| 研究課題/領域番号 |
16K00110
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| 研究機関 | 南山大学 |
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研究代表者 |
沢田 篤史 南山大学, 理工学部, 教授 (40273841)
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| 研究分担者 |
野呂 昌満 南山大学, 理工学部, 教授 (40189452)
張 漢明 南山大学, 理工学部, 准教授 (90329756)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ソフトウェアアーキテクチャ / 組込みシステム / 形式手法 / 開発支援環境 / コンテキストアウェアネス / 自己適用型ソフトウェア |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，ネットワーク接続された組込みデバイス，スマートデバイス等からなるサイバーフィジカルシステム（以下，CPS）のソフトウェア開発を支援するための工学的基盤を確立することである．本研究では，この目的を達成するために，研究を開始した2016年度より，次の三つの重点項目，すなわち，(a)プロセス統合型アーキテクチャモデルの定式化，(b)開発支援ツールの統合方式の確立，(c)CPSソフトウェアの形式検証手法の確立，を設定している．
2017年度においては，前年度に行った調査研究の成果に基づいて，それぞれに以下の通り具体的なモデル，手法についての検討を行った．
課題(a)では，CPSソフトウェアやスマートデバイスアプリケーションにおいて重要な概念である，コンテキストアウェアネスを自己適用の問題と捉え，アスペクト指向に基づくモジュール分割指針としてのソフトウェアアーキテクチャパターンであるPBR（Policy Based Reconfiguration）パターンとして定式化した．ソフトウェアアーキテクチャは，ソフトウェアの構造だけでなくそれを開発するプロセスも同時に規定することから，PBRパターンの定式化により，これに基づくソフトウェアの開発支援の枠組みを整備することができた．
課題(b)では，(a)と連携してPBRパターンを定式化するとともに，PBRパターンに基づくソフトウェアの開発を支援するツール，特にソースコード生成ツール等の実現方式について検討を行った．
課題(c)では，並行動作する自律プロセスの集合として実現されるCPSにおいて，非同期事象に起因する故障を避ける簡便な仕様記述方式について引き続き検討した．またMVCアーキテクチャパターンに基づくモジュール分割を前提とした仕様記述方式とそれを前提とする検証技術についての検討を行った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
重点研究項目として設定した(a)プロセス統合型アーキテクチャモデルの定式化，(b)開発支援ツール統合方式の確立，(c)CPSソフトウェアの形式検証手法の確立の三つについて，以下，それぞれに進捗状況を評価する．
課題(a)では，前年度までに定義したコンテキストアウェアネスを考慮した組込みシステムのためのソフトウェアアーキテクチャを，自己適用ソフトウェアの構造定義の問題ととらえ，PBR(Policy Based Reconfiguration)パターンとして一般化，抽象化した．このパターンにより，CPSをはじめとするソフトウェアの開発プロセスを説明することもできることから，実証評価を通じて洗練することで，プロセス統合型アーキテクチャと捉えることができるようになるものと評価している．
課題(b)では，前年度までの調査を踏まえ，(a)と連携してPBRパターンの定式化を行うとともに，PBRパターンに基づくソフトウェア開発を支援する環境の要素として，ソースコード生成ツールの実現方法について検討した．この結果は，ツールの実現方法の定式化・一般化の基礎を与えるものと評価している．
課題(c)では，CPSアプリケーションの検証において重要な課題である並行事象の取り扱いについて，前年度に引き続き仕様記述の観点から検討を行った．また，CPSのための普遍的なアーキテクチャパターンであるMVCパターンに基づくモジュール分割を前提として形式仕様記述方式についての検討を行った．この結果をPBRパターンを前提に拡張することで，CPSを対象とした実用的で統合的な検証技術の確立につながると評価している．
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| 今後の研究の推進方策 |
研究の重点項目として設定した(a)プロセス統合型アーキテクチャモデルの定式化，(b)開発支援ツールの統合方式の確立，(c)CPSソフトウェアの形式検証手法の確立の三課題について，2016年度，2017年度を通じていずれもおおむね順調に研究が進展していると評価できることから，2018年度においては，それぞれの成果を実証的な例題に適用して評価し，その結果に基づいて洗練する予定である．三つの課題を通じ，これまでに当該分野の先行研究調査を行ってきたが，この分野の研究・技術開発の進展は早いことから2018年度においても研究動向の調査は継続して行う．
課題(a)と(b)では密に連携をして，PBRパターンに基づくソフトウェア開発支援環境，すなわちアプリケーションフレームワーク，開発支援ツールのメタ生成系の実現方式について検討を行う．PBRパターンおよびそれに基づくツール群を実際的なCPSソフトウェアの開発に適用するなどして評価を行う．
課題(c)では，これまでの並行事象記述に関する研究成果を，MVCパターンおよびPBRパターンに基づく仕様記述と検証方式へ展開するための検討を行う．さらに，その結果を実際的なCPSソフトウェアの仕様記述に適用するなどして評価を行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）
研究の実質的な進捗に合わせて学会参加（発表）や論文投稿を行ったことから，学会参加先，回数が年度当初の見込みとは異なる結果となった．また投稿中の論文について，採否が2017年度中に確定していないことから，その他に計上していた論文掲載料が未執行となっている．全体として学会参加や論文投稿にかかる費用，すなわち成果発表のための旅費（国内旅費）および学会参加費，論文掲載料（その他）が当初見込みより安価となり，17万円あまりの次年度使用額が生じた．
（使用計画）
2017年度に生じた次年度使用額については，研究成果発表および研究動向調査のための旅費および学会参加費に充当する予定である．また，現在本研究に関して投稿中の雑誌論文が採録されれば論文掲載料（その他）が発生する．物品費，人件費，その他についてはおおむね当初計画に従って執行する予定である．
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