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アクターモデルと関数リアクティブプログラミングの融合による組込みシステム開発支援

研究課題

研究課題/領域番号 18K11236
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60050:ソフトウェア関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

渡部 卓雄  東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (20222408)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード関数リアクティブプログラミング / 関数プログラミング言語 / 組込みシステム / 分散システム / アクターモデル / 型システム / プログラミング言語 / 文脈指向プログラミング / プログラミング言語処理系 / 形式手法
研究成果の概要

アクターモデルの考え方を取り入れた関数リアクティブプログラミング(FRP)言語が,計算資源の限られた組込みシステムの安全性と開発効率向上に寄与することを以下の観点で示した.(1)分散システムにおいてグリッチを回避しつつ効率的に時変値の変化を伝播させるアルゴリズムと,それにもとづく分散FRP言語を提案した.(2)状態遷移による振る舞いの変化の記述を支援する機構をFRP言語に導入し,それによる状態依存動作のモジュール性向上を示した.(3)データの最大サイズを伴う再帰型を定義できる型システムをもつFRP言語を提案し,型付けされたプログラムは規定されたメモリ量で安全に実行できることを証明した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

アクターモデルを実行系とする分散関数リアクティブプログラミング(FRP)言語は,関数プログラミングが提供する諸性質(高い可読性と実行効率,形式的扱いの容易さ等)をネットワークで相互接続された組込みシステムの領域に導入するものであり,国内外を通してユニークである.また,状態依存動作の抽象化機構,およびプログラムの使用メモリ量をコンパイル時に保証できる型システムは,いずれも組込みシステムの開発効率と安全性の向上に寄与する.本研究の成果は,IoTやサイバーフィジカルシステムを含む広範な組込みシステムの信頼性と安全性および開発効率の向上に貢献することが期待できる.

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] WSAN向けマクロプログラミング言語の提案2021

    • 著者名/発表者名
      後藤司, 森口草介, 渡部 卓雄
    • 雑誌名

      コンピュータ ソフトウェア

      巻: 38 号: 2 ページ: 2_20-2_26

    • DOI

      10.11309/jssst.38.2_20

    • NAID

      130008055715

    • ISSN
      0289-6540
    • 年月日
      2021-04-23
    • 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] A Functional Reactive Programming Language for Small-Scale Embedded Systems with Recursive Data Types2021

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Yokoyama, Sosuke Moriguchi, Takuo Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 29 号: 0 ページ: 685-706

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.29.685

    • NAID

      130008104521

    • 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] WSAN向けマクロプログラミング言語の提案2021

    • 著者名/発表者名
      後藤司,森口草介,渡部卓雄
    • 雑誌名

      コンピュータソフトウェア

      巻: 38(2) ページ: 20-26

    • NAID

      130008055715

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional Reactive EDSL with Asynchronous Execution for Resource-Constrained Embedded Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Sheng Wang, Takuo Watanabe
    • 雑誌名

      Studies in Computational Intelligence

      巻: 850 ページ: 171-190

    • DOI

      10.1007/978-3-030-26428-4_12

    • ISBN
      9783030264277, 9783030264284
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 多言語に対応した衛生的マクロ機構導入方式2018

    • 著者名/発表者名
      高桑健太郎, 渡部卓雄
    • 雑誌名

      コンピュータ ソフトウェア

      巻: 35 号: 2 ページ: 2_33-2_39

    • DOI

      10.11309/jssst.35.2_33

    • NAID

      130007410578

    • ISSN
      0289-6540
    • 年月日
      2018-04-24
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Functional Reactive Programming for Embedded Systems with GPGPUs2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Sakurai, Sosuke Moriguchi, Takuo Watanabe
    • 学会等名
      10th International Conference on Software and Computer Applications (ICSCA 2021) [査読あり]
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小規模組込みシステム向けFRP言語のための再帰データ型2021

    • 著者名/発表者名
      横山陽彦, 森口草介, 渡部卓雄
    • 学会等名
      情報処理学会第133回プログラミング研究会(SIGPRO133)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 組込みシステム向け関数リアクティブプログラミング言語の内部DSLとしての実装2020

    • 著者名/発表者名
      辻裕太, 森口草介, 渡部卓雄
    • 学会等名
      情報処理学会第54回組込みシステム研究会(SIGEMB54)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] WSAN向けマクロプログラミング言語の提案2020

    • 著者名/発表者名
      後藤司, 森口草介, 渡部卓雄
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Towards a Functional Reactive Programming Model for Developing WSANs2020

    • 著者名/発表者名
      Takuo Watanabe, Kazuhiro Shibanai
    • 学会等名
      Asia Pacific Conference on Robot IoT System Development and Platform (APRIS 2020) [査読あり]
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Developing Coordinating Distributed Applications in a Pure FRP Language2020

    • 著者名/発表者名
      Takuo Watanabe, Kazuhiro Shibanai
    • 学会等名
      Workshop on Computation: Theory and Practice (WCTP 2020) [査読あり]
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bounded-Construction-Types for Functional Reactive Programming2020

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Yokoyama, Sosuke Moriguchi & Takuo Watanabe
    • 学会等名
      Workshop on Computation: Theory and Practice (WCTP 2020) [査読あり]
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小規模組込みシステム向けFRP言語に対する再帰的データ型の導入2020

    • 著者名/発表者名
      横山陽彦,森口草介,渡部卓雄
    • 学会等名
      第22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(PPL 2020),
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 状態遷移を表現する組込みシステム向けFRP言語の設計2020

    • 著者名/発表者名
      松村有倫, 渡部卓雄
    • 学会等名
      第22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(PPL 2020),
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] FRPによるGPU上の計算の実現2020

    • 著者名/発表者名
      櫻井義孝, 森口草介, 渡部卓雄
    • 学会等名
      第22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(PPL 2020),
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 内部DSLとしての関数リアクティブプログラミング言語の実装手法2020

    • 著者名/発表者名
      辻裕太, 森口草介, 渡部卓雄
    • 学会等名
      第22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(PPL 2020),
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 出力制約つき関数リアクティブシステムにおける入力センサの静的仕様推定2020

    • 著者名/発表者名
      白鳥佑弥, 森口草介, 渡部卓雄
    • 学会等名
      第22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(PPL 2020),
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] WSAN向けマクロプログラミング言語の提案2020

    • 著者名/発表者名
      後藤司, 森口草介, 渡部卓雄
    • 学会等名
      第22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(PPL 2020),
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 小規模組込み向けFRP言語のための並列実行モデル2019

    • 著者名/発表者名
      櫻井義孝, 渡部卓雄
    • 学会等名
      情報処理学会第51回組込みシステム研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 組込みシステム向けFRP言語における動的動作のための抽象化機構2019

    • 著者名/発表者名
      松村有倫, 渡部卓雄
    • 学会等名
      情報処理学会第51回組込みシステム研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 関数リアクティブプログラミング言語によるサイバーフィジカルシステム開発支援にむけて2019

    • 著者名/発表者名
      渡部卓雄, 柴内一宏, 櫻井義孝, 松村有倫, 横山陽彦
    • 学会等名
      組込みシステムシンポジウム(ESS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A Reflective Extension of an FRP Language and its Applications2019

    • 著者名/発表者名
      Takuo Watanabe
    • 学会等名
      9th Workshop on Computation: Theory and Practice (WCTP 2019) [査読有り]
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards a Statically Scheduled Parallel Execution of an FRP Langauge for Embedded Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Sakurai, Takuo Watanabe
    • 学会等名
      6th Workshop on Reactive and Event-based Languages & Systems (REBLS 2019) [査読有り]
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 組込みシステム向けFRP言語の静的スケジューリングを用いた並列化 (ポスター)2019

    • 著者名/発表者名
      櫻井義孝, 渡部卓雄
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会 第21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 (PPL 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 組込みシステム向けFRP言語における動的動作のための抽象化 (ポスター)2019

    • 著者名/発表者名
      松村有倫, 渡部卓雄
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会 第21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 (PPL 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 組込みシステム向けFRP言語に対する第一級関数の導入 (ポスター)2019

    • 著者名/発表者名
      横山陽彦, 渡部卓雄
    • 学会等名
      日本ソフトウェア科学会 第21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 (PPL 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 小規模組込みシステム向け関数リアクティブプログラミング言語のためのモジュール化機構2019

    • 著者名/発表者名
      渡部卓雄, 松村有倫, 横山陽彦
    • 学会等名
      組込み技術とネットワークに関するワークショップ (ETNET2019)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A Simple Context-Oriented Programming Extension to an FRP Language for Small-Scale Embedded Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Takuo Watanabe
    • 学会等名
      10th International Workshop on Context-Oriented Programming (COP 2018), pp. 23-30 [査読有り]
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小規模組込みシステム向けFRP言語への文脈指向プログラミング機構の導入2018

    • 著者名/発表者名
      渡部卓雄
    • 学会等名
      情報処理学会 組込みシステムシンポジウム2018 (ESS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Distributed Functional Reactive Programming on Actor-Based Runtime2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Shibanai, Takuo Watanabe
    • 学会等名
      8th ACM SIGPLAN International Workshop on Programming Based on Actors, Agents, and Decentralized Control (AGERE 2018), pp. 13-22 [査読有り]
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] FRP for Distributed / Embedded Systems

    • URL

      https://www.psg.c.titech.ac.jp/frp_embedded.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
  • [備考] FRP for Distributed / Embedded Systems

    • URL

      http://www.psg.c.titech.ac.jp/frp_embedded.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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