博士論文審査報告書

早稲田大学大学院 基幹理工学研究科

博士論文審査報告書

論 文 題 目

メタデータを用いた合成意図に基づく 協調プロトコル合成に関する研究

Intention-based Coordination Protocol Composition Using Metadata

申 請 者

髙橋 竜一

Ryuichi TAKAHASHI

情報理工学専攻 ソフトウェア開発工学研究

2012 年 2 月

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サ ー ビ ス 指 向 コ ン ピ ュ ー テ ィ ン グ で は ， 様 々 な 機 能 を 提 供 す る Web サ ー ビ ス を ネ ッ ト ワ ー ク 上 に 公 開 し ， 複 数 の Web サ ー ビ ス 同 士 を 連 携 さ せ る こ と で 様 々 な ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 実 現 す る こ と を 可 能 と し て い る ． 各 Web サ ー ビ ス は ， 設 計 時 に 定 め た イ ン タ ー フ ェ ー ス を 遵 守 す る こ と で 内 部 実 装 に 依 ら ず 連 携 さ せ る こ と が で き ，高 い 独 立 性 と 再 利 用 性 を 持 っ て い る ．こ れ に よ っ て ，大 規 模 な ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 開 発 す る 際 ， 責 務 を 分 割 し て 開 発 す る こ と が 可 能 に な る ．こ の よ う な 分 散 シ ス テ ム の 開 発 で は ， 設 計 段 階 に お い て 各 Web サ ー ビ ス の 連 携 方 法 を 決 め る こ と が 重 要 で あ る ． 連 携 方 法 を 最 初 に 定 義 す る こ と で ， 各 Web サ ー ビ ス が 備 え る べ き イ ン タ ー フ ェ ー ス が 明 確 に な り ， 以 降 の 詳 細 設 計 や 実 装 を Web サ ー ビ ス 毎 に 分 割 し て 行 う こ と が 可 能 と な る ． こ の 連 携 方 法 を 定 義 し た も の を 協 調 プ ロ ト コ ル と 呼 ぶ ．大 規 模・複 雑 な 協 調 プ ロ ト コ ル を ， 複 数 の 協 調 プ ロ ト コ ル を 組 み 合 わ せ る こ と で 作 成 す る 手 法 に ，協 調 プ ロ ト コ ル 合 成 が あ る が ，既 存 の 協 調 プ ロ ト コ ル 合 成 手 法 で は ，合 成 意 図 と 合 成 方 法 の 指 定 に 乖 離 が あ る ． 具 体 的 に は ， 合 成 方 法 の 指 示 の た め に ， 合 成 者 が 持 つ 合 成 意 図 を ，各 協 調 プ ロ ト コ ル の 要 素 名 に 変 換 し た 上 で 合 成 記 述 を 作 成 し な け れ ば な ら な い ．よ っ て ，合 成 に 用 い る 各 協 調 プ ロ ト コ ル の 記 述 内 容 を 熟 知 し て い な け れ ば 合 成 が で き な い ．ま た ，意 図 を 要 素 名 に 変 化 す る 際 に ， 誤 り が 発 生 す る 危 険 性 を 持 っ て い た ．

こ の 問 題 を 解 決 す る た め に ，本 論 文 で は 協 調 プ ロ ト コ ル 合 成 に メ タ デ ー タ を 導 入 し て い る ．こ れ に よ っ て ，合 成 者 が 持 つ 合 成 意 図 を そ の ま ま 表 現 し ，合 成 を 行 う こ と が で き る ．合 成 者 に よ る 意 図 か ら 要 素 名 へ の 変 換 を す る 必 要 が な い た め ，合 成 者 の 思 考 プ ロ セ ス の 簡 略 化 や ，変 換 の 際 の 誤 り の 防 止 が 見 込 め る ．

各 章 の 概 要 は 以 下 の 通 り で あ る ．

1 章 は 序 論 で あ り ，本 論 文 で 扱 う 背 景 と し て 既 存 技 術 の 問 題 点 を 示 し ， 本 論 文 の 目 的 を 明 ら か に し て い る ．

2 章 で は ，本 論 文 で 提 案 す る 協 調 プ ロ ト コ ル 合 成 手 法 で 用 い る メ タ デ ー タ を 定 義 し て い る ．メ タ デ ー タ は 協 調 プ ロ ト コ ル を 構 成 す る 要 素 に 付 与 す る 単 語 集 合 で ，要 素 が 持 つ 意 味 や 性 質 を 表 現 す る ．協 調 プ ロ ト コ ル の 構 成 要 素 を 分 析 し ，情 報 交 換 を 行 う メ ッ セ ー ジ と ，協 調 プ ロ ト コ ル 中 で デ ー タ を 管 理 す る 変 数 に メ タ デ ー タ を 付 与 す る ．こ の メ タ デ ー タ を 用 い て 協 調 プ ロ ト コ ル の 合 成 方 法 を 指 定 す る こ と で ，協 調 プ ロ ト コ ル の 意 味 や 性 質 に 関 す る 合 成 意 図 を ，要 素 名 に 変 換 す る こ と な く ，直 接 表 現 す る こ と が で き る よ う に な る ． メ タ デ ー タ を 用 い て 合 成 す る 本 手 法 で は ， 各 メ タ デ ー タ が ど ん な 意 味 や 性 質 を 表 し て い る か が 重 要 で ，合 成 者 と 付 与 者 で 合 意 が と れ て い る こ と が 重 要 で あ る ．そ こ で ，メ ッ セ ー ジ の 意 味 や 性 質 を 表 現 す る た め に は ，ど ん な 種 類 の メ タ デ ー タ を 付 与 す れ ば よ い

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か の 分 析 を 行 い ，メ タ デ ー タ の 与 え 方 の ル ー ル と ，語 彙 の 定 義 例 を 示 す こ と で ， メ タ デ ー タ の 効 果 的 な 運 用 方 法 を 示 し て い る ．

3 章 で は ，実 際 に メ タ デ ー タ を 用 い て 協 調 プ ロ ト コ ル を 合 成 す る 手 法 を 提 案 し て い る ．合 成 者 が 持 つ 合 成 意 図 に 従 っ て ，目 的 の 協 調 プ ロ ト コ ル を 作 成 す る た め に は ， ど の よ う な 指 定 を す る こ と が 必 要 か を 分 析 し ， 合 成 意 図 を メ タ デ ー タ を 用 い て 表 現 す る 合 成 記 述 の 仕 様 を 定 義 し て い る ． こ の 手 法 に よ っ て ，2 つ の 協 調 プ ロ ト コ ル を 組 み 合 わ せ る こ と が で き ，こ の 合 成 を 繰 り 返 す こ と で 任 意 の 協 調 プ ロ ト コ ル を 作 成 す る こ と が 可 能 と な る ． し か し ， 合 成 記 述 の 抽 象 度 を 上 げ る こ と に よ っ て ， 意 図 し な い 箇 所 へ の 挿 入 や ，意 図 し な い 性 質 が 付 与 さ れ る な ど の 可 能 性 が 高 く な る ． 従 っ て ， 合 成 結 果 の 協 調 プ ロ ト コ ル に 対 し て ， 目 的 の 協 調 プ ロ ト コ ル が 得 ら れ て い る か の 確 認 を す る こ と が 重 要 に な る ．特 に ，手 動 で の 確 認 で は 見 落 と し 等 が 発 生 し や す い た め ，機 械 的 で 網 羅 的 な 手 法 が 望 ま し い ． そ こ で ， 合 成 手 法 と と も に ， 作 成 し た 合 成 プ ロ ト コ ル の 検 証 手 法 も 提 案 し て い る ．具 体 的 に は ，協 調 プ ロ ト コ ル を 記 述 す る た め に 用 い る WS-CDL モ デ ル か ら Pro mela モ デ ル へ の 変 換 を 施 す こ と で ， ツ ー ル で の 検 証 を 可 能 と し て い る ．本 章 で は 提 案 手 法 の 評 価 と し て ，合 成 の ケ ー ス ス タ デ ィ を 示 し て い る ．4 つ の 協 調 プ ロ ト コ ル を 合 成 す る 例 を 示 し ， メ タ デ ー タ を 用 い る こ と で ，合 成 意 図 か ら 合 成 記 述 を 作 成 し ，目 的 の 協 調 プ ロ ト コ ル を 合 成 で き る こ と を 示 し て い る ．メ タ デ ー タ を 用 い る こ と で ，メ ッ セ ー ジ の 意 味 の 観 点 か ら 合 成 を 指 示 す る こ と が で き ，特 に 複 数 の メ ッ セ ー ジ に 横 断 す る よ う な 性 質 に 対 し て ，合 成 を 効 率 的 に 行 え る こ と を 示 し て い る ．ま た ，同 ケ ー ス ス タ デ ィ に お け る 合 成 プ ロ ト コ ル の 検 証 例 を 示 し て い る ．実 際 の モ デ ル 変 換 の 例 ，及 び 機 械 的 に 変 換 で き な い 箇 所 に 対 す る 手 動 で の 修 正 方 法 例 を 示 し ，ツ ー ル に よ っ て 合 成 意 図 が 検 証 可 能 で あ る こ と を 示 し て い る ．

4 章 は ，3 章 で 提 案 し た 手 動 合 成 手 法 が 抱 え る 問 題 点 を 解 決 し ，よ り 提 案 手 法 を 改 善 す る こ と を 目 的 と し て い る ．3 章 で 提 案 し た 協 調 プ ロ ト コ ル 合 成 手 法 で は ， 1 対 1 の 合 成 を 繰 り 返 す こ と で 任 意 の 協 調 プ ロ ト コ ル を 作 成 す る が ， 適 用 す る 合 成 の 順 序 に よ っ て ， 同 じ 合 成 方 法 で も ， 作 成 さ れ る 協 調 プ ロ ト コ ル が 変 化 す る ．本 来 ，合 成 意 図 は 最 終 的 な 成 果 で あ る 合 成 プ ロ ト コ ル が 保 持 し て い て ほ し い 性 質 を 表 し た も の で あ る が ，合 成 順 序 に よ っ て 先 の 合 成 結 果 を 後 の 合 成 が 崩 し て し ま い ，目 的 と す る 性 質 を 保 持 し た 合 成 プ ロ ト コ ル を 得 ら れ な い こ と が あ る ．目 的 の 協 調 プ ロ ト コ ル が で き な い 場 合 は ，再 合 成 が 必 要 と な り ，合 成 者 の 負 担 と な る ．そ こ で ，合 成 プ ロ ト コ ル が 満 た す べ き 性 質 を メ タ デ ー タ を 用 い た 制 約 と い う 形 で 表 現 し ，与 え た 合 成 制 約 が 全 て 満 た さ れ る 組 み 合 わ せ 方 を 自 動 探 索 し 合 成 す る 手 法 を 提 案 し て い る ．ま た ，従 来 の 手 法 で は 協 調 プ ロ ト コ ル の 正 常 系 処 理 の み を 合 成 の 対 象 と し て い た が ．セ キ ュ ア な シ

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ス テ ム の 構 築 に は 例 外 処 理 や 終 了 処 理 の 扱 い が 必 須 と な る ．従 っ て ．正 常 系 処 理 の 合 成 に 伴 い ，例 外 処 理 や 終 了 処 理 を 合 成 す る 手 法 が 必 要 と な り ，本 章 で こ れ を 提 案 し て い る ．以 上 の 合 成 方 法 の 自 動 探 索 手 法 及 び 例 外 ・ 終 了 処 理 の 合 成 手 法 を 追 加 拡 張 す る こ と に よ り ，合 成 者 は 正 常 系 の 処 理 だ け で な く ，例 外 処 理 や 終 了 処 理 な ど の ア プ リ ケ ー シ ョ ン の 様 々 な 側 面 に 対 す る 意 図 を メ タ デ ー タ を 用 い て 表 現 す る だ け で 合 成 が 可 能 と な る ．ま た ，合 成 者 の 負 担 と な っ て い た 合 成 の 再 試 行 を 伴 う 合 成 順 序 の 探 索 を ，合 成 器 に よ っ て 網 羅 的 に 探 索 す る こ と を 可 能 と し て い る ．評 価 と し て ケ ー ス ス タ デ ィ を 用 い ， 合 成 方 法 の 自 動 探 索 手 法 ， 及 び 例 外 ・ 終 了 処 理 の 合 成 の 有 用 性 を 示 し て い る ．

5 章 で は ，既 存 の 協 調 プ ロ ト コ ル 合 成 手 法 や ，ア ス ペ ク ト 指 向 を 用 い た 要 求 分 析 ，プ ロ グ ラ ム 開 発 な ど の 既 存 研 究 ，協 調 プ ロ ト コ ル の カ ス タ マ イ ズ 手 法 な ど の 関 連 研 究 を 示 し て い る ．

6 章 で は ， 結 論 と し て 本 論 文 を ま と め る と と も に ， 今 後 の 課 題 を 示 し て い る ．

以 上 を 要 す る に ，本 論 文 で は ，分 散 シ ス テ ム の 設 計 に 必 要 な 協 調 プ ロ ト コ ル を 作 成 す る 際 に ，協 調 プ ロ ト コ ル 合 成 が 抱 え て い た ，合 成 意 図 と 合 成 記 述 間 の 乖 離 と い う 問 題 に 対 し て ，メ タ デ ー タ を 導 入 す る こ と に よ っ て ， 合 成 記 述 の 抽 象 度 を 上 げ ， 両 者 の 乖 離 を よ り 小 さ く し ， 合 成 者 の 思 考 プ ロ セ ス の 簡 略 化 に よ る 負 担 軽 減 手 法 を 提 案 し て い る ．ま た ，ケ ー ス ス タ デ ィ に よ っ て そ の 有 用 性 を 示 し て い る ．更 に ，合 成 方 法 の 自 動 探 索 手 法 の 提 案 に よ っ て ，合 成 者 の 負 担 の 更 な る 低 減 を 実 現 し て い る ．こ の 研 究 は ，大 規 模 ・ 複 雑 な 分 散 シ ス テ ム の 開 発 に 大 き く 貢 献 す る も の で あ り ， ソ フ ト ウ ェ ア 工 学 の 発 展 に 寄 与 す る と こ ろ が 大 き い ． よ っ て ， 本 論 文 は ， 博 士 （ 工 学 ） 早 稲 田 大 学 の 学 位 論 文 と し て 価 値 あ る も の と 認 め る ．

2012 年 2 月 審 査 員

主 査 早 稲 田 大 学 教 授 工 学 博 士 （ 早 稲 田 大 学 ） 深 澤 良 彰 早 稲 田 大 学 教 授 工 学 博 士 （ 慶 應 義 塾 大 学 ） 中 島 達 夫 早 稲 田 大 学 准 教 授 博 士 （ 情 報 科 学 ）（ 早 稲 田 大 学 ） 鷲 崎 弘 宜 東 京 大 学 教 授 ， 国 立 情 報 学 研 究 所 教 授

工 学 博 士 （ 早 稲 田 大 学 ） 本 位 田 真 一