ユビキタスコンピューティングを実現するための ルールに基づく入出力制御デバイス

2002.9.27

塚本昌彦 *1 、寺田努 *2 、早川敬介 *3 、柏谷篤 *3 *1 大阪大学大学院情報科学研究科 *2 大阪大学サイバーメディアセンター *3 NECインターネットシステム研究所

本プロジェクトは、 NEC・阪大の共同研究(2001年度)として推進し、 NECの連携ラボ(2002年度)として推進中 のものである。

因果律に従う時間的継起の原則: 一切の変化は原因と結果とを結合する法則に従って生 起する 相互作用或は相互性の法則に従う同時的存在の原則: およそ一切の実体は空間において同時的に存在するも のとして知覚される限り完全な相互作用をなしている カント「方法序説」

生活のなかの些細な問題

• なくしたものが見つからない – 時計、財布、鍵、書類、ホッチキス、クレジットカード • 汚れ・故障・賞味期限切れに気づかない – たんすの上の埃、古くなった電球、ベランダの手すりのねじ、冷蔵庫の中の食品 • 子供はなんでもつけっぱなし、開けっ放し – トイレの電気、2階のテレビ、扇風機、冷蔵庫のドア、その他多数 • ほかさまざま些細な問題は多数 「3GHz」でパソコンが動作するこんなに「すごい」時代に何でこんなに「簡単 な」ことが問題になるのか？ – ごく身近なところでのごく簡単な「コンピューティング」が実現できていない!

HAVi、Jini、TRON?いや、そんな“たいそう”な話ではない …

けして“たいそう”な話ではない。 実はすごく身近な話なのです …

ユビキタスコンピューティングとは ubiquitous

[同時に]いたる所に存在する.遍在する.遍在的 な.(旺文社 Comprehensive) • いたるところにコンピュータがある(遍在)． • ユーザはいつでもどこでもそれを利用できる.

• ユーザがいなくても自律的に動作できる.

ユビキタスコンピュータの源流

実世界にはすでに「ユビキタス」のもとがいっぱい!

• 「場所」型コンピュータ ：場所に備え付けられたコンピュータ – ホットスポット、ネットカフェ、ステーションオフィス、ゲームセンター、 プリクラ、コンビニ端末、自動販売機、改札機、エレベータ、信号機、 監視カメラ * 、ガス漏れ警報機 * 、エアコン、冷蔵庫 * • 「もの」型コンピュータ ：ものに組み込まれたコンピュータ – スーパーの商品タグ *、 盗難防止タグ *、 マイコン内臓xxx • 「人」型コンピュータ ：人に装着されたコンピュータ – ノートパソコン、PDA、携帯電話、デジカメ、携帯型音楽プレーヤー ＊今はコンピュータではない！

従来型コンピュータの動作原理

• 人間が机の前で使うもの – ディスプレイとキーボード・マウスを備える。 – GUIやCUIによりユーザが操作する。 • しかしユビキタスコンピュータは、 – 「場所」や「もの」が使う。 – 「人」も普段の生活のなかで使う。 →ディスプレイ、キーボード、GUIなんか使わない!

ユビキタスコンピュータの動作原理 ユビキタスコンピュータは、周りの状況を 察知して、他のユビキタスコンピュータと 情報交換をし、自律的に動作する。

ポイント

自律性 ：勝手に動く。 汎用性（柔軟性） ：何にでも使う。 有機性 ：他のものと連動して動作する。 この点に的を絞りできるだけ本体を小さくでき るように不要な機能を排除する。 →ユビキタスコンピュータの基本形を見出す!!

やりたいのは「スーパー」コンピューティングではなく 「プチ」コンピューティング

提案モデル

• ユビキタスコンピュータは多数の単純な外部インタフェースを もつ。 • その動作は単純なルールによって記述する。 • ユビキタスコンピュータはルールを常に監視し、ルールに基 づき入出力の制御を行う。 • ルールは可変。動作を止めずに書き換えられるようにする。 入力 入力 入力 入力 入力 ユビキタスコンピュータ ルール ルール ルール ルール 出力 出力 出力 出力 出力

機能

自律性・汎用性 ( 柔軟性 ) ・有機性に注目して基本機能を抽出 ＜基本機能＞ • 入出力の制御 • メッセージング(通信) • タイマ • ルールの追加・書換 • 識別 この５点に絞ったことが 本発表のポイント ＜オプション機能＞ • データ蓄積 • ディスプレイ • ユーザ入力装置 • インターネット(IPv6) • その他

入出力①

• 駅に着いたらシステムが勝手に切符を購入する． • ぶつかり警報機．人ごみでほかの人にぶつかりそ うになると警報ブザーが鳴る． • 子供が乗ってますランプ．後ろに車が近づくと点灯 する． • ごみ箱いっぱい警報ランプ．一定量を越えるとラン プがつく． • 黒板消しカウンタ．使用回数をカウントして一定回 数に達するとクリーニングを促すランプがつく． • 人体検出扇風機．人が近づくと動作する． • ドッキリカメラ[StartleCam]．心拍数が上がるとカメ ラのシャッターがおりる．

入出力②

• 薬の服用を促す薬箱．食後に忘れないように警告 ブザーがなる． • ユーザ行動にあわせて調光する電灯．アベックには ムードを出し，本を読むときには本にスポットを当て る． • 天気のいい日には日光浴をしたがる植木鉢． • 安全性を監視するネジ． • 街角ジョギング演奏[塚本01]．街角石畳を踏む場所 によってなる音が変わる． • 絵が傾いていることを検出するセンサ • 公園のベンチやオフィスの椅子で体重や体脂肪率 が量れる．

メッセージング

• 共通の知人を持つ人が近くにいるとブザーが鳴る． • 知人が近くにいるとブザーがなる． • たくさんのコップをPCで制御して音楽を演奏する． • 家の中のあらゆるものを外からインターネット経由 で制御する． • 街角監視カメラを使って記念撮影し，インターネット に画像をアップする． • 街角の石畳を手元のパソコンの入力手段として利 用する．

タイマ

• 一定時間冷蔵庫を開けっ放しにするとブザーが鳴る． • 商品の賞味期限が近づくにつれ警告のインジケー タが点灯する． • 期限を過ぎると悪臭を放つ回覧板． • 窓閉め忘れ警報ブザー • 水出しっぱなし警報ブザー • 黒板マグネットや貼り付けメモ，クリップにToDoを書 き期限を設定してあちこちに貼り付けておくと，期限 間近の警報が鳴る．

ルールの追加・書換

• 日ごろ通行者を監視している道路センサを使って， 待ち合わせに遅れたA君がこの道を通りかかった らメッセージを伝えるようにしておく． • 祭日のイベントで，街中の踏切をそのまま使って， アトラクションゲームをする． • 通常オートロックのモードで使っているドアを一時 的に合言葉であくようにしておく． • 生体センサを使って居眠り防止の振動機能をつ けている椅子を踏み台に使う．そのとき振動機能 を停止させておく． • 教室におかれた自立走行型の机と椅子をすべて， スクール形式のモードからシアター形式のモード に切り替える．

識別

• 商品情報や合計金額を提示する買い物篭． • 冷蔵庫内のものの管理．賞味期限の近いも のを使った料理を示唆してくれる． • 財布ロスト検出． • 商品単位での流通の管理． • 廃棄物の処理方法の追跡・監視．

「有機的」な連携に向けて

心のエージェントたちは，一つひとつをとってみれば， 心とか思考をまったく必要としないような簡単なこと しかできない．それなのに，こうしたエージェントたち がある特別な方法でいろいろな社会を構成すると， 本当の知能にまで到達することができるのである． ミンスキー「心の社会」 仮説：単純なルールで動くユビキタスコンピュータが連携する ことで、全体として複雑で知的な動作が行えるようになる。

まとめ

• • • • ユビキタスコンピュータの基本モデルを提案 ユーザが操作するのではなくセンサ情報などにより勝手に動作するた めのもの ルール形式で入出力を制御するシンプルなエンジン 複数のエンジンが互いに通信し合うことで複雑な機能を果たす． ごまつぶ大の実装も可能なモデルを目指した． この後の発表 – ルールの記述法（寺田） – 試作機器・ハードウェア（早川） – 試作機器・ソフトウェア（義久） – PC連携環境（岸野）

ユビキタスには ルール処理エンジン!