2.3　2003年度SDPの活動計画

2.3　2003年度SDPの活動計画

　ワークショップからの提案を受けて、米国政府は、通称Blue Book 2003と呼ばれる「ネットワーキング及び情報技術研究開発 ― 2003年度大統領予算教書補足資料」[3]において、SDPに対する2003年度の活動計画を以下のように示している。

2.3.1　取り組み方針

　2002年に、半導体業界は地球上にいる人間の数より多いコンピュータ用チップを生産すると予測されている。これらチップの約1％だけが認識可能なコンピュータに使われ、ほとんどは他のタイプの機器に組み込まれる。すなわち、小さなものでは携帯電話、ポケットベル、パーソナルデジタルアシスタント（PDA）やリモコンであり、大きなものとしては車、飛行機、製造機械、兵器システム、緊急警報ネットワークのような複雑な物理的システムなどである。組み込み型コンピューティング技術にとって最も有望な新しい方向は、ほとんどリアルタイムで重要なデータを収集し、転送することのできるネットワーク化されたマイクロセンサシステムである。このようなセンサ網は、環境と危険モニタリング、科学的農業、輸送管理、戦闘場面における偵察と早期警戒システムを含む、広範囲のアプリケーションに使われるようになっている。
　IT研究者が、国家のコンピューティング及び情報通信インフラストラクチャ上で動いている現世代のソフトウェアの重大な技術的脆弱さに取り組もうとしたとき、IT研究者は、組み込み型技術における初期の変革において、独特の新しい難問に直面した。今日のソフトウェアは、その開発とメンテナンスに巨大な金額が費やされているもかかわらず、必要とされているほど相互運用性がなく、拡張性もなく、また、コスト効率に優れているわけでもない。
　この問題を解くかぎは、これまではプログラミング“ウイザード”という寂しい技術によって行われてきたソフトウェア設計と開発を、質の高い結果を得るために広く受け入れられる原理、方法、最良の経験で支配された形式的枠組みの科学と工学の学問分野に変換することである。技術者は、技術的要求を満たした詳細な設計図、関連する基本原理や関連材料に対する最先端の訓練で養われた知識、長持ちする品質保証された構成部品を作るためのコスト効率の良い開発プロセスを持たずに、つり橋を架けるような夢を見ることはない。わが国のインフラストラクチャに根を下ろす重要な基盤として、ソフトウェアは少なくとも科学的に設計されたものであるべきである。
　NITRDの研究のひとつは、ソフトウェア開発の新しい科学のために、モデルを作り出し、試験し、評価することに重点を置いている。目標は、今日の特異的で少数の人のみが理解できるコードから脱却し、合理的でモジュラリティがよく、実証的で再使用できる、安定した工学的設計に移行することである。科学的な原理と手法は、開発者やユーザが、自動化された技術を使って、ソフトウェア製品を設計し、構築し、試験し、厳しい使用テストをすることを可能にする。ここで自動化された技術は、ソフトウェア製品が利用される前に、それらの動作を確認し、大規模ソフトウェアの何百万のもの手作りのコード中に潜む、今すぐ簡単に見つけられない弱点を正確に指摘することができるようにする。設計と実装の局面を自動化し、実践的なテストベッドを使うことは、プログラミング段階を合理化するだけでなく、高価なデバッグ工程の効率を上げ、改良することによって、現在の極めて高い開発コストを抑制することになろう。
最終的には、より高品質のより多くの製品を作ることを可能にするだけではなく、実質上開発費を下げ、維持を容易にすることにより、ソフトウェアの「生産性」を劇的に向上させる開発方法論を得ることが目的である。
　ソフトウェアのための科学的基盤は、組み込み型システムにとって極めて重大なものであり、大規模な物理的システムの内側奥深くにある小さなコンピュータ・コンポーネントは、極めて多くのコンピューティング及びノン・コンピューティングタスクをリアルタイムにサポートするための機能を持っている。ちょうど、自分がどこにいるか、そして、または何をしていようとも、我々の心臓と肺は命令されなくとも機能するように、組み込み型プロセッサはその仕事を自動的に絶え間なく行うことができなければいけない。ちょうど我々の命は、新しい細胞が生まれて古い細胞が死ぬことにほとんど影響されないように、組み込み型システムは、いくつかの個々の組み込み型プロセッサが損傷を受け、破壊され、付け加えられ、あるいはアップグレードされても、全体としてのシステムが自動的に機能し続けている間、動作し続けることを期待されている。
　2003 年度に、NITRD参加機関は、ソフトウェアの品質を向上させ、その費用を全面的に削減するための基礎研究を支援する。この先進的技術は不可欠の駆動力となり、我々は、これにますます依存度を深めることになって、大規模及び小規模アプリケーションの両方において、社会により、大きな利益をもたらすことになる。

2.3.2　2003年度のSDPの主要な研究課題

• 言語とコンパイラを含むソフトウェアとシステム科学；
  構築方法論；
  分散型で拡張性のあるシステムとネットワークの設計基盤；
• 効率的で、信頼性の高いソフトウェア・コンポーネントとその統合プロセスを含む自動化されたエンジニアリング；
  統合ソフトウェアとシステム開発のための(仕様、分析、検証などの) 方法論；
  並列実行するネットワーク化されたアプリケーションの相互運用性；
  ドメイン特有の開発環境の速やかな構築とカスタマイゼーションが可能なツール環境；
• 組み込み型アプリケーションとシステム開発プロジェクトのための技術に関するパイロットアプリケーションと実践的研究；

2.3.3　2003 年度における各機関の代表的活動

NSF：

• 実践的なソフトウェア工学研究
• コンポーネントベースのソフトウェアに於ける絶えず生じる変化に対する管理
• ソフトウェアを発展させるプロファイルとパターン
• リスクドリブンからバリュードリブンの開発モデルへと変更するための戦略的ソフトウェア設計

DARPA：

• ・組み込み型システムのためのプログラム作成(Program Composition for Embedded Systems：PCES)
  PCESは、組み込み型システムのプログラミングのための新しい戦略を開発しており、技術的労力を抑えてより堅牢なコードを作ることを目的としている。この手法にはコアソフトウェアの設計が絡んでおり、並行操作、センサ、時間的制約のあるアクチュエータの同期、安全で高効率のキャッシュ、レジスタ、メモリ管理などの組み込み型システム全体に必要とされる横断的機能を含んでいる。目標は、ダイナミックな構成とテストのための自動化されたツールを用いた再利用可能なソフトウェアスイートである。
• 組み込み型ソフトウェアのモデルベースの統合
• ソフトウェアによる制御、センサ網あるいはシステム網で構築される高度に複雑なシステムでのダイナミックな自己構成と保証

NIH：

• バイオメディカル・コンピューティング・アプリケーションを支援するソフトウェア研究

NSF/NASA：

• 高信頼コンピューティングとコミュニケーションシステムの研究に関する共同研究プログラム
  これは、現実世界のハードウェアとソフトウェア人工物に関する研究資金援助を評価するためのNASAの新しいテストベッド施設を使って、信頼性があり、コスト効率の良いソフトウェアをベースにしたシステムを設計し、試験し、実装し、発展させ、保証することをねらいとするプロジュクトである。

NASA：

• 組み込み型あるいはロボットデバイスのための技術とツールを含む自動化ソフトウェア工学手法
• ベイジアン法を用いた仕様、ソフトウェアの実践評価

DOE/NNSA：

• 全ての高度シミュレーションとコンピューティング（Advanced Simulation and Computing：ASCI）ハイエンドプラットフォームのための、共通のソフトウェア開発/実行環境の構築
  これは、I/O、ストレージ、視覚化に対するニーズだけではなく、堅牢さと拡張性の
  ためのエンドツーエンドASCIアプリケーションのニーズを支援するものである。

NIST：

• 消費者団体と使い勝手に関するデータを共有するための共通の報告書形式の開発
• 自動化された、知識ベースの手法を用いたソフトウェア品質の決定
• 産業界のパートナーと製造B2Bの相互運用性テストベッドを共有する計画

NOAA：

• コンポーネントを基本にした地球物理学環境のモジュラー研究モデルの開発

ODDR&E：

• 組み込み型システムをチェックするソフトウェアモデルに関する大学における基礎研究
• リアルタイムの無停止ネットワークプロトコル

2.3.4　2003年度の予算

　表2に示すように、SDPに対する予算は1.821億ドルであり、NITRD予算の約1割を占めている。