6) 生物の頑強性，自律性に着想を得た情報ネットワークアーキテクチャの構築に関する研究

本研究テーマは，近年のインターネットの飛躍的な発展に伴って顕著になりつつある諸問題を， 生物学の研究において得られた知見をもとに解決し，ネットワーク分野の新たなブレークスルーを切り拓くことを目的としている． そのために，以下の３段階に亘る課題を設定することによって，研究を早期に立ち上げるとともに， 将来のネットワークのあり方に対する展望を視野に入れた研究を進めている．

6.1) 新しく発展しつつあるネットワークのための通信技術の確立

最近急速に発展しつつあるP2P (Peer-to-Peer)ネットワーク，アドホックネットワーク，センサネットワークにおいては， さまざまな個別要素技術の確立が急務になっている．後述するように，これらのネットワークにおいては，拡張性や自律性， 適応性などの特性が求められており，これらは生物システムの持つ頑強性，適応性，自律性（自己組織化）などによって解決できる 可能性が大きい．ただし，それらがネットワークの問題をすべて解決するとは到底考えられず，何が役立ち，何が問題となるか， 何が足りないかといった点を明らかにすることも本課題の重要な目的である．

具体的な第1フェーズの目標は，生物に学ぶネットワーク制御を新しいネットワークに対して適用し， 個別要素技術の確立を図ることである．対象としているものは，P2Pネットワークにおける資源発見機構やキャッシング機構， アドホックネットワークにおける輻輳制御や経路制御，センサネットワークにおける電力制御や経路制御，クラスタリング手法などである． これらによって，生物システムの頑強性，適応性，自律性や自己組織化手法に学びつつ，新たなネットワーク制御を実現していく． 生物界の挙動を情報システムに持ち込んだ例としては過去にも遺伝子アルゴリズム(Genetic Algorithm) やACO (Ant Colony Optimiza-tion) などがあるが，これらはそれぞれ，遺伝子をモデル化したり，ありの生態を模すことによって最適化問題を解くというものであり， 上に示した本テーマの目標とは根本的に異なるものである．

なお，本テーマにおいては，生物の様態や挙動を数理モデルとして扱われているものをネットワーク制御に持ち込んでいる． これがないと，現象や制御の説明を生物に例えて説明するだけの単なるアナロジーに過ぎないものになる．数理モデルを扱うことにより， その安定性やパラメータ感度に関する数学的な議論も可能となり，その意味は大きいと考える．

以下にも示すように，本テーマにおけるこれまでの研究成果においては，「群行動によるインテリジェンス」，すなわち， 間接的なインタラクションによって全体の制御を実現したり，あるいは環境を介した通信によって全体の制御を実現するものであり， 複雑系で議論されるところの「要素の寄せ集めではなく，パーツの集合体以上の振る舞い」を期待できるものである．

6.1.1) 適応性，耐故障性を有するP2Pメディストリーミング機構

1.1.1)参照

6.1.2) アトラクタ選択モデルにもとづくマルチパス経路制御

1.3.2)参照

6.1.3) 同期型センサ情報収集機構

2.1.3)参照

6.1.4) クラスタ型センサ情報収集機構

.1.4)参照

6.1.5) 確実かつ迅速な緊急情報伝達機構（沖電気社との共同研究）

2.1.5)参照

6.1.6) アドホックネットワークのためのスケーラブルでロバストな経路制御手法に関する研究（大阪大学大学院情報科学研究科今瀬研究室との共同研究）

2.2.1)参照

6.2) ネットワークアーキテクチャの見直し

アプリケーション層を含めたインターネットの各層における制御の見直しの必要性が，最近活発に議論されている． 特に，ネットワークの巨大化に伴う諸問題は，上記第1フェーズの知見に基づいて解決できる可能性が大きいと考えられる． また，特にP2P ネットワークやアドホックネットワークなどにおける資源発見機構は，既存ネットワーク技術を変革する可能性が 大きいと考えられ，それを考慮しつつ各層制御について見直しを図っていく．具体的な目標は，ワイヤレスモバイル環境を含めた現状の インターネットの各層における制御はこのままでよいのかという根源的な問いに対する解答を得ることである．

6.2.1) 生物の増殖モデルに基づくTCPの輻輳制御方式

3.1.5)参照

6.3) 適応複雑系としてのネットワークにおける制御技術の確立

上記第2フェーズにおけるネットワークアーキテクチャの見直しを進めていき，適応性に富むネットワークの構築を行えば， 必然的に適応複雑系としてのインターネットに行き着くことが予測でき，第2フェーズで得られた研究成果に基づいた制御技術の確立が 本課題の最終的なゴールとなる．

適応複雑系としてのインターネットにおける頑強性や安定性の確保は適応複雑系を特徴付けるものとして以下が挙げられる． また，ネットワークにおいて相当するものを同時に示す．

  1. （フィードバック）制御：TCPそのもの，各階層におけるフィードバック制御
  2. 冗長性：IPの経路制御
  3. モジュール化：プロトコルの階層化，ノードやエンドホストの自律的制御
  4. 構造安定：AS単位の階層化，センサネットワークやアドホックネットワークの自己組織的クラスタリング

すなわち，ネットワークの構造自体が適応複雑系をなしているといっても過言ではない．特に最近では，ネットワークにおいてもパワー則が数多く発見され ており，このような現象の原因を解明できれば，耐故障性と最適性や最適解への収束速度との関係が明らかにできるであろう． さらに，前章で述べた共生ネットワーク環境は，共生機構を階層化することによって適応複雑系の様相を呈するであろうことは， テーマ1の研究によって徐々に明らかになっている．特に重要な点は，インターネットは他の複雑系と異なり，制御可能であるという点である． すなわち，インターネット自体が複雑系に関する巨大な実験場と見ることもでき，本研究テーマで得られた知見を他の複雑系に関する研究に フィードバックすることも将来的には可能であると考えている．

6.3.1) オーバレイネットワーク共生環境

1.3.1)参照

6.3.2) 物理網特性を考慮したP2Pネットワーク構築手法

1.3.3)参照

6.3.3) べき乗則に従うネットワークにおけるネットワーク設計手法に関する研究

5.2.3)参照

6.3.4) べき乗則に従うネットワークにおける経路制御手法に関する研究

5.2.4)参照

6.3.5) インターネットトポロジの計測とモデル化手法に関する研究（大阪大学大学院工学研究科滝根研究室との共同研究

5.2.5)参照