ディペンダブルシステム学研究室 ~ 修了生インタビュー ~

ディペンダブルシステム学研究室では、ディペンダブルな(頼りがいのある)システムの実現を念頭に、VLSIの設計とテスト、分散アルゴリズム、並列アルゴリズム、データマイニングなど様々な研究に取り組んでいます。本研究室に入学した学生たちはまず、講義や輪講を通じて基礎的なことについて勉強します。また、M1の夏には韓国ハンバット大へ2週間インターンシップに行きます。その後は、各学生の興味分野について研究を推し進めていき、その成果を国内外の学会や論文誌で発表します。学生によっては企業との共同研究など実践的なテーマに取り組むこともあります。そして最後に、自身の研究の集大成として修士論文を執筆し、発表します。そんな2年間を過ごし、2014年3月で修了し本学を巣立っていく学生たちに、NAISTでの生活、研究について感じたことや、経験に基づく後輩たちへのアドバイスなど、色々聞いてみました。

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Q1: 2年間の研究を終えてみてどうですか?

Ni: 僕は企業と共同研究ができたので、非常によい経験ができたと思っています。研究に関して学べたのはもちろんですが、実際に会社に入る前に企業の方と接することができ、研究以外にも役立つことを学べたと思います。ただ、毎月ミーティングがあり、それに向けて何らかの進捗を出せるように頑張らないといけないということで、学内でも毎週打合せをしていたので、そこはしんどかったですね。でも、もし後輩が入ってきたら、(同じようなことを)やるように絶対勧めたいと思います。研究自体やっていて面白いし、プレゼンの練習などよい経験ができるので、進学するにせよ就職するにせよ経験しておくとよいと思います。

It: 2年間あっという間に過ぎましたが、海外に3度も行くことができ、入学当初に予想していたより色濃い、起伏に富んだ2年間でした。特に、入学した4月から、夏に韓国ハンバット大へインターンシップに行く直前までの間は、授業を受けたり、現地で紹介する論文を読み始めたり、輪講の準備だったりと、出身の高専ではあまりやらなかったようなことを密度濃くやっていたので、記憶に無いというと語弊がありますが、細かく思い出すのが難しいくらい色々やっていたような気がします。また、学会発表の準備に苦労しました。文章を書くよりはコーディングをしたりものを作ったりする方が好きなので。ただ発表となるとそれなりの形になって人の目に触れるので、中途半端ではいけないと思うとなかなか時間がかかってしまい、そこは結構苦しかったです。でも、学会で会う方々とコミュニケーションをとって、質問していただいたり評価していただいたりすることで、論文の中で説明不足だなと気付くところだったり、検証が必要なところだったり、自分だけでやっていると思いつかないような点について考える機会は増えるので、そういう面で発表する機会を与えてもらえてすごく良かったと思います。なので、スケジュール的には大変になりますが、これから入学してくる後輩たちにも是非学会での発表を勧めます。研究は自己満足で終わってはいけないと思うので、成果としてよいものが得られるかどうかはともかく、自分が出した成果を人に評価してもらったり、公の場で検証してもらったりする場を持つことは大切だと思います。

Na: 出身の高専ではハードウェアに関する研究をやってきて、NAISTに入学してから分散アルゴリズムに興味を持ち、新しい分野を一から勉強しなおすところから始めたので、やはり、慣れ親しんだことを続けている人と比べると、スピードが落ちてしまいました。先日、分散アルゴリズム関連の学会発表に行ってきましたけど、他の学部生の発表とかが自分のやっている内容と同じレベルぐらいに感じたりして。研究分野を変えることには一長一短あると思いますが、個人的にはスペシャリストよりはジェネラリストでありたいと思っているので、いろいろな分野を勉強できてよかったと思っています。また、研究室では大きく分けて(ハードウェア、アルゴリズムの)2つの異なるテーマに取り組んでいる人達がいるので、自分の研究に関して輪講とか発表練習とかで話すと、他分野の人達が気になる点を聞いてくれて、それが自分では気が付かないことだったりするので、他分野からの視点というのも勉強になると思いました。

Yu: 私はドイツからの留学生ですが、日本の学生が1年目の半年ぐらいで必要な単位を取っていく中、英語の講義も少なく、最初の1年間は講義に追われ、2年目から研究を始めることができました。国際コースがあるとはいえ、カリキュラムがもっと充実するとよいと思います。研究は非常に面白く、楽しんで取り組むことができました。NAISTはドイツと比べて自由に研究ができる印象です。特にディペンダブルシステム学研究室は学生数に対して教員数が充実していて、毎日先生方と研究について話せたのがよかったです。私も大学院に入ってから分野を変えて論理回路のシミュレーションに関する研究に取り組んだので、初めはとても難しかったです。この1年間、色々なことを勉強して、私がこれまで取り組んできたハイパフォーマンス・コンピューティングの技術を論理回路のシミュレーションに取り入れることが出来ました。

Mi: 僕は高専でもハードウェアに関して勉強してきたので、研究の背景などは分かっているつもりでしたが、実際に研究成果が社会で役に立っているのか、よく分かりませんでした。でもNAISTに入って、色んな研究テーマがあることを知り、それが実社会でも応用されていることを知りました。そこから、もう一度きちんと勉強し直したいという気になりました。僕も文章を書くよりは自分の手を動かしてプログラムを作って、結果を取って、そこから何かを考える方が好きなので、実装している時が特に楽しかったです。一度作ったプログラムがうまく動作しなかった時はショックでしたけど、そこからもう一度作りなおして成果が出た時は、本当に嬉しかったです。

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Q2: 韓国ハンバット大での2週間のインターンシップはどうでしたか?

Mi: こういう機会を与えて頂いてよかったと思います。海外に行ってこのような経験をできるのは国際会議に行く人だけだと思っていたので。僕は韓国に行ってまず、文化の違いを感じることができました。相手方の先生、学生との交流を通じて、研究内容や、英語など、色々な知識を取り入れることができ、すごく楽しかったです。

It: 韓国では日本語でコミュニケーションをとることがしばらくの間できなかったので、あの時が一番、実践的に英語を使う能力が伸びたんじゃないかと思います。海外へのインターンシップは英語能力を養うのに非常に有効だと思います。

Yu: すごくよい経験になりました。これから入学してくる学生の皆さんにも強く勧めます。

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Q3: 自身の研究分野の面白いところ、魅力は?

Na: 分散アルゴリズムの中でも理論的なことをやっていると、計算機がなくても、いつでもどこでも研究できるところが魅力です。実験系の研究だとどうしても研究室にずっといて、実験を繰り返したりする必要がありますが、理論的な研究だと日常のどんな場面でも考えることができます。お風呂に入りながらでも。また、実験系だとどうしても限定された空間で使うとうまくいくという話になっていくことが多いですが、理論だとそれができればどんな環境にでも適応できて、たとえば自分の研究でアルゴリズムが少しでも速くなったら分散アルゴリズムをつかっているどんな分野でも高速化ができます。そういうところが理論に取り組むことの面白さだと思います。この分野はやはり、数学自体が好きな人、証明を考えるのが好きな人はどっぷりハマるんじゃないかと思います。情報系でやってきてプログラミングなどを主にしてきた人にとっても勿論面白いとは思いますが、理論の話になると、やっぱり数学が好きっていう人がやるとハマっていくと思います。

As: 僕はプログラミングをバリバリやる人ですが、研究では分散アルゴリズムを勉強しています。例えば、プログラミングでRuby-on-Railsというものがあり、そこではデータベースを操作するような仕組みがあるんですが、実際そこで、楽観的ロックっていう手法が使われていて、実はそれは理論の世界で考えだされたものを応用して作られていたりするっていう発見があって。そこで僕は、やっぱり理論的なものも応用されていると知って、そこで、分散アルゴリズムの理論を頑張ってみようかなと決意しました。だから、実装とかが好きな人こそ、理論をやれば新しい発見があるんじゃないかと思います。

Ni: 僕はデータマイニング技術を応用してVLSIテストを最適化する研究に取り組んできました。この分野は比較的新しく、現在非常にホットなトピックなので、新しいことにどんどんチャレンジしていくことが好きな人に向いていると思います。また、VLSIテストに限らず、“ビッグデータ”、“データマイニング”は近年色々な分野で注目を集めているということもあり、就職活動においては多くの企業で面白い研究をしているという印象を持ってもらえました。

Ta: ディペンダブル・信頼性というキーワードは、分野を問わず普遍的に重要なものであることは就職活動をしていても感じます。面接でもよく聞いてもらえるので。やっぱり、何をするにしても、半導体に限らず、信頼性を意識するというのは大事だと思います。対象が何であるにせよ、ものを作る仕事の中には必ず信頼性がキーになってきて、今僕が取り組んでいるのは半導体の信頼性ですが、信頼性そのものに関する考え方は、たとえ将来違う分野の仕事についたときでも活きると思います。

Mi: 初めは(ディペンダブルシステムに関する)研究テーマは少ないように感じたのですが、実際に触れてみてそうではないことに気づきました。研究室でもみんながそれぞれ違うテーマに取り組んでいて、それぞれのテーマ一つとっても非常に奥が深いことを知り、それを魅力と感じました。

Yu: VLSIテストは社会にとって非常に重要な技術で、その研究はとても面白いと思います。テストと一口に言ってもそこには様々なトピックがあり、物理レベルからシステムレベルまで多岐にわたっているため、もし今VLSIテストについてよく知らないという学生さんでも必ず何か興味が持てるトピックを見つけられると思います。

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Q4: NAISTへの進学を考えている後輩たちへのメッセージをお願いします。

Ni: NAISTは国際交流のチャンスがたくさんあります。ディペンダブルシステム学研究室でも、色々なところから教授を招いて話を聞けたり、海外へインターンシップに行く機会があったりします。また、NAISTは留学生が沢山いるので、これも一つの魅力だと思っています。もちろんそのチャンスを活かすかどうかは本人次第ですが、これから入ってくる学生にも是非、活かしてもらいたいと思います。

Mi: 輪講、論文紹介、研究進捗報告など、色々な場で、色々な人に意見を言ってもらえて、勉強ができるというのはこの研究室の魅力だと思います。もちろん人それぞれだとは思いますが、もっと勉強したいと思う人には最適です。大変でもありますが。

Na: 僕だけになるかもしれないですが、大学院で研究を続けてきて、僕は研究が一旦落ち着いたらこれをしようとか、この成果まで出したらちょっと他のことをしようとか考えていました。でも実際にはそれは難しかったです。やっぱり、研究をしながらも違うことをやるという意識で生活を送るほうが過ごしやすいと思います。研究を踏ん切りつけてというよりは、研究を常に考えながら、他のことをやれるような精神の作り方をしていったほうがよいと思います。

It: 入るからには、やると決めたことはやるという姿勢でいけば、文献や計算機など環境は十分整っているので、あとは自分次第だと思います。

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2年間の大学院生生活を通じて、研究はもちろんのことそれ以外の面でも様々な経験を積んできたようです。この経験はこれから社会に出てから必ず役に立つと思います。皆の今後の活躍が楽しみです。

ユビキタス社会の実現に向けて

1991年にMark Weiserによって,どこにでも偏在するという意味のラテン語「ユビキタス」という言葉が情報通信の世界を象徴する言葉として使われてから,20年以上の月日が経ちました.その間に,インターネットは,電気や水道といったライフラインと同じくらい我々の生活に浸透し,必要不可欠なものとなっています.そして,昨今のスマートフォンの本格的な普及は,さらにユビキタスを現実のものにしようとしています.

ユビキタスとは,多くの意味を含んでおり,コンピュータそのものが偏在するという意味であったり,それらを繋ぐネットワークがどこにでもあるという意味であったり,そうしたものが普及した社会そのものを指すこともあります.NAISTのユビキタスコンピューティングシステム研究室は,2011年に発足した若い研究室で,我々の生活におけるあらゆる事象をユビキタス化することを目指して研究を進めています.

ユビキタスなサービスを実現する上で重要なことは,そのサービスが利用者にとって有益か否かということです.より的確なサービスを提供するためには,ユーザがどういう状態(コンテキストと呼ぶ)で,何を求めているのかをコンピュータが認識する必要があります.研究では,この認識精度をいかにして向上させ,コンテキストアウェアネスの高いシステムを構築できるかを追求しています.

そして,このコンテキスト認識において,キーとなっているのが,昨今普及著しいスマートフォンです.スマートフォンは,大型のタッチパネルを備えてアプリをインストールできる携帯,あるいは小さなコンピュータと一般的には考えられていますが,我々の研究領域では,その中に搭載されたさまざまなセンサに注目が集まっています.代表的なセンサは,GPSや加速度センサですが,それ以外にも照度センサ,近接センサ,気圧センサ,ジャイロセンサなど種々のセンサが搭載されています.震災後は,放射能センサを搭載した端末も登場しています.また,WiFiやBluetoothといった通信モジュールやマイクなどもセンサとして活用する研究も多数発表されています.

ユビキタスコンピューティングシステム研究室でも,このスマートフォンを活用したコンテキスト認識の研究を行っていますので,代表的な研究成果を紹介したいと思います.

まず1つ目は,スマートフォンのタッチパネルをセンサとして活用したコンテキスト認識です.仕組みの前に,どんなことが可能になるかという例を示したいと思います.

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・タッチエリアからユーザの利き手を理解し,利き手に最適化された使いやすいUIに
・利き手と反対で使っているということから,食事中などのより詳細なコンテキストを認識
・タッチ操作のスキルを測定し,ユーザの修練度に応じて変化するUIに
・親指の長さから男女を識別し,性別に応じた情報の提供
・タッチ操作から快活度やストレスなど内面的な状態を推定

このようにこれまでの加速度センサやGPSなどでは把握できなかったコンテキストを認識できる可能性を感じています.ただ,Androidのアプリケーションを作成したことがある人なら,ピンとくるかもしれませんが,タッチ操作というのはアプリケーションごとに分離されていて,グローバルに取得すること自体が難しいという問題があります.

そこで,タッチ操作をアプリケーションに関係なくすべて取得するシステムの開発から着手しました.この研究は,新M1が夏から始めた研究ですが,なんと半年もたたずに国際会議に採録された上,その会議でBest Poster賞を受賞するという快挙でした.国内でもベストポスター賞を受賞しており,順調な滑り出しで,今後先に述べた夢のある応用例をいくつ実現できるか楽しみにしているところです.

研究室では,基本的に学生が主体的にテーマを考え,それに対して教員とディスカッションを重ねて,絞り込んでいくというスタイルを取っています.また,対外発表をエンカレッジしていますので,イケルと思った研究は,学年に関わらず,M1からどんどん発表していきます.この研究も新M1が夏から取り組み,半年間で,国内会議3回,海外会議1回もの発表をしています.実装も伴うため,かなり忙しくなりますが,どんどんチャレンジしていく人は大歓迎です.

2つ目は,このようなスマートフォンを用いたセンシングを普及させるための仕組みについても研究しています.ユーザの端末を使ってセンシングすることをユーザ参加型センシングと呼び,1つの大きな研究テーマとなっているのですが,実用化という点では,本当にユーザがボランティアでセンシングに協力してくれるのか懐疑的です.センシングに対してお金を支払うことでユーザを獲得することもできるのですが,ユーザの端末を使うことで低コストで大きなエリアをセンシングするという目的と相反してしまいます.そこで,研究室では,ゲーミフィケーションと呼ばれる心理的満足度を取り入れ,金銭的対価を最小化しつつ,ユーザの参加率を改善する仕組みについて研究をしています.

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実際に,研究室内でこのシステムを実験して,ゲームを楽しみつつ,お小遣いをゲットした学生さんもたくさんいました.私も200円ほどもらいました.研究室旅行で訪れた台湾でも,海外の実験として,このシステムを使いながら,台湾をセンシングするということもしました.

3つ目の研究は,こうした参加型センシングでも,過去にネット上に蓄積された情報を用いた研究です.特にFlickrやTwitterなどのソーシャルメディア上に蓄積されたデータを利用しており,ソーシャルセンシングとも呼ばれています.研究室のM1が開発したPhorecは,Flickrに蓄積された情報を分析し,アマチュアカメラマンをサポートするシステムです.撮りたいと思う写真をクリックすると,時間,季節,天気,位置,カメラセッティングといった情報を提供してくれます.このアプリは,種々のアプリケーションコンテストで高い評価を受けており,各種メディアにも取り上げられています.開発した学生は数十万の賞金でフルサイズカメラを手に入れたとか.

 

4つ目の研究は,スマートフォンを使った心拍数の推定という研究です.最近,健康維持を目的として,ウォーキングをする人が増えています.しかしながら,普段運動しない人が急に運動すると思わぬ体調不良を起こすこともあります.そこで胸に装着する心拍計などが販売されています.しかしながら,このような心拍計は,価格的にも装着の煩雑さからも普及に至っていません.そこで,考えたのがスマートフォンのセンサを駆使して,それだけで心拍数を推定できないかという研究です.このシステムでは,人の体格や普段の運動状況に加えて,地理情報(坂道なのか平坦なのか,どれくらいの傾きなのか)を考慮したモデルを作成することで,この人がこの道をこの速度で歩いたらこれくらいの心拍になるはずであると推定しています.この推定が案外うまくいったこともあり,この研究は,昨年,難関国際会議Ubicompに採択されました.

研究室では,このような心拍数だけではなく,睡眠や空腹度,健康ダイエット支援,レシピ支援など人間の生体情報を絡めたスマートライフの研究も重点的に行なっています.そして,その実験環境として,NAISTキャンパス内に,本当の家を作ってしまいました(笑 それがスマートハウスです.

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スマートハウスには,住人の位置を正確に補足可能な位置センサや電力センサ,温度や湿度を計測できる環境センサ,ドアの開閉センサや蛇口センサなど,実際の生活環境に多くのセンサが埋め込まれています.これらのセンサはすべて無線で連携していて,常時,住宅内に設置されたホームサーバに生活者のライフログとして蓄積されていきます.

このスマートハウスでは,以下の様な研究に取り組んでいます.
・コンテキストに応じたレシピ推薦システム
・見守りに必要なセンサ数の最小化
・電力消費と人間行動の自動的な関連付け
・ピーク電力削減に向けたゲーミフィケーション
・快適な昼寝支援システム
・空腹度推定システム

このようにユビキタスコンピューティングシステム研究室では,未来のユビキタス社会の実現を目指し,我々の生活の1つ1つをコンピュータやセンサ,ネットワークの力でインテリジェントにしていく研究をしています.研究室名に,「システム」とあるように,単なる理論やシミュレーションに終わらずに,システムとして動くものを作るところまでを推奨しています.なので,手を動かすのが好き,プログラミング大好きを募集しています.

最後になりましたが,私の個人的な方針で,月1回以上研究室イベントを開催することをミッションとしています.幸い,ノリのいい子たちが集まってくれて,ひっじょーに,楽しい研究室となっています.この様子は,学生Blogにちらほら登場しているので,こちらも読んでみてください.

長くなりましたが,ユビキタスコンピューティングシステム研究室をよろしくお願いします.見学や質問は随時受け付けています.

文責:准教授 荒川 (ara@is.naist.jp)