ソフトウェアジャパン2018 ITフォーラムセッション(5)

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空間OSの設計コンセプトと先端IT
2018年2月2日
先端IT活用推進コンソーシアム
ビジネスAR研究部会
日本総合システム株式会社中川雅三

BizAR部会
• Business AR
– 娯楽以外にも使いたい
– 広義のAR
• 人の能力をITで拡張する → Augmented Human
– 感じる・知る力
– 実行する力
2

ARとしての空気を読む家
• 家のAR化：家という空間が人を拡張する
– 五感や四肢の延長としての家
• 無意識に作動する。
– 家族の一員としての家
• 自分や家族のことをよく知っている。
– 街の一員としての家
• 地域のサービスを使う。地域へ貢献する。
3

家におけるARの構成要素
• デバイス・ロボット
– 家電、センサー、電力 …
• サービス
– 電気・水道・ガス・通信、宅配、医療・介護
…
• 人
– 家族、来客、出入り業者、民生委員 …
4

たとえば「忘れ物」
• 五感や四肢の延長としての家
– 出がけの忘れ物に気付いて教える。
– 10年後の自分へメッセージを送る
• 家族の一員としての家
– 適切なタイミングで忘れ物していないか声をかけ
る。
– 「忘れ物をしにくい人」へ導く。
• 街の一員としての家
– 忘れ物の知らせを受けて、宅配業者へ託す。
5

欲しいのは
• 「頼れる」システム
– 何10年たっても使える
• 新旧デバイスの混在
• 個人データの保存
– 変化につれて進歩する
• 技術や常識の変化、家族の変化、老い…
– 存在を忘れる自然さ
• 寡黙だが大事なことはフォローしてくれる
• 社会ともつながっている
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ARのインフラ化
• ARを「インフラ」とすることで、社会を
よりよくデザインできるはず。
– インフラ
• 生活・事業のデザインにおいて前提とできるよう
な、どこにでもある設備
– デザイン
• 現在の延長線ではなく、望ましい社会をデザイン
する
• 一部の大企業だけではなく、世界中の多様な現場
にいる人々がデザインする
7

インフラ化への課題
• インフラへ発展させるときの課題
– 多様な分散処理の実現
– 「一生・代々」の使用
– 社会への参加
8

多様な分散処理の実現
• 身の回りのデバイスを巻き込む分散処理
9
村井純教授
「…それから分散処理。実は全然できてないの
がこれなんです。さっき自律走行と交差点の話
をしましたが、たとえばこの部屋にはノートPCや
スマホなど、コンピューターが10台くらいありま
すよね。でも、インターネットにはつながっていて
も、自律的にお互いにつながって一緒に処理す
ることはありません。」
iNTERNET magazine Rebootより
https://internet.watch.impress.co.jp/docs/imreboot/
column/1094016.html

「一生・代々」の使用
10
• 新旧デバイスの混在
• 100年単位のデータ保存と利用
事業や企業より長生きに

社会への参加
• デバイスが社会の一員となる
– デバイスの社会
– 人間の社会
11
人をユーザとしたデザインから
社会をユーザとしたデザインへ

ユースケース
• 家・家電・モバイル・車の連携あたりまえ
– その場での連携、コンテキストの共有
• デバイスを更新しながらシステムが数10年以上稼働をつづける
– 「川の流れ」のようなシステム
• 備品が故障すれば、家が修理屋さんを呼ぶ
– 世界とも連携
• 家が病気や老いを検知してサポートする
– 家族や主治医と連携
– 数10年にわたるデータを蓄積で過去と未来を連携
• 孤立してもその場でできることを続ける
– 故障・災害・テロ・紛争 …
…
12

空間OSによる解決
• 多様な分散処理の実現
多様なデバイス＋多様な処理形態
– デバイス・ロボット群・人々・サービスを仲介
• HTTPS,WSS,JSONで接続
• 「一生・代々」の使用
– 100年使えるフォーマットでのデータ共有
• APIを作る
• データを記録する
• 社会への参加
– デバイス群
– 人々
– 企業・行政サービス
13
「総連携」の実現

空間OSとは
• その場所にある様々なエージェント(ロ
ボット)を連携させる「メタOS」
14
空間OS
最初は「家」で実装開始

現在の構成
• 1個のサーバを設置
– エージェントが接続
15
空間OS
サーバ
環境整える
監視カメラ
ロボット
ドアロック
警備する
空気を読む
人認識人認識人認識
空調連携空調連携空調連携
人認識人認識門番
人認識人認識執事
将来は多重化するだろう

空間OS2016
• 空間OS2016
– 空間内の機器を連携させる機能拡張RDFストア
• 物理ノード
– 外部データの変化に値がリアルタイム追従するノード
– WebSocketによって
» センサーなどからの変化通知を受信
» 制御プログラムなどへ変化通知を送信
» 全履歴の記録
• アクセス権限制御（未実装。実証実験は行った）
– すべてのRDFノードに個別にアクセス権限を指定
– Read権限レベル：可、推論のみに可、不可
– Write権限レベル：可、不可
– Apache Fusekiを改造
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空間OSの実装
17
RDFストア
(Apache Jena)
拡張SPARQL
・動作指示
・アクセス制御
現在値ブローカー
・即時配信
・RDFストア反映
・時系列記録
拡張ストア
空間OS native
アプリケーション
HTTPサーバ
CPLOD
GET/PUT/POST
WebSocket
アダプタ
空間OSサーバ
最初は簡単な実装から

RDFによるデータ表現
• 任意のグラフ構造を作れる
• 独自の名前空間を作れる
規格化された名前空間も同居できる
• 問い合わせ言語SPARQLで目的のデータや
構造を探し出すことができる。
18

居間のレターボックスの爪切り
19

例：爪切りを探す
• 問い合わせ：「爪切りの存在する場所」
20
SPARQLによる問い合わせ
PREFIX fos: <http://bizar.aitc.jp/ns/fos/0.1/>
PREFIX : <http://bizar.aitc.jp/ns/fos/0.1/local/label#>
SELECT ?name1 ?name0 ?object
WHERE {
?place1 :構成 ?place0 .
?place0 fos:tag ?name0 .
?place1 fos:tag ?name1 .
{
SELECT *
WHERE {
{
?place0 :存在 ?item .
?item :検出 ?object .
}
FILTER (str(?object) = "爪切り")
}
}
}
JSONによる応答
{
"head": {
"vars": [ "name1" , "name0" , "object" ]
} ,
"results": {
"bindings": [
{
"name1": { "type": "uri" , "value": "http://bizar.aitc.jp/ns/fos/0.1/local/label#居間" } ,
"name0": { "type": "uri" , "value": "http://bizar.aitc.jp/ns/fos/0.1/local/label#レター
ボックス" } ,
"object": { "type": "literal" , "value": "爪切り" }
}
]
}
}

デモ
• 爪切り探しのRDF
• 空間OSの紹介
– 複数の人が、何かの評価値（0～100）を入力
– リアルタイムに全員がそれをみれる
– 機械からも値を書き込める
– その値で何かが動作する
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デモ構成
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空間OSサーバ
AWS EC2 T2small
(デモの都合でクラウド上）
ブラウザ上のエージェント

物理ノード
23

デモのポイント
• 複数のOS上でエージェントが動作
– UIエージェント（スマホ、PC）
– 計数エージェント（PC）
– 心電計のふりエージェント（PC）
– 電気スタンドエージェント（Raspi）
• RDFへの抽象化
• 準リアルタイムの情報共有
– 画面への反映
– 秒間数万イベント
• SPARQLによる問い合わせと操作
• 履歴保存とHTTPSによる読み出し
• IoTデバイスの制御
24
https://aitc2.dyndns.org

メタOS?
• 空間OSと既存OS（Linux）の比較
OS:ハードウエアの抽象化と資源管理
25
Linux 空間OS
実行単位プロセスエージェント
OSアクセスシステムコール HTTPS+WSS
API ユーザランドlib アダプタ
データ表現バイナリテキスト＋JSON
I/O抽象化ファイル＋ioctl RDF＋物理ノード
デバイス制御デバイスドライバデバイスエージェント
プロトコルコンバータ
メタデータ・設定 Man, procfs RDF

エージェント
• 「使命」を持ったソフトウエア（＋ハードウエア）
– 例：空調、スマホ、掃除ロボット、自動車
上記デバイス内のアプリケーション
– 人と会話するエージェントも
• エージェントの特徴
空間OSや他のデバイスとは独立に
– 起動・停止する
– 世代交代する
– 移動するやつもいる
• エージェントに空間OS対応インタフェースを持たせて、連携
させる。
– 異種連携
– 新旧連携
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分散処理の実現
• 空間OSがエージェント群を結びつける
– 共同利用のデータベース
• ある空間内にあるエージェント・デバイスのデータ
– メタデータ
– 現在の状態
– API
• アクセス権限管理
• 動作履歴の超長期保存
– エージェントサービスの中継・仲介
• 「黒板モデル」の黒板のようなもの
– 書かれているのはRDFグラフ
– 変化をプッシュしてくれる
– メタデータも書けるし、外部URLへのリンクもある
– アプリケーションのローカルオントロジーを勝手に作れるし共有もで
きる
– アクセス権限チェックがある（未実装。実装実験は成功）
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「一生・代々」のサポート
• 空間OSはRDFストレージ
– RDF
• 100年使えるデータ表現
• 多様性の許容
– 名前空間の分離
» 誰でも規格を作れる
– 「矛盾」の許容
» 不完全でもスタート可能
• 変化の許容
– クラウドへのバックアップとプライバシー保
護
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社会への参加
• 空間OSによる人・サービス・デバイスの連携
– その場での連携
• そこにあるデバイスをとりつぐ
• 関係者へとりつぐ
例：
– いつものデリバリ
– エアコンが故障したときのサービス業者
– 家人が倒れたときの緊急連絡先
– 他の空間OSとの連携
• 上位の空間
– 人、人のいる部屋、家、ビル、街、国、世界
• 異なる空間
– 離れた場所
– 仮想空間
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ロボットOSに似ている
• 共通点
– 分散処理
• 多数のヘテロなエージェント
• 自律制御の集合体
– データ・イベントの伝達
• 相違点
– システム寿命
• ロボットOS：そのロボットの寿命
• 空間OS：寿命がきたデバイスを入れ替えながら存在・稼働しつづける
– コンフィグレーション
• ロボットOS：事前に設計
• 空間OS：その場でアドホック
– データ
• ロボットOS：使い捨て
• 空間OS：保存し、利用する
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実現したい
空間OS：ロボット群のOS

空間OS2018
• Apache Fuseki互換性向上
• エージェントコード生成ツール
– Java → RDF
– RDF → Java, etc…
• プログラミングモデルの定義とツールの追加
– 「ルール」によるデータノードの監視と制御
• データノードの監視・制御方法の確立
– 包摂アーキテクチャのサポート
» 権限モデル
– 機械学習エンジンとの接続
– ルール実装ツール
• データアクセスコードジェネレータ
– ルールエンジン
• アルゴリズムをRDFで記述
• 配備方法をSPARQL(SPIN)で記述
• すべての入出力と内部状態をRDFストア内にもつ
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Apache Fuseki互換性
• Fusekiとの同居
静的データはFuseki、動的データはMoyo
（布石&模様）
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Moyo拡張

エージェントコード生成ツール
• プログラミング言語 ⇔ RDF
コンパイラ・トランスレータ
– Moyo用RDF作成の自動化
– プログラミング言語の多様性・変遷からの独立
Java → RDF → JavaScript, Go, etc…
– 人間や、未来のAIのための可読性（意味表現）
WebAssemblyやLLVMのような仮想マシン語表現では不足
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課題（の一部）
• どういうシナリオで開発するか
• エージェント・ルール作成には膨大な手
間
– パターン認識系は機械学習でできるだろう
• 「今玄関にいるのはお父さん」
– 常識発動系の作り方がわからない
• 「お父さんが横たわっている。救急車呼ぶ？」
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「人にできないところは人に頼む」
からスタート

ご興味のある方
• AITC BizAR（ビジネスAR）部会
入会のご案内
http://aitc.jp/consortium/join.html
• Moyoのダウンロード
2017年1月版（空間OS2016）
https://github.com/m-nakagawa/jena/releases
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http://aitc.jp
https://www.facebook.com/aitc.jp
最新情報は
こちらをご参照ください
ハルミン
AITC非公式イメージキャラクター

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