「マルチメディア，分散，協調とモバイル(DICOMO2016)シンポジウム」 平成28年7月

多様なユースケースに対応可能なユーザ参加型モバイルセンシング基盤の実装と評価
松田 裕貴1,a)

荒川 豊1,b)

安本 慶一1,c)

概要：いつでもどこでも環境や人の状況を把握，解析し，ユーザへと還元することを可能とするユビキタ
ス社会の実現に向け，より効率的に環境や人をセンシングする手法が求められている．本研究では，ユー
ザが日常生活において利用する端末機器が環境や人をセンシングする，ユーザ参加型センシングに着目している．ユーザ参加型センシングは，ユーザがセンシングに参加するモチベーションを保つことや，使用端末のセンサ個体差や測定環境の差異を補正することが必要となるといった課題を抱えている．同時に，センシング需要の増加やセンシング対象の多様化に対応するため，より迅速にセンシングシステムを構築することも要求されている．本研究では，ユーザのモチベーションを高める機構や共通するセンサ個体差補正手法をモジュール化し，前述の課題を解決する機能を有したユーザ参加型センシングを誰もが簡単に実施可能とする，ユーザ参加型モバイルセンシング基盤を提案する．本稿では，センシング基盤の設計と実装について報告する．また，システムの評価として，実装容易性の検証，実環境における運用性能実験，スケーラビリティに関する実験を行った結果を報告する．

Design and Evaluation of Participatory Mobile Sensing Platform
Adaptable for Various Use Cases.
YUKI MATSUDA1,a)YUTAKA ARAKAWA1,b)

KEIICHI YASUMOTO1,c)

ザが日常生活において利用する端末機器が環境や人をセ

1. はじめにンシングする，ユーザ参加型センシング [1] が着目されてユビキタスコンピューティングシステムの浸透により，いる．

いつでもどこでも環境や人の状況を把握，解析し，ユーザへ

ユーザ参加型センシングは，都市に点在する一般ユーザと還元することが可能となりつつある．しかしながら，こがセンシングに参加することから，都市センシングにおいれを社会全体に適用するためには，より効率よく環境や人て網羅的なデータ収集やリアルタイムな情報更新が期待さをセンシングする必要がある．環境や人のセンシングを網れる [2], [3], [4], [5]．しかしながら，ユーザがセンシング

羅的に行うためには，近年注目を集めている IoT（Internetに参加するモチベーションを保つことや，使用端末のセンof Things）によるセンサネットワークや，ユーザ参加型セサ個体差や測定環境の差異を補正することが必要となるとンシングなどの手法が考えられる．しかしながら，環境側

いった課題を抱えている [6]．

にセンサを設置する場合においては，大量のセンサを敷設

多くの既存システムは，これらの課題を解決する手法

し，維持するためのインフラコストが，依然として解決でを独自に提案・実装しているものの [7]，これらの手法は，きていない課題となっている．その解決手法として，ユー

ユーザ参加型センシングの本来の目的である都市センシン
グを行うための事前段階・事前処理にすぎず，いわゆる車

1

a)
b)
c)

奈良先端科学技術大学院大学 情報科学研究科
Graduate School of Information Science, Nara Institute of
Science and Technology
yukimat.jp@gmail.com
ara@is.naist.jp
yasumoto@is.naist.jp

輪の再発明という状態が繰り返されているのが現状である．さらに，今後はよりセンシング需要の増加やセンシン
グ対象の多様化が予想されるため，それに伴ってアプリやサーバを構築したり，センシング参加者へアプリを配布す― 1042 ―るコストの増大が懸念される．以上から，事前段階の課題

課題２：システムの持続可能性（サステナビリティ）を解決する手法を組合せたり再利用することが可能である

センシングを行う参加者は，一般的なユーザが対象となこと，簡便なセンシングシステム構築システムを利用する

るため，そのユーザがセンシングに持続して参加するためことによる個々のシステム構築にかかるコストを抑えるこの “意義” や “モチベーション” を与えなければ，参加が促とが，今後求められる．そこで，本研究ではより効率的な進されなかったり，参加したとしても持続せずに離脱してユーザ参加型都市センシングシステム構築を実現するたしまう問題が生じる．ユーザに対し持続的な参加を促すた

めに，共通するセンサ個体差補正手法やユーザのモチベー

めには，ユーザ参加型センシングシステムに対し，何らかションを高める機構を統合したシステムである，ユーザ参のモチベーション生成機構を導入する必要があるといえ加型モバイルセンシング基盤を開発している．

る．モチベーション生成機構としては，金銭的な報酬を与

ユーザ参加型モバイルセンシング基盤は，実環境でのセえる「金銭的インセンティブ」や，金銭的ではなく “体験”ンシングを考慮し，センシングシナリオ（使用センサ，セを報酬として与える「ゲーミフィケーション」が挙げられンサの校正機構など）や，モチベーション生成機構（金銭る [8][9]．しかしながら，ユーザに対する報酬に限度があっ的インセンティブ，ゲーミフィケーション，割込みなど）たり，どのような組合せが効率よくモチベーションを与えなどといった，ユーザ参加型センシングの構成要素を組みるのかについては，いまだ解明されていない．
本研究の大局的な課題は，実環境に適用可能な手法によ替えることが可能となっている．これにより，センシング
基盤上で構成要素を組み替えるだけで複数アプリの実装・

り上記の課題を解決することである．

運用が可能となるため，新たにアプリケーションを開発，配布する必要がなく，開発工数やユーザに対する負担を軽

2.2 ユーザ参加型センシング基盤の既存研究減することができる．本稿では，ユーザ参加型モバイルセユーザ参加型センシングシステムの構築および運用をンシング基盤の基本設計および実装について述べるととも支援するための基盤としては，Tangmunarunkit らが提に，実装容易性やスケーラビリティに関するセンシング基案している Ohmage *1 [10] や，Ferreira らが提案している

盤のシステム評価を報告する．システム評価実験の結果，AWARE *2 [11] などが挙げられる．

本基盤は，システム構築にかかる工数を大幅に削減可能とOhmage [10] は，テキストや選択肢，動画，画像，音声とし，異なるユースケースのシナリオにおいても運用可能でいった方法によりユーザが回答する項目および，ユーザがあることが確認できた．スケーラビリティに関しては，内回答する際のセンサデータ（GPS 等）を自動収集するシス部システムの分散化により応答時間の改善が見られたが，テムを作成することができる．センシング実施者は，シス

タスク単位での分散処理による更なる高速化が必要である

テムの作成およびユーザの参加募集，データ収集状況の確ことがわかった．

認や収集結果の可視化といった，一連のタスクを Ohmage
上で実施することができる．Ohmage は，アプリの作成お2. 取り扱う課題および既存研究

よび管理システムを提供することにより，約 20 の独立し2.1 ユーザ参加型センシングシステムの抱える課題

たプロジェクトにおいて活用されるという成果を挙げていユーザ参加型センシングとは，一般ユーザがスマートる．しかしながら，基本的に質問ベースの調査を対象とし

フォンやウェラブル機器といったデバイスを用い，都市セているシステムであるため，本研究の課題として取り上げ

ンシングに寄与するセンシング手法であり，環境の多様なているセンサデータの校正・解析に関しては存在しないと情報を網羅的かつリアルタイムに収集することができる．

いえる．また，サステナビリティの課題に関しては，ユー

しかしながら，一般ユーザによるセンシングが行われるこザが利用するモバイルアプリケーションにおいて，ユーザと，そしてユーザの持つ端末から得られたデータを元に解のアクティビティ（移動方法やその時間，日による変化）

析を行うことから，以下に挙げる課題が存在することが，を可視化することにより，ユーザのモチベーションを向上

これまでの著者らの研究で明らかとなっている [6]．

するためのシステムを導入しているが，そのバリエーショ

課題１：センサデータの校正・解析

ンは非常に限られたものとなっている．

ユーザの測定環境（端末の保持方法，歩行速度・方法，身AWARE [11] は，センサ管理や低消費電力化といった要体的差異，端末の使用方法・頻度など）は，ユーザによっ

素をカプセル化することにより，センシング実施者の開て多種多様であり，センシングの規模が大きくなるにつれ発コストを大幅に削減可能としている．また，追加機能

重要な問題となる．また，使用する端末に搭載されているをプラグインという形で提供することにより，実施者がセンサの個体差や精度差が大きいものが存在する．これら

AWARE によって作成したアプリを容易に拡張することがの不確定要素を推定したデータを元に，測定対象をセンシできる．しかしながら，本研究で課題として取り上げていングしなければならないため，制約条件を設けない測定，
つまり，実環境への導入には大きな障壁がある．

*1*2― 1043 ―http://ohmage.org/
http://www.awareframework.com/

車通り

明るさ

[D] センシングデータ解析機構

景観

自由に組換え可能
モジュール化（追加可能）

日陰

センシング要求（各種フィルタ）① センシングシナリオ② モチベーション生成シナリオ

センサ校正機構
センシング機構
ゲーム性

金銭的

割込み

[B] モチベーション生成シナリオ
♫♪

照度

加速度

気圧

…

[C] センシングシナリオ

Data[A] ユーザ参加型センシングシステム共通基盤（スケルトン）

図 2③ センシングデータ収集・解析

図 1

ユーザ参加型モバイルセンシング基盤のシステムコンセプト

ステム共通基盤（スケルトン）を提案する基盤の土台とす

ユーザ参加型モバイルセンシング基盤の要求機能る（図 2 – A）．
る，ユーザのモチベーションを向上するためのシステムは提供される機能の対象外となっている．

この共通基盤の上に，センシングタスク実施に必要となる機能を設けることにより，センシング実施者の実施した本研究においては，スマートフォン端末に搭載されたセいタスクを遂行可能なアプリを作成することができる．こンサを用いたセンシングを主体とした調査を対象とし，先れらの特有の機能の開発については，「センシングシナリ

述の 2 つの課題に関する解決手法を組み込むことを可能とオ」と「モチベーション生成シナリオ」の 2 つのシナリオ

するユーザ参加型モバイルセンシング基盤を提案する．

生成システム（図 2 – B,C）を提供する．センシング実施

3. ユーザ参加型モバイルセンシング基盤の提案

者は，機能の取捨選択や機能の設定・調節といった，GUIの操作によって各機能を作成可能とする．なお，「センシングシナリオ」では，使用するセンサの選択をはじめ，そ3.1 ユーザ参加型モバイルセンシング基盤のコンセプト

れらのセンサ校正機構（スマートフォンのセンサ個体差に

本章で提案するユーザ参加型モバイルセンシング基盤

はばらつきが大きいものがある），他のフィルタといったは，モチベーション生成機構（ゲーミフィケーションなど）機能を適用することができる．なお，フィルタの例としてを備え，様々なセンシングタスクを実施することが可能なは，加速度に対する歩数推定や，気圧に対する標高推定なユーザ参加型センシングシステムを構築，運用，評価する

どといったものが挙げられる．これらシナリオ生成システ

ための統合センシング基盤である．本センシング基盤でムにおいて，構成要素の自由な組合せや設定変更，要素のは，ユーザ参加型センシングの準備，実施，解析の一連の追加を実現するために，本提案基盤では，校正機構やフィ手続きを実環境において実施することを可能とするため，

ルタ，ゲーミフィケーションなどのインセンティブ機構を，以下に示す機能を有する（図 1）．

それぞれ “モジュール化” する．

1 センシングシナリオ⃝

最後に，センサデータを解析や可視化するためのツール，要求されるセンシングタスクに基づく，使用するセンまたはセンサデータを取得することができる API などを

サや機能などの組合せ提供する（図 2 – D）．

2 モチベーション生成シナリオ⃝

3.2 節にて，本節で示したシステムコンセプトを実現す

ゲーミフィケーションや金銭的インセンティブといっるため，「ユーザ参加型センシングシステム共通基盤」をた，モチベーション生成機構の組合せ

設計・実装するとともに，基本的なセンシング・モチベー

3 センサデータ収集・解析⃝

ション生成シナリオを導入するための枠組みを実装する．

収集されたデータの管理，およびデータ校正・解析
次に，ユーザ参加型モバイルセンシング基盤に関する必3.2 ユーザ参加型センシング基盤の設計・実装

要要件を整理する．図 2 に，システムのコンセプトを示

図 3 に，システム構成を示す．本システムは，ユーザ参す．ユーザ参加型センシングには共通する機能が多いたa）
加型センシングアプリの作成システム（図 1 – ⃝，およめ，ユーザ管理や通信プロトコルなど，どのユーザ参加型b）
び作成したアプリの運用システム（図 1 – ⃝，そしてセセンシングにおいても利用されるであろう基本的な機能をンシングに参加するユーザが利用するクライアントアプリ

提供することで，開発コストを抑えることが可能であるとc ）から構成される．センシング実施
ケーション（図 1 – ⃝考えられる．そこで，ユーザ参加型センシングにおけるシ者（センサデータを収集したいユーザ）と，センシング参― 1044 ―a アプリ作成システム
HTTP サーバb アプリ運用システム
MQTT サーバ

センシングシナリオ

Publish

起動
or

アプリ情報
登録・取得

アプリ管理者用Web システム

監視
システム

停止
P

モチベーション生成シナリオ

P

…

照度

内部システム群DB

アプリ情報設定
センシングシナリオ

P

S

アプリ設定
センサデータ
ユーザ情報

S

S

…

加速度

モチベーション
生成シナリオSubscribe

Broker

アプリ生成・編集・削除 等

Publish

ユーザ認証
アプリ設定の取得

c クライアントアプリ
Subscribe

センシング実施者
センシング参加者

MQTT

HTTP

図 3 ユーザ参加型モバイルセンシング基盤のシステム構成

加者（センシングに協力するユーザ）の 2 種類のユーザがこのシステムを介して，図 2 のコンセプトに基づくユーザ
参加型センシングシステムの作成から実施運用を行うことができる．以降，それぞれの要素について概説する．
センシングアプリ作成システムは，主にセンシング実施
者によって，ユーザ参加型センシングアプリの作成や変更，
データの解析，抽出などに利用される．アプリ運用システ

図 4

ユーザ参加型モバイルセンシング基盤（アプリ作成画面）

ムは，ユーザ参加型センシングアプリのサーバとして振る舞う役割をにない，作成されたアプリの管理や，センシン

IoT などの他の設置型センサとの連携が可能

グシナリオやモチベーション生成シナリオに沿った，セン

近年注目されている IoT の普及が進めば，ユーザ参加

シングデータの内部処理を行いユーザへとフィードバック

型センシングと固定センサのハイブリッドな環境センする．

シングを実現できる．MQTT を採用することで，IoT

なお，本論文で提案するセンシング基盤におけるアプリ

デバイスから送信されるセンサデータを組み込むこと

運用システムでは，クライアントアプリケーションとのプができる．

ロトコルとして MQTT を採用した．MQTT とは，M2M

以降ではそれぞれのサーバの設計・実装について詳述し，（Machine-to-Machine），すなわち機械と機械が互いに通信

センシング参加者が利用するクライアントアプリケーショ

ネットワークを介して情報をやり取りすることを実現でンの概要を示す．

きるプロトコルである [12]．また，Facebook Messenger*3

3.2.1 ユーザ参加型センシングアプリ作成システム

におけるメッセージのやり取りを行うプロトコルとして本センシング基盤では，ユーザ参加型センシングアプリも採用されている他，近年 IoT（Internet of Things）が注の生成・編集・削除・起動・停止などといった，全ての作業

目を集めており，家電や自動車など多種多様な「モノ」がa）をユーザ参加型センシングアプリ作成システム（図 1 – ⃝ネットワークへ情報を発信することが想定されることか上で動作する Web アプリケーションで行う．

ら，MQTT を用いた通信を採用するケースが多くなって

図 4 に，ユーザ参加型センシングアプリの作成画面を示いる．アプリ運用システムにおいて，MQTT を採用した

す．このアプリ作成画面は，「Outline」「Sensors」「Gamifi-

主な要因は以下の 2 つである．

cation」の 3 つの構成要素に分かれている．「Outline」は，双方向，1 対多の通信が可能

主に参加ユーザへと通知する情報である．アプリ名や概要，

主にゲーミフィケーションにおいて，1 ユーザから発免責事項やカメラ利用の有無といった，アプリの基本的なされたデータに基づいて生じた事象が，他の複数ユー情報を記述する．「Sensors」は，3.1 節で述べた，コンセプ

ザに影響を与える，というシナリオが考えられるが，1 ）に該当する項
ト機能の “センシングシナリオ”（図 1 – ⃝MQTT を採用することにより，リアルタイムな事象目である．ここで必要なセンサの指定，校正手法やフィルの反映を実現することが可能となる．

タの選択を行うことで， “センシングシナリオ” を構築す
る．「Gamification」は，3.1 節で述べた，コンセプト機能*3

https://www.messenger.com/

2 ）に該当するの “モチベーション生成シナリオ”（図 1 – ⃝― 1045 ―内部システム

Subscriber

センシングシナリオ

センサ
データ
データのパース（前処理）センシングシナリオに基づく処理

照度

加速度

参加したい
センシングタスクを選択可能

モチベーション生成シナリオ

センシング実施者
によって作成されたアプリを自動取得

モチベーション生成シナリオに基づく処理

配信データの生成（後処理）

Publisher
配信
データ

図 5

センシング基盤の内部システム構成

項目である．ここで，ポイントやレベル，バッジの有無や付与条件，ランキングの付け方などゲーミフィケーション
に関する設定を行ったり，金銭的インセンティブや割り込

図6

センシング参加者用クライアントアプリケーション（アプリ選
択画面例）

みといった他の要素を追加することで， “モチベーション
生成シナリオ” を構築する．
本論文では，それぞれの “シナリオ” に対し，基本的なモジュールのみの実装を行っているが，今後，モジュール

ユーザ情報を増やすことにより，多様なシナリオをシステムに組み込むことができる．

スコア通知エリア

3.2.2 ユーザ参加型センシングアプリ運用システムb）
ユーザ参加型センシングアプリ運用システム（図 1 – ⃝は，「プロセス監視システム」と「内部システム群」の 2 つの機能によって構成されている．

ユーザによる
チェックイン位置

チェックイン済み
チェックポイント「プロセス監視システム」は，ユーザ参加型センシング
アプリ作成システムによって生成されたアプリの内部シス
テムの稼働状況をモニタリングしており，センシング実施

ユーザ位置

チェックポイント者の操作に対応し，内部システムの起動や停止を行う．また，内部システムの予期せぬトラブルを検知し，システムの停止や再起動などを行う．
「内部システム群」は，それぞれのユーザ参加型センシン
グアプリに対し，サーバとして振る舞う役割を果たす「内図7

センシング参加者用クライアントアプリケーション（アプリ選
択後画面例）

部システム」の集合である．図 5 に，内部システムの仕組みを示す．内部システムが起動する際に，センシング実

3.2.3 センシング参加者用クライアントアプリケーション

施者が設定したシナリオ（センシングシナリオ，モチベー

センシング参加者用クライアントアプリケーションは，

ション生成シナリオ）に基づき，対応するモジュールプロ

あらゆるセンシングタスクをこなすための機能をもつ統合

グラムを内部システムにロードする．参加ユーザがセンサ

アプリケーションである．図 6 のようにアプリ上で参加型

データ投稿（Publish）すると，アプリに対応する内部シセンシングアプリを選択することができ，ひとつを選択す

ステムの Subscriber がセンサデータを受信，パースなど

ると，“アプリ設定ファイル” としてこれらの機能の組み合の前処理を施し，各シナリオに基づく処理を行う．それら

わせをサーバからダウンロード（図 3 を参照）し，アプリの結果をもとに配信データを作成し，参加ユーザへと返信

内にて参加型センシングアプリを構築する．その後は，1（Publish）するという流れである．

つのアプリがあらゆる参加型センシングアプリケーション

なお，3.2.1 節で述べた，モジュールを増やし新たなシナとして振る舞うのである（図 7 はその一例である）．

リオをシステムに組み込むということは，内部システムに

これらのアプリ配布に関しては，位置情報に基づくフィロードされるプログラムを増やし，内部システムでの処理

ルタリングや，イベントやグループなどで限定的に配布すを変更することである．

ることにより，効率的なセンシングタスクへの参加を促す― 1046 ―表 1 街灯照度収集アプリケーションの LOC 導出結果
拡張子

java

xml

内訳

ファイル数

LOC

Activity, View（画面）

14

2,744

Gamification モジュール

10

688

共有リソース

17

1,853

小計

41

5,285

レイアウト定義

30

2,154

定数など

8

508

小計

38

2,662

79

7,947

合計

方法を検討している．
これにより，センシング実施者は新たに作成したアプリを配布する必要はなく，センシング参加者は本クライアン
トアプリをインストールするだけで実施可能となる．つまり，作成したアプリの配布という観点においても，センシ
ング実施者・参加者双方の負荷を軽減可能となる．

4. ユーザ参加型モバイルセンシング基盤のシ
ステム評価

図 8

撮影写真の例

本節では，本論文で提案したユーザ参加型モバイルセン

ら，表 1 に示す街灯照度収集アプリケーションでは，2 種

シング基盤を評価するために，3 つの評価を行う．以降，

類のゲーミフィケーションを搭載しているものの，ゲーミ

4.1 節にてシステム構築に掛かる工数に基づく実装容易性

フィケーションモジュールの割合は全体のコード行数に対の評価，4.2 節にて実際にセンシング基盤を用いた実証実

し 4.5%（= 7947 ）程度であることから，軽微な追加実装

験に基づく運用性能の評価，4.3 節にてセンシング基盤のによってすることで拡張可能であると推測できる．

688/2

性能（スケーラビリティ）に関する評価について述べる．

4.2 センシング基盤を用いた実験による運用性能評価
4.1 システム構築に掛かる工数による実装容易性評価

4.2.1 運用実験概要・実験結果

本センシング基盤を用いることにより，センシング実施

本センシング基盤を用いることで，多様なセンシングタ

者に掛かる負担が軽減されるかを検証するために，実際のスクを有するユーザ参加型センシングシステムが，異なる

ユーザ参加型センシングシステムとシステム構築工数を比

実環境において運用可能かどうかの検証を行うため，表 2

較する．本評価では，本センシング基盤によって提供されに示す 3 つの実験を行った．それぞれの実験は異なるシナる 1 アプリケーションと同等の機能を有する Android アプ

リオを持ち，異なる実験期間や参加者において実施した．

リケーションとして，著者らがこれまでに作成したユーザ■ 樹木マッピング型

参加型センシングシステム（街灯照度収集アプリケーショ

奈良県生駒市の奈良先端科学技術大学院大学構内を実験

ン）を比較対象とする．工数の計算は，ソフトウェアの開フィールドとし，15 名の被験者による短時間の写真投稿実

発規模・工数の指標である LOC（Line Of Code）によっ験を行った．制限時間を 25 分と短時間に限定し，「樹木のて計算する．

看板」というミッションを与えることで，Open Street Map

街灯照度収集アプリケーションの LOC 導出結果を表 1などのオープンソース地図への情報付加イベント（マッピに示す．合計コード数は，約 8,000 行となっており，1 人月

ングパーティ）のようなセンシングシナリオとなっている．

1,500 行と仮定した場合，5 人月程度の規模であるといえモチベーション生成シナリオとしては，ポイント，レベル，

る．また，これに加えて，サーバ側のシステム開発やサーランキングの 3 機能を搭載し，被験者同士のチェックイン

バの環境構築も必要となる．これに対し，本センシング基をお互いに確認できるものとなっている．被験者は，図 8

盤では，Web の GUI 操作のみでアプリを自動作成でき，に示すように，ミッションである「樹木の看板」を写真，

また，サーバ側を意識する必要はないため，センシング実

コメント，センサデータ（加速度，地磁気，気圧など）とと施者への負担は軽減できると考えられる．

もに投稿する．実験の結果，計 318 枚の写真データおよび現在のセンシング基盤に搭載されていないモチベーション生成機構（ゲーミフィケーションなど）に関しては，必要に応じてモジュールを開発する必要がある．しかしながセンサデータの収集を行うことができることを確認した．
■ チェックラリー型
図 9 に示す神奈川県綾瀬市において開催された，サイク― 1047 ―表 2

異なるシナリオを持つ参加型センシングシステムの実環境における運用実験結果

センシングシナリオ

新規 CP

チェックイン

チェックインの共有

ゲーミフィケーション搭載数

期間

参加者数

樹木マッピング型

○

○

○

3

25 分

チェックラリー型

×

○

×

4

1日

定期報告型

×

○

○

3

10 日

© OpenStreetMap contributors

規定 CP 数

実験結果

15 人

–

318 枚

10 人

40

90 枚

12 人

10

515 枚

撮影チェックポイント

50m

図 10 運用実験フィールド（定期報告型）© OpenStreetMap contributors

50m

撮影チェックポイント

図 11
図 9

CP の例（温度計）

図 12

CP の例（掲示板）

運用実験フィールド（チェックラリー型）

らの日々変化するチェックポイントの写真を，位置情報や
ルラリーイベント「びゅ〜っとあやせ 2015」を実験フィー

センサデータ（加速度，地磁気，気圧など）とともに定期

ルドとし，イベント参加者の端末保有者 10 名を被験者とし的に投稿する，というセンシングシナリオで実施した．モ

た実験を行った．本実験を通して，イベントの一環としてチベーション生成シナリオとしては，前述の 3 機能を搭載

センシングタスクを行うというシナリオを適用した場合にし，被験者同士のチェックインの共有および新しいチェッ

おいて，運用が可能であるかを検証する．被験者は，南北

クポイントの追加は禁止した．実験の結果，計 515 枚の写

6.5km，東西 5km のエリアに点在するチェックポイント

真データおよびセンサデータの収集を行うことができるこを周り，その地点の写真を撮影，投稿する．モチベーショとを確認した．

ン生成シナリオとしては，前述の 3 機能に加えて，自身の4.2.2 議論と今後の課題

チェックイン（撮影実績）を確認する機能を搭載する．な

この実験において得られた課題として，通信プロトコル

お，被験者同士のチェックインの共有および新しいチェッ

として MQTT を利用していることによる，センサデータ送

クポイントの追加は禁止した．実験の結果，1 日の実験期

信失敗が挙げられる．MQTT は，QoS（Quality of Service）

間において，計 90 枚の写真データおよびセンサデータのというサービス品質を設定することが可能であり，最高 1収集を行うことができることを確認した．

回（QoS 0），少なくとも一回（QoS 1），正確に一回（QoS■ 定期報告型

2）の 3 段階をサポートしている．しかしながら，QoS 1,2

図 10 に示す奈良県生駒市の実験フィールドにおいて，

では，ACK や再送などがプロトコルに組み込まれている

10 日間の実験期間で 12 名の被験者を募った実験を行っことから品質と通信容量とのトレードオフを考慮しなけれた．実験フィールドには，複数箇所にチェックポイントとばならない．

して，温度計（図 11）や掲示板（図 12）を設置し，それ本稿で実施した「定期報告型」シナリオ実験においては― 1048 ―350000

70000

30000060000

25000050000

応答時間 [s]応答時間 [s]送信〜送信完了

送信〜送信完了

200000

送信完了〜処理開始
150000

処理開始〜画像処理終了
画像処理終了〜DB操作終了

100000

送信完了〜処理開始
処理開始〜画像処理終了
画像処理終了〜DB操作終了

40000

処理終了〜受信

30000

20000

処理終了〜受信
50000

0

10000

1

図 13

51

101

151

クライアント No.

201

0

251

スケーラビリティ試験結果（仮想クライアント数 300，累

1

図 15

計応答時間）

51

101

151

201

251

301

クライアント No.

351

401

451

分散化を行った内部システムに対するスケーラビリティ試
験結果（仮想クライアント数 500，累計応答時間）

35000070000

30000060000

25000050000

200000応答時間 [s]応答時間 [s]送信〜送信完了

送信〜送信完了
送信完了〜処理開始

150000

処理開始〜画像処理終了
1000000

処理終了〜受信

1

図 14

51

101

151

クライアント No.

201

処理開始〜画像処理終了
画像処理終了〜DB操作終了

40000

処理終了〜受信

30000

20000

画像処理終了〜DB操作終了

50000

送信完了〜処理開始

10000

0

251

スケーラビリティ試験結果（仮想クライアント数 300，個

1

図 16

別応答時間）

51

101

151

201

251

301

クライアント No.

351

401

451

分散化を行った内部システムに対するスケーラビリティ試
験結果（仮想クライアント数 500，個別応答時間）

QoS 0 に設定したため，センサデータの送受信は 100%保約 2MB の写真データおよびセンサデータを同時送信した証されず，送信失敗となるケースが多々確認された．つま際の，各処理における応答時間（累計，個別）を計測した

り，写真データのような明らかに送信頻度の低いものに関ものである．なお，両グラフとも応答メッセージが到着ししては QoS 2 として送付することが望ましいといえる．した順に整列している．

かしながら，その他のセンサ値に関しては，断続的な送信

この結果から，本センシング基盤における内部システムが行われることが想定されるため，QoS 2 では通信容量がは，DB（データベース）操作が圧倒的なボトルネックと大きく MQTT の利点が損なわれるが，QoS 0 ではデータなっていることが分かる．これは，全ての要求に対し一つの欠損が生じる恐れがあるため，適切な QoS を決定するのサーバ（内部システム）が対応していることが原因で手法を検討する必要があると考えられる．

あるため，内部システムの分散化を行った．図 15 およびまた，本稿の実験においては，ユーザ参加型センシング

図 16 は，内部システムを分散化（5 分割）したシステム

システムのタスクとして写真撮影を取り上げたが，別のセに対し，仮想的なクライアント（サブロセス）を 500 名分

ンシングタスクにおいても構成要素のモジュール化を行う

生成し同様の試験を行った結果を示している．

ことで，実環境における同様の実験を通した検証を行う必

応答時間を比較すると，大幅な改善が見られ，クライア
ント数を 300 に揃えた場合において，83.8%の処理時間削要がある．

減を実現できている．しかしながら，依然として DB 操作
がボトルネックになっていることが言えるため，今後の課

4.3 センシング基盤の性能（スケーラビリティ）評価
今後，より多くのユーザによるセンシングに対応するこ

題として，内部システムの処理をより細かい単位にタスクとが必要となるため，センシング基盤の性能評価として，に分割，分散コンピューティングによる高速化など，改善

スケーラビリティの試験を行った．試験に用いた機材は，策を講じる必要があるといえる．

Linux サーバ（OS：Ubuntu，CPU：3.2GHz Core i7，メ
モリ：32GB）である．

5. おわりに図 13 および図 14 は，仮想的なクライアント（サブロ本研究では，ユーザが日常生活において利用する端末機セス）を 300 名分生成し，4.2 節にて使用したシステムに，器が環境や人をセンシングする，ユーザ参加型センシング― 1049 ―に着目し，本稿において，ユーザ参加型センシングの抱える 2 つの課題である，システムの持続可能性（ユーザがセンシングに参加するモチベーションを保つこと）や，セン
サデータの校正・解析（使用端末のセンサ個体差や測定環[6]境の差異を補正すること）について取り上げた．同時に，センシング需要の増加やセンシング対象の多様化に対応するため，より迅速にセンシングシステムを構築することも[7]要求されていることから，本研究では，ユーザのモチベー
ションを高める機構や共通するセンサ個体差補正手法をモ
ジュール化し，前述の課題を解決する機能を有したユーザ[8]

参加型センシングを誰もが簡単に実施可能とする，“ユーザ参加型モバイルセンシング基盤” を提案した．
本稿では，センシング基盤のコンセプトを提案し，シス[9]

テムの基本的な設計と実装について述べた．システム評価
実験の結果，著者らが過去に作成したユーザ参加型センシ
ングシステムと同等の性能を持つシステムを，GUI による[10]入力を主とする本基盤を用いることで実現可能であることを確認した．また，それに掛かる工数も大幅に削減可能であることが明らかとなった．さらに，異なる 3 つのシナリ
オを適用したシステムを用いて実環境における運用性能実験を行った結果，短期間の情報収集，イベントと組み合わ[11]

せた情報収集，定期的な情報収集のいずれのユースケース
においても，運用可能であることが確認できた．しかしながら，データ転送に使用するプロトコルである MQTT の[12]

QoS の設定を決定する手法を検討する必要性があることが明らかとなった．スケーラビリティに関する実験においては，内部システムの分散化により，約 84%の応答時間の改善が見られたが，実用化を目指すためには，より細かい単位で分割したタスクを分散コンピューティングによって処理することで，更なる高速化を行うことが必要であると明らかとなった．
謝辞

本研究は JSPS 特別研究員奨励費 16J09670 の助成を受けたものである．
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