2020 Fiscal Year Research-status Report
セキュアなサイバーフィジカルシステムのための制御・検証手法の開発
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17K06486
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小林 孝一 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (50452115)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | サイバーフィジカルシステム / センサネットワーク / 分散状態推定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サイバーフィジカルシステムとは，物理システムと情報システムが相互結合したシステムである．情報システムの計算機能力を活用した高性能な制御システムを構築することが可能である．したがって，応用は電力システム，医療，交通など多岐に渡る．サイバーフィジカルシステムでは，外部からのサイバー攻撃に対するセキュリティ対策が近年特に重要になっている．また，システムの大規模化に対応する必要もある．以上を踏まえて，今年度は分散状態推定に基づく攻撃検知に取り組んだ．
本研究では，大量のセンサが通信を介して接続されたセンサネットワークを対象にしている．センサネットワークはサイバーフィジカルシステムの重要な応用である．センサネットワークの各センサがある程度の計算能力を有していることを想定した．また，センサへのサイバー攻撃を含むシステムを線形特異システムとしてモデル化した．その上で，各センサは隣接したセンサの情報を収集して状態を推定し，その結果を隣接のセンサに送信する．この手順を繰り返すことで，状態を推定することができる．計算例により，システムの状態の推定およびサイバー攻撃の検知が適切に実現できることを確認した．応用として，大規模な電力システムへの適用も検討した．
エネルギー管理システムの事象駆動型最適化にも取り組んだ．電気や熱の需要計画に基づき，必要最小限のオンライン修正を実施する方法を提案した．改ざん防止というセキュリティ強化を目的として，ブロックチェーンを用いた実装を検討した．
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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
当初の計画に従い，セキュリティの研究を進めている．特にサイバー攻撃の検知に関する研究を継続して進めている．研究成果も順調に得られていることから，おおむね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
セキュアなサイバーフィジカルシステムの設計論はIoT時代と呼ばれる現代において重要な研究課題である．研究期間を延長し，研究課題のより精緻な達成を目指す．引き続き，通信，制御，セキュリティなどの幅広い研究会・国際会議に参加し，大局的な視点から研究を進めていく．多くの研究会・国際会議がオンライン開催になっていることを活用し，これまで以上に情報収集を積極的に行っていく．
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| Causes of Carryover |
当初の計画通りの成果が得られている．一方で，新型コロナウイルス感染症の予防対策により，多くの研究会・国際会議が中止・延期・オンライン化された．これにより，使用額に差が生じた．今後は，研究課題のより精緻な達成および研究成果の積極的な公開（オープンアクセス化など）を行っていく．
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