耐障害システムにおける利用者観点の信頼性

少なくとも学部レベルの微分積分学，線型代数学，確率・統計の知識とスキルが必要になります。コンピュータネットワークに関する一通りの知識も必要です。英語の文献を読んでいく能力も重要です。

さまざまな耐障害システムをモデル化し定式化する能力，信頼性とコストのトレードオフを勘案してシステム構成の最適解を見出す能力が身につきます。

電話をかけた場合につながるか，つながらないかを数学的に解析する研究は100年以上の歴史を持っています。しかし，インターネットの登場により常時接続が当たり前になると，全体の中でつながっている時間の割合や一度つながってから切れるまでの平均時間が関心の対象となります。インターネットの信頼性に着目したこうした理論的研究はまだ極めて少ないのです。たとえば下図に示すようにN台の現用サーバがインターネットを介してM台の予備サーバを共有する耐障害システムを考えます。サーバは機械ですからハードウェアの故障やソフトウェアの不具合などによりある確率で停止し，また，ある確率で復旧します。ネットワーク設備も同様です。当研究室では，なるべく少ない予備サーバとネットワーク設備で個々のクライアントが体感する信頼性を高めるにはどのようなシステム構成（サーバの数と配置）およびネットワーク構成にすればよいかを研究しています。その際にパラメータとなるのは主にサーバとネットワーク設備の故障時間分布（平均と分散）と修理時間分布（平均と分散）です。どちらも一般分布（平均と分散のみが与えられ形状は任意とする分布）として最適解を求めることが当研究室のひとつの目標です。最近ではSDNやNFV等のネットワーク技術によって，その時々の条件に見合う最適なシステム構成を動的に実現できるようになりました。それらの技術を用いつつコストとエネルギー消費を最小化し，かつ利用者観点の信頼性を最大化する一般解（システム構成）を追求しています。こうした耐障害システムとネットワークの実現によって大規模なシステム障害や通信障害を低コストで防止・軽減することが可能となり，エネルギー消費の面ではCO₂排出の削減，地球温暖化への対策にもつながります。

論文：
(1) Ozaki H, Optimal configuration of M-for-N shared spare-server systems. International Journal of Information and Communication Technology (ISSN: 1466-6642), Inderscience, 2019 14(2): 218-235 DOI: 10.1504/IJICT.2019.097694
(2) Ozaki H, Availability of 1-for-2 shared protection systems with general repair-time distributions.
Telecommunication Systems (ISSN: 1018-4864), Springer 2015 58(1): 3-16 DOI: 10.1007/s11235-014-9863-x
(3) Ozaki H., Kara A., Cheng Z. User-perceived Reliability of Unrepairable Shared Protection Systems with Functionally Identical Unit. International Journal of Systems Science (ISSN: 0020-7721), Taylor & Francis.
2012 43(5): 869-883 DOI: 10.1080/00207721.2010.543477
(4) Ozaki H., Kara A., Reliability analysis of 1-for-2 shared protection systems with general repair time distributions. Applied Mathematical Modelling. (ISSN: 0307-904X), Elsevier 2012 36(1): 333-347 DOI: 10.1016/j.apm.2011.05.056
(5) Ozaki H., Kara A., Reliability analysis of M-for-N shared protection systems with general repair time distributions. IEEE Transactions on Reliability (ISSN: 0018-9529) 2011 60(3): 647-657 DOI: 10.1109/TR.2011.2160669
(6) Ozaki H., Kara A., Cheng Z. Service-Level Assurance of High Availability Multi-Unit Systems using the M-for-N Backup Scheme. Quality and Reliability Engineering International (ISSN: 0748-8017), John Wiley and Sons Ltd. 2011 27(7): 895-903 DOI: 10.1002/qre.1179
(7) Ozaki H., Kara A., Cheng Z. User-Perceived Reliability of Shared Protection Systems with the Erlang type-k Repair Scheme. International Journal of Information and Communication Technology (ISSN: 1466-6642), Inderscience. 2011 3(3): 209-226 DOI: 10.1504/IJICT.2011.041925
(8) Ozaki H., Kara A., Cheng Z. User-perceived Reliability of Priority Shared Protection Systems. International Journal of Quality & Reliability Management. (ISSN: 0265-671X), Emerald 2011 28(1): 95-108 DOI: 10.1108/02656711111097562
(9) Ozaki H., Kara A., Cheng Z. User-perceived Reliability of M-for-N (M:N) Shared Protection Systems.
IEICE Trans. INF.& SYST. (ISSN: 1745-1361) 2009 E92-D(3): 443-450 DOI: 10.1587/transinf.E92.D.443
査読付き国際講演論文：
(1) Ozaki H. User-perceived availability of M-for-N shared spare-server systems with general repair-time distributions. Proceedings of the IEEE International Conference on Awareness Science and Technology and Ubi-Media Computing (iCAST-UMEDIA), Aizu-Wakamatsu, Fukushima, November 2013. IEEE Computer Society Conference Publishing Services (CPS): 2013; 735-740 DOI: 10.1109/ICAwST.2013.6765534
(2) Ozaki H., Kara A., Cheng Z. User-Perceived Reliability of Shared Protection Systems with a Finite Number of Repairers. Proceedings of IEEE International Conference on Computer and Information Technology (CIT) Xiamen, China, October 2009, IEEE Computer Society Conference Publishing Services (CPS): 2009; 3-8 DOI 10.1109/CIT.2009.44

まずは研究に取り掛かるための基礎学力を身につけてもらいます。微分方程式の解法や待ち行列の理論を修得することが必要です。これらは主に英語のテキストを使って担当教員の指導のもとに自主的に進めてもらいます。その上で具体的なシステム条件を設定しモデル化と定式化を行います。最終的には解を求めてその挙動を調べます。研究の過程において担当教員は随時具体的な指示とアドバイスを行います。