Evolutional IoT/Robot system development methodology and platform in DX Era
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21K11835
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60050:Software-related
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
渡辺 晴美 東海大学, 情報通信学部, 教授 (40333190)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 未来子 東海大学, 情報通信学部, 准教授 (20626030)
大川 猛 東海大学, 情報通信学部, 准教授 (80392596)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | コンテキスト指向プログラミング / IoT / DX / モデル駆動開発 / Model-Driven Development / COP / Object-Oriented Paradigm |
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| Outline of Research at the Start |
DX時代の進化型IoTロボット開発・運用では、環境適用や多様なサービスの適用にAIが導入されることで、実行時横断的関心事と呼ぶ問題が深刻化する。この問題が本研究の学術的「問い」である。その解決に向けて、コンテキスト指向プログラミング(COP)を核に、研究の目的に記した3つの課題に取り組む。独自性はCOPのレイヤとその協調機構をFPGAとの高位合成と関連付け、COP用に拡張したUMLモデルから高位合成可能にする点である。本研究では、この協調機構を取り入れたプラットフォームとしてモデル駆動開発・シミュレーションを実現し、IoTロボットの多様なサービス構築支援を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
DX時代の進化型IoTロボットでは、実行時横断的関心事と呼ぶ問題が深刻化することが予測される。これらのロボットにはAIが導入され、環境適用や多彩なサー ビスを最適に提供することが望まれているが、このようなロボットは、開発時に行動を決定することはできず、実行時の振る舞い変更が、システム全体に及ぶ横断的関心事となるためである。この問題に対し、コンテキスト指向プログラミング(COP)という技術を核に、ハードウェア・ソフトウェア協調のプラットフォー ムを提案し、進化型IoTロボットに適用し評価することが目的である。
4年目の主要な目標として、これまでの研究の発展として仮想環境とAIを検討すること、評価するためのフォーマル化を掲げてきた。前者に関し、DevOpsのオペレーションフェーズにおいて、COPをと合わせて利用するプラットフォームのアイデアを提案した。後者に関しては、申請時はペトリネットによるモデル化を予定していたが、ポリメトリックビューによる可視化による評価方法に取り組んだ。またROS環境においてBehabior Treeを利用したモデル化を昨年に引き続き行なった。
これまで、本科研の前段階の研究を含め、再利用技術の横断的関心事について継続して研究を実施し、組込みシステム分野への貢献を目指してきた。本研究が評価され、本年度は情報処理学会組込みシステム研究会が主催する国際会議Asia Pacific Conference on Robot IoT System Development and Platform (APRIS) におけるKeynoteに登壇した。本講演では、横断的関心事に着目した再利用技術の変遷、およびこれまで開発してきたシステム紹介を行なった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
進捗状況は以下の通り、多少の計画変更はあるものの申請時の目標を概ね達成していることから、「おおむね順調に進展している」とした。
(1)AIの利用：AIを利用するために、DevOpsのオペレーションフェーズにおいて、COPをと合わせて利用するプラットフォームのアイデアを提案した。
(2)モデル化・フォーマル化：申請時はペトリネットによるフォーマル化を行い、評価に利用する予定であったが、ポリメトリック・ビューによる評価方法を実施することとし、COPに適用できるように支援ソフトを開発するなど、評価のための準備を行なった。またROS環境におけるBehavior Treeによるモデル化を実施し、モデル上で実行時書き換えができることについて継続して取り組んだ。
(3)アプリケーション：最終年度を見据えて、仮想環境の整備を行なった。また、提案方法の適用評価をするために多様なサービスソフトウェアを想定していたことから、音楽生成ソフトウェアなどIoTや組込みソフトウェア以外の分野についての知見を広めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究し提案してきた方法を評価するために、実機・仮想環境でサービスの構築を目指すことを、申請時には計画した。この計画に従い、以下の研究に取り組む。
1)仮想環境におけるサービスソフトウェアの構築
これまで提案してきた方法を利用し、サービスソフトウェアを仮想環境上で構築し、動作することを確認する。
2)評価方法の提案
コンテキスト指向プログラミングは、評価方法が確立されていない。2023年から開始したポリメトリック・ビュー について継続して研究を実施し、これまで提案した方法や応用ソフトウェアを評価する予定である。
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
