生物の情報処理機構に学ぶ環境変動に適応するネットワークサービスの実現

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近年、ネットワークシステムにおいても仮想化技術が発展しており、多様な通信サービスの収容に必要なネットワーク設計制御を短周期で柔軟かつ効率的に行うことが期待されている。また、通信サービスの多様化に伴う通信量の短期的変動が顕著になりネットワークの設計制御を短周期で行う手法が求められている。本研究では、生物システムにおける柔軟かつ効率的な情報処理機構をモデル化したBow-Tie構造に着目し、ネットワークサービスの設計に導入する。Bow-Tie構造において、中心となるコアはシステム制約のもと密に構成され、より効率的に情報処理を行う。一方、入出力ユニットは多様な構成を持つことができ、システムを取り巻く環境の変化に柔軟に対応できる。これまでの研究によって、Bow-Tie構造に基づいたサービス設計手法により、入出力ユニットの再構成のみで柔軟なサービス提供が可能であることを示した。しかし、将来的にどのようなサービス要求が発生するかを予測することは困難であるため、入出力ユニットを再構成する適応性（環境適応性）だけでなく、未知の変動に備えてシステムの構成を変更し続ける能力を有する適応性（進化適応性）も必要である。本研究では、Bow-Tie構造に基づくサービス機能ネットワークにおいて、コアを含む全体が進化適応性を持つための構築手法を考案した。環境変動に対応するためには、サービス機能間のインタフェースや新しいサービス機能の開発が必要である。本手法では、コアと入出力ユニットを適切な規模に保つことで、サービス機能ネットワークの構造を低コストで進化させることができる。シミュレーションによる評価の結果、サービス機能ネットワークの構造を低コストで長期間進化させ続けることができ、高いサービス収容率を維持できることが明らかになった。すなわち、進化適応性を持つサービス機能ネットワークを実現することができた。