2022/01/28 更新

写真a

ナカジマ タツオ
中島 達夫
所属
理工学術院 基幹理工学部
職名
教授

兼担

  • 附属機関・学校   グローバルエデュケーションセンター

  • 理工学術院   大学院基幹理工学研究科

学内研究所等

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学位

  • Doctor of Engineering

  • 慶應義塾大学   工学博士

経歴

  •  
     
     

    2005ノキアリサーチセンターリサーチフェロー

  •  
     
     

    1999早稲田大学理工学部コンピュータネットワーク工学科 教授

  •  
     
     

    1998ケンブリッジ大学訪問教員、AT&Tケンブリッジ研究所研究員

  •  
     
     

    19931999 北陸先端科学技術大学院大学 情報科学研究科 助教授

  •  
     
     

    19921993 カーネギーメロン大学 計算機科学科 研究員

  •  
     
     

    19911992 ドイツ国立計算機科学研究所 研究員

  •  
     
     

    19901991 カーネギーメロン大学 計算機科学科 研究員

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所属学協会

  •  
     
     

    情報処理学会

  •  
     
     

    ACM

  •  
     
     

    IEEE

  •  
     
     

    USENIX

  •  
     
     

    ソフトウエア科学会

  •  
     
     

    電子情報通信学会

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研究分野

  • ソフトウェア

研究キーワード

  • 分散システム、組み込みシステム、ユビキタスコンピューティング

論文

  • SIGMA System: A Multi-OS Environment for Embedded Systems

    Wataru Kanda, Yu Murata, Tatsuo Nakajima

    JOURNAL OF SIGNAL PROCESSING SYSTEMS FOR SIGNAL IMAGE AND VIDEO TECHNOLOGY   59 ( 1 ) 33 - 43  2010年04月  [査読有り]

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    Embedded systems are becoming increasingly sophisticated and there exists a wide variety of requirements such as traditional realtime requirements, multimedia support, etc. It is hard to satisfy all of the requirements by a single OS. Would they be satisfied, the system would become complex and this would cause new problems. A multi OS environment is an efficient approach to deal with these problems and to satisfy complex requirements while keeping the system simple. We propose a multi OS environment named the SIGMA system targeted especially at multiprocessor architectures. On the SIGMA system, guest OSes are corresponded one-to-one with cores. As a result, opposing to existing multi OS environment using virtualization techniques, the system does not degrade the performance of the guest OSes. In addition, the guest OS running on the SIGMA system requires almost no modification to its source code.

    DOI

  • Composition Kernel: A Multi-core Processor Virtualization Layer for Rich Functional Smart Products

    Tatsuo Nakajima, Yuki Kinebuchi, Alexandre Courbot, Hiromasa Shimada, Tsung-Han Lin, Hitoshi Mitake

    SOFTWARE TECHNOLOGIES FOR EMBEDDED AND UBIQUITOUS SYSTEMS   6399   227 - 238  2010年  [査読有り]

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    Future ambient intelligence environments will embed powerful multi-core processors to compose various functionalities into a smaller number of hardware components. This makes the maintainability of intelligent environments better because it is not easy to manage massively distributed processors.
    A composition kernel makes it possible to compose multiple functionalities on a multi-core processor with the minimum modification of OS kernels and applications. A multi-core processor is a good candidate to compose various software developed independently for dedicated processors into one multi-core processor to reduce both the hardware and development cost. In this paper, we present SPUMONE which is a composition kernel for developing future smart products.

  • A Library-based Tool to Improve CPU Assignment for Multicore Processor-based Pervasive Servers

    Yuki Ohno, Sayaka Akioka, Midori Sugaya, Tatsuo Nakajima

    16TH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON EMBEDDED AND REAL-TIME COMPUTING SYSTEMS AND APPLICATIONS (RTCSA 2010)     114 - 123  2010年  [査読有り]

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    This paper proposes SPLiT (Scalable Performance Library Tool) as the methodology to improve performance of applications on multicore processors, through CPU, and cache optimizations. SPLiT analyzes applications based on cycle counts, and cache misses, and predicts behavior of the applications according to the analysis. With these acquired knowledge on the target application, SPLiT improves CPU resource allocation determined by operating systems.
    SPLiT, and SPLiT library are designed to achieve resource optimizations based on the combination of hardware information collected by Operating System kernel, and software information collected by applications. Additionally, all the features of SPLiT are immediately available with the small modifications to the application source codes, and the modifications are basically to implant SPLiT library calls into the source code. This simple requirement diminishes programmers' difficulties for performance tuning of multicore applications. Through empirical experiments, we validated the efficiency of SPLiT, and observed that performance of the web application was improved by 26%.

    DOI

  • mBrace: Fine-Grained Profiling of Multi-Tier Web Applications

    Andrej Van Der Zee, Alexandre Courbot, Tatsuo Nakajima

    International Journal of Web Services Practices   Vol.5 ( No.1 ) 10 - 21  2010年

  • A lightweight monitoring service for multi-core embedded systems

    Hiromasa Shimada, Alexandre Courbot, Yuki Kinebuchi, Tatsuo Nakajima

    ISORC 2010 - 2010 13th IEEE International Symposium on Object/Component/Service-Oriented Real-Time Distributed Computing   1   202 - 209  2010年

     概要を見る

    The recent increase in complexity and functionality in embedded systems makes them more vulnerable to rootkit-type attacks, raising the need for integrity management systems. However, as of today there is no such system that can guarantee the system's safety while matching the low-resource, real-time and multi-core requirements of embedded systems. In this paper, we present a Virtual Machine Monitor (VMM) based monitoring service for embedded systems that checks the actual kernel data against a safe data specification. However, due to the VMM and multi-core nature of the system, the guest OS can be preempted at any time, leading to the checking of potentially inconsistent states. We evaluated two approaches to solve this problem: detecting such invalid states by checking specific kernel data, and detecting system calls using the VMM. © 2010 IEEE.

    DOI

  • 情報家電向けLinuxのCPU資源制限システムの設計と実装

    菅谷 みどり, 中島 達夫

    電子情報通信学会論文誌 D   Volume J93-D ( No.10 ) 2001 - 2010  2010年

  • Building a self-healing embedded system in a multi-OS environment

    Tomohiro Katori, Lei Sun, Dennis K. Nilsson, Tatsuo Nakajima

    Proceedings of the ACM Symposium on Applied Computing     293 - 298  2009年

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    In this paper we describe our approach to improve dependability of a commodity OS for embedded systems. Usually it is too difficult for end-users to resolve the problem inside a single OS, especially for embedded systems. We propose a self-healing mechanism for Linux kernel to improve the system dependability without any operations by administrators. This paper presents our white box approach for monitoring and recovering Linux kernel. Key components are a system monitor and a virtual machine monitor. The system monitor is used to detect the inconsistency of data structures inside Linux kernel. The virtual machine monitor provides a multi-OS environment and it isolates the system monitor from Linux kernel. In a multi-OS environment, the system monitor is able to resolve failures inside Linux kernel without stopping crucial services running on another OS. We have developed a prototype for an embedded system to verify our approach. The experiment results show that our system can remove hidden processes and reload buggy kernel modules. The performance evaluation results show that our self-healing mechanism can be used even when Linux kernel is heavily-loaded and the overhead of the system monitor is vanishingly small in actual use. Copyright 2009 ACM.

    DOI

  • 講座 画像処理技術者のための組込み入門 (第5回)組込みオペレーティングシステム概論

    中島 達夫

    映像情報メディア学会   No.5  2009年

  • Constructing a Multi-OS Platform with Minimal Engineering Cost

    Yuki Kinebuchi, Kazuo Makijima, Takushi Morita, Midori Sugaya, Tatsuo Nakajima

    In Analysis, Architectures and Modelling of Embedded Systems, IFIP Advances in Information and Communication Technology   Vol. 301   195 - 206  2009年  [査読有り]

  • A Lightweight Anomaly Detection System for Information Appliances

    Midori Sugaya, Yuki Ohno, Andrej van der Zee, Tatsuo Nakajima

    12th IEEE International Symposium on Object/component/service-oriented Real-time distributed Computing (ISORC 2009)     257 - 266  2009年  [査読有り]

  • Augmenting User Interaction in a Smart Home Applying Commonsense Knowledge

    Fahim Kawsar, Mostafa Al, Masum Shaikh, Jong Hyuk Park, Mitsuru Ishizuka, Tatsuo Nakajima

    International Journal of Smart Home   Vol. 2 ( No. 4 ) 17 - 32  2008年10月

  • Deploy spontaneously: supporting end-users in building and enhancing a smart home

    Fahim Kawsar, Tatsuo Nakajima, Kaori Fujinami

    10th International Conference on Ubiqutious Computing    2008年09月

  • 鏡を拡張したコンテクストアウェア情報表示装置

    藤波香織, カウサル ファヒム, 中島達夫

    情報処理学会論文誌   Vol. 49 ( No. 6 ) 1972 - 1983  2008年06月

  • Prottoy Middleware Platform for Smart Object Systems

    Fahim Kawsar, Kaori Fujinami, Tatsuo Nakajima

    International Journal of Smart Home   Vol.2 ( No.3 ) 1 - 18  2008年06月

  • Reflecting Human Behavior to Motivate Desirable Lifestyle

    Tatsuo Nakajima, Vili Lehdonvirta, Eiji Tokunaga, Hiroaki Kimura

    ACM DIS 2008    2008年02月

  • A Framework for Self-Verification of Firmware Updates over the Air in ECUs

    Dennis K. Nilsson, Lei Sun, Tatsuo Nakajima

    In Proceedings of the 3rd IEEE Workshop on Automotive Networking and Applications (AutoNet 2008     1 - 5  2008年

  • A Framework for Self-healing Device Drivers

    Hiroo Ishikawa, Alexandre Courbot, Tatsuo Nakajima

    SASO 2008: SECOND IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SELF-ADAPTIVE AND SELF-ORGANIZING SYSTEMS, PROCEEDINGS     277 - 286  2008年

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    Device drivers are the major cause of operating system failure. Prior research proposed frameworks to improve the reliability of device drivers by means of driver restart. While avoiding any instrumentation of the driver, this approach does not always allow graceful recovery. In this paper, we propose a framework for self-healing device drivers that lets the driver developer consider and implement the failure recovery of device drivers. For this purpose, our framework provides easy to use and light-weight persistent memory that preserves the state of the driver needed to successfully recover We developped a prototype on top of the L4 microkernel, and were able to achieve full recovery of crashed drivers as fast as 0.2 ms for different device drivers. In all cases, recovery was totally transparent for the user.

    DOI

  • An Operating System Architecture for Future Information Appliances

    Tatsuo Nakajima, Hiroo Ishikawa, Yuki Kinebuchi, Midori Sugaya, Sun Lei, Alexandre Courbot, Andrej van der Zee, Aleksi Aalto, Kwon Ki Duk

    SOFTWARE TECHNOLOGIES FOR EMBEDDED AND UBIQUITOUS SYSTEMS, PROCEEDINGS   5287   292 - 303  2008年  [査読有り]

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    A software platform for developing future information appliances requires to satisfy various diverse requirements. The operating system architecture presented in this paper enhances the flexibility and dependability through virtualization techniques. The architecture allows a system to use multiple operating systems simultaneously, and to use multi-core processors in a flexible way. Also, dependability mechanisms in our architecture will avoid crashing or hanging a system as much as possible in order to improve the user experience when defects in the software are exposed. We present a brief overview of each component in the operating system architecture and some sample scenarios that illustrate the effectiveness of the architecture.

  • A Lightweight Detection and Recovery Infrastructure of Kernel Objects for Embedded Systems

    Lei Sun, Tatsuo Nakajima

    EUC 2008: PROCEEDINGS OF THE 5TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON EMBEDDED AND UBIQUITOUS COMPUTING, VOL 1, MAIN CONFERENCE     136 - 143  2008年  [査読有り]

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    The kernel objects consist of critical kernel data structures and system call functions, which are, the most important data for a system, should be protected as first-class candidates. In this paper, a lightweight system-level detection and recovery infrastructure is presented for embedded systems. Inside the infrastructure, specific runtime protections have been implemented for different kernel objects, kernel data structures are protected by the periodic detection and recovery, the interception of arguments is used to protect vulnerable system calls. At runtime once any system inconsistency has been detected, predefined recovery actions will be invoked. The consistency detection regulations and corresponding recovery actions can also be flexibly customized by system developers. The infrastructure requires few modifications to kernel source code, thus it is easy to integrate into existing embedded systems. The evaluation experiment results indicate our prototype system can correctly detect the inconsistent kernel data structures caused by security attacks and also prevent kernel from exploits due to vulnerable system calls with acceptable penalty, to system performance. Moreover it is fully software-based without introducing any specific hardware and requires no modifications to system call APIs, therefore legacy commercial-off-the-shelf (COTS) applications can be also easily reused.

    DOI

  • A Study on Asymmetric Operating Systems on Symmetric Multiprocessors

    Yu Murata, Wataru Kanda, Kensuke Hanaoka, Hiroo Ishikawa

    EUC 2007    2007年12月  [査読有り]

  • DroPicks - A Tool for Collaborative Content Sharing Exploiting Everyday Artefacts

    Simo Hosio, Fahim Kawsar, Jukka Riekki, Tatsuo Nakajima

    UCS 2007     258 - 265  2007年10月  [査読有り]

  • RoonRoon: A Wearable Teddy as Social Interface for Contextual Notification

    Fahim Kawsar, Kaori Fujinami, Susanna Pirttikangas, Keisuke Hayashi, Tatsuo Nakajima

    NGMAST 2007    2007年09月  [査読有り]

  • CookieFlavors: Rapid Composition Framework for Tangible Media

    Hiroaki Kimura, Yohei Okuda, Tatsuo Nakajima

    NGMAST 2007    2007年09月  [査読有り]

  • Lifestyle Ubiquitous Gaming: Making Daily Lives More Plesurable

    Tatsuo Nakajima, Vili Lehdonvirta, Eiji Tokunaga, Masaaki Ayabe, Hiroaki Kimura, Yohei Okuda

    RTCSA 2007     257 - 266  2007年08月  [査読有り]

  • Dynamic Translator-Based Virtualization

    Yuki Kinebuchi, Hidenari Koshimae, Shuichi Oikawa, Tatsuo Nakajima

    SEUS 2007     486 - 495  2007年06月  [査読有り]

  • Lifestyle Ubiquitous Gaming: Computer Games Making Daily Lives Fun

    Eiji Tokunaga, Masaaki Ayabe, Hiroaki Kimura, Tatsuo Nakajima

    SEUS 2007:     202 - 212  2007年05月  [査読有り]

  • A lightweight indoor location model for sentient artefacts using sentient artefacts

    Fahim Kawsar, Kaori Fujinami, Tatsuo Nakajima

    SAC 2007     1024 - 1031  2007年04月

  • System support for mobile augmented reality services

    Hiroaki Kimura, Eiji Tokunaga, Tatsuo Nakajima

    SAC 2007    2007年04月  [査読有り]

  • Constructing machine emulator on portable microkernel

    Yuki Kinebuchi, Hidenari Koshimae, Tatsuo Nakajima

    SAC 2007     1197 - 1198  2007年04月  [査読有り]

  • A study on asymmetric operating systems on symmetric multiprocessors

    Yu Murata, Wataru Kanda, Kensuke Hanaoka, Hiroo Ishikawa, Tatsuo Nakajima

    EMBEDDED AND UBIQUITOUS COMPUTING, PROCEEDINGS   4808   182 - 195  2007年  [査読有り]

     概要を見る

    This paper proposes a technique to achieve asymmetric multiple OSes environment for symmetric multiprocessors. The system has a host OS and guest OSes: L4 microkernel and their servers run as the host OS, and modified Linux runs as the guest OS. OS manager which is one of the servers on the host OS manages the guest OSes. Our approach avoids a lot of execution overheads and modification costs of the guest OSes because the each OS can control hardware directly without any virtualization. The results of the evaluation show that our system is much better than the existing virtual machine systems in point of the performance. In addition, a guest OS in our system requires a few amount of modification costs. Consequently, the experiments prove that our system is a practical approach for both performance and engineering cost sensitive systems.

  • Dynamic Translator-based Virtualization

    Yuki Kinebuchi, Hidenari Koshimae, Shuichi Oikawa, Tatsuo Nakajima

    In Proceedings of the 5th IFIP Workshop on Software Technologies for Future Embedded & Ubiquitous Systems (SEUS 2007)   LNCS 4761   182 - 195  2007年  [査読有り]

  • Real-Time Machオペレーティングシステムの経験

    中島達夫, 追川修一

    コンピュータソフトウエア   23 ( 1 )  2006年

  • 高信頼性組み込みソフトウェア開発-最新技術動向と取り組み:4.高信頼・セキュア組み込みオペレーティングシステム

    中島 達夫

    情報処理学会会誌   Vol.47 No.5   506 - 513  2006年

  • Software Infrastructure for Wearable Sensor Networks

    Hanaoka Kensuke, Takagi Ayako, Nakajima Tatsuo

    In Proceedings of The 12th IEEE International Conference on Embedded and Real-Time Computing Systems and Applications     27 - 35  2006年  [査読有り]

  • Accounting System: A Fine-Grained CPU Resource Protection Mechanism for Embedded System

    Midori Sugaya, Shuichi Oikawa

    In Proceedings of the 12th IEEE International Symposium on Object/component/service-oriented Real-time distributed Computing (ISORC 2009)     72 - 84  2006年  [査読有り]

  • Resource Management Architecture for Future Information Appliances

    S. Oikawa, T. Nakajima

    Journal of Embedded Computing   1 ( 1 )  2005年

  • AwareMirror: A Personalized Display Using a Mirror

    Kaori Fujinami, Fahim Kawsar, Tatsuo Nakajima

    Pervasive Computing, Third International Conference, PERVASIVE 2005    2005年  [査読有り]

  • Bazaar: A Conceptual Framework for Physical Space Applications

    Kaori Fujinami, Tetsuo Yamabe, Tatsuo Nakajima

    Ubiquitous Computing Systems, Second International Symposium, UCS 2004    2004年  [査読有り]

  • Middleware Supporting Various Input/Output Devices for Networked Audio and Visual Home Appliances

    Tatsuo Nakajima, Nobuyuki Kobayashi, Eiji Tokunaga

    Ubiquitous Computing Systems, Second International Symposium, UCS 2004    2004年  [査読有り]

  • Personal Home Server: Enabling Personalized and Seamless Ubiquitous Computing Environments

    Tatsuo Nakajima, Ichiro Satoh

    Second IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications (PerCom 2004)    2004年  [査読有り]

  • ユビキタス環境における複合現実感のためのミドルウエア

    徳永英治, Andrej Van der Zee, 倉橋誠, 根本将寛, 中島達夫

    コンピュータソフトウエア   21 ( 1 )  2004年

  • コンテクストアウェアなアプリケーションフレームワークにおけるメタコンテキスト情報の利用方法の提案とその応用

    藤波香織, 山邊哲生, 中島達夫

    コンピュータソフトウエア   21 ( 1 )  2004年

  • Pervasive Servers: A Framework for Creating a Society of Appliances

    T. Nakajima

    Personal and Ubiquitous Computing   7 ( 2 )  2003年  [査読有り]

  • System Support for Distributed Augmented Reality in Ubiquitous Computing Environments

    Makoto Kurahashi, Andrej van der Zee, Eiji Tokunaga, Masahiro Nemoto, Tatsuo Nakajima

    Real-Time and Embedded Computing Systems and Applications, 9th International Conference, RTCSA 2003,    2003年  [査読有り]

  • A Case Study on a Component-Based System and Its Configuration

    Hiroo Ishikawa, Tatsuo Nakajima

    Software and Compilers for Embedded Systems, 7th International Workshop, SCOPES 2003    2003年  [査読有り]

  • Webプロトコルを用いたホームコンピューティングミドルウエアの統合

    上野乃毅, 中島達夫, 佐藤一郎, 副島康太

    情報処理学会論文誌:コンピューティングシステム   44 ( SIG10(ARC2) )  2003年

  • コンテクストアウェアなアプリケーション構築のためのフレームワーク

    藤波香織, 中島達夫

    情報処理学会論文誌:コンピューティングシステム   44 ( SIG10(ARC2) )  2003年

  • Applications Requirements for Middleware for Mobile and Pervasive Systems

    K.Raatikainen, H.B.Christensen, T.Nakajima

    Mobile Computing and Communications Review   6 ( 4 )  2002年

  • Experiences with building middleware for audio and visual networked home appliances on commodity software

    Tatsuo Nakajima

    10th ACM International Conference on Multimedia 2002    2002年

  • 組込みシステム用OSとしてのLinux

    中島 達夫

    情報処理学会会誌   43 ( 2 )  2002年

  • Middleware Component Supporting Flexible User Interaction for Networked Home Appliances

    T.Nakajima

    ACM Computer Architecture News   ( 12 )  2001年12月

  • Building Audio and Visual Home Appliances on Commodity Software

    K.Soejima, M.Matsuda, T.Iino, T.Hayashi, T.Nakajima

    IEEE TRANSACTIONS ON CONSUMER ELECTRONICS   47 ( 3 )  2001年08月  [査読有り]

  • Middleware for building adaptive migratory continuous media applications

    T Nakajima, H Aizu

    INTERNATIONAL JOURNAL OF SOFTWARE ENGINEERING AND KNOWLEDGE ENGINEERING   11 ( 1 ) 83 - 107  2001年02月  [査読有り]

     概要を見る

    In this paper, we propose a middleware system for building adaptive migratory continuous media applications. In future computing environments, a variety of objects at home and in offices will embed computers, and various applications will be moved among these computers according to the user's locations. For example, a computer that executes an application may be changed to another computer according to the location of the ap plication's user for monitoring his behavior. However, since the computers may have dramatically different hardware and software configurations, the application cannot be moved without taking into account the configurations of the computers that the application is migrated. Therefore, migratory applications should be aware of environments where they are executed.
    The paper focuses on middleware for building adaptive migratory continuous media applications that are one of the most important classes of migratory applications. Our middleware consists of three components. The first component is an environment server that monitors computing environments that applications run, and it notifies the changes of the environments to the applications. The second component is a continuous media toolkit that enables us to build adaptive migratory continuous media applications easily. The toolkit enables us to build continuous media applications in a highly configurable way. This makes applications to be adapted to every computing environment by changing their configurations. The third component is a migration manager that makes applications migratory. We also show an example of a migratory application, and describe some experiences with building the application.

  • System Software for Audio and Visual Networked Home Appliances on Commodity Operating Systems

    Tatsuo Nakajima

    IFIP/ACM International Conference on Distributed Systems Platforms    2001年

  • Practical Explicit Binding Interface for Supporting Multiple Transport Protocols in a CORBA System

    Tatsuo Nakajima

    Eighth Annual International Conference on Network Protocols, ICNP 2000    2000年  [査読有り]

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書籍等出版物

  • Case Study of Middleware Infrastructure for Ambient Intelligence Environments", In Handbook of Ambient Intelligence and Smart Environments

    Tatsuo Nakajima

    Springer  2009年

産業財産権

  • ネットワーク機器汎用相互通信装置

    4002442

    中島 達夫

    特許権

  • 機器統合のためのネットワーク構築装置

    4118566

    中島 達夫, 佐藤 一郎

    特許権

受賞

  • ノキアリサーチセンター訪問リサーチフェロー

    2005年04月  

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 振動同期を利用した分断同意手法に関する研究

    研究期間:

    2020年04月
    -
    2023年03月
     

     概要を見る

    自然界の振動系の同期現象(例えば心筋の伸縮周期やホタルの発信周期などの同調)に相当するメカニズムを分散システムに導入して、分散同意を効率化していく。分散合意は様々な分散アルゴリズムの基礎となるが、複数コンピュータによる合意要求等が重なると、分散合意処理に手戻りが生じ、合意に至るコストが大幅に大きくなるという問題が知られている。一方、分散合意手法がマルチキャスト通信とそれに対する返信を順番に繰り返していることから、自然界の振動系の同期現象と近く、自然界の同期メカニズムを分散システムに導入する方法を提案し、実装・評価を行う

  • 日常使用に耐えうる携帯機器の所持位置推定とその応用

    研究期間:

    2018年04月
    -
    2021年03月
     

     概要を見る

    本研究では,携帯機器を持ち運ぶ際の所持位置を,様々な日常動作の中で高精度に推定する手法とその応用方法を明らかにすることを目的としている.2019年度は以下を実施した.1)相性にもとづく推定器の選択による個人化方式の検討:相性を評価する対象を個人ではなく,複数人(≠全員)とすることで選択後の性能が大幅に向上することを確認した.また,相性評価時に全クラスのデータを提供するのではなく,利用者の負担を下げるために全クラスを使用した場合と任意位置を使用した場合の精度差を最小にするクラスに限定する手法を考案した.約60%程度のクラス数で全クラス使用時と同等の性能が得られることを確認した.2)新規の所持位置検出手法の検討:前年度の単一新規性検出器の検証をふまえ,複数の新規性検出器によるアンサンブル手法を提案した.最終的な既知/未知の判定に際し,単なる多数決ではアンサンブルの効果が限定的なことを実験的に示し,交差検証の考え方を用いることでほぼ最適な判定閾値を推定する手法を考案した.3)新規の所持位置追加手法の検討:検出された新規の所持位置に利用者が正解ラベルを付ける負担を下げるために,新規と判定された区間データをクラスタリングにより集約して仮クラスとする手法の開発に着手した.クラスタ数をX-meansクラスタリングにより決定し,前処理の次元圧縮としてt-SNEを用いることで良好な仮クラス検出が可能であることを確認した.4)着座時や自転車運転中など様々な行動または身体状態における所持位置推定手法の検討:まず行動/身体状態を数グループに分類し,その後,グループ毎に所持位置推定を行いその結果を統合するアンサンブル手法の検討に着手した.5)ラベル付け動機手法の検討:大人数でのデータ収集のような集団行動に意味や付加価値を与えるゲーミフィケーションフレームワークの検討を行った.年度当初に計画した項目は概ね実施できた.上記項目6の1)についてはズボンのポケットのような1クラスや身長体重などの属性のみでの相性判定は困難であることが分かったが,収集したデータからシステマティックに数種類(概ね全クラスのうちの60%程度)のクラスを選定する手法を考案したため,ユーザのデータ提供負担の軽減はある程度可能になったと考える.2)については,論文として出版された.4)は方式検討と第1段階の実験が完了し,中間報告の論文を執筆中である.5)については,方式検討の段階であるが,次年度に早期に実装して評価を行える目処が立った.一方,3)は2020年度に予定していたが,2)が早期に終了したために,前倒しで着手した.方式検討と初期実験が終了した段階である.本年度新たに実施する内容は以下である.まず,上記項目6の1)について,相性がよい分類器を選定する際の候補分類器の数はデータを提供した人数に関して出来るあらゆる組み合わせとなるため,選定に時間がかかる問題がある.このため,候補分類器を必要最小限にとどめる手法を開発する.そして,Novelty Detectionにより未知の所持場所候補を検出した後の効率的なラベル付け手法における重要なパラメータを明らかにし,そのシステマティックな設定方法を明らかにする.また,2020年度は最終年度であるために,これまで検討してきた項目を統合して,一連の「新規場所保持→検出→ラベル付け→再学習」の流れの中での性能を評価する.また,ゲーミフィケーション機能をスマートフォン端末に実装し,品質が良いラベル付きのデータを効率的に収集する実験を行う

  • 不揮発メモリ及び小型原子時計等を前提とした分散システム技術

    研究期間:

    2016年04月
    -
    2020年03月
     

     概要を見る

    本研究は不揮発性メモリや超小型原子時計などの新しいデバイスやクラウドコンピューティングを前提とした次世代分散トランザクション技術を提案し、評価することになる。既存のデータベース及び分散システムの研究では、メモリは揮発であり、明示的な永続化が必要であること。コンピュータ間の通信遅延は大きく、さらに予測できないことから、タイムスタンプを含む因果関係による順序づけが基本となる。しかし、不揮発性メモリを利用した場合、データベースにおいてデータの永続化処理が不要となる。また分散データベースにおいて各コンピュータが原子時計により正確な時刻を保証できる場合、通信は到着順ではなく、送信時刻で処理を行えることになる。本研究では不揮発性メモリを前提としたトランザクション処理と原子時計を前提とした分散協調メカニズムとなるが、両者は融合することで分散データベースの基盤技術となる。本年度は交付時の予定通り、DIMM接続型フラッシュメモリによる実験に加えて、本来ターゲットの不揮発性メモリのDIMMを用いた基礎評価を行ったが、既存の不揮発性メモリはフラッシュメモリと同様に読み書き性能に差が大きいことがわかった。また、原子時計に関してはGPS信号による置き換えにおいて実験を行った。Paxosアルゴリズムなどの3フェーズコミット手法を利用した分散トランザクションを提案・実装した。これはコンピュータの故障時において、データの複製を複数コンピュータで保持することになる。これらの成果については複数の国際会議で発表した。令和元年度が最終年度であるため、記入しない。令和元年度が最終年度であるため、記入しない

  • 柔軟な適応性をもつ分散システムの構築・管理

    研究期間:

    2012年04月
    -
    2016年03月
     

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    柔軟性により強健な分散システムを構築・管理する手法を明らかにする。分散システムではその用途やシステム構成は常に変化している。多様かつ未知の変化に対応するには、従来のように頑丈なシステムだけでなく、生物のように柔軟に適応できるシステムも望まれる。本研究は、生物的メタファ(細胞の分化・脱分化、細胞間相互作用)を導入した新しい適応化手法を提案し、汎用的なミドルウェアとして設計・実装・評価する。提案手法は適応化の柔軟性が高いこと、適応化中のシステム障害に耐えること、適応化によるコンピュータ間不整合を抑制できることなど、従来手法にない特質を数多く持ち、学術面はもちろん、実用面においても重要な貢献となる

  • パワーマネジメント・セキュリティのためのゲーム機向けミドルウエアの構築

    研究期間:

    2012年04月
    -
    2015年03月
     

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    様々な社会問題を解決するためには人間の行動を改変することが重要である.特に,エネルギーを削減し持続可能な社会を構築するためには,情報技術を利用した分散基盤ミドルウエアが重要となる.本研究では,クラウドソーシングの考え方を利用して,集団行動をナビゲートすることによりエネルギーを削減することを試みた.具体的には,マイクロクラウドファンディングというミドルウエアを開発した.マイクロクラウドファンディングでは仮想性を利用して集団の行動のナビゲートを可能とする.本研究では,仮想化を導入する複数の方式を提案し,それらの有効性に関して検討をおこなった

  • 情報爆発に対応する高度にスケーラブルなモニタリングアーキテクチャ

    科学研究費助成事業(早稲田大学)  科学研究費助成事業(特定領域研究)

    研究期間:

    2006年
    -
    2010年
     

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    本研究において目的とするモニタリングアーキテクチャは,情報基盤,社会基盤,人々の日常生活を守るためのソフトウエアの一群である.通常は独立に研究されていた研究分野を統合することにより,従来解決が困難であった問題を解決していくことを可能とする.本研究では,計算機システム,ネットワークシステム,実世界に関する統合的なスケーラブルモニタリングに関するシステム構築をおこなうことで将来の計算機システムのあるべき姿を検討した.

  • 組み込みOSに関する研究

    研究期間:

    2004年
    -
     
     

  • 次世代センサーリッチ携帯端末に関する研究

    研究期間:

    2003年
    -
     
     

  • 情報家電のためのミドルウエアに関する研究

    研究期間:

    2000年
    -
     
     

  • 分散マルチメディアシステムのためのオペレーティングシステムに関する研究

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    本研究では,分散型実時間オペレーティングシステムとして我々が現在,米国カ-ネギメロン大学,慶応義塾大学,北陸先端科学技術大学院大学で共同開発中のReal-Time Mach上に,連続メディアを処理するために適したネットワークシステム,ファイルシステム,メディア間同期システムを構築し,連続メディアを処理するために必要なオペレーティングシステムの機能を明らかにする.Real-Time Machは,実時間システムを構築するための共通カーネルとして,内外の多くのグループで利用されており,Real-Time Machが提供するリソース管理機構は,アプリケーションが持つ時間制約が満足するかどうかをプログラムを実行する前に予測することを可能とするので,時間制約を持つ連続メディアオブジェクトを形式的に扱う基盤として適していると考えられる.また,ファイルシステムやネットワークシステムをユーザレベルで実現することを可能とする最新のマイクロカーネル技術を用いているため,連続メディアを処理するための新しいオペレーティングシステムのコンポーネントを追加することが非常に容易である

  • ヘテロ型ネットワークシステムにおける診断知識の獲得とモデル化に関する研究

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    平成5年度から平成6年度にわたる研究により以下のような成果を得た。1.専門家の故障診断事例の分析 故障診断の専門家が有する、代表的な診断事例を分析することにより、専門家の利用する推論方式、知識構造に関する共通性を確認した。2.故障診断エキスパートシステムの概念モデルの構築 上記知見をふまえて、故障診断の原理を「プロトコルスタックの探索問題」であると同定し、エキスパートシステムの概念モデルを構築した。3.プロトタイプ第1版の開発 ネットワークプロトコルに関する知識を入力とし、徴候と故障仮説間の可能な因果関係すべてを故障木の形で出力する知識コンパイラを開発した。これにより、故障したハードウェアが特定できれば、そのハードウェア上のソフトウェアにおける故障箇所が特定できることが確認された。また、ネットワークハードウェア構成に関る知識の整備と実装が新たな課題として認識された。4.故障診断モデルの精密化 平成6年度においては、ネットワークハードウェア構成に関する知識を組み込むことにより、ソフトウェアにおける故障箇所を特定できるのみならず、診断初期に故障対象として仮定したネットワークハードウェア構成に関して仮説の変更を指示できるように、モデルの表現能力を改善した。5.故障診断エキスパートシステムの改良 (4)で述べた診断モデルを組み込んだ故障診断エキスパートシステムの改良版を開発した。上記により、プロトコルおよびハードウェア構成の知識を保持し、徴候と故障仮説間の可能な因果関係のすべてを故障木の形で出力する知識コンパイラを開発することに成功した

  • 脳情報の成分分析とヒューマノイドへの情報伝達

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    この研究計画は,次のような成果を得て,平成16年度に終了した.(1)この研究により,人体モーション,そのアニメーション,そしてヒューマノイドの動作の同一化(ユニフィケーション,unification)を行うことができた.このとき,人体モーションを認識して言語レベルに抽象化する機構の構築が鍵となることを指摘し,これを実現した.そしてその発表論文に対して,2004年度APNNA Best Paper Award for Application Oriented Researchを受賞した.(2)この研究により,ヒューマノイドの動作指令において言語レベルの抽象化を行うことが可能になったので,その指令を,形態の異なる複数のヒューマノイドに同時発行することが可能になった.すなわち,ヒューマノイド間の機械独立性を得ることができた.(3)脳の活動状態を推定してヒューマノイドを動作させる場合,現在の計測技術では分解能がまだ低いので,多種類の信号を発することはできない.ただし,上記(2)の信号を「上書き」するような緊急信号の発生に用いることは可能で,この方式は有用である.(4)脳の活動状態の推定法において,従来の推定法を特例として含むf-ICAを,理論的に,そしてソフトウェアとして開発した.この方法は脳信号の推定に限るものではなく,広く一般の情報源に適用可能なものである.その実例としてはディジタル画像やDNA配列があり,これらに対する成果も併せて発表した

  • 自己組織化・適応可能な分散システム

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    持続可能な分散システムを実現する方法として生物的メタファーに基づく分散システムの新しい自律的管理・耐故障手法を提案する。分散システムはその規模・複雑性ともに拡大しており、集中的なシステム管理手法はもちろんのこと、従来の分散管理手法も、動的に構成が変化する分散システムには対応できない。この研究課題では生物的なメタファーを導入し、(1)分散システムを振動系としてとらえる、(2)細胞分化のように機能適応する機構を導入する

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特定課題研究

  • アンビエント意思決定支援システム

    2011年  

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    我々の住む実世界を拡張するための様々な情報技術が開発されている.我々は,拡張現実技術を用いて実世界を拡張するための手法を開発し,その有効性を示すサービスの開発をおこなった.技術の背景は,実世界から情報を抽出するセンサー技術の発展である.様々なセンサーの発展により実世界で人々がどのように行動しているかを把握することが容易になり,その情報を利用して,サービスが状況に依存することが可能となった.また,プロジェクターや3次元CG技術はリアリティのある情報表現を可能とする.今年度の研究では,我々は3つの新しいサービスの構築をおこなった.1つ目は,Virtual Aquariumである.このシステムは,人間の日々の歯磨きの行動を支援する.心理学的な手法を用いて,現在の歯磨きの状態をリアルタイムにユーザにフィードバックする.これにより,ユーザは自分の現在の行動が望ましい物か,望ましくない物かを意識し,それにより行動を改変することになる.2つ目は, Augmented Goである.このシステムでは,現在の碁の対戦を碁盤をカメラでリアルタイムに認識することにより,次の手へのヒントを提供する.これは,意思決定を支援するための基本的な基盤を拡張現実技術が実現出来ることを示している.3つ目のシステムは,Augmented Trading Card Gameである.このシステムは遠隔地で対戦するプレーヤが対戦相手を仮想キャラクターとして表現することにより,プライバシーを改善する.以上のシステムの最も重要な点は,計算機を利用した仮想化を促進するのではなく,人間が使い慣れた物理的な物を拡張することで,リアリティを失わない用にすることである.実際に我々が開発したシステムのユーザ評価を行った結果では,物理的な感触はリアリティを失うことで使っているユーザの興味を失わない用にするために非常に重要であることがわかった.成果は3つの国際会議において論文発表をおこなった.それぞれの会議で,今年度の研究成果の有効性を伝えることができた.

海外研究活動

  • 次世代組込みシステムに関する研究

    2005年09月
    -
    2005年10月

    フィンランド   ノキア研究センター

    フィンランド   ヘルシンキ大学

 

現在担当している科目

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