【研究分野】ソフトウエア

【研究領域課題番号】21300006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

横断的関心事 / アスペクト指向 / 文脈指向 / セキュリティ / 意味論 / 型安全性 / プログラミング言語 / モジュール性 / 最適化 / アスペクト指向プログラミング / セキュリティーポリシー / イベント駆動 / 文脈指向プログラミング / モジュール化 / EventCJ / ContextJ / セキュリティポリシー / AspectJ / 分散ソフトウェア

【研究成果の概要】

横断的関心事や環境に適応した振舞をモジュール化するアスペクト指向プログラミング・文脈指向プログラミング言語に関して、基礎的な計算体系の構築・型システムの改良による記述力の向上・セキュリティ応用のための言語提案・事象に基づく制御機構を持った言語提案による応用範囲の拡大といった研究を行った。これらの提案はJava,AspectJを拡張した言語処理系を作成し、実際のアプリケーショプログラム記述を通して有効性を検証している。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2012

【配分額】12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)

【研究分野】計算機システム・ネットワーク

【研究領域課題番号】17650012 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

クラスタリング / プライバシ / セキュリティ / 遺伝的アルゴリズム / k-means / 巡回セールスマン問題 / 最適化 / 経路探索 / 準同型暗号 / SNP / 一塩基多形 / テイラーメイド医療

【研究成果の概要】

本研究ではネットワーク上の経路探索とクラスタリングの二つのアルゴリズムについて、そのセキュリティ要件を明らかにし、これをプライバシを保護しつつ実行するためのプロトコルを考案した。
・プライバシアウェアな最適経路探索サービス
平成17年度ではWeb上の経路探索サービスにおける、クライアントが入力した訪問地点や訪問日時などの個人情報を開示することなく最適経路探索を探索するための局所探索法を考案し、一回のクエリについて要する計算時間および通信量を定数オーダーまで削減した。平成18年度では局所探索を遺伝的アルゴリズムに発展させることで、最終的に得られる経路の最適解からの誤差率を10^<-3>%以下と、極めて最適解に近い解をプライバシを保護したままで得ることに成功した。これらの研究成果は国内シンポジウム(暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS)において口頭発表により公表した.またGenetic and Evolutionary Computation Conference (Gecco2007)にて発表予定である.
・k-meansクラスタリングにおけるユーザー志向プライバシ保護
本稿ではPeer-to-Peer(P2P)ネットワークにおけるプライバシを保護したk-meansクラスタリングを提案した.Privacy-Preserving Data Mining (PPDM)は分散して蓄積されたデータを用いて、互いにデータを開示することなくデータマイニングを実行する技術である.従来のPPDMは参加ノード数が比較的少ないことを想定しているが、参加ノード数が多い場合には、(1)メッセージ交換におけるグローバルな同期が保障されない,(2)参加ノードはプロトコル実行中に停止するか,接続が切断される可能性がある,などの可能性を考慮すべきである.このような困難さに対処しつつ,プライバシ保護と計算効率性を両立させるために,プライベートな非同期平均計算プロトコル(private AACとプライベートな最近接点決定(private EDC)を組み合わせたk-meansを提案した.提案プロトコルはノード数が10^4程度の大規模ネットワークにおいても,現実的な時間に完了することが数値実験により示された.これらの研究成果は国内シンポジウム(電子情報通信学会コンピュータセキュリティ研究会(IPSJ-CSEC)において口頭発表により公表した.

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)

【研究分野】ソフトウエア

【研究領域課題番号】17500016 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

性能最適化 / コンパイラ / 分散環境 / セキュリティ / 形式化 / 分散スケジューリング / 検証 / 自律分散性 / 最適化 / 最適化コンパイラ / 型システム / Itanium2 / メモリモデル / XSLT

【研究成果の概要】

本研究の目的は検証付きコンパイラ(Verifying Compiler)をコンパイラ最適化に適用し、最適化の数理的な性質を明らかにし、適用の地平を拡大することにあった。検証付きコンパイラ(Verifying Compiler)は、もともとHoareの提唱したプログラムの正当性を併せて証明するコンパイラシステムとして21世紀の課題として提唱した概念である。本研究で目指すのは、コンパイラ最適化における上のような危機的状況に対応すべく最適化をその正しさの証明を込めて適用するコンパイラの構築であり、最適化検証つきコンパイラ(Optimization Verifying Compiler)と呼ぶべきものである。
本年度は特に、情報処理環境の急速な変化に対応し、Webを含む分散処理環境において「最適化」の知識がどのように抽出できるかの研究を行った。
具体的には、Folksonomyを対象にしてそこからプログラミングに有用なさまざまな概念を抽出することができた。抽出結果は直感的に正しいことを確認した。また分散環境における計算記述の形式化がセキュリティの記述と密接に関係することをあきらかにできた。具体的には、ワークフローの意味論の厳密な形式化をおこない、(形式化された)文書で表現する方法を提案した。
さらに、上と関係して具体的に最適性能のコードを探索するため、つまり「コンパイラ最適化を超えたパフォーマンスチューニング」について結果を得ることができた。具体的には数値計算に代表される性能を求める分野にプログラム変換の高階関数の理論を応用して、探索空間を広げることに成功した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】3,740千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 240千円)

【研究分野】社会システム工学・安全システム

【研究領域課題番号】16201033 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

情報システム / 最適化 / セキュアネットワーク / 経営学 / 確率論 / ファイナンス / 金融リスク / 信用リスク / IT / ネットワーク / セキュリティ / 信用情報共有基盤 / XBRL

【研究成果の概要】

本研究の目的は、金融リスク管理のための新しいITモデルの研究と開発である。
・金融リスク評価の精緻化
まず、信用リスクの定量分析のための中小企業の財務データベースを構築した。そのデータベースを利用して、新しいタイプの銀行ローンの適正貸出金利算出モデルを開発した。モデルの主要な特徴としては、財務データベースに基づく伝統的な統計的アプローチと確率解析によるクレジット・デリバティブの価格付け手法とを組み合わせたものであるということである。また、多目的遺伝アルゴリズムによる信用スコアリングモデルのチューニングに関する研究を行った。
・最適化技術の向上
不確実な状況下においてトラッキングエラーを最小化するモデルを構築した。また、その最適解を効率よく求める手法を開発した。リスクを回避するため、考えうる最悪の状況下での誤判別率を最小化する判別問題についての基礎研究を行った。適用できる確率微分方程式のクラスに制限がなく高次近似が可能な、楠岡近似の画期的なアルゴリズムの開発に成功した。さらに、この手法が数理ファイナンスの問題に非常に有効であることを実証した。
・IT環境の構築
電子商取引において重要なディジタル署名に関して、structured aggregatesignatureという署名法を構築するとともに、Rabin型署名の既存の安全性証明の誤りに対する訂正法を導出した。信用情報共有基盤技術としてのXBRLおよびサイバー金融システムの研究を行った。そして、日本における金融庁のEDINET、東京証券取引所のTDnetに代表されるXBRLの取り組みの支援をした。
以上の研究成果を合計19本の論文(査読付き)と1冊の図書で発表を行った。また、研究期間中にシンポジウムやワークショップを計6回開催することにより、積極的に情報収集を行うとともに、上記の研究成果を内外に周知した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2007

【配分額】48,490千円 (直接経費: 37,300千円、間接経費: 11,190千円)

【研究分野】メディア情報学・データベース

【研究領域課題番号】16650018 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

データベース / プライバシー / セキュリティ / XML / 情報流通 / アクセス制御 / アルゴリズム / 最適化 / 情報保護

【研究成果の概要】

行政機関や医療機関,民間企業などの組織間の情報流通において,個人情報保護などで重要でなXML文書のアクセス制御の特徴として,XML文書の木構造に対応し,部分木の細かい単位でのアクセス制御ルールを設定するという細粒度制御が重視される.
XML文書による情報流通の特色として,多数の組織間で流通が行われるが,個々の組織間では異なるXML文書のアクセス制御ルールを採用していることである.地方公共団体や医療機関や民間企業では,組織ごとに異なる個人情報保護ポリシーを採用しているのが現実であり,また今後は個人が自己の情報に関するポリシーを定義することが重視される.
本年度は,組織間でXML文書を流通させる場合に,共有がポリシーにより禁止されている文書を検出する手法の開発を行った.指定したキーワード集合を含むXML文書を情報送信の際にフィルタリングする簡便な手法があるが,これでは多くの指定した内容を含まない文書もフィルタリングされてしまい,人手による選別の手間が増大する.そこでXML文書の構造に基づいて,指定したキーワード集合が互いにどれくらい離れていれば,ひとつの内容を構成するキーワード集合とはならず,フィルタリング対象から外すことができるかについて検討し,XML文書の木構造での距離モデルをいくつか定義し,実際のXML文書に適用して有効性を確かめる実験を行った.
一方,XML文書は企業や行政機関において,内部統制の面から更新で生じるすべての過去のバージョンを保存することが行われるようになってきている.アクセス制御の観点からは,1つのバージョンのアクセスを制限した場合,それと同じ内容を含むバージョンも同じ制限を行う必要がある.このために必要な,XML文書のバージョン集合のモデル,その上でのアクセス制御モデルを構築した.またXML文書のバージョン集合を差分により記憶効率よく蓄積する手法を示し,その上で提案したアクセス制御ポリシーを評価するアルゴリズムを示した.

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】2,800千円 (直接経費: 2,800千円)