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想定に漏れた環境変化にしなやかに耐える実行時モデルフレームワーク

研究課題

研究課題/領域番号 18H03225
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分60050:ソフトウェア関連
研究機関早稲田大学

研究代表者

鄭 顕志  早稲田大学, 理工学術院, 准教授(任期付) (40434295)

研究分担者 本位田 真一  早稲田大学, 理工学術院, 教授(任期付) (70332153)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード自己適応システム / Models@run.time / 離散制御器合成 / モデル学習 / 実行時モデル / Graceful degradation / 環境モデル学習 / Graceful Degradation
研究成果の概要

本研究では「開発時の想定から漏れた変化」に対しても最大限の安全性を保証するGraceful Degradationを実現するために,システム自身が実行時にモデルを活用して保証を伴う自己適応を実現する実行時モデル更新技術を確立した.具体的には,(1)開発時の想定に漏れた変化をモデルに反映し,(2)更新された環境モデル下で安全性を保証する動作仕様を実行時に自動導出する技術を確立した.また,構築した技術を反映した実行時モデルフレームワークを開発し,IoTシステムやロボットシステムでの評価実験を通じて手法の有効性と限界を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

開発時の想定のみに頼る従来の安全性保証技術では,本質的に想定漏れを避けることが困難な近年のソフトウェアシステムで十分な安全性を保証することができない.近年のIoTシステムやCPSが対象とするオープン環境ではシステムの動作に影響を与えうる事象が無数に存在する.あらゆる可能性を想定しようとすると工数が増大し,また想定漏れは本質的に防ぎきれない.そこで本研究では開発時の想定に漏れた環境変化が起きてもシステムが即応的に適応し,その時点で可能な最大限の安全性を保証するよう段階的に動作を変更するGraceful Degradationを実現する技術を構築した.

報告書

(5件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2023 2022 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (13件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 2件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 25件)

  • [国際共同研究] 北京大学(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] サンパウロ大学(ブラジル)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] ブエノスアイレス大学(アルゼンチン)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] 北京大学(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Imperial College London(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] カーネギーメロン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Buenos Aires University(アルゼンチン)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Chalmers University of Technology(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Open University(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Politecnico di Milano(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Buenos Aires University(アルゼンチン)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Imperial College London(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Lip6/Lyon 1 University(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 段階的な部分合成による離散制御器合成の分析空間削減2023

    • 著者名/発表者名
      山内 拓人、鄭 顕志
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J106-D 号: 4 ページ: 218-230

    • DOI

      10.14923/transinfj.2022PDP0022

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2023-04-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Towards Scalable Model Checking of Reflective Systems via Labeled Transition Systems2023

    • 著者名/発表者名
      Tei Kenji、Tahara Yasuyuki、Ohsuga Akihiko
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Software Engineering

      巻: 49 号: 3 ページ: 1299-1322

    • DOI

      10.1109/tse.2022.3174408

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient Difference Analysis of Guaranteeable Requirements for Fault-tolerant Self-adaptation2023

    • 著者名/発表者名
      Li Jialong、Tei Kenji
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 31 号: 0 ページ: 186-195

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.31.186

    • ISSN
      1882-6652
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 活性と同時に保証可能な安全性特定のためのゲーム分析アルゴリズム2020

    • 著者名/発表者名
      相澤 和也、鄭 顕志、本位田 真一
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 61 号: 4 ページ: 853-862

    • DOI

      10.20729/00204236

    • NAID

      170000181828

    • 年月日
      2020-04-15
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 違反状態抽象化による保証可能な安全性特定のための分析空間削減2020

    • 著者名/発表者名
      相澤 和也、鄭 顕志、本位田 真一
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J103-D 号: 4 ページ: 238-246

    • DOI

      10.14923/transinfj.2019PDP0018

    • ISSN
      1880-4535, 1881-0225
    • 年月日
      2020-04-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Efficient Adaptive Attention Neural Network for Social Recommendation2020

    • 著者名/発表者名
      Munan Li, Kenji Tei, Yoshiaki Fukazawa
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 8 ページ: 63595-63606

    • DOI

      10.1109/access.2020.2984340

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 環境変化時に保証可能な安全性を特定するためのゲーム分析アルゴリズム2019

    • 著者名/発表者名
      相澤 和也, 鄭 顕志, 本位田 真一
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 60(4) ページ: 1025-1039

    • NAID

      170000150279

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 自己適応システムのための環境モデル実行時更新手法2019

    • 著者名/発表者名
      田邉 萌香, 鄭 顕志, 本位田 真一
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌

      巻: 60(10) ページ: 1617-1630

    • NAID

      170000180524

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Consistency-Preserving Refactoring of Refinement Structures in Event-B Models2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi, Fuyuki Ishikawa, Shinichi Honiden
    • 雑誌名

      Formal Aspects of Compupting

      巻: Preprint 号: 3 ページ: 287-320

    • DOI

      10.1007/s00165-019-00478-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamic Update of Discrete Event Controllers2018

    • 著者名/発表者名
      L. Nahabedian, V. Braberman, N. DIppolito, S. Honiden, J. Kramer, K. Tei, S. Uchitel
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Software Engineering (TSE)

      巻: - 号: 11 ページ: 1220-1240

    • DOI

      10.1109/tse.2018.2876843

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Attention-guiding Takeover Requests for Situation Awareness in Semi-autonomous Driving2023

    • 著者名/発表者名
      Qingxin Chen, Jialong Li, Kenji Tei
    • 学会等名
      18th ACM/IEEE International Conference on Human-Robot Interaction (HRI)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Done is better than perfect: Iterative Adaptation via Multi-grained Requirement Relaxation2022

    • 著者名/発表者名
      Jialong Li, Kenji Tei
    • 学会等名
      the 30th IEEE International Requirements Engineering 2022 (RE'22)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards Better Service Personalization: Reinforcement Learning with Guarantee of User Preference2022

    • 著者名/発表者名
      Zhenyu Mao, Jialong Li, Kenji Tei
    • 学会等名
      IEEE 20th International Symposium on Intelligent Systems and Informatics (SISY 2022), Sept 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Value Iteration Residual Network with Self-Attention2022

    • 著者名/発表者名
      Jinyu Cai, Jialong Li, Zhenyu Mao, Kenji Tei
    • 学会等名
      22nd International Conference on Intelligent Systems Design and Applications (ISDA)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] From Local to Global: A Curriculum Learning Approach for Reinforcement Learning-based Traffic Signal Control2022

    • 著者名/発表者名
      Nianzhao Zheng, Jialong Li, Zhenyu Mao, Kenji Tei
    • 学会等名
      2022 IEEE 2nd International Conference on Software Engineering and Artificial Intelligence (SEAI)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A formulation of MIP train rescheduling at terminals in bidirectional double-track lines with a moving block and ATO2022

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Kawazoe, Takuto Yamauchi and Kenji Tei
    • 学会等名
      22nd Symposium on Algorithmic Approaches for Transportation Modelling, Optimization, and Systems (ATMOS)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Safe Reinforcement Learning through Hierarchical Shielding with Self-Adaptive Techniques2022

    • 著者名/発表者名
      Prasanth Senthilvelan, Jialong Li and Kenji Tei
    • 学会等名
      2022 IEEE 9th International Conference on Industrial Engineering and Applications (ICIEA 2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Reinforcement Learning Approach for Adaptive Covariance Tuning in Kalman Filter2022

    • 著者名/発表者名
      Jiajun Gu, Jialong Li, Kenji Tei
    • 学会等名
      IEEE 5th Advanced Information Management,Communicates,Electronic and Automation Control Conference (IMCEC 2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards Bridging the Gap between Control and Self-Adaptive System Properties2020

    • 著者名/発表者名
      Javier Camara, Alessandro Vittorio Papadopoulos, Thomas Vogel, Danny Weyns, David Garlan, Shihong Huang, Kenji Tei
    • 学会等名
      15th International Symposium on Software Engineering for Adaptive and Self-Managing Systems (SEAMS2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient Difference Analysis Algorithm for Runtime Requirement Degradation under System Functional Fault2020

    • 著者名/発表者名
      Jialong Li, Kazuya Aizawa, Kenji Tei and Shinichi Honiden
    • 学会等名
      The 18th IEEE International Conference on Embedded and Ubiquitous Computing (IEEE EUC 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Method for Low-Cost Environment Partitioning Modeling in Dynamic Update2020

    • 著者名/発表者名
      Takuto Yamauchi, Kenji Tei and Shinichi Honiden
    • 学会等名
      IEEE Third International Conference on AI and Knowledge Engineering (AIKE)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Method of Applying Df-pn Algorithm to On-the-fly Controller Synthesis2020

    • 著者名/発表者名
      Kengo Kuwana, Kenji Tei, Yoshiaki Fukazawa and Shinichi Honiden
    • 学会等名
      IEEE Third International Conference on AI and Knowledge Engineering (AIKE)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identifying achievable goals for adaptive replanning against runtime environment change2020

    • 著者名/発表者名
      Jialong Li, Kenji Tei and Shinichi Honiden
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Intelligent Systems Design and Applications (ISDA)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Heterogeneous Information Network based Adaptive Social Influence Learning for recommendation and explanation2020

    • 著者名/発表者名
      Munan Li, Kenji Tei, and Yoshiaki Fukazawa
    • 学会等名
      The 2020 IEEE/WIC/ACM International Joint Conference on Web Intelligence and Intelligent Agent Technology (WI-IAT'20)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-adaptive Hydroponics Care System for Human-hydroponics Coexistence2020

    • 著者名/発表者名
      Jialong Li, Zhenyu Mao, Zhen Cao, Kenji Tei, Shinichi Honiden
    • 学会等名
      2021 IEEE 3rd Global Conference on Life Sciences and Technologies
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] モデル予測制御と離散制御器合成による外部環境の動的特性を考慮した適応制御手法2020

    • 著者名/発表者名
      安曽 徳康, 小川 雅俊, 松塚 貴英, 鄭 顕志
    • 学会等名
      マルチメディア、分散、協調とモバイルシンポジウム(DICOMO2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Event-Bによるリファインメントのパターン最適化2020

    • 著者名/発表者名
      荒井 滉平,本位田 真一,鄭 顕志
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会第37回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 離散制御器合成における設計誤りを特定するための反例出力手法2020

    • 著者名/発表者名
      李 家隆, 相澤 和也, 鄭 顕志, 本位田 真一
    • 学会等名
      IPSJ/SIGSEソフトウェアエンジニアリングシンポジウム2020(SES2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Big Data, Cloud and IoT Technologies for Smart Cities: The M-Sec project paradigm, objectives, current status and related future research topics2020

    • 著者名/発表者名
      Kenji Tei
    • 学会等名
      the 2nd International Workshop on Big data, cloud, and IoT technologies for smart cities (IWBigDataCity2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modelling and Analysing Resilient Cyber-Physical Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Amel Bennaceur, Carlo Ghezzi, Kenji Tei, and et.al.,
    • 学会等名
      the 14th Symposium on Software Engineering for Adaptive and Self-Managing Systems (SEAMS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Runtime Monitoring Framework to Enforce Invariants on Reinforcement Learning Agents Exploring Complex Environments2019

    • 著者名/発表者名
      Piergiuseppe Mallozzi, Ezequiel Gustavo Castellano, Patrizio Pelliccione, Gerardo Schneider, Kenji Tei
    • 学会等名
      2nd International Workshop on Robotics Software Engineering (RoSE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The 16th IEEE International Conference on Advanced and Trusted Computing (ATC 2019)2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Aizawa, Kenji Tei, Shinichi Honiden
    • 学会等名
      Analysis space reduction with state merging for ensuring safety properties of self-adaptive systems
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An efficient co-Attention Neural Network for Social Recommendation2019

    • 著者名/発表者名
      Munan Li, Kenji Tei, Yoshiaki Fukazawa
    • 学会等名
      IEEE/WIC/ACM International Conference on Web Intelligence (WI'19)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Minimising Makespan of Discrete Controllers: A Qualitative Approach2019

    • 著者名/発表者名
      Ezequiel Castellano, Victor Braberman, Nicolas D'Ippolito, Sebastian Uchitel, Kenji Tei
    • 学会等名
      IEEE 58th Conference on Decision and Control (CDC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] AutoPUT: An Automated Technique for Retrofitting Closed Unit Tests into Parameterized Unit Tests2018

    • 著者名/発表者名
      Keita Tsukamoto, Yuta Maezawa and Shinichi Honiden
    • 学会等名
      the 33rd ACM/SIGAPP Symposium on Applied Computing (SAC’18)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identifying safety properties guaranteed in changed environment at runtime2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Aizawa, Kenji Tei and Shinichi Honiden
    • 学会等名
      the 3rd IEEE International Conference on Agents (IEEE ICA 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Assured Graceful Degradation by Models@run.time2018

    • 著者名/発表者名
      Kenji Tei
    • 学会等名
      THE 7TH ASIAN-PACIFIC WORKSHOP OF ADVANCED SOFTWARE ENGINEERING (AWASE2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Updating Environment Model at Runtime for Self-Adaptive Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Moeka Tanabe, Kenji Tei
    • 学会等名
      THE 7TH ASIAN-PACIFIC WORKSHOP OF ADVANCED SOFTWARE ENGINEERING (AWASE2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reducing the size of two-player game for identifying guaranteeable safety property at runtime2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Aizawa, Kenji Tei
    • 学会等名
      THE 7TH ASIAN-PACIFIC WORKSHOP OF ADVANCED SOFTWARE ENGINEERING (AWASE2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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