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2021 年度 実施状況報告書

システム理論による社会技術システムの事故分析手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 21K21301
研究機関国立情報学研究所

研究代表者

金子 朋子  国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 特任研究員 (60906345)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2023-03-31
キーワード事故分析手法 / STAMP S&S / 安全性 / セキュリティ / AI / DNN / 自動運転 / リスクマネジメント
研究実績の概要

2021年度は,CASTの分析手順の検証を通じて,モデリングと分析手法の応用検討を行った.【研究項目1:CASTの分析手順の有効性検証】として,デジタル社会は,組織,サービス,システム,ソフトウェアの各層によって成り立ち,社会全体の仕組みを統合的に考えることが複雑な対象を捉えやすくなると考え,STAMP S&S の5階層モデルにより品質属性を相互作用として分析した.特にサービス層とリンクするステークホルダ層の識別と相互作用の分析による安全性の確保をスマートシティ事例に基づき研究した.
また,【研究項目2:CASTのセキュリティ適用方法の確立】として,安全性分析手法のサイバーセキュリティ・インシデントへの応用研究を実施.その結果, サイバーセキュリティ攻撃経路がシステム理論に基づく制御構造で表せることを見出した.産業総合研究所に対する攻撃事例で分析したCyber-Security Incident Analysis by Causal Analysis using System Theory (CAST)は国際会議に採択された.
さらに【研究項目3:ソフトウェア起因の事故分析】として, AIの中でも不確実性の高いDNN (Deep Neural Network)システムにおけるリスクをリスクアセスメント,リスク対応,リスク評価を含めたリスクマネジメント全体の枠組みに従った安全論証を研究した.特にDNN開発時に「修正対策時において,重要な場面での動作を担保できない」という問題を解決するために, システム運用段階でのリスクを捉えて, DNN モデルでリスクの高い重要なシーンに含まれるラベルの精度を改善することで重要な場面での動作を担保できることを目指し,この改善の仕組みの具体化を図る研究を実施した.

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

研究活動はおおむね順調に進展した.その理由は,本科研費研究の内定から2021年度の半年ほどの短期間において,査読付学術論文1件,国際会議採録1件,書籍等出版物1件,招待講演5件を実施するなど充実した研究成果を出せているからである.

今後の研究の推進方策

2021年度は主にDNNを含んだシステムを対象にリスクマネジメントの手順を用いて,安全性を確保するための方法を自動運転の事例で検討してきた.その全体像を論証形式で示し,各手順における課題と解決のための方法とその意義をモデル化するように心がけたが,システムレベルの安全分析を単体のDNNモデル開発につなげ,各DNNモデル開発プロセスを改善しDNN自体の改善技術につなげるためには,さらなる研究の具体化が必要である.
そこで2022年度はDNNに限らずAIを含んだシステムにおいて従来の単体モデルの精度だけではシステム全体の評価はできないという課題に真っ向から取り組み,システム理論に基づき、全体俯瞰でリスクを測ること,ハザード要因から改善すべき点を見出すこと,ハザード要因と外部条件を踏まえて,先行指標を定め,最適な対策立案,問題解決につなげていくことを目指す. 特に複雑なAIシステムにおいて,人間の同期的思考に模して,的確な判断ができる構造を探求していく.そしてこの方式によって改善を繰り返せるAIシステムの仕組みの構築を目指していく.

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルス感染症対策のため、予定していた国内学会、国際会議のおけるリアルな発表ができなくなったため、旅費、人件費・謝金がなくなり、使用額に乖離が生じた.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Safety and Risk Analysis and Evaluation Methods for DNN Systems in Automated Driving2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Kaneko Yuji Takahashi Shinichi Yamaguchi Jyunji Hashimoto Nobukazu Yoshioka
    • 雑誌名

      14th International Joint Conference on Knowledge-Based Software Engineering (JCKBSE 2022)

      巻: ー ページ: ー

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 自動運転におけるDNNシステムを対象とした安全・リスク分析・評価方法2022

    • 著者名/発表者名
      金子朋子,髙橋雄志,山口晋一,橋本順之,吉岡信和
    • 雑誌名

      電子情報通信学会 KBSE研究会

      巻: IEICE-121 ページ: 60-65

  • [雑誌論文] リモートメンテナンスを伴いフィードバックを 有するIoTシステムのリスクアセスメント手法2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木良一,金子朋子,髙橋雄志,福澤寧子
    • 雑誌名

      JSSM論文誌

      巻: 35,3 ページ: 3-17

    • DOI

      10.32230/jssmjou

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyber-Security Incident Analysis by Causal Analysis using System Theory (CAST)2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Kaneko,NobukazuYoshioka,Ryoichi Sasaki
    • 雑誌名

      2021 IEEE 21st International Conference on Software Quality, Reliability and Security Companion (QRS-C)

      巻: ー ページ: ー

    • DOI

      10.1109/QRS-C55045.2021.00123

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ITシステムにおいてセキュリティとセーフティをどう両立・ 実現するか~ITリスク学の知見を活用した対策の方法や今後の課題 ~2021

    • 著者名/発表者名
      金子朋子
    • 学会等名
      【日本銀行 金融研究所】セミナー 招待講演
    • 招待講演
  • [学会発表] 「セーフティ&セキュリティ入門」~2大セーフティ理論から考えるセキュリティ・バイ・デザイン2021

    • 著者名/発表者名
      金子朋子
    • 学会等名
      日本セキュリティマネジメント学会ITリスク学研究会
  • [学会発表] 自動運転におけるDNN安全性評価方法~eAIプロジェクト 交通PoCの活動を通じて2021

    • 著者名/発表者名
      金子朋子
    • 学会等名
      第3回AI/IoTシステム安全性シンポジウム
  • [学会発表] 日本語訳完成記念 ~CASTチュートリアル~2021

    • 著者名/発表者名
      金子朋子
    • 学会等名
      第3回AI/IoTシステム安全性シンポジウム
  • [学会発表] <基調講演> セーフティ&セキュリティ入門 SQiP分科会活動から本がうまれた!2021

    • 著者名/発表者名
      金子朋子
    • 学会等名
      ソフトウェア品質管理研究会
  • [図書] Ensuring the safety of entire machine learning systems with STAMP S&S2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Kaneko,Nobukazu Yoshioka
    • 総ページ数
      27
    • 出版者
      Springer, LEARNING AND ANALYTICS IN INTELLIGENT SYSTEMS (LAIS) book series
  • [図書] セーフティ・セキュリティ入門2021

    • 著者名/発表者名
      金子朋子
    • 総ページ数
      217
    • 出版者
      日本科学技術連盟出版社
    • ISBN
      978-4817197375

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公開日: 2022-12-28  

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