東京工科大学 コンピュータサイエンス学部 BLOG

ポルトガルで開催された国際会議で発表しました

クラウド・分散システム研究室の小山智之です．大学院コンピュータサイエンス専攻の修士2年です．2023年4月からはAWS Japanでサポートエンジニアとして働く予定です．

3月20日から3月22日までポルトガルで開催された国際会議  6th edition of Conference on Cloud and Internet of Things 2023 (CIoT’23) で口頭発表を行いました．CIoT’23はクラウドコンピューティングやIoTの分野を対象とした査読付きの国際会議です．参加者には博士課程(PhD)の学生や大学の教員，研究機関の研究者がいました．会場はポルトガルの私立大学であるLusófona Universityです．

口頭発表

発表のタイトルは，”Log message with JSON item count for root cause analysis in microservices” です．この発表では，マイクロサービスアーキテクチャで構成されたWebサービスで発生した障害の原因特定にかかる時間の削減を目的としています．マイクロサービスアーキテクチャは，Netflixをはじめとする先端企業のWebサービスで利用されているシステムの設計手法です．システム管理者はシステムで障害が発生すると，障害の原因特定と回復を行う必要があります．この原因特定には大量のデータを解析する必要があり時間がかかります．今回の発表では，通信内容とソフトウェアバグにより発生するシステム障害を対象に，障害の原因特定にかかる時間を短くするため，システム内の通信内容の違いを表現できる指標を提案しました．この指標をログメッセージに組み込むと，システム管理者は短い時間でシステムの障害の原因特定ができます．

当日の発表ではあまり緊張せずに落ち着いて話せました．これまで研究室のミーティングや外部発表を通して人前で説明する経験を重ねたおかげだと思います．質疑応答では質問の内容を聞き取れず不明確な回答をしていました．プレゼンテーション後に質問者と議論を行い質問へ適切な回答をしたり，実際のシステム運用の課題を教えていただいたりしました．

他の発表者は，博士課程(PhD)の学生が多く発表に慣れていました．他の発表から話すスピードやプレゼンテーションのやり方，スライドの構成を学べました．特にスライドの中にProblem formulation(問題の定式化)やCase study(ケーススタディ)がある発表は，発表内容が理解しやすく参考になりました．

初めての対面開催と海外渡航

これまでオンラインでの国際会議で発表する経験はありました．一方で現地開催（オフライン）での国際会議で発表する経験は初めてでした．現地開催ではオンラインでの開催に比べて参加者同士が交流する機会が多く刺激的でした．例えば，コーヒーブレイクでは他の参加者と研究テーマや出身国，所属組織について話ができました．これまで英語で雑談をする経験がなく，最初のうちは躊躇していました．慣れてくるにつれ自分から話かけて他の参加者と交流できるようになりました．英語を話すスキルは不足しているため，話したい内容が端的に表現できない苦労はありました．苦労を惜しまずコミュニケーションを取ろうと思う気持ちがあれば楽しめます．

実際にドイツの修士の学生とは，研究の評価実験で現実的なデータセットを用意する難しさについて意見が一致しました．評価実験では現実に近い環境やデータセットで，自らの提案した方式と既存研究の方式を比較することが望ましいです．なぜならそれらが現実に近いほど，自らの提案した方式が実社会で役立つこと（有用性）がアピールしやすいためです．一方でこうしたデータセットは大学で用意が難しいです．例えば，Amazonに代表されるショッピングサイトを想定する場合，利用者がどんな画面を遷移してどんな商品を購入したかが重要な情報になります．ショッピングサイトの運営事業者はこうした情報を含むデータセットを容易に入手できます．一方で大学ではショッピングサイトを運営していないため，データセットの用意が難しいです．ドイツの修士の学生もネットワークセキュリティの研究に取り組みながら現実的な攻撃のデータセットを用意する難しさを感じたそうです．たとえ母国語は互いに違えど，同じ研究の悩みをもつことが改めて分かりました．ちなみにこの学生は日本のワンピースが好きで漫画を収集しているそうです．こうした英語で専門的な分野の議論は刺激的で貴重な体験でした．左の図はコーヒーブレイクの様子です．日中は暖かく過ごしやすいですが夜は肌寒く寒暖差があります．右の図は参加者でのディナー(Gala Dinner)の様子です．海辺のレストランで交流しました．

これまでの人生で外国を訪れる経験がなく現地に到着するまでのあらゆる出来事が新鮮でした．その中でも飛行機の乗り継ぎは特に新鮮でした．今回の出張では，フライトの都合で成田国際空港（日本）から仁川国際空港（韓国）へ向かい一泊しました．その後，仁川国際空港からフランクフルト・アム・マイン国際空港（ドイツ）を経由してリスボン空港（ポルトガル）へ向かいました．それぞれの空港ではチェックインや入出国の審査，手荷物検査を受ける必要があります．また，搭乗前には空港のチェックインカウンタや搭乗ゲートの場所を調べる必要があります．こうした飛行機へ乗るために必要な一連の手順が国内線のフライトとは異なり新鮮でした．日本からポルトガルへ行く際には不慣れな一連の手順も，ポルトガルから日本へ帰る際には慣れて自分だけでも出来るようになりました．左の図はフランクフルト・アム・マイン国際空港です．チェックインカウンタが700以上あり広さに圧倒されました．右の図は飛行機の位置です．長い距離を移動するフライトであることを再確認しました．

 

ポルトガルの文化

空いた時間にリスボンの市内を観光しました．左の図はリスボンの街中の様子です．街全体が傾斜しておりレンガ造りの建物が並んでいます．ヨーロッパらしい景観です．右の図はベレンの塔(Belém Tower)の外観です．この建物は16世紀に建設されたそうです．

左の図は坂に停車中のトラムです．坂を移動するためにトラムがあります．落書きがされているのが少し残念です．右の図は高台から見たリスボンの夜景です．英語で論文を書いた苦労が報われたように感じた瞬間でした．

 

ポルトガル料理は美味しかったです．左の図は焼いた魚とポテトです．日本の焼き魚にイメージは近いです．右の図は焼いたチキンとズッキーニ，炊いたアワ(?)です．食事は基本の量が多くいつも満腹でした．日本人には親しみやすい食文化でした．

国際会議を終えて

博士課程の学生のモチベーションの高さに刺激を受けました．彼らは自分の研究テーマの説明や議論が積極的に行っていました．自分の研究テーマを他者に伝えてどうアピールするかを常に意識している様子が印象的でした．国際競争力にはこうした姿勢が重要ではないかと感じました．私もいずれは彼らのように英語で積極的に議論し，研究テーマを難なく英語で発表できるようになりたいです．国際会議への参加を通じて専門性を活かして国際的に活動する価値を認識しました．

英語でプレゼンテーションを行い，議論したりフィードバックをもらったりする経験の重要性を改めて感じました．これは自分が不足している点を認識できるだけでなく，新たな研究テーマのアイデアのヒントをもらえるためです．ただし，誰もが国際会議で発表できるわけではありません．発表するためには英語で論文を書いて査読を通す必要があります．英語で論文を執筆する過程は苦労の連続です．英語での論文執筆は日本語での論文執筆に比べて書き上げるために時間と労力がかかります．実際に私もCIoT’23に投稿する前に不再録（査読が通らない）を経験しました．その苦労を乗り越えなおかつ査読を通した人だけが，国際会議で自分のテーマを発表できます．たとえ，国際会議で発表までの過程で苦労が多くとも，その苦労を乗り越えるだけの価値があると思います．大学や大学院には国際会議で発表するために必要な能力を習得するための環境や機会が用意されています．在学生にはこの環境や機会を活かした対外的な成果の発表を勧めたいです．在学生の活躍を卒業生の1人として応援しています．

3/26にオープンキャンパスを開催します

3月26日（日）の来場型オープンキャンパス及びバーチャルオープンキャンパスの申込受付中です！

来場型オープンキャンパスは学部説明や研究室見学などを事前申込制、定員制で行います。八王子キャンパスやコンピュータサイエンス学部の様子を見て体験する絶好のチャンスです。

人工知能を用いた画像の生成、ロボットを制御するプログラミング、あなたの知らない信号処理の世界、ヘルスケア分野のデータサイエンスの事例、地域の課題をICTで解決する活動など、様々な研究を紹介します。東京工科大の学生・スタッフ一同、皆さんのお越しをお待ちしています。お会いできるのを楽しみにしています。

またオンライン型オープンキャンパスはオンデマンド動画などを申込制で配信します。2024年度からの新しい学びや2023年度入試結果説明などが3月25日（土）～31日（金）の期間にご覧になれます。

■３月オープンキャンパス紹介WEB

https://jyuken.teu.ac.jp/jyuken/index.html

■オープンキャンパス申込フォーム

https://www.teu.ac.jp/entrance/open/reception/index.html

ネットワーク処理道場の活動内容を紹介します

ネットワーク処理道場では，主にネットワークに関する幅広いトピックを，内容ごとにチームに分かれて取り組んでいます．本道場では様々な取り組みを行っていますが，その中で一部の取り組みを紹介します．

1. 仮想化技術の取り組み（西村克己，平野 達也）

私たちのチームは前半と後半に分けて2つのことを行いました．1つ目は，仮想ルータの構築を行いました．そしてもう一つは，コンテナ技術に関する管理と，より多様な処理を実現する環境構築です．

まずは仮想ルータについてですが，ルータは異なるネットワーク間の中継器のことです．これをパソコンの中で同じ機能を実装することを仮想ルータと呼び，通常のルータよりも通信速度を速くすることができます．また，コマンド上で設定することができるので，コマンドに慣れている人にとってはこちらの方が簡単にルーティングをすることができるそうです．実際にVMware vSphereの仮想環境を用いて構築しました．内部までのルーティングまではできましたが，外部へのルーティングに問題があり苦労しましたが，インターネットにおけるルーティングの流れを理解することができました．

2つ目は，Kubernetes(以後，k8s)を用いたArgoの実装を行いました．k8sは，Dockerのコンテナ上のアプリケーションを管理し，デプロイやスケーリングを自動化することができます．しかし，スケジューリングの処理を記述するために複雑なコードが必要です．そこでArgoを使うことで，k8sの複雑なバッチ処理を改善することができます．具体的な用途として大規模な処理である機械学習等に用いられています．私たちは，VMware vSphere，AWS(Amazon Web Service)の2つの環境でArgoを実装しました．VMware vSphereは，ポッド間の相互通信がうまくいかず，実装することができませんでした．AWSは，スムーズに構築することができ，プラウザのUI上で表示することが出来ました．これを通して，処理の分散，スケジューリングを学ぶことが出来ました．

Kubernetesの構成

Argoによるワークフロー処理例

2. コンテナ環境でのスケジューリングに関する取り組み（児玉光美，山本 竣也）

私達Kubernetesのスケジューリング班では，KubernetesとPython言語を用いて，自動スケジューリングによる負荷分散に挑戦しています．具体的には，Python言語を用いてノード一覧や各ノード名に対応するリソース情報，CPUの負荷情報を取得します．取得した情報を用い適宜最適な割り振りを行うようYAMLファイルを書き換え，それを元にスケジューリングを行います．これにより，空きの割合に基づく標準的なスケジューリングよりも，さらに柔軟で動的なスケジューリングの実装を目標として活動しています．

3. ECサイト構築/IPネットワーク（金光 駿弥，坂本 彩羽，筒井 友葵，松尾 実結）

こんにちは，ネットワーク道場の2年生の金光駿弥です．私はサークルとして，化粧品研究サークル（以下，LCC）に所属しておりますが，LCCが運営する化粧品販売ウェブサイト（以下，ECサイト）をリニューアルしたいという要望がありました．今までのECサイトはGoogle社が提供している「Forms」を使用して，オンライン販売を行っていました．新しいECサイトを開発するにあたり，費用がかからない，つまり，無料ですべてのリソースを準備しなければならない状況でした．本来，サイト構築・運営にはサーバが必要であり，オンプレミスかクラウドに設置する必要があります．しかし，オンプレミスやクラウド（Azure・GCP・AWS）は莫大なコストが掛かりやすいので，利用が出来ませんでした．そこで，無料のレンタルサーバである「Xfree」とウェブサイトを容易に作成できる「WordPress」を用いました．

LCC通販サイトの一部

また，セキュリティを向上させるためにURLの先頭を「http～」から「https～」に変更しました．これを行うことによって，セキュリティの向上はもちろん，SEO（Search Engine Optimization，検索エンジン最適化）対策を施せます．

実際に「使えるもの」を開発するためには自分のみならず，LCCのメンバーと話し合う必要がありました．しかし，LCCのメンバーのほとんどは応用生物学部の学生のため，専門知識に関する共通認識を持たせることが大変でした．完成までに何回も試行錯誤してようやく納得してもらう結果になりました．その結果，リニューアル前のものと比較し，ユーザが視覚的に見やすい且つ操作しやすいECサイトになりました．

また，その他のWebシステムの開発も行いました．この場合，Webページを動的に表示を行うために，PHPを用いて作成しました．PHPはECサイトでも広く利用されており，会員情報の登録や削除・更新，商品を購入するシステムなどの機能を実装することができます．PHPの特徴として挙げられるのが，HTMLで記述しているファイルの中に埋め込んで使えることです．これにより，HTMLとPHPのファイルを１つにまとめられ便利です．埋め込む際は，下図のようにマークアップすることで可能になります．

また，PHPと共にWebページ作成の際によく使われるJavaScriptという言語があります．PHPがサーバーサイドの言語であるのに対し，JavaScriptはクライアントサイドの言語と言われています．PHPの処理はWebサーバ側で行われるのに対して，JavaScriptの処理はWebページを参照するユーザー側のブラウザで行われます．そのため，PHPはサーバ側にあるSQLなどのデータベースと連携することができます．

さらに，JSP/ServletによってWebシステムの構築も行っています．JSP/Servletとは，簡単に言えばJavaでWebページを作成できるものです．通常は，HTMLと言われる言語でWebページを作成しますが，ECサイト（楽天市場やAmazon）などの個人に合ったWebページは動的に生成されているため，HTMLのみでは書ききれません．

上の図は，JSP（Java Server Pages）ファイルです．ベースがHTMLで書かれていますが，14行目あたりから見てみると，Javaを用いて書かれています．このファイルはサーバ内でServlet（JavaベースにHTMLを追加したもの）に変換されます．最終的にクライアント側にはHTMLのファイルが送信され，Webページが表示されます．

その他，ネットワークの仕組みについてチーム内で教え合ったりしました．例えば，IPネットワークでのルーティングの仕組みや，CISCO Packet Tracerというネットワークシミュレータを使って，仮想的なネットワークを構築して通信の疎通確認を行いました．これらを通じて，現在のネットワークの仕組みの裏側を知ることができました．

4. IoTに関する取り組み（奥田 滉大，米満 麗旺乃，内野　彰紀）

様々な場所の状態を1つの地点からどのような状態であるか確認することができたら様々なことに利用することができそうですよね．それを実現するためにIoTの技術を利用することができ，それの簡易的なものをこの道場で触れました．複数の地点に小さなコンピュータとセンサを設置して，それらをネットワークで接続して情報を1つの地点に集めるということができます．データを収集する際，情報収集を行うコンピュータではパワーが足りないのに加え，状態を分かりやすく認識するために，情報を送る側と受け取る側の間に，情報を整理するコンピュータを追加して異常な数値のみを選別して送信するようにします．

IoTにおけるセンシング情報の取得

実際にこの道場で行っていることは，簡易的にこれを再現するために複数ではなく1対1での通信をラズベリーパイとノートパソコンで行い，その間にジェットソンを利用して情報を整理するということを行っています．そこで送る情報は，ラズベリーパイにカメラを接続してその情報をノートパソコンに送るということをしています．その際にその写真にOpenCVという画像処理のできるものを利用して，人が写っているかを確認して顔の部分を四角く囲うという加工を行っています．

今回構築したpub/sub通信の仕組み

最後に

他にも様々なメンバーが活動を行っています．例えば通信の高速化に関する技術調査や動作確認，ネットワークに関する資格対策等も検討しています．興味があれば，ぜひ参加してみてください．