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。

近年来，虚拟化技术也在网络系统中开发，并且预计适应多元化通信服务所需的网络设计控制将是灵活而有效的。此外，由于通信服务多元化而导致的通信量的短期波动是显而易见的，并且需要执行短周期网络设计和控制的方法。在这项研究中，专注于为生物系统中灵活有效的信息处理机制建模的弓形领带结构，它将被引入网络服务设计中。在弓形结构中，核心核心在系统限制下密集配置，并且更有效地执行信息处理。另一方面，输入 /输出单元具有多种配置，可以灵活地响应系统周围环境的变化。根据先前的研究，基于弓箭结构的服务设计方法只能通过重建输入 /输出单元提供灵活的服务。但是，由于很难预测将来会生成哪些服务请求，因此不仅可以重建输入 /输出单位的适应性（环境适应性），而且还需要适应性波动的系统。能够继续更改配置。在这项研究中，我们根据弓形结构为整个服务功能网络设计了一种施工方法，以具有进化适应性。为了响应环境波动，有必要在服务功能和新的服务功能之间开发接口。在这种方法中，可以通过适当的比例保持输入 /输出单元来以低成本的形式进化核心和输出单元。模拟评估表明，服务功能网络的结构可以以低成本的形式继续发展，并且可以维持高服务的住宿。换句话说，实现了具有进化适应性的服务功能网络。

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