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

从生物信息处理机制中学习适应环境变化的网络服务的实现

• 批准号: 22KJ2145
• 负责人: 高木 詩織
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2145/
• 关键词: Bow-Tie構造; 進化適応性; ネットワークサービス

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。

In recent years, ネ ッ ト ワ ー ク シ ス テ ム に お い て も 仮 think technology が 発 exhibition し て お り, many others な communication サ ー ビ ス の 収 let に necessary な ネ ッ ト ワ ー ク design suppression を short-period で soft か つ に line of the working rate う こ と が expect さ れ て い る. ま た, communication サ ー ビ ス の more than others in the に with う traffic の short-term variations of dynamic が 顕 the に な り ネ ッ ト ワ ー ク の design suppression を short cycle line で う gimmick が o め ら れ て い る. This study で は, biological シ ス テ ム に お け る soft か つ sharper rate intelligence 処 な manage institution を モ デ ル change し た Bow - Tie structure に し, ネ ッ ト ワ ー ク サ ー ビ ス の design に import す る. Bow - Tie structure に お い て, center と な る コ ア は シ ス テ ム restrict の も と dense に constitute さ れ, よ り sharper rate に intelligence line を う 処. Side, into the output ユ ニ ッ ト は many others な constitute を hold つ こ と が で き, シ ス テ ム を take り 巻 の く environment - the に soft に 応 seaborne で き る. こ れ ま で の research に よ っ て, Bow - Tie structure に づ い た サ ー ビ ス design gimmick に よ り, into the output ユ ニ ッ ト の reconstitution の み で soft な サ ー ビ ス may provide が で あ る こ と を shown し た. し か し, future に ど の よ う な サ ー ビ ス requirements が 発 raw す る か を be す る こ と は difficult で あ る た め, into the output ユ ニ ッ ト を reconstitution す る optimum 応 sex (environment comfortable 応) だ け で な く, unknown の - move に prepared え て シ ス テ ム の constitute を - more し 続 け る を power す る optimum 応 sex (evolutionary optimum 応) も necessary で あ る. This study で は, Bow - Tie structure に づ く サ ー ビ ス function ネ ッ ト ワ ー ク に お い て, コ ア を containing all the が む evolutionary optimal 応 sex を hold つ た め の construct technique を test case し た. Environment - move に 応 seaborne す る た め に は, サ ー ビ ス function between の イ ン タ フ ェ ー ス や new し い サ ー ビ ス function の open 発 が necessary で あ る. This technique で は, コ ア と into output ユ ニ ッ ト を appropriate scale に な bao つ こ と で, サ ー ビ ス function ネ ッ ト ワ ー ク の structure low を コ ス ト で evolution さ せ る こ と が で き る. シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る review 価 の results, サ ー ビ ス function ネ ッ ト ワ ー ク の structure low を コ ス ト で long-term evolution between さ せ 続 け る こ と が で き, high い サ ー ビ ス 収 capacity rate を maintain で き る こ と が Ming ら か に な っ た. す な わ ち, evolutionary optimum 応 を hold つ サ ー ビ ス function ネ ッ ト ワ ー ク を be presently す る こ と が で き た.

项目成果

コア/ペリフェリー構造に基づく進化適応性を持つサービス機能ネットワーク

基于核心/外围结构的具有进化适应性的服务功能网络

• 发表时间: 2023
• 作者: 高木 詩織;荒川 伸一;村田 正幸
• 通讯作者: 村田 正幸

進化適応性を有するネットワーク化情報処理基盤

具有进化适应性的网络化信息处理平台

• 发表时间: 2023
• 作者: 荒川 伸一;高木 詩織;村田 正幸
• 通讯作者: 村田 正幸

業績 - 1.2.3. 進化適応性を有するネットワーク仮想化システムの設計技術に関する研究

成果- 1.2.3. 具有演化适应性的网络虚拟化系统设计技术研究