仮想空間と現実世界の融合を支援する反応的計算基盤の構築

• Project/Area Number: 23K21656
• Project/Area Number (Other): 21H03418 (2021-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2021-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 60050:Software-related
• Research Institution: Oita University
• Principal Investigator: 紙名 哲生 大分大学, 理工学部, 准教授 (90431882)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 増原 英彦 東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (40280937)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥12,740,000 (Direct Cost: ¥9,800,000、Indirect Cost: ¥2,940,000); Fiscal Year 2024: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 分散リアクティブプログラミング / サーバレス / 理論化 / 整合性 / チェックポイント / リアクティブプログラミング / 時系列データベース / 言語設計 / 分散システム / 分散永続シグナル / id解決 / 時刻印方式 / オープンアーキテクチャ / 永続シグナル / シグナルクラス / 計算体系 / SignalJ / マイクロフロントエンド

Outline of Research at the Start

Society 5.0の実現のためには，人やモノとソフトウェアとのインタフェースが多様化し，それを様々なサービスと高度に融合させる取り組みが不可欠である．しかしながら，インタフェースやサービスの分野で成功している個々の技術を組み合わせて用いるとき，実際には多くの問題が伴う．本研究では， 個々のインタフェースやサービスをシグナル（時変値）として抽象化し，それらの組み合わせの大規模化・永続化がシームレスに行えるリアクティブプログラミング言語を設計し，その処理系を構築することによってこの問題を解決する．

Outline of Annual Research Achievements

永続シグナルを、Webフロントエンドから利用できるようにした。特に、前年度において構築したJavaScript内の永続シグナルDSLにおける問題点（永続シグナルが多プロセス間（ネットワーク上の他ホスト含む）で共有されたときに、他プロセスで更新される永続シグナルの値更新時の即時的な計算ができない）を解決し、JavaScriptにおける永続シグナルの仕組みを、SignalJのそれと同等なものとした。これにより、永続シグナルはバックエンド／フロントエンドの区別無く利用するものとなり、本研究が目指すものは多層プログラミング言語からサーバレスな言語へと変貌した。

また、分散永続シグナルの理論や実装の精緻化に取り組んだ。実装としては、ある時点以前の永続シグナル間の内容を整合させるチェックポイント機構を実現した。理論としては、初年度に取り組んだSignalJの核言語を基に、個々の永続シグナルをプロセスとしてモデル化したプロセス計算（永続シグナル間の値伝播を表現）をその核言語に統合し、シングルスレッド抽象（SignalJユーザの視点）に並行プロセスとしての永続シグナル（値伝播の視点）を取り入れた新たな計算体系を実現した。この体系において、チェックポイント機構の整合性（チェックポイントとして記録された時刻印以前の値伝播の記録は、永続シグナルの定義と必ず整合する）を保証する定理を証明した（投稿中）。

永続シグナルは時系列データベースを内包する仕組みであるが、その存在は暗黙的であるため、永続シグナルを定義する際に時系列データベースを意識することはない。そのため、永続シグナルの定義を変更する際には、時系列データベースのスキーマが暗黙的に変わらなければならない場合がある。それを実現するため、既存のデータベーススキーマ進化言語をもとに、永続シグナルのための進化言語について、理論的な検討を行った（投稿中）。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] An Intrinsically Typed Compiler for Algebraic Effect Handlers (2024)
  • Author(s): Tsuyama Syouki、Cong Youyou、Masuhara Hidehiko
  • Journal Title: Proceedings of the 2024 ACM SIGPLAN International Workshop on Partial Evaluation and Program Manipulation Volume: N/A Pages: 134-145
  • DOI: 10.1145/3635800.3636968
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Temporal Layers: Reactive Activation Scope of First-Class Layer Instances (2023)
  • Author(s): Kamina Tetsuo
  • Journal Title: COP 2023: Proceedings of the 15th ACM International Workshop on Context-Oriented Programming and Advanced Modularity Volume: 1 Pages: 9-14
  • DOI: 10.1145/3605154.3605852
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Realizing Persistent Signals in JavaScript (2023)
  • Author(s): Hidaka Daichi、Kamina Tetsuo
  • Journal Title: REBLS 2023: Proceedings of the 10th ACM SIGPLAN International Workshop on Reactive and Event-Based Languages and Systems Volume: 1 Pages: 25-30
  • DOI: 10.1145/3623506.3623576
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An expressive and modular layer activation mechanism for Context-Oriented Programming (2023)
  • Author(s): Paul Leger and Nicolas Cardozo and Hidehiko Masuhara
  • Journal Title: Journal of Information and Software Technology Volume: 156 Pages: 107132-107132
  • DOI: 10.1016/j.infsof.2022.107132
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Program State Visualizer with User-Defined Representation Conversion (WIP) (2023)
  • Author(s): Apriyadi Rifqi Adlan、Masuhara Hidehiko、Cong Youyou
  • Journal Title: Proceedings of the 1st ACM International Workshop on Future Debugging Techniques Volume: 1 Pages: 5-10
  • DOI: 10.1145/3605155.3605863
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A systematic literature review on the impact of formatting elements on code legibility (2023)
  • Author(s): Oliveira Delano、Santos Reydne、Madeiral Fernanda、Masuhara Hidehiko、Castor Fernando
  • Journal Title: Journal of Systems and Software Volume: ― Pages: 111728-111728
  • DOI: 10.1016/j.jss.2023.111728
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Typed Equivalence of Labeled Effect Handlers and Labeled Delimited Control Operators (2023)
  • Author(s): Ikemori Kazuki、Cong Youyou、Masuhara Hidehiko
  • Journal Title: Proceedings of the 25th International Symposium on Principles and Practice of Declarative Programming Volume: N/A Pages: 1-13
  • DOI: 10.1145/3610612.3610616
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Compilation Semantics for a Programming Language with Versions (2023)
  • Author(s): Tanabe Yudai, Lubis Luthfan Anshar, Aotani Tomoyuki, Masuhara Hidehiko
  • Journal Title: Lecture Notes in Computer Science Volume: 14405 Pages: 3-23
  • DOI: 10.1007/978-981-99-8311-7_1
  • ISBN: 9789819983100, 9789819983117
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Implementing Micro Frontends Using Signal-based Web Components (2022)
  • Author(s): Nishizu Yuma、Kamina Tetsuo
  • Journal Title: Journal of Information Processing Volume: 30 Issue: 0 Pages: 505-512
  • DOI: 10.2197/ipsjjip.30.505
  • ISSN: 1882-6652
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Distributed Persistent Signals: Architecture and Implementation (2022)
  • Author(s): Kamina Tetsuo、Ueno Sota
  • Journal Title: REBLS 2022: Proceedings of the 9th ACM SIGPLAN International Workshop on Reactive and Event-Based Languages and Systems Volume: 1 Pages: 13-23
  • DOI: 10.1145/3563837.3568341
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Signal Classes: A Mechanism for Building Synchronous and Persistent Signal Networks (2021)
  • Author(s): Tetsuo Kamina, Tomoyuki Aotani, Hidehiko Masuhara
  • Journal Title: 35th European Conference on Object-Oriented Programming (ECOOP 2021) Volume: LIPIcs 194
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 分散リアクティブプログラミングにおける値更新と干渉しないswitch処理の提案 (2024)
  • Author(s): 上野 颯太, 紙名 哲生
  • Organizer: 第147回情報処理学会プログラミング研究発表会
• [Presentation] 限定継続演算子を持つオブジェクト指向言語の形式化 (2024)
  • Author(s): 谷口 茜, 叢 悠悠, 増原 英彦
  • Organizer: 第26回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ(PPL2024)
• [Presentation] 複数バージョンのクラス定義を使用できる動的型付け言語の設計とその互換性機構の提案 (2024)
  • Author(s): 糟谷 颯希, 増原 英彦, 青谷 知幸, 田辺 裕大, Anshar Lubis Luthfan
  • Organizer: 第26回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ(PPL2024)
• [Presentation] 複数バージョンのクラス定義を使用できる動的型付け言語の設計とその互換性機構の提案 (2024)
  • Author(s): 川添 裕功, 叢 悠悠, 増原 英彦
  • Organizer: 第26回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ(PPL2024)
• [Presentation] シグナルに基づくマイクロフロントエンドアプリケーションの実現法 (2022)
  • Author(s): 西津佑真, 紙名哲生
  • Organizer: 第137回情報処理学会プログラミング研究会
• [Presentation] JavaScriptにおける永続時変値の実現法の提案 (2022)
  • Author(s): 日高大地, 紙名哲生
  • Organizer: 研究報告ソフトウェア工学（SE）
• [Presentation] 永続時変値の分散化に向けた基盤システムの試作 (2022)
  • Author(s): 上野颯太, 紙名哲生
  • Organizer: 研究報告ソフトウェア工学（SE）