動画配信サービスのための軽量分散協調キャッシュ基盤の研究

電気通信大学博士（工学）2017時刻に関係なく動画を視聴できるオンデマンド動画配信(Video-on-Demand; VoD) サービスの普及に伴い，インターネット通信量は急激に増大している．インターネット通信量は5年で3倍の速度で増加すると見込まれており，2020年にはインターネット通信量の80%以上を動画通信が占めると予測されている．増大する通信量はルータやスイッチなどの通信機材の増設や刷新で対応できるが，通信量の増加に伴い継続的な増設が求められるため，経済的ではない． 　VoDサービス事業者は一般に，コンテンツ配信ネットワーク(Content Delivery Network;CDN) 事業者に大容量コンテンツの配信を委託している．CDN事業者は，世界中のユーザから近い位置にキャッシュサーバを設置し，大規模なキャッシュネットワークを構築している．各キャッシュサーバはコンテンツがネットワークを通過する際にデータをコピーしておき，再利用することで，通信量を削減している．動画コンテンツは一度アップロードされると滅多に更新されることがないため，キャッシュサーバは重複する通信を削減できる．このようにすることで，キャッシュサーバは遠くの配信サーバとの通信回数を削減し，効率よくインターネット通信量を削減する．しかしながら，キャッシュ容量には上限があり，動画コンテンツは継続的に追加されるため，1台のキャッシュサーバにすべての動画コンテンツを保持させることは現実的ではない．また，CDN事業者のキャッシュサーバは設置拠点が限られているため，キャッシュサーバの通信量や，キャッシュサーバまでの経路を提供するインターネットサービスプロバイダ(Internet Service Provider; ISP) 内の通信量を削減できない．その結果，通信路の混雑や通信量の増大を招いてしまう． 　CDN事業者は，複数のキャッシュサーバでキャッシュされたコンテンツを共有することで実効キャッシュ容量を拡大し，通信量削減と負荷分散を図ろうとしている．このような手段はデータ転送路を制御するトラフィックエンジニアリングをもとに実現されるが，CDN事業者はISPの物理ネットワーク形状やリンク帯域等に関する知識をもたないため，効率よくキャッシュサーバを協調させることが難しい．そのため，近年はISP事業者が自社のネットワーク中にキャッシュサーバを配置し，トラフィックエンジニアリングを駆使して協調動作させることで，分散協調キャッシュネットワークの構築を検討している．このような方法をとることで，ネットワークとキャッシュサーバの両方を同一の事業者が管理するため，効率の良い通信量削減が実現できる．ISPが管理するISP内のキャッシュネットワークはTelco-CDNと呼ばれる． 　最近の研究では，Telco-CDNのキャッシュサーバを効率よく管理する方法が提案されている．典型的には，複数のキャッシュサーバで保持するコンテンツの規則を設定しておき，各キャッシュサーバで異なるコンテンツを保持させることで，実効キャッシュ容量を拡大し，通信量の削減が実現されている．しかしながら，このような方法は各コンテンツのアクセス頻度情報を考慮しないため，人気上位のコンテンツを保持する数台のキャッシュサーバに負荷が集中してしまう．また，効率の良いコンテンツ配置を求める最適化問題を設定して計算することで，通信量削減効果の高い分散協調キャッシュを実現する研究も行われている．しかしながら，最適化問題の計算には長時間の計算を要する一方で，VoDサービスの動画アクセスパターンは1時間で20-40%程度変化してしまうため，計算が終了した時点で最適なコンテンツ配置との乖離が生まれ，通信量削減効果が低減してしまう． 　本論文では，VoDサービスのアクセス傾向を効率よくキャッシュする2種類のキャッシュ制御アルゴリズムを提案し，組み合わせて利用することで，通信量の削減を図る．まず第1に，2種類の異なるキャッシュアルゴリズムを組み合わせたハイブリッドキャッシュアルゴリズムを提案する．このアルゴリズムは，異なるキャッシュアルゴリズムをネットワーク中に混在させたり，1台のキャッシュサーバのストレージ領域を分割してアルゴリズムを混合して利用することで，急激に変動する動画アクセスを効率よくキャッシュして，高い通信量削減効果を維持する．アクセス頻度の高いコンテンツを保持するLeast Frequently Used (LFU)ベースのアルゴリズムで高い通信量削減効果を実現し，最近アクセスされたコンテンツを優先的に保持するLeast Recently Used (LRU)ベースのアルゴリズムで急激なアクセス傾向の変化に追従する． 　第2に，色タグ情報を用いた分散協調キャッシュ制御手法を提案し，キャッシュネットワーク中のコンテンツ配置を効率よく制御する．この方法は，コンテンツとキャッシュサーバの両方に色タグを設定し，色がマッチする場合にキャッシュするよう制御することで，コンテンツを分散配置し，実効キャッシュ容量を拡大する．具体的には，先に述べたハイブリッドキャッシュのLFU領域に色タグを設定し，大容量な分散協調領域として利用するとともに，小容量なLRU領域ではタグ情報にかかわらずコンテンツをキャッシュさせることで，動画アクセス傾向の変化に追従する．アクセス頻度の高いコンテンツほど多数の色を割り当てることでユーザからのホップ数を短縮し，コンテンツ配信サーバだけでなくISPネットワーク内部の通信量も効率よく削減する．色タグ情報の軽量管理手法と，色タグ情報を活用する経路制御アルゴルズムも合わせて提案し，軽量な計算オーバヘッドで高い通信量削減効果を実現する． 　ハイブリッドキャッシュアルゴリズムの評価では，新規にアクセス頻度の高いコンテンツを追加しても，LFUベースのキャッシュ領域で高い通信量削減効果を達成しつつ，LRUベースのキャッシュ領域で通信量を維持できることが示された．また，色タグ情報に基づく分散協調キャッシュアルゴリズムは，遺伝的アルゴリズムで計算した準最適制御に近い通信量削減効果を実現し，その計算オーバヘッドも小さく抑えられることを確認した．また，色タグ情報を活用した経路制御アルゴリズムは，最短経路制御と比較して31．9%の通信量削減効果を得られることを確認した．doctoral thesi

[自著紹介] 『遅考術 : じっくりトコトン考え抜くための「10のレッスン」』

departmental bulletin pape

Effect of glycyrrhizin administration followed by symptom-based antimicrobial selection therapy on antimicrobial use in clinical mastitis without systemic symptoms

In bovine mastitis, antimicrobial treatment is often initiated before the causative organism is identified a problem in the prudent use of antimicrobials. In this study, we aimed to reduce the total amount of antimicrobials used in mastitis treatment by administering glycyrrhizin, an anti-inflammatory drug, instead of antimicrobials at the onset of clinical mastitis without systemic symptoms, followed by symptom-based antimicrobial selection therapy (ST), to examine the effect of this treatment strategy on treatment outcomes and antimicrobial use. Comparisons between cases that received antimicrobial treatment starting from the day of diagnosis (blanket antibiotic therapy [BT] group: 33 cases) and cases that received ST starting from the day after the diagnosis (ST group: 57 cases) revealed no difference in the cure rate, milk withholding period, or recurrence rate. However, the ST group had a significantly lower amount of antimicrobials than the BT group. Additionally, a single administration of glycyrrhizin before ST significantly relieved the udder symptoms and reduced the antimicrobial amount when compared with cases without glycyrrhizin administration. Thus, a single administration of glycyrrhizin followed by ST can reduce the total antimicrobial use.journal articl

[自著紹介] 『思考力改善ドリル : 批判的思考から科学的思考へ』

departmental bulletin pape

仮想現実世界で善く生きるための倫理学的・政治哲学的な問題についての覚書 : チャルマーズ『リアリティ＋』における論点の概観を中心に

科学研究費補助金・挑戦的研究（萌芽）（21K18351）departmental bulletin pape

人工知能・科学・人間のトリロジーの将来

人工知能（AI）は，科学的探究において非常に大きな役割を担いつつある．しかし，AIは単に科学的探究を効率的に前進させる道具として働くにとどまらず，その使用は科学のあり方そのものに重大な転換をもたらす可能性がある．AIの行う情報処理は，人間には理解困難なブラックボックス的性格がしばしば見られるが，そこからは，AIが科学と人間の従来の結びつきを根本的に変化させ，最終的には人間を科学から切り離してしまうのではないか，といった懸念が生じるのである．本稿では，そうした懸念の内実を明らかにし，それにどのような対応策があるのかを概観・検討したうえで，AIと科学，そして人間の三者が形づくる関係の将来について考察する．具体的には，説明可能・理解可能なAIの開発を目指す研究も対応策として始まっているが，その成功は必ずしも保証されていない．しかしそれでも，たとえば脳の研究とAIの研究とが相補的に進められるような，新たな領域を切り開いていける可能性は十分に残されている．結論部では，これから当面のあいだ続くのは，AIを媒介にした新しい研究領域が次々と登場し，まさにそのことによってAIと科学と人間がいっそう緊密な関係を取り結んでいく将来であるとの見通しを示している．Artificial intelligence plays a huge role in scientific inquiry. However, AI does not merely act as a tool to advance scientific inquiry efficiently. Its use could lead to a profound shift in science itself. AI’s information processing often has a “black box” nature, which is difficult for humans to understand. The concern which arises is that AI will fundamentally alter the traditional link between science and humans and separate humans from science. This paper aims to clarify the nature of such concerns, outline and examine how to respond to them, and discuss the future of the relationship between AI, science, and humans. Specifically, research has begun to develop explainable and understandable AI as a response. However, its success is only guaranteed sometimes. There remains ample potential to open new areas where, for example, brain research and AI research can be complementary. The concluding section of this paper highlights the prospect of a future in which AI‒mediated new research areas will continue to emerge in the foreseeable future. This will bring AI, science, and humans closer.本研究は，科学研究費補助金・挑戦的研究（萌芽）「コンピュータ化によるパラダイム変化とその対応」（課題番号：21K18351）にもとづく研究成果の一部である．departmental bulletin pape

Effect of feeding spent coffee grounds on the methane production in bovine rumen

The environmental impact of methane, a greenhouse gas emitted from ruminants, is a pressing issue and methods to control methane emissions from ruminants are being investigated worldwide. In this study, we investigated the effects of the administration of spent coffee grounds (SCG) on methane production in the rumen in two cows. In the control condition (days 1 and 2), the cows were fed a basic diet twice daily (roughage and concentrate), and in the SCG condition (days 1 and 2) sequentially, the cows were fed the same basic diet and administered SCG into the rumen twice daily. The methane and carbon dioxide concentrations in rumen gas were measured via a fistula after feeding on days 2 in both cases of the study. The measurements were made using a newly developed gas measurement system with a portable gas monitor, and data were obtained for the control condition and SCG condition at each measurement time. The methane ratio at each measurement time was calculated from the methane and carbon dioxide concentrations, and compared between the two conditions. Statistical analysis showed no significant difference between the two conditions in the methane ratios after the morning (P=0.108) and afternoon feedings (P=0.345). However, the methane ratios before the morning (P=0.043) and afternoon feedings (P=0.008) were significantly lower in the SCG condition than in the control condition, suggesting that the administration of SCG may suppress methane production in the rumen.journal articl

Antimicrobial susceptibility of bovine clinical mastitis pathogens in Japan and development of a simplified agar disk diffusion method for clinical practice

This study aimed to examine the antimicrobial susceptibility of bovine mastitis pathogens in Japan and develop criteria for testing antimicrobial susceptibility using the simplified agar disk diffusion (ADD) method that is currently being used in clinical practice. Milk samples from 1,349 dairy cows with clinical mastitis were collected and cultured. The minimum inhibitory concentrations (MICs) of the antimicrobials were determined for 504 strains of 28 bacteria. Of the gram-positive bacteria, most Staphylococcus spp. were susceptible to penicillin G (PCG), kanamycin (KM), oxytetracycline (OTC), cefazolin (CEZ), pirlimycin, enrofloxacin, and marbofloxacin. Streptococcus spp. and Trueperella pyogenes showed resistance to OTC and KM. Most gram-negative bacteria were resistant to OTC and CEZ and particularly susceptible to fluoroquinolones. To develop the criteria for a disk diffusion test of the simplified ADD method, the relationships between MICs and diameters of inhibition zones (DIZs) were analyzed and compared with the conventional method. The susceptibility breakpoints of several antimicrobials were lower for both gram-positive and gram-negative bacteria. Particularly for gram-positive bacteria, the application of the new criteria lowers the breakpoint for PCG, suggesting that the use of PCG instead of CEZ may increase. The results suggest that use of these criteria for the simplified ADD method may lead to appropriate antimicrobial choice and consequently the appropriate use of antimicrobials in clinical practice.journal articl

Improved Search for νμ→νe Oscillation in a Long-Baseline Accelerator Experiment

journal articl

spicata

Distichlis spicata (Linnaeus) Greenesaltgrass;seashore saltgrass;coastal saltgrass;alkali saltgrass;alkaline grass;inland saltgrassdistichlis dresséDistichlis strictaMilk River Valley; Gold Spring Municipal Park, 1.5 km SE of Milk River towndry mixed grassland: prairie incised river valley -dry meadow3325 feetBouteloua - Stipa - Hedysaru