密鍵を復元する。最後に、取得した鍵を用

ミュレーションが最も利用されている。シミュレー

いて、ユーザに指定された XML データ要素を暗号ション手法はさらに、ネットワークモデルの抽象度化または復号化する。

が異なるパケットレベルとフローレベルに分類され本研究で提案する XML データ要素の機密性保護る。パケットレベルシミュレーションは、詳細かつ機構は、VO の公開鍵と VO の秘密鍵の導入、およ

正確な評価が可能だが、広帯域ネットワークにおけ86

る通信性能を評価する際に膨大な計算時間や計算資

4.2.2 長距離広帯域ネットワークにおける高速転送源が必要となる。また、フローレベルシミュレーショ

プロトコル間の影響を緩和するバッファ制御方式にンは高速に評価可能であるが、パケットの集合をフ関する研究ローとしてモデル化する際に多くの近似を行うため、

近年のネットワーク技術の進展は著しく、米国やTCP のような輻輳制御機構の動作、ならびにその結

日本をはじめ、国内には、100Gpbps から 40Gbps の果引き起こされるトラヒック特性を十分に考慮でき速度を持つバックボーンネットワークがあり、さらない。

には大陸間においても 40Gbps から 10Gbps の高速

一方、ネットワークを流れるトラヒックは自己相なネットワークが利用できるようになったため、世似性や長期依存性などの時間的な相関を性質を示す

界 規 模 の e-Science 環 境 が 構 築 さ れ つ つ あ る 。

ことが報告されており、ネットワークの負荷を高め

e-Science 環境において重要となる大規模データの通信性能に影響を及ぼすため、ネットワークを設

共有や転送のために、従来の TCP に代わる、高速計・構築する際に考慮すべき重要な性質である。しネットワークの帯域を有効に利用できる通信方式とかし、あまり長くない時間スケールでの通信性能をして、高速転送プロトコルの開発、研究が盛んに行評価する場合、短い時間スケールで現れる相関性とわれている。高速転送プロトコルは高速に送信レーして定義されるバースト特性を考慮して通信性能をトを上げるため、競合する高速転送プロトコルによ評価する必要がある。

るトラヒックが存在しない場合には効率的に帯域をそこで本研究では、バースト特性を考慮しつつ広満たすよう上手く動作する。しかし、複数のトラヒッ

帯域ネットワークの通信現象を定量的に評価する解クが競合した場合に、ネットワークの輻輳状況の推

析手法を提案することを目的とする。具体的には、

定が正確に行えない場合があり、その結果、全体のハイブリッドシステムモデルを拡張し、バースト特スループットが低下する、特定のトラヒックが帯域性を考慮した、広帯域ネットワークにおけるデータを占有し、競合する他のトラヒックの転送速度が極

転送解析モデルと解析手法を提案する。その結果、端に低下する、などの問題が発生する。

広帯域ネットワークを対象としたデータ転送の解析、本研究では、高速転送プロトコルの高速性を維持

ならびにシミュレーションの実行可能性を示すこと

しつつ、競合するトラヒックへの影響を緩和する制ができた。

御手法として、ルータにおける新たなバッファ管理手法を提案する。具体的には、送信レートを測定して制御する手法とパケット廃棄を早期に行う手法を組み合わせることにより、様々な輻輳制御機能を持った高速転送プロトコルの組み合わせに対して、高速性を維持し、互いの影響を抑える。
提案したバッファ管理制御方式（FQER 方式）についてシミュレーションにより評価を行った。TCP

図 8 ハイブリッドシステムモデルを利用した(TCPReno) や高速転送プロトコル(HighSpeed TCP、

ネットワーク全体の解析モデル

FAST TCP、TCPWestwood、CUBIC TCP、CompoundTCP) が競合した場合に、既存のバッファ管理制御

関連発表論文(DT、ERED、CSFQ)と比較し、性能を評価した。そ(1) 森口貴文, 馬場健一, “広帯域ネットワークにおの結果、提案方式によって競合するトラヒック間のけるバースト特性を考慮したデータ転送解析手影響を低減させることができ、有効に機能すること

法の一検討”, 電子情報通信学会ソサイエティ大を示すことができた。

会講演論文集 B-7-70, September 2009.

87

ク管理負担が大きい問題があった。
そこで本研究では、STP (Spanning Tree Protocol)を応用した自律型論理ツリー構成によってネット
ワーク管理負担を軽減し、サイクルアタックを回避
するパス設定を行う OSTP 手法を提案する。また、空きリンクを効率的に利用するためサイクルアタッ

図 9 FQER 方式の制御手法

クを起こさない範囲でツリーに含まれないリンクの関連発表論文

利用方法を提案する。まず、空きリンクを活用した(1) Jin Hirose and Ken-ichi Baba, “A buffer control

提案手法の比較を計算機シミュレーションにより行

method mitigating effects of contention between

い、その結果、ホップ数を最小とする経路を用いる

high-speed transport protocols in long-distance

方法が最も効果的であることを示した。また、提案

broadband networks”, in Proceedings of 2009 IEEE
Pacific

Rim

Conferenceon手法と従来手法の比較を行い、リンク遅延時間が存

Communications,

在する実際の環境下では提案手法が非常に効果的でComputers and Signal Processing (PACRIM09), pp.

あることを明らかにした。

413–418, August 2009(2) 廣瀬仁, 馬場健一, “長距離広帯域ネットワーク
における高速転送プロトコル間の影響を緩和す
るバッファ制御方式”, 電子情報通信学会技術研
究報告 CS2009-7, vol. 109, no. 4, pp. 37—42, April
2009.【電子情報通信学会通信方式研究会奨励賞受賞】

4.3 フォトニックネットワークに関する研究

図 10 OSTP 手法におけるパス設定

光 CDM ネットワークにおける多元接続干渉(MAI)によるサイクルアタックに関する研究

関連発表論文近年、ブロードバンドアクセスサービスの増加に(1) 福田達也, 馬場健一, “光 CDM ネットワークにより、広帯域、低遅延な通信に対する需要がますまおける自律型論理ツリー構成によるパス設定手

す高まり、これらの需要に応えるため、超高速な全法”, 電子情報通信学会技術研究報告 PN2009-87,

光ネットワークへの要求が高まっている。低遅延でvol. 109, no. 455, pp. 7—12, March 2010.

高品質なネットワークをエンドユーザに提供するた
めに、エンドユーザ間、あるいはエンドノード間で4.4 数値流体音響計算手法を用いた歯茎摩擦音発音

光パスを設定する技術として、非同期で制御が比較

研究

的容易な技術である、符号を割り当て多重化する光本研究に関連し、戦略的国際科学技術協力推進事

CDM (Code Division Multiplexting) 技術を利用した業「日本−フランス(ANR)研究交流」、上気道気流解

OCDM over WDM 技術が現在注目されている。

析へのキーテクノロジー：超長距離間高速ネット

光 CDM ネ ッ トワークに は、 MAI (Multiaccess

ワークによるペタスケール・コンピューティングにInterference) の伝播によってサイクルアタックが起関する受託研究（代表：NICT 下條真司）を開始しこる問題がある。論理トポロジ構成を用いる従来手た。本研究交流は、超長距離となる日仏間ネットワー

法では、負荷を利用した最小全域木構成によるサイクを通して、ヒトの上気道の気流を対象とした大規

クルアタック回避が行われたが、ネットワークの利

模数値計算や可視化をペタスケールにて実施する場

用状況を常に把握していなければならずネットワー

合、未だ解決されていないさまざまな問題の解決を88

析・数理モデル化・シミュレーション

目指すものである。
具体的には、日本側はペタスケールの１）可視化

生体分子のイメージング実験に用いるデータ解析

レンダリング技術、２）超長距離間高速データ転送

システムの改良を進めた。時空間分解能の向上に伴技術、３） 大規模流体音響連成計算技術の開発を分うデータ量の増大に対応するため、まず処理時間の担し、フランス側は１）可視化結果の表示技術の開短縮が求められていた。そこで、従来用いられてい発、２）超長距離間ネットワーク性能測定、３）摩たシステムを基に、手順の変更と並列処理により速擦音の数値計算結果の物理実験による精度検証を分

度向上を図った。解析内容にもよるが、1 台の PC を担する。

用いた場合で最大 40 倍程度の高速化を実現し、実際両国の研究チームが相互補完的に取り組むことで、の研究に供用開始した。今後のデータ量増大や解析

超長距離間高速ネットワークを土台とした大規模計手法の高度化に備え、PC クラスタへの展開も準備し算機環境を日仏間に構築でき、それを用いた上気道ている。

の気流解析技術の実現が期待される。本研究活動のさて、生物の細胞内は、分子機械を含む多種多様

一環として、3 月 29 日から 4 月 2 日までグルノーブな分子で混雑した、不均一な環境である。この特異

ル 大 学 連 合 に お い て 、 NumBIG2010

な環境における分子の反応拡散過程の特徴を明らか(http://www.gipsa-lab.inpg.fr/workshop/NumBIG/) を 開にすべく、シミュレーションを通じた理論研究も進催した。本ワークショップは、様々な研究分野、国めている。分子の混雑に加え、分子機械の機能（酵から参加者が集い、互いの共通する興味を探索する

素反応など）と動き（構造変化）との関連にも注目

良い機会となった。特に、低レイヤのネットワーク

して、簡単なモデルを構築した。非常に混雑した場

研究を、地球物理、発音の研究者が聴講する機会は合において、分子機械の振舞いに相転移的な変化がそれほど多くないと考えられた。このような枠組み観察された。

を整備する意義は、研究的に横の広がりは、学会な

また、GPU (Graphics Processing Unit) を利用したどで比較的整備されているが、本ワークショップの解析・シミュレーションの高速化に向けて、試験的ような縦の枠組みは、未だ中途にあるため、特に情な実装を開始した。我々の現時点の用途・実装では報学が中心となって接着を進めることにある。

目立った効果は得られていないが、価格性能比に優

科学的には、MEI センターと連携し、無声摩擦子

れており今後数年でさらに改善が見込まれること、音の数値流体音響解析と実験的検証を進めており、より複雑な（データ量当たりの計算量の多い）処理

dry な研究に wet な研究を織り交ぜながら推進してに対しては有効と考えられることから、次年度以降いる。また、4 次元 MRI に最適化したセグメンテー

も検討を進める。

ション、レジストレーション手法等の研究も進めて関連発表論文いる。

(1) 冨樫 祐一, “混雑した細胞内環境における分子国際交流プロジェクトの競争的資金に応募し、獲機械システムの振舞い”, 日本生物物理学会第得した。また、MEI センターと協力し、外国人招へ

47 回年会, 1P-246, October 2009.

い研究員との共同研究を進めており、再来年度から(2) 冨樫 祐一, “混雑した反応拡散系における分子のペタコン稼働に向けた準備を行っている。国際会の内部状態と粒子性の効果”, 日本物理学会第議 2 本（査読有り）、京都大学、グルノーブル大学連

65 回年次大会, 21pPSB-45, March 2010.

合等との共同研究により国際ジャーナル 3 本（査読有り）
、国内研究論文（査読有り）1 本という実績を4.6 グリッド認証局間のフェデレーションに関する

挙げた。

研究
これまで、国内のプロダクション・レベルのグリッ

4.5 生体分子システムの理解のための実験データ解

ド認証局 (KEK, AIST, NII の三カ所) は、Classic プ
89

ロ フ ァ イ ル に 基 づ く 認 証 局 運 用 規 定 (CPS:

再発行可能な状態に更新されることになり、認証局

Certification Practice Statement) で運用されている。

および登録局の業務負担は極小化されると考えられ

この CPS では、グリッド証明書の発行に先立って、る。

登録局において写真付き身分証明書を提示した対面

昨年度は、Shibboleth 連携した ID に対してグリッによる本人性の確認を行うことが要請されている。

ド証明書を自動発行するシステムのプロトタイプを

今後、グリッド技術に基づく計算機資源共有が普及構築し、フィージビリティ・スタディを行った。

し、数万人規模の利用者への証明書発行を想定した

本年度は、昨年度の成果に基づき、まず、Classic

際に、登録局の窓口業務の大幅な負担増が予想されプロファイルと同様に IGTF (International Grid Trustる。このような業務負荷を分散する枠組みの提案がFederation) が認定している MICS (Member Integrated

求められており、既に NII のグリッド認証局では、

X.509 PKI Credential Services) プロファイルに基づ

ローカル登録局への負荷分散を業務規定に盛り込ん

き、かつ、情報基盤センターの全国共同利用業務とでいる。一方で、情報基盤センターのグリッド・コ

両立するグリッド認証局運用規定を策定した (和文ンピューティング研究会のグリッド配備運用タスクとその英文翻訳)。それと同時に、その運用規定を満フォースにて、全国共同利用サービスでの業務化をたす NAREGI 認証局運用ソフトウェアの対応作業を前提に試行を進めている「グリッドパック」の運用行い、さらに、NAREGI グリッドミドルウェア全般

において、年次更新に伴うグリッド証明書の再発行に及ぶ対応作業を行ない、Shibboleth による初期認における申請書面の再提出と再処理という利用者側

証 に 基づ くシ ン グル サイ ン オン に対 応 する ようの負担と業務運用側の過大な負担が発覚し、この面NAREGI Web ポータルおよび関連するライブラリなからも、業務フローの根本的な改善が必要であるこどを拡張した (図 11)。

とが再認識されている。
情報基盤センター群は、全国共同利用 ID 発行のための窓口業務を 40 年以上に渡って継続維持してきており、各年毎に延べおよそ 1 万人の利用者に対してサービスを提供している。また、負担金徴収のために、利用者が所属する組織の経理部門との業務連携を行っており、グリッド型連携が想定する以上に確実な本人性の確認を行ってきている。このような実績を有する情報基盤センター群の登録窓口がグリッド認証局と連携することで、提起されている諸図 11 MICS プロファイルに基づく認証連携問題を確実に解消することが可能であり、これを視野に入れた適切な業務フローの提案と、業務システ
ムの構築が求められていた。本センターでは、一昨年度から本センターの全国共同利用 ID 取得者を対象としたグリッド証明書の自動発行システムを構築し運用してきた。さらに、払い出した証明書と対応する属性情報を関係する情報基盤センターへ通知し、各情報基盤センターのローカル・アカウントとの名寄せが可能な業務フローを実現することで、情報基盤センターの年度末処理に伴う全国共同利用 ID の

図 12 NAREGI ミドルウェアの Shibboleth 対応

更新に伴って、利用者は自動的にグリッド証明書を90

でも一括処理が可能であり、LMS 問題集との学習管拡張に基づく情報基盤センターの全国共同利用登理の手間の差は非常に小さくなる。

録窓口に要求される登録局業務規定として、グリッ

以上のような学習管理は、e ラーニング問題集作

ドパックの改訂試案を起案した (エラー! 参照元が

成ソフトウェアである oq-producer、e ラーニング問

見つかりません。)。
これらの取り組みにより、次年度以降に実運用を

題集を動かす oq-player の連携で実現されている。

視野に入れた実証試験が可能となる準備を整えたこ

oq-producer は、RSA のキーペアを作成し、公開鍵をとになる。学術情報ネットワーク運営・連携本部、

oq-player による問題集に、秘密鍵を oq-marker によ

グリッド作業部会に新しく設けられた NAREGI アー

る採点時に読み込まれる採点用データに格納する。

キテクト・タスクフォースに提案を行う準備を進め

oq-producer による e ラーニング問題集の生成時に試ており、さらに、今回策定した運用規定に基づくグ

験モードを選べば、正解を持たず採点機能のない e

リッドパックの改訂試案を、グリッド配備運用タス

ラーニング問題集を生成できるが、この場合は、クフォースへ提案を行う予定である。最終的に、

oq-marker が採点用データを用いて採点を行う。これ

HPCI の動向を確認しながら、国内のグリッド認証局

により、技術的な手段では正解を取得できず本格的の運営母体を見極めた上で、APGrid PMA の認可をな試験の実現が可能となる。

受ける。それと同時に、国立情報学研究所が業務運用する学術認証フェデレーション (GakuNin) との連携を模索する。
関連発表論文(1) Eisaku Sakane, Manabu Higashida, Shinichi Mineoand Kento Aida, “On Certificate Issuance and User
ID Management in the NAREGI Grid Middleware
Integrating the Shibboleth”, in Proceedings ofInternational

Symposium

on

Grid

Computing

図 13(ISGC2010), March 2010.

oq-marker の画面

以上のような学習管理を評価するために、

4.7 問題集のための総合的な e ラーニングシステム

oq-producer を実際に活用している指導者ユーザ 5 名

4.7.1 学習管理の開発にアンケートを行った。1 名は学内の教員であり、4

学習管理を実現するため oq-series の 2 つのソフト

名は学外の企業などの e ラーニング担当者である。

ウェアに機能を追加し、新たに学習管理ソフトウェ

全員が、oq-producer を用いて数十から数百問というア oq-marker を開発した。oq-marker は、学習者が指十分な教材作成経験を持っており、そのうち 4 名は導者に送信した暗号化された成績データを解読し、教育対象者が数十から数百名と、かなり本格的な表形式にするソフトウェアである。指導者の学習管ユーザである。

理の労力を少しでも軽減するため、様々な受信状況「基本的な使いやすさ」は、使用経験が十分な 3を想定している。

名のみがアンケート対象であるが、回答は「使いや学習者は、グループウェアのファイルアップロー

すい」、「普通」のみとなっており、使用感に大きなド機能やアンケート機能、メール送信などで成績返問題はなさそうである。「oq-marker による学習管理

信データを送信するが、指導者は、全成績が 1 ファの有用性」は、「非常に有用」から「有用でない」まイルにまとめられてダウンロードされる場合と 1 学

でばらついている。基本的には、「非常に有用」を含習者の成績が 1 ファイルとなって一括ダウンロード

む肯定的な意見が、多くを占めており有用性が高いされる場合が考えられる。oq-marker はどちらの場合91から「あまり楽しめなかった」まで分散しているが、ことがわかる。
表 1

肯定的な方に十分偏っており、十分に楽しめる教材

oq-marker の評価

基本的な使いやすさ

非常に使いやすい0（対象者 3 名）

使いやすい

1

普通

2

ス」は、「バランスがとれている」が 3 名、「かなり

使いにくい

0

学習に偏っている」が 1 名と、うまくバランスがと非常に使いにくい0oq-marker に よ る 学

非常に有用

1

習管理の有用性

有用

1

普通

2

有用でない

1

非常に有用でない

0となっていることがわかる。
「学習とゲームのバラン

れていること、すなわち、常にゲームに集中する必要のない設計が成功していることがわかる。

4.8 対話交渉シミュレータによる教材開発
現代 GP「異文化障壁を乗り越える対話と交渉能力

4.7.2 ゲーム教材の開発の育成」では、対話交渉シミュレータを基盤としえ学習において、単語や年号の暗記、計算のようなて、外国語による高度な対話や交渉技術の育成のた非常に単純な学習を反復することは、重要であるが、めの教材（シミュレータ教材）を開発した。シミュその単調さゆえに続かないこともしばしばである。

レータ教材は、外国語による高度な対話と交渉に限

そこで、単純な内容の問題集とゲームを組み合わせる必要はなく、高度な知識を駆使したリアルタイムて、単調さを抑え、楽しさを加えることを狙って教な判断能力の育成全般に応用可能であり、適用範囲

材システムを開発した。ゲーム部分は、一般的なゲーは非常に広い。

ムとは異なり、常にゲームに集中する必要のない

本年度も、高度外国語教育全国配信システムの構

ゲーム設計となっている。ゲーム中は、問題集から

築プロジェクトなどで、対話交渉シミュレータによ

ランダムに出題される問いに答えるが、正解時にはる教材開発を行うと同時に、対話交渉シミュレータ

ポイントが入り、そのポイントをゲーム部で活用す本体の改良、シミュレータ教材開発の手順の改善なるようなゲームルールとなっている。

どを行った。

授業で、希望者を集めてゲーム教材の評価を行った。希望者はあまり集まらず、アンケートを回収で関連発表論文きたのはさらに減少し 4 名となった。

(1) 小島 一秀, 村山 健二, 岩成 英一, 高橋 明, “外表 2

国語による対話と交渉を学ぶためのシミュレー

ゲーム教材の評価
非常に使いやすい0

タ教材の開発”, 第 8 回情報科学技術フォーラム

使いやすい

3

普通

講演論文集 第 4 分冊, N-001, pp.477-480, August

1

使いにくい

0

非常に使いにくい

0

どの程度楽しめた

非常に楽しめた1

か

かなり楽しめた0

4.9 LTCM を含む多言語平行マルチメディア資源の

楽しめた

2

構築と構造化方式の研究

あまり楽しめなかった

1

使いやすさ

2009.

非常に楽しめなかった

0

本研究においては、同じ意味内容で作成された多学習とゲームのバ

非常に学習に偏っている

0

言語の文書の言語資源に文法情報を付与する必要がランス

かなり学習に偏っている

1

バランスがとれている

3

あるが、そのための半自動化ツールの開発を分担しかなりゲームに偏っている

0

た。また、これまでの成果の一部が日刊工業新聞

非常にゲームに偏っている

0（H22/ 2/ 11、15 面）に掲載された。

「使いやすさ」は、「使いやすい」が 3 名、「普通」
が 1 名であり、使いやすさは十分であることがわかる。「どの程度楽しめたか」は、「非常に楽しめた」

92

係をなすよう順序定義をする。

4.10 ユビキタスサービスプラットフォーム
4.10.1 範囲をキーとして扱うオーバレイネットワ

1.は、範囲（RangeKey）を加工し、順序を定義でークに関する研究

きるようにする。2.は、範囲（RangeKey）自体はそ

従来のオーバレイネットワークでは、探索対象とのままに、順序の定義を変える、というアプローチ

なるキーは単一の値を持ち、そのキーを対象としたに相当する。前者においては、部分範囲の増大と分完全一致探索や範囲探索を実現してきた。即ち、オー

割・統合のためのオーバーヘッドが予想される。後バレイネットワークに対し単一値を指定し、同一値者においては、順序定義そのものが困難であるといをキーとして持つオブジェクトの探索、範囲を指定う問題がある。

し、範囲内の値をキーとして持つオブジェクトの探そのため、本研究では順序定義の正確さよりも効索である。この探索機能により、例えば、ある範囲率を重視したアルゴリズムを提案した。アルゴリズ

内に配置されているセンサーを発見するには、センムの基本方針は次の通りである。ここで、論理ピア

サーの位置をキーとして、範囲探索を行うことで実は、RangeKey Skip Graph のピア、物理ピアは、Skip

現可能である。しかし、逆にある地点を指定し、そGraph 上のピアを意味する。

の地点を撮影範囲とするカメラの画像を取得すると



論理ピアの持つ範囲をそのまま物理ピアとして保持する。

いった探索要求への対応は困難である。このような探索要求に対応するには、カメラの撮影範囲をオー

物理ピアは範囲の最小点の順に並べる。

バレイネットワーク上に保持させ、ある地点を指定



物理ピアには、補助情報として、最小点をその範囲に含む物理ピアの範囲を持たせる

して探索することでその地点を撮影範囲に含むカメラが発見される探索、即ち、オーバレイネットワー

上記方針に基づくアルゴリズムを提案し、実装評

クに対し、単一値を指定し、その値が含まれる範囲価を行った。 Range-Key Skip Graph は Multi-Keyを持つオブジェクトを探索結果とする探索機能が必Skip Graph よりも大幅に少ないメッセージ数で探要となる。既存技術を用いる場合、範囲にくまなく索を行えることが分かった。図 15 は合計 10 万のキーを配置する手法が考えられるが、キー数が膨大

データがになることに加え、キー間に隙間が生じるため探索にかかるメッセージ数を示している。

10 のピアに保持されているときに探索に失敗する場合がある。
本研究では、構造化オーバレイネットワーク
Multi-Key SkipGraph に対し、上限値と下限値で指定された範囲を持つキー、即ちレンジキーを扱えるよ
うにする拡張、Range-Key Skip Graph を提案する。
Skip Graph は全順序関係を持つデータが分散する
ネットワークの中から高速に（ネットワークのピア数に対してスケーラブルに）目的のデータを探し出

図 14 Range-Key Skip Graph による探索の例

すためのオーバレイネットワークである(図 14)。
Range-Key Skip Graph の実現には、RangeKey を全順序関係に変換し、Skip Graph の中で取り扱えるようにすることが前提となる。そのためのアプローチ
として次の 2 つがある。
1. 範囲を互いに素な部分範囲に分割し、分割した範囲が全順序関係をなすようにする。
2. 範囲の持つ特定の部分をキーとして、全順序関図 15 メッセージ数の評価

93

関連発表論文

ネットワークに発行する。クエリを受け取った担当(1) 石芳正, 寺西裕一, 吉田幹, 下條真司, 西尾章治

ノードでは、自身のローカルストアにキーと値のペ郎 , " 範 囲 を キ ー と し て 保 持 可 能 と す る Skip

アを格納する。GET 操作では取得しようとするキー

Graph 拡張の提案", 情報処理学会研究報告, (マを探索クエリに指定し、オーバレイネットワークにルチメディア通信と分散処理 Vol.2009-DPS-139),発行する。クエリを受け取った担当ノードでは、自No.1, pp. 1-7, June 2009.

身のローカルストアからキーに対応する値を取得し、要求元ノードに応答する。

4.10.2 大規模センサーデータ共有基盤の構築に関

本分散キーバリューストアをエージェント・オー

する研究

バレイプラットフォーム PIAX 上に実装し、100 台

ユビキタス環境においては、あらゆる人やモノにの実ノードが接続される環境で評価を行ない有効性

関する情報を管理するための大規模データ基盤がを確認している。

サービスの実現に必要となる。例えば、世界規模での気象データ共有システムを考えると、公的機関が

Key

Value

Key

Value

Key

Value

Key

Value

20

v20

10080

v1008021003

v2100330134

v30134

50

v50

10250

v1025028425

v2842538772

v38772

管理している気象観測点から収集される気象データの他に、民間気象会社が配布している気象観測機器
や、さらには各家庭に設置されているエアコンなど

0~10000

10000~20000

20000~30000

30000~40000

Range-Key Skip Graphの家電からの気象観測データが生じることとなる。

get :21000～30000

v21003v28425

こうした観測情報をリアルタイムに収集し、突発的な気象変化へのアラートや可視化、過去の観測記録

キー空間

1. 目的のkey を担当するノードを探索
2. 担当範囲内から目的の key を探索

ユーザ端末の照合といった様々な応用へ活用できることがのぞ

図 16 リソース探索処理の例

まれる。こうしたサービスを実現するには、非常に関連発表膨大なデータを格納した上で、それらの記録に対し(1) 2009 石芳正, "PIAX オーバーレイを用いた 大規て高速な探索処理が必要となるが、旧来のサーバに

模 地 理 的 情 報 ス ト レ ー ジ の 構 築 ," StarBED

情報を集約するモデルでは実現困難であるため、多Technical Workshop 2009, Dec. 2009..

数の機器を用いた分散型のアプローチをとることが多い。しかし、従来のシステムでは、単純な構造を持つキーバリューストアを用いることが主流であり、設置場所に基づく探索等、範囲探索が主流となるセ4.10.3 複数拠点統合型センサーネットワークのためのモバイルエージェントによるデータ収集方式の検討

ンサーデータの管理には不向きである。そこで本研

複数のセンサーネットワークを統合して構築され究では前節で述べた Range-Key Skip Graph を用い、るセンサーネットワークを複数拠点統合型センサー

緯度経度を基準とする地理的データを含む範囲探索をサポートする分散キーバリューストアを提案する。
Range-Key Skip Graph を用いた分散キーバリュース

ネットワークと呼ぶ。複数拠点統合型センサーネッ
トワークの応用例として以下の状況が挙げられる。
ここで、拠点とは一つのシンクノードがデータを収

トアの構成を図 16 に示す。図では、キー空間を幅集している各センサーネットワークを指す。

10000 ずつに区切り、その範囲に相当するレンジ

・拠点間の比較が必要な状況

キーを各ノードに対応付けている。各ノードにはレ

最も暑い研究室を調べるため、温度データの最大値

ンジキーの範囲に相当するキーと値（バリュー）のを求める。

ペアを持たせている。キーバリューストアに対して・問い合わせる拠点が分からない状況

PUT 操作を行う場合は、キーを探索対象として指定

夜中に人がいるか調べるため、照度データが閾値をし、値を付加情報とした探索クエリをオーバレイ

越えている拠点を探す。

94

・演算を伴う状況

複数拠点統合型センサネットワーク
拠点

温度データの平均値を求める。
・複数の拠点のセンシングデータが必要な状況

シンクノード研究室環境調査のため、各拠点の最新の温度データ

拠点

ユーザ端末が各拠点からセンシングデータを収集

シンクノードシンクノードすることでこれらの応用は可能になるが、収集する

拠点

インター
ネット

を収集する。

センサ

データが多くなり、収集に時間がかかるといった問

モバイルエージェント

題が発生する。そこで本研究では、モバイルエージェ

ユーザ

ントを用いたデータ収集システムを提案する。モバ

図 17 リソース探索処理の例

イルエージェントとは、端末間を移動しながら処理

関連発表論文を行うプログラムである。ユーザ端末がモバイル(1) 義久智樹、神崎映光、原隆浩、石芳正、寺西裕

エージェントを生成し、複数拠点統合型センサー

一、下條真司, "複数拠点統合型センサネットワ

ネットワーク内で必要な処理を行ってからユーザ端ークのためのモバイルエージェントを用いたデ末に戻ることで、様々な応用が可能になる。ユーザ

ータ収集システム", 電子情報通信学会技術研究

端末が各拠点からセンシングデータを収集する場合

報告(ユビキタスセンサネットワークと比べて、4.のような状況ではユーザ端末と各拠点

USN2009-24)、pp. 147-151, July 2009.

との間に発生する通信量に大きな差はないが、1、2、(2) Akimitsu Kanzaki, Takahiro Hara, Yoshimasa Ishi,

3 のような状況では、通信量を削減でき、速くデー

Tomoki Yoshihisa, Yuuichi Teranishi, Shinji Shimojo,

タを収集できる。

"A Sensor Network Testbed Integrating Multiple

そこで本研究では、複数拠点統合型センサーネッ

Networks", Proc. of Int'l Conf. on Mobile Data

トワークのためのモバイルエージェントを用いたManagement (MDM 2009), Demo paper, pp.

データ収集システム PIAX-Sensor (P2P Interactive

361-362, May 2009.

Agent eXtensions with X-Sensor)の設計・実装を進めている。

5 社会貢献に関する業績

PIAX-Sensor では、モバイルエージェントミドル

5.1 教育面における社会貢献

ウェアとして PIAX を用い、センサーネットワーク

5.1.1 学外活動

テストベッド X-Sensor の各拠点を接続したデータ管(1) 大阪大学社会人教育講座 「セキュア・ネットワ

理を行っている。PIAX-Sensor スクリプトと呼ばれークセミナー2009 プラス」
（馬場）

るスクリプトにモバイルエージェントのふるまいを記述することで、エージェント移動先におけるデー

5.1.2 研究部門公開

タ収集処理が可能となっている。複数拠点統合型センサーネットワーク内で必要な処理を行ってから2009 年度いちょう祭

ユーザ端末に戻ることで、通信量を削減したうえで、

今年度は、昨年度に引き続き、「e-Science を支え

高速にデータを収集できる。今後、複数のモバイル

る超高速ネットワークを利用した高精細可視化技

エージェントが連携して処理を行うことで負荷を分術」というテーマで、豊中教育研究等ロビーにて、散することや、シンクノードに留まって他のモバイ

タイルドディスプレイ(TDW)にシミュレーション結

ルエージェントと連携するといったシステムの実現

果や科学技術アプリケーション、プレゼン資料など、を予定している。

いくつかのアプリケーションを表示する展示を行った。特に、基礎工学部情報科学科藤原研究室と連携

95

社, 大阪大学サイバーメディアセンター

して、TDW を利用してもらいプレゼンやデモンスト
レーションを行った。来場者は非常に多く、本部門だけでも 200 名ほどのアンケートが集まり、好評の

5.3.2 学外での講演

うちに終えることができた。

(1) 下條真司, “Open innovation のための新しいテス

今年度は、高速ネットワークを利用したデモンス

トベッド JGN-X”, NICT スーパーイベント 2009

トレーションを行うことができなかったため、今後シンポジウム, October 2009.

の課題である。

(2) Manabu

Higashida

and

Haruo

Takemura,“Development, Deployment and Operation of Grid
5.2 学会活動

Computing in Japanese Universities”, 1st APRU IT

5.2.1 国内学会における活動

Video Conference Session on Grid Computing,

該当なし

November 2009.

5.2.2 論文誌編集

5.3.3 特許

該当なし

該当なし

5.2.3 国際会議への参画

5.4 プロジェクト活動(1) Numerical simulation and fluid mechanics of(1) 日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究(B)BiologicalandGeophysicalflows「ストリーム非ストリームの積極的共存によるSimulation

新しいネットワーク制御方式の研究」（馬場）Numérique et mécanique des fluids Biologiques etGéophysiques(NumBiG2010),

Organizing(2) 文部科学省 科学研究費補助金 若手研究(B)「細and胞内環境を想定した反応拡散系モデリング」（冨Scientific Committee（下條、馬場、野崎）(2) IEEE/IPSJ SAINT 2010, Program Committee （馬場、樫）(3) 文部科学省 次世代 IT 基盤構築のための研究開野崎）(3) IEEE/IPSJ SAINT 2010 Workshop on The First

発「e-サイエンス実現のためのシステム統合・連Workshop on High Speed Network and Computing

携ソフトウェアに関する研究開発」研究コミュニ

Environments for Scientific Applications (HSNCE

ティ形成のための資源連携技術に関する研究2010), Program Committee （下條、馬場、野崎）（東田）

5.2.4 学会における招待講演・パネル

5.5 その他の活動(1) 総務省 情報通信政策局 戦略的情報通信研究開

5.2.5 招待論文

発推進制度 専門評価委員(2) 情報・システム研究機構 国立情報学研究所 学

該当なし
5.2.6 学会表彰

術情報ネットワーク運営・連携本部 認証作業部(1) 平成 20 年度 電子情報通信学会通信方式研究会

会委員(3) 情報・システム研究機構 国立情報学研究所 学奨励賞（廣瀬、馬場、2009 年 7 月）

術情報ネットワーク運営・連携本部 グリッド作業部会委員

5.3 産学連携
5.3.1 企業との共同研究(4) 文部科学省 科学技術政策研究所 科学技術動向
研究センター 専門調査員(1) “タイルディスプレイを用いた広帯域映像ストリ（以上 馬場）ームの表示に関する研究”, 日本電信電話株式会

96

国際会議会議録(5) 学外への e ラーニングソフトウェアの提供（以上、小島）(6) Akimitsu Kanzaki, Takahiro Hara, Yoshimasa Ishi,(6) 情報基盤センター グリッド・コンピューティン

Tomoki Yoshihisa, Yuuichi Teranishi and Shinji

グ研究会 グリッド配備運用タスクフォース委員

Shimojo, “A Sensor Network Testbed Integrating(7) 情報・システム研究機構 国立情報学研究所 学

Multiple Networks”, in MDM '09: Proceedings of the

術情報ネットワーク運営・連携本部 グリッド作

2009 Tenth International Conference on Mobile Data

業部会 NAREGI アーキテクト・タスクフォース

Management: Systems, Services and Middleware, pp.

委員361–362, IEEE Computer Society, May 2009.

（以上、東田）(7) Dae Young Kim, Laurent Mathy, Mauro Campanella,
Rick Summerhill, James Williams, Shinji Shimojo,
Yasuichi Kitamura, Hideaki Otsuki, “Towards A

2009 年度研究発表論文一覧

service Platform for Virtualization and Federation : a
著書case of JGN2Plus”, in Proceedings of 2009 Fifth(1) Manabu Higashida, “The Grid Middleware on SX

Advanced

International

ConferenceonTelecommunications, pp. 1–8, May 2009.

and Its Operation for Nation-Wide Service”, High
Performance Computing on Vector Systems 2009, pp.

(8) M. Sekido, N. Kawaguchi, Y. Koyama, M. Kimura, T.

109-119, Springer-Verlag, ISBN 978-3-642-03912-6,

Kondo, H. Takiguchi, T. Hobiger, K. Takefuji, T.

2009.

Ikeda, S. Shimojo, T. Oyama, H. Harai, T. Hara, Y.
Kono, S. Kurihara, K. Kokado, D. Tanimoto, K.

学会論文誌

Nozawa, H. Takeuchi, H. Uose, K. Fujisawa and H.

(2) 吉田幹, 寺西裕一, 下條真司, “オーバレイネット

Takaba, “e-VLBI Activities in Japan”, in Procedings

ワークにおける ID/Locator 分離機構”, 情報処理of the 8th International e-VLBI Workshop, June 2009.

学会論文誌, vol. 50, pp. 2298–2311, September(9) Yasuichi Kitamura, Takatoshi Ikeda, Jin Tanaka,

2009.
(3) Susumu

Hideki Otsuki and Shinji Shimojo, “Experiment of
Takeuchi,Harumoto,

Shinjicommunication

YuuichiTeranishi,

Shimojo,supportKaname“Anin-house

based

on

systemdeploying perfSONAR at SC08”, in APAN annual
meeting/Conference, July 2009.

an(10) Kazunori Ueda and Ken-ichi Baba, “Proposal of

information propagation model utilizing social

initial route establishment method in wireless meshnetworks”, Electronics and Communications in Japan,

network”, in Proceedings of IEEE/IPSJ SAINT09

vol. 92, no. 12, pp. 43–49, December 2009.

Workshop (Seattle, WA), pp. 173–176, July 2009.

(4) 小西佑治, 寺西裕一, 竹内亨, 春本要, 下條真司,(11) Kei Kokubo, Kohei Ichikawa, Yoshimasa Ishi and西尾章治郎, “センサ観測値分布の概要把握を可Susumu Date, “A proposal of P2P-based resource

能とする階層化ドロネーオーバレイネットワー

discovery mechanism for the grid”, in Applications

ク構築手法”, 情報処理学会論文誌, vol. 51, pp.

and the Internet, IEEE/IPSJ International Symposium

624—634, February 2010.

on, pp. 288–289, July 2009.

(5) Yuichi Togashi, Toshio Yanagida and Alexander S.
Mikhailov,“Nonlinearityof(12) Jin Hirose and Ken-ichi Baba, “A buffer control

mechanochemical

method mitigating effects of contention between

motions in motor proteins'', submitted to PLoS

high-speed transport protocols in long-distanceComputational Biology, March 2010.

broadband networks”, in Proceedings of 2009 IEEE
Pacific

97

Rim

ConferenceonCommunications,

Computers and Signal Processing (PACRIM09), pp.

収集システム”, 電子情報通信学会技術研究報告413–418, August 2009.

(ユビキタスセンサネットワーク USN2009-24),(13) Rieko

Kadobayashi,

Masaki

Chikama,Kaorivol. 109, pp. 147—151, July 2009.
(21) 古久保慶, 市川昊平, 伊達進, 下條真司, ``P2p

Fukunaga, Shinji Shimojo, “Interactive Tiled Display
Wall (TDW) for exploring renaissance paintings”, in技術を応用した grid 資源発見機構の提案'',

PRAGMA 17th workshop, October 2009.

処理学会研究報告 (IPSJ SIG Technical Reports(14) Youhei Ohnishi, Kazunori Nozaki and Ken-ichi

情報2009-ARC-184), pp. 1–7, August 2009.

Baba, “Segmentation technique based on object(22) 小島一秀, 村山健二, 岩成英一, 高橋明, “外国

movement for speech production simulation”, in

語による対話と交渉を学ぶためのシミュレータ

Proceedings of WSCG2010 POSTER Papers, pp.

教材の開発”, 第 8 回情報科学技術フォーラム講49–52, February 2010.

演論文集 第 4 分冊, pp. 477–480, August 2009.

(15) Eisaku Sakane, Manabu Higashida, Shinichi Mineo(23) 中内清秀, 中尾彰宏, 下條真司, “研究開発ネッand Kento Aida, “On Certificate Issuance and User

トワークテストベッドの国際動向と展望”, 電子

ID Management in the NAREGI Grid Middleware

情報通信学会 技術研究報告 IA2009-36, vol. 109,

Integrating the Shibboleth”, in Proceedings of

no. 208, pp. 17-22, September 2009.

International

Symposium

on

Grid

(24) 山本成一, 長谷部克幸, 太田善之, 田中仁, 小林

Computing

和真, 下條真司, “複数の研究開発ネットワーク(ISGC2010), March 2010.
(16) Yoshitomo Murata, Ryusuke Egawa, Manabu

にて協調した大規模映像配信実験”, 電子情報通Higashida, and Hiroaki Kobayashi, “A History-Based信学会 技術研究報告 IA2009-40, vol. 109, no.

Job Scheduling Mechanism for the Vector Computing

208, pp. 43-48, September 2009.

Cloud,” in Proceedings of The 10th Annual(25) 森口貴文, 馬場健一, “広帯域ネットワークにおInternational Symposium on Applications and theけるバースト特性を考慮したデータ転送解析手Internet (SAINT2010), to appear in 2010.

法の一検討”,

大会 講演論文集 B-7-70, September 2009.

口頭発表（国内研究会など）(26) 冨樫 祐一, “タンパク分子機械の分子動力学シ(17) 廣瀬仁, 馬場健一, “長距離広帯域ネットワーク

ミュレーション―大規模全原子計算の先へ”, 理

における高速転送プロトコル間の影響を緩和す
るバッファ制御方式”,

電子情報通信学会ソサイエティ

論と実験 研究会, October 2009.

電子情報通信学会 技術(27) 冨樫 祐一, “混雑した細胞内環境における分子研究報告 CS2009-7, vol. 109, no. 4, pp. 37–42,

機械システムの振舞い”, 日本生物物理学会第 47

April 2009.

回年会, 1P-246, October 2009.

(18) 石芳正, 寺西裕一, 吉田幹, 下條真司, 西尾章治

(28) Seungwon Oh, Tatsuya Yamazaki, Shinji Shimojo,

郎 , “ 範 囲 を キ ー と し て 保 持 可 能 と す る Skip

Minsoo Hahn, “Active Computer Power Management

Graph 拡 張 の 提 案 ”, 情 報 処 理 学 会 研 究 報 告based on User Usage Pattern”, 電子情報通信学会(2009-DPS-139), vol. 2009, pp. 1—7, June 2009.

第 7 回 QoS ワークショップ, November 2009.

(19) 東田学, 滝澤真一朗, 實本英之, 友石正彦, 松岡(29) 大槻英樹, 田中仁, 池田貴俊, 北村泰一, 下條真聡, “RENKEI (REsource liNKage for E-scIence) プ

司, “Dynamic Circuit Network を使った ION サービ

ロ ジ ェ ク ト に お け る PoP の 展 開 配 備 ”,

ス概要と JGN2Plus でのサービス展開”, 電子情報

ADVNET2009, June 2009.

通信学会 技術研究報告 PN2009-32, vol. 109, no.

(20) 義久智樹, 神崎映光, 原隆浩, 石芳正, 寺西裕一,

311, pp. 19-22, November 2009

下條真司, “複数拠点統合型センサネットワーク(30) 藤原謙太郎, 寺西裕一, 秋山豊和, 春本要, 竹内のためのモバイルエージェントを用いたデータ

98

亨, 西尾章治郎, “無線電波強度分布に基づくユFebruary 2010.

ーザ存在範囲推定手法について”, 情報処理学会(39) Ryusuke Egawa, Manabu Higashida, Yoshitomo

研 究 報 告 (2009-DPS-141), vol.~2009, pp. 1 – 6,

Murata, and Hiroaki Kobayashi, “Prototyping of aNovember 2009.

vector meta-computing environment”, on Poster(31) 冨樫祐一, “生体分子機械システムの動作原理～

Presentation of International Symposium on Grid

抽象的・粗視的モデルの側から”, 定量生物学のComputing (ISGC2010), March 2010.
(40) 東田学, “HPCI に向けた全国共同利用研究施設

会第 2 回年会, poster #54, January 2010.

の利用登録アカウント連携”, U-PKI シンポジウ(32) 藤原謙太郎, 寺西裕一, 秋山豊和, 春本要, 竹内

ム 2010 ポスター発表, March 2010.

亨, 西尾章治郎, “無線電波強度による存在確率の地理的分布に基づくユーザ位置推定手法”, 情報処理学会研究報告 (2010-DPS-142), vol. 2010,2009 年度特別研究報告・修士論文・博士論文

pp. 1–6, March 2010.
(33) 福田達也, 馬場健一, “光 CDM ネットワークに博士論文

おける自律型論理ツリー構成によるパス設定手

該当なし

法 ”, 電 子 情 報 通 信 学 会

技術研究報告修士論文

PN2009-87, vol. 109, no. 455, pp. 7–12, March 2010.

(41) 大西洋平, “流体構造連成解析のための時系列口(34) 冨樫 祐一, “混雑した反応拡散系における分子腔 mri 画像を用いたメッシュ節点の速度算出手の内部状態と粒子性の効果”, 日本物理学会第 65

法”, 大阪大学大学院情報科学研究科, 修士学位

回年次大会, 21pPSB-45, March 2010.

論文, February 2010.

(35) 近間正樹, 門林理恵子, 福永香, 下條真司, “ マ(42) 楠元康之, “オーバレイネットワークを利用する

ルチディスプレイと携帯電話を利用した高解像

広域分散型仮想クラスタに関する研究”, 大阪大

度コンテンツの閲覧システム”, 電子情報通信学

学大学院情報科学研究科, 修士学位論文,

会 技術研究報告 MVE2009-134, vol. 109, no. 466,

February 2010.

pp. 23-27, March 2010.

(43) 森口貴文, “広帯域ネットワークにおけるバース(36) 山本成一, 三宅喬, 長谷部克幸, 櫨山寛章, 金海ト特性を考慮したデータ転送の解析手法に関す

好彦, 小林和真, 下條真司, “ JGN2plus におけるる研究”, 大阪大学大学院情報科学研究科, 修士

仮想化インフラサービスの構築”, 電子情報通信

学位論文, February 2010.

学会 総合大会講演論文集, B-16-6, March 2010.

卒業研究報告解説・その他(44) 須田貴士, “口腔内の発音時形状取得のための(37) 江川隆輔, 大泉健治, 伊藤英一, 山形正明, 神山

MRI-CT 画像間レジストレーション”, 大阪大学

典, 金野浩伸, 東田学, 大西健太郎, 遠藤直弥,

工学部, 特別研究報告, February 2010.

山崎潤一, 関充男, 岡部公起, 小林広明,(45) 山田正弘, “VO 情報に基づく XML データ要素の“NAREGI による広域ベクトル型スーパーコンピ

機密性保護機構”, 大阪大学工学部, 特別研究報ュータ連携 —ベクトルコンピューティングクラ

告, February 2010.

ウドの実現に向けて—”, 東北大学サイバーサイ(46) 福田達也, “光 CDM ネットワークにおける自律エンスセンター大規模科学計算システム広報

型論理ツリー構成によるパス設定手法”, 大阪大

SENAC, pp. 1-6, Vol. 42, No. 2, April 2009.

学工学部, 特別研究報告, February 2010.

(38) 宇佐見仁英, 松田秀雄, 小島功, 佐々木節, 東田
学, "e-サイエンス基盤構築のためのミドルウェ
ア 技 術 ", 情 報 処 理 , Vol.51, No.2, pp.127-133,
99