情報の憑依性と地縛性に着目した 実空間コミュニケーションに関する研究

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1 情報の憑依性と地縛性に着目した 実空間コミュニケーションに関する研究
慶應義塾大学 政策･メディア研究科　 後期博士課程3年　石田剛朗

2 研究の背景 「人の流れにしたがって情報も動く」「人の集まるところに情報も集まる」 →噂や口コミのメカニズム
通信モデルとしてこのメカニズムを実現することは難しい 噂や口コミ 通信の主体 →不特定多数 対 不特定多数 コミュニケーションの成立 →移動する先々において出会う相手との間に偶発的に成立 一般的な通信モデル →特定の1対１、または、１対多 （※ マルチキャスト等を除く） →既に出来上がっているネットワーク上において、主体同士の間に成立 MPLSという例。下のレイヤで処理をする。 何が変わって、何が変わらないか。

3 研究のモチベーション 現実空間上での新しいコミュニケーションモデルを提案する。
アドホックコミュニケーションを利用した人と情報との偶発的なエンカウンター 媒体の物理的移動特性を活かした伝搬路の発見 （日常生活での噂や口コミに似た情報伝播モデルを通信ネットワーク上で実現） コンテクストアウェアな情報取得 不特定多数を対象としたMassiveなリアルスペース・コミュニケーション その中で個別のコミュニケーションも実現する （鍵技術による認証等） MPLSという例。下のレイヤで処理をする。 何が変わって、何が変わらないか。

4 Mobile Ad-hoc Communication
In the mobile wireless Communication: Mobile nodes have their radio device’s range. (ex. Bluetooth → 10m, IEEE802.11b →100m, etc.) In their radio range, they can: detect the nodes which are close geographically broadcast contents to their One-hop neighbors which they happen to meet. The nodes which receive the content forward it to other nodes. Wireless P2P Ad-hoc communication

5 参考： Mobile Ad-hoc Network
個々のノードの無線カバーエリアは限られる その場に集まったノードが互いのアドレスを交換 ノード間のルーティングによってバケツリレー式（マルチホップ）にデータを転送 その場に集まったノード同士が一時的にネットワークを形成することによって、直接電波が届かないノードにも、データを送り届けることができる パケットが 直接届かない 間にいるノードが中継する

6 両者の比較 ルーティングで噂や口コミのメカニズムを実現するのは困難 アドホックネットワーク アドホックコミュニケーション 長所 短所
データ転送の確実性が高い ルーティングにより遠方のノードまでリレーできる 短所 通信主体がネットワークに接続されているノードに限られる ネットワークの形成まで時間が掛かる （経路情報の交換等がオーバーヘッド） アドホックコミュニケーション ルーティングを前提としない分、通信のオーバーヘッドが小さい Store＆Forwardにより、ネットワークの外にいるノードにもデータ転送が可能 データ転送は不確実性が伴う 情報の流れをコントロールできない 　　　ルーティングで噂や口コミのメカニズムを実現するのは困難 MPLSという例。下のレイヤで処理をする。 何が変わって、何が変わらないか。

7 想定する情報伝播モデル 情報の憑依と地縛 発信されたコンテンツは「どこに配布したいか」「どのくらいの時間停留させたいか」といった発信者の配布ポリシーを持ち、近隣のノードに無作為に伝達される。 コンテンツはノードの物理的な移動に従い各地へと運搬され、実空間上を移動する。また、運搬の過程において、発信されたコンテンツは自身の配布ポリシーにそぐわないノードから自然に離脱する。 → 情報の憑依 目的とされる地域に近づいたコンテンツはその地に留まり、地域に新しく入ってきた移動ノードに次々と複製と憑依を繰り返すことによって、その地域に停留していく。 →情報の地縛 このようにコンテンツの配布ポリシーを元に多数のモバイルノードが自律・分散的に協調作業を行なってコンテンツを運搬していくことで、あたかもコンテンツ自体に意思があるかのように送信や消滅等自らの次の行動を決定していくという情報伝達のイメージを想定し、システムの設計を行った。 MPLSという例。下のレイヤで処理をする。 何が変わって、何が変わらないか。

8 設計コンセプト 設計コンセプト 共通条件である「位置」と「時間」を基準ルールとして設定。
自律・分散・協調モデル 統治者が存在しない。あるのは共通のルールのみ。 シンプルなネットワーク設計 相互のネゴシエーションやルーティングを前提としない、一方向のブロードキャスト型モデル。 Context Aware & Action ノード同士が互いの状況を感知せず、共通のルールに基づいて自律的にアクションを起こすことによって全体の分散・協調システムとして機能する。 Sensitive Network 移動先がどのようなネットワークかをネットワーク自体が感知して、自律的に制御する。 →このような条件で、もし情報の流れをコントロールすることが出来れば実空間上におけるRobustな情報配信システムが実現できる。 共通条件である「位置」と「時間」を基準ルールとして設定。 まずはロケーションベースサービスへの適用を想定した実装を行なっている。 MPLSという例。下のレイヤで処理をする。 何が変わって、何が変わらないか。

9 About Location-Based Service
The service distributing contents to users depending on their positional information is called Location Based Service（LBS）. “ROAD CONSTRUCTION, NEXT 4 MILES” “You can find a McDonald's around here!” Source of image: KDDI Corporation JAPAN

10 Content Cruising System について

11 LBSに対するCCSの基本思想 前提： 情報コンテンツには、第一送信者（発信者）よりもふさわしい条件を持つ送信者（媒介者）が存在する。 （Ex. 目的地に近いノードや特定の移動特性を兼ね備えたノードなど） その場合は、その媒介者が発信者の代わりに広告塔となり、コンテンツデータを配信してくれれば良い。 目的： 情報コンテンツが、最もふさわしいと思われる媒介によって伝達される仕組みを提供すること。 手法： 移動情報端末を情報インフラの一部として利用することで、特性のサーバやインフラを必要としない自律･分散･協調的なLBSを提供する。

12 Objectives Location based transmission:
Contents are transferred and sustained in a specified area autonomously. Location-awareness: Contents are found by users in a relevant location automatically. Location based selection: Unnecessary contents are eliminated based on the user's location.

13 Overview Sender: Content Cruising System Content Receivers & Mediators
1) adds the metadata which describes “Destination point”, “Duration”, and “Content ID” to the content. 2) then send it to one-hop neighbors which happen to meet. Receivers & Mediators prompt the content to be transferred to the destination point, .and to be remained around the destination area during the duration by cooperation of scattered mobile nodes. Content Cruising System Metadata （COMPASS） Content

14 Architecture of CCS Servent
通信部分 IPv6リンクローカルオールノードマルチキャスト モジュール群 Context Manager センサーから環境情報（context）を取得。 ContextとCOMPASSを照合し、コンテンツのスケジュールを管理する。 Sendモジュール One Hop Neighborsにコンテンツを同報する Receiveモジュール One Hop Neighborsからコンテンツを受信する Storageモジュール 受信したコンテンツをコンテンツIDと紐付けて蓄積する アルゴリズム Selection Algorithm 受信したコンテンツの重複チェック（コンテンツIDによる識別） FIFOオーダーにより、最新情報の生存率を上げる。 Transmission Algorithm 送信頻度を計算 Timer Algorithm 送信スケジュールの管理 タイマーリセット機能 Frequency Control Algorithm 帯域状況を監視して送信頻度を調整

15 Operation of CCS Servent
PDA a PDA b Presentation GPS GPS Presentation Presentation Algorithm Presentation Algorithm Selection Algorithm Receive Transmission Algorithm Send Timer Algorithm Context Manager IPv6　Link-local multicast IPv6　Link-local multicast Context Manager Storage Storage Transmission Algorithm Timer Algorithm Selection Algorithm Send Receive

16 Configuration of Transmission Algorithm
“d” is the distance from the destination point, “a” is a coefficient, . ”k” is the parameter which define the dependence with distance. Centripetal Force Interval Time of Sending a 2a 1 a y = ae -kd y -1 =a -１ e kｄ 2 a R R (0.0) (0.0)

17 これまでの成果発表 これまで採録された論文・学会発表 IMSA2003（2003年夏） ISAGA2003（2003年夏）
Content Cruising System：Autonomous content transmitting system in wireless ad-hoc communication Mobile Nodeの協調的な転送作業により、コンテンツが自律的に特定エリアに運ばれ、また停留する仕組みをデザインし、その実現可能性をシミュレーション上で実証した。 ISAGA2003（2003年夏） Content Cruising Systemのシミュレーションベースのデモ 仮想的なモバイルノードが移動している様子をサーバ側でシミュレートし、そのうちの数台の仮想モバイルノードの動作をネットワーク越しにクライアント側のマシンで見れるようにした。 SAINT2004（2004年春） “Content Cruising System under Sparse Movements of Nodes” これまではノードは絶えず移動していると仮定していたが、当然動きの少ない状況やHotspotのように位置的に固定した無線通信機器も考えられる。このようなノードの移動が少ない状況下において、CCSのタイマーリセット機能によって引き起こされる膠着ノードの問題を、送信アルゴリズムにランダム機能を入れることで解決した。 The Design Contest for Communication System Demo session 2004 ＜招待講演＞（2004年5月末） Content Cruising Systemの実機デモ GPS付のPDA（or ラップトップPC）を数台用意。これらを用いて、実際のアドホックコミュニケーションを行い、CCSの基本機能を機能させる。

18 LBSとしてのCCSの評価（IMSA2003） Graph2 Graph1 Origin (0, 0) is the destination point. X-axis shows the distance from the destination point (graphs show in the range of 800m from the destination point). Y-axis shows the rate of content-reception. The numbers used for the rate of content-reception is calculated by taking the average from 3 different destination points. Graph3

19 タイマーアルゴリズムのワーキングモデル Destination of the content

20 タイマーアルゴリズムの検証 実験内容 比較検証 10台の愛・MATEを無線LANの有効 半径内に設置 中心ノードの緯度経度を固定
送信頻度を以下のように定め、中心ノードから約5KBのデータを発信してタイマーアルゴリズムが機能しているかを調べた。 T＝α＋X^β×φ ※今回の実験では、パラメータを以下のように定め、送信頻度Tは1秒以下を切捨てとした。 α＝3sec,　X＝1m,　β＝2,　Φ＝0.2 上記の計算式により、各設置端末の送信インターバルは理論上下記の数値となる。 比較検証 同じ条件で、タイマーアルゴリズムを入れた場合と入れない場合の送信回数を比較した。 1hopの距離 中心ノード からの距離 1m 2m 3m 4m 5m 6m 7m 8m 9m 10m 送信インターバル 3sec 4sec 5sec 6sec 7sec 端末の設置位置（仮想の緯度経度） コンテンツの目的地

21 タイマーアルゴリズムの検証結果 X軸が目的地からの距離 Y軸が送信回数を表す。

22 万博でのIT実証実験

23 実験企画について ■総合実験名■ 情報の憑依性と地縛性に着目した情報伝播モデルの実験 ●実験企画１：「モリゾー、キッコロを探せ！」
本実験は、ユーザの位置情報を利用した実空間上でのロケーションベース型情報配信システムに関する実験です。 実験会場に点在する移動情報端末を情報インフラの一部として利用し、人の物理的な移動に伴い情報が必要な場所へと運搬され停留することによって、特定のサーバやネットワークインフラに依存しないP2P型のロケーションベースサービスを実現することを目標にしています。 本機能の実現により、災害等でインフラが崩壊した際の被災者間の情報伝達や、地域広告配信システムとして利用されることが期待されます。 ●実験企画２：「デリバリー写ラウンド～デリ写ら～」 本実験では、「未来の乗り物は人やモノだけでなく情報も運ぶ」というコンセプトのもと、乗り物を情報の媒介者として可能となる遠隔間コミュニケーションの実験を行ないます。 さきに書いた通り、CCSでは情報を媒介する人やモノの移動特性を利用することによってより効率的で新しい情報配信サービスを提供することが可能となると考えています。前述のロケーションベースサービスの実験では人が情報の媒介者になりますが、これが車などより移動速度の速い乗り物になればなるほど情報の伝達エリアも広くなります。特にバスや電車などの交通機関は定められたルートを運行しており、その運行ルートを基線として予測される広範囲に対しての情報伝播が可能となると考えています。 本実験では、愛知万博会場における交通手段である自転車タクシーのご協力を頂き、会場内を周遊する自転車タクシーに搭載したCCS機能を有する愛・MATE端末に情報を付帯させることによって遠隔地にいるもの同士が情報を交換し合う実験を行なう予定です。 MPLSという例。下のレイヤで処理をする。 何が変わって、何が変わらないか。

24 実験予定会場 会場ごとの実験企画 グローバルループ 被験者約20名を対象に、実験企画「デリバリー写ラウンド~デリ写ら~」を行なう。
愛･地球広場 内容は日本広場と同様。 また実験中、舞台及びEXPOビジョンを使った解説デモンストレーションを実施する。 日本広場 被験者約50名～100名を対象に、実験企画「モリゾー、キッコロを探せ！」を行う。 長久手日本政府館 IT実証実験の運営本部となる。

25 モリゾー、キッコロを探せ！ 実施本部 実験会場 メンバー ■実験イメージ
　①参加者（100人想定）は、愛・MATEオレンジ端末とGPS付きの愛・MATEブルー端末の二つをもつ。 　　メンバーの様子（現在位置や各種イベントの記録）は愛・MATEオレンジ端末に搭載されたEVDO網経由で実施本部へ転送される。 　②メンバーは愛・MATEブルー端末に搭載されているカメラで、任意の場所を撮影する。 　③撮影された画像はアドホックネットワーク及びCCSによって、撮影場所近辺にいる他のメンバーと交換される。 　④次にその撮影場所を訪れたメンバーは、その場所で以前撮影された他のメンバーの写真を閲覧することが出来る。 　⑤これにより、何もない空間上にあたかも仮想的な写真館があるような体験が出来る。 　⑥いくつかの条件をクリアするとイベントが発生し、モリゾー・キッコロの姿が自分たちの写真に映し出されるというおたのしみ要素もあります。 実施本部 実験会場 GPS ② メンバー ③ ②写真 撮影 ①2つの端末 　を利用 ③画像は 　撮影場所 　に保持 ③ ③ ③近くの 　メンバーと 　写真交換 ④撮影された 写真閲覧可能 現在位置情報 各種ログデータ ④ ②写真 撮影 IEEE b アドホックモード ①端末位置を 表示 EVDO網 ④ 愛・MATEオレンジ 愛・MATEブルー ①現在位置等 を転送 ③近くの 　メンバーと 　写真交換

26 デリバリー写ラウンド~デリ写ら~ 実施本部 実験会場 ■実験イメージ
　①自転車タクシーと各駅に愛・MATEオレンジ端末とGPS付きの愛・MATEブルー端末を1台ずつ設置する。自転車タクシーや各駅の様子（現在位置や各種イベントの記録）は愛・MATEオレンジ端末に搭載されたEVDO網経由で、KDDIパビリオン内にあるサーバに送られる。 　②被験者は4人ずつ4つのチームに分かれている（被験者には知らされない）。 　③この４人は同じチームの人間が同じ駅に行かないように、バラバラにグローバルループ上の4つの駅に配置される。 　④各駅に配置されたメンバーは他の3つの駅を目的地として撮影した写真を自転車タクシーに向けて発信する。 　　発信された画像コンテンツは自転車タクシー上に搭載された愛・MATE端末に憑依し、自転車タクシーの移動を通じて目的の駅まで運ばれる。 　⑤停車駅に着いた自転車タクシーは、CCSの機能によって自動的に目的駅周辺にいる端末に運搬してきた画像コンテンツを配信していく。 　　タクシー停車時に周辺にいなかった端末は、駅に設置された情報キオスク端末を私書箱代わりにして、 　　後から自分宛のコンテンツを引き出すことが出来る。 　⑥なお、発信された画像コンテンツは同じチームの人間しか見る事が出来ない（これによって遠隔間でもメッセージの秘匿性は保たれる）。 　　このため、自分のチームメンバーが誰だったのかは、各駅でコンテンツを送信しあうことによって初めて分かることになる。 実施本部 実験会場 GPS イ ロ ③画像は 　撮影場所 　に保持 ①自転車タクシーに設置 現在位置情報 各種ログデータ IEEE b アドホックモード ①端末位置と情報 の伝播状況を表示 EVDO網 ハ 愛・MATEオレンジ 愛・MATEブルー ①現在位置等 を転送

27 画面イメージ マップモード画面 撮影モード画面 表示モード画面 ※画面ははめ込み合成です。 チェック 撮る！ 閉じる
from fe80::205:4eff:fe40:777b at Sat, 15 May :07: (JST) チェック 撮る！ モリゾー、キッコロ　××◎××× 閉じる マップモード画面 撮影モード画面 表示モード画面

28 実験の様子

29 アンケートによる ユーザビリティーの検証

30 被験者の属性 性別 職業 Q1　パーソナルコンピュータを持っていますか？ Q2　インターネットを利用したことがありますか？

31 Q4 通信機能つき携帯ゲーム機を持っていますか？ Q3 週にどのくらいインターネットを利用しますか？
サービスがあるとすれば利用しますか？

32 Q8　自分や他の人の撮った写真が、 撮った場所の近くに残されていくことが 分かりましたか？ Q9　大規模災害時等で電話やインターネットなどの通信手段が 利用できないことを想定したとき、今回のシステムは災害時等における コミュニケーションにおける利用法として有効だと思いますか？ Q11　ある場所にメッセージを残すということは、 皆さんの日常生活やお仕事の中で有効に活用できると思いますか？

33 まとめ 本研究の目的は、移動体のコンテクストを利用することにより、アドホックコミュニケーションにおける情報の氾濫を自律的にコントロールすること、またそのような特徴を利用したコンテンツ配信モデルを提案すること。 これを実現するシステムとしてContent Cruising Systemを設計した。設計したシステムはアドホックコミュニケーションという単純なメッセージ交換の手法に、シンプルなアルゴリズムを組み込むことによって、コンテンツが自律的に伝達される機構をもたらすものである。 実装したサーバントアプリケーションは、現行の携帯端末でも十分動作する内容であり、今後の普及が期待できる。 特定のサーバやインフラを必要としないコミュニケーションの事例として特定地域を対象としたコンテンツ伝達を想定し、シミュレーションによってその効果を検証した。 7月9日～10日に掛けて行なった日本国際博覧会会場での実証実験では、被験者100人による運用にも耐え得ることが検証されており、設計したシステムが実際の利用環境に近い状況でも十分運用可能であることを証明した。

34 今後の展開 工学的アプローチ コミュニケーション学的アプローチ これらの成果を論文誌にまとめる。 博士論文は2006年度に執筆予定。
シミュレーション上でのアルゴリズムのより詳細な検証を行なう。 コミュニケーション学的アプローチ 本システムで実現し得るコミュニケーションモデルを提案する。 これらの成果を論文誌にまとめる。 博士論文は2006年度に執筆予定。

35 以上です

36 質疑・応答 ご清聴ありがとうございました。