2007年度 学術交流支援資金　電子教材作成支援　研究成果報告

2007年度 学術交流支援資金　電子教材作成支援

本プロジェクトの背景および目的

本研究では，本塾の各キャンパス内に散在する多様な学問領域のマルチメディア知識情報源，および，ACM やIEEE のデジタルライブラリなどのインターネット上の知識情報源を対象として，履修者の理解度に応じたデータベース横断的な授業教材自動配信機構を実現する．具体的には，研究代表者が2006 年度の研究により実現した，アクティブ・マルチデータベースシステムを前提として， (1)異種分散環境上の情報資源を自動的に分類・分析・配信する機能，および， (2)授業履修者の理解度に応じた情報フィルタリング機能の研究・開発を行う．この2 機能を導入したアクティブ・マルチデータベースシステムを実現することで，本塾の知的資産をデータベース横断的に検索・分析し，授業履修者の理解度に応じた情報を履修者に自動的に配信することが可能となる．さらに，塾外のインターネット上に存在する有益な知識源を自動的に取り込み，タイムリー，かつ，適切に授業履修者へ配信することも可能にする．本研究の成果として，インターネット検索やデジタルライブラリ検索などに不慣れな授業履修者であっても，授業に関連する情報をモバイル端末から自動的に取得することが出来る実働システムを構築する．本研究は，従来の紙媒体の教材では不可能であった，履修者の理解度に応じた自動的な教材編成・学習環境を実現するものであり，その成果は本塾のみならず，電子教材を用いる企業・組織に広く適用可能なものである．

本研究の目的は，インターネット上に散在するマルチメディア情報資源を対象として，自動的な情報配信などの，能動的な振る舞いを有するアプリケーションの開発・実行基盤となる，アクティブ・データベースシステムを提案することにある．アクティブ・データベースでは，アプリケーションの能動的な振る舞いを，ルールとして定義する．これを，アクティブ・ルールと呼ぶ．アクティブ・ルールの最も一般的なモデルとして，Event-Condition-Action(ECA)モデルが提案されてきた．ECAモデルでは，事象の発生（イベント），状況判定（コンディション），状況成立時の振る舞い（アクション）をルールとして事前に定義しておき，情報資源環境の様々な状況変化に反応するものである．本研究では，このECAモデルを拡張し，インターネットのようなグローバル・ネットワークを対象にしたアクティブデータベース処理を可能にする，新たなECAルールモデル，及び，その実行環境を提案する．さらに，ここで新たに実現するアクティブ・ルールシステムは，インターネット上のサービスを，ルールを用いて連携・統合する機能を有する．これにより，自動的・自律的なアプリケーションを容易に開発可能とする，能動的なアプリケーション・プラットフォームを提供する事が可能となる．

2007年度の活動報告

背景

広域ネットワークに連結された独立なデータベース群を対象とした検索・統合機構の実現によって，それらのデータベース群の利用価値は飛躍的に増大する．このシステムをマルチデータベースシステムと総称する．我々は，これまでの研究において，マルチデータベースシステムの実現方式について示してきた（文献１，２，３）．本塾が擁する大量の情報資源は，ユーザからの問い合わせ要求などに応じて駆動する，受動的なシステム上に蓄積されている．日々増加し続ける情報資源の変化を履修者が把握し続けることは困難であり，また，学習過程にある履修者は学問領域の詳細な情報を持たないため，自身がその存在を知らない情報については一切探そうとしない傾向がある．そのため，既存のシステム上に蓄積された情報資源は，死蔵されていく恐れがある．しかしながら，様々なインターネット・アプリケーションに対して，ユーザからの明示的な要求によらない能動的な振る舞いの実装は，データの監視，条件の評価方式，データ管理方法など，アプリケーションが有する諸機能に横断的な変更を要求するため，決してトリビアルなタスクではない．これまで，データベースの検索，更新などといったイベントに反応して，別の検索，更新などといったアクションを起動するイベント駆動型のデータベースシステムとして，アクティブデータベースシステムが提案され，利用されてきた．しかし，従来のアクティブデータベースシステムは，単一のデータベースに閉じて運用されることを前提に設計されており，広域ネットワーク環境における能動的な振る舞いを実現することは困難であった．全塾に適用可能な電子教材を効率的に開発するためには，能動的な振る舞いを有するアプリケーションの開発・実行基盤となる新たなアクティブデータベースシステムの実現が肝要である．

マルチメディア・データベース・サーチエンジン技術による能動的な電子教材配信機能の実現

本プロジェクトでは，本塾の各キャンパス内に散在するする多様な学問領域のマルチメディア知識情報源を対象とし，授業に関連する情報資源を自動的に配信するアクティブマルチデータベースシステムを実現した．また、アクティブマルチデータベース技術の応用により，自動的・能動的に履修者の情報獲得を支援する仕組みを有する電子教材を実現した．これにより，授業履修者は，授業に関連する情報をモバイル端末から自動的に取得することが可能となった．

本プロジェクトでは、(a) モバイル計算機環境を利用することによって，授業に関連する知識情報源を対象として履修者が興味を持ちうる情報を自動的に発見・通知するためのシステム・アーキテクチャの実現、および、(b) マルチメディア・データベース・サーチエンジン技術をマルチデータベースシステムにおいて統合するためのシステム・アーキテクチャの実現を行った。

本プロジェクトの成果として特筆すべきは、実際に利用可能な教材配信システム（下記図参照）を実装した点である。本システムはJavaにより構築され、 SFCのような異機種混在環境における教材の自動配信・管理、さらには、レポートの執筆および提出をサポートすることが可能である。具体的には、以下の4項目を実行した。

  1. マルチメディア情報を対象にしたアクティブデータベースシステム技術の実現： 教材は単純なテキスト情報ではなく，画像や音楽などのマルチメディア情報を含んでいるため，それらを意味的に検索・発見し，履修者に通知可能なアクティブデータベースシステムを実現した．
  2. 電子教材コンテンツの開発：　「マルチメディア知識ベース構築論」の授業内容を，能動的な形態で配信可能な形式に変換し，さらに，利用者のモバイル端末で閲覧可能にするためのデータとして再編成した．
  3. 理解度別の教材配信ルールの開発：　履修者の理解度別に，提供する情報を変えることで，きめ細かい教材の利用が可能となる．そのために，教材を理解度別に配信するアクティブ・ルールを設計・実装した．
  4. 実験システムによる評価: この段階は，(1)，(2)，(3) において実現した機構をアクティブ・マルチデータベースシステムとして連結し，塾内に散在する知識情報を対象とした能動的な情報配信の精度，および，システムのスケーラビリティに関する実験を行い，その有効性を検証した．
実働システムのスクリーンショット
実働システムのスクリーンショット

学術的な成果

  1. Yasushi Kiyoki and Minoru Kawamoto, ``Application of Semantic Associative Search and Space Integration Methods to Semantic Metrics of Multiple Medical Fields'', Information Modelling and Knowledge Bases, Vol. XVIII, pp.120-135, May 2007.
  2. Shiori Sasaki, Yasushi Kiyoki and Akutsu Hiroyasu, "An application of Semantic Information Retrieval System for International Relations," Information Modelling and Knowledge Bases, Vol. XVIII, pp.62-79, May 2007.
  3. Kosuke TAKANO and Yasushi KIYOKI, ``A Causality Computation Retrieval Method with Context Dependent Dynamics and Causal-Route Search Functions,'' Information Modelling and Knowledge Bases, Vol. XVIII, pp.186-205, May 2007.
  4. Yukiko Sone, Naofumi Yoshida and Yasushi Kiyoki, ``An Implementation Method for Semantic Document Search with Dynamic Relevance Routing by Hierarchical and Causal Relationships for Psychiatry,'' Information Modelling and Knowledge Bases, Vol. XVIII, pp.316-320, May 2007.
  5. Ryosuke Konishi, Yusuke Takahashi, Yasushi Kiyoki: Dynamic and Personalized Curriculum-Generation Method Analyzing Causality and Dependency between Learning Objects, The Third IEEE International Workshop on Databases for Next-Generation Researchers, in conjunction with ICDE 2007, 2007
  6. Hanako Kariya, Yasushi Kiyoki: Metadata Extraction and Retrieval Methods for Taste-impressions with Bio-sensing Technology, The 17th European Japanese Conference on Information Modelling and Knowledge Bases,2007.
  7. S. Sasaki, M. Yokoyama, and Y. Kiyoki: Causality Computation Database Creation with a Semantic Associative Search Method Applied to Emergent Troubles in a Chemical Plant, The 3rd Information and Communication Technology Seminar (ICTS) 2007, Sep. 2007.
  8. S. Kurabayashi and Y. Kiyoki. An Adaptive Active Rule System for Automatic Service Discovery and Cooperation. In Proceedings of the 24th IASTED International Conference on Applied Informatics, 2006, 115—122.
  9. S. Imai, S. Kurabayashi, A. Ijichi, and Y. Kiyoki: “A Music Retrieval System Supporting Intuitive Visualization by the Color Sense of Tonality”. In Proceedings of the 24th IASTED International Conference on Applied Informatics, 2006, 153—159.
  10. 倉林修一, 清木康: “ECAルール・メタプログラミング機構を有するアクティブデータベースシステムの実現”, 日本データベース学会論文誌DBSJ Letters Vol.5, No.3, pp.5-8, 2007.

参考文献

  1. Y. Kiyoki, Y. Hosokawa and N. Ishibashi: “A Metadatabase System Architecture for Integrating Heterogeneous Databases with Temporal and Spatial Operations”, Advanced Database Research and Development Series Vol. 10, Advances in Multimedia and Databases for the New Century, A Swiss/Japanese Perspective, pp.158—165, World Scientific Publishing, 2000.
  2. 石橋 直樹, 細川 宜秀, 清木 康: “時空間的文脈に応じた動的関連性計量機構を有する異種データベース間結合方式”, 情報処理学会論文誌:データベース, Vol.43, No.SIG2(TOD13), pp.128—145, 2002.
  3. 清木康 他, “キャンパス間異種情報源を連結するマルチメディアデータベースサーチエンジンの研究”,報告書，2001年度森泰吉郎記念研究振興基金による研究助成プロジェクト科目助成B,2001.
  4. K.R. Dittrich, S. Gatziu and A. Geppert. The Active Database Management System Manifesto: A Rulebase of ADBMS Features. Springer-Verlag, 1995, pp.101?115.
  5. J. Widom and S.Ceri. Active Database Systems: Triggers and Rules for Advanced Database Processing. Morgan Kaufmann, 1996.
  6. G.Bultzingsloewen, A.Koschel, P.C.Lockemann and H.Walter, ECA Functionality in a Distributed Environment. in Active Rules in Database Systems Book, Springer-Verlag, 1999, 147?175.
  7. S. Kurabayashi and Y. Kiyoki. An Active Multidatabase System Architecture with an Aspect-Oriented Media Modelling Framework. Information Modelling and Knowledge Bases Vol.XVI, IOS Press, 2004, 89?106.
  8. S. Kurabayashi and Y. Kiyoki. Aspect-ARM: An Aspect-Oriented Active Rule System for Heterogeneous Multimedia Information. The Fifth International Conference on Web Information Systems Engineering (WISE2004), Springer-Verlag, 2004, 659?667.
  9. S. Kurabayashi and Y. Kiyoki. An Adaptive Active Rule System for Automatic Service Discovery and Cooperation. In Proceedings of the 24th IASTED International Conference on Applied Informatics, 2006, 115—122.
  10. N. Miura, S. Kurabayashi, and Y. Kiyoki: “An Automatic Extraction Method of Time-Series Impression-Metadata for Color Information of Video Streams”. International Special Workshop on Databases For Next Generation Researchers (SWOD2005) in conjunction with ICDE2005, 2005, 54—57.
  11. S. Imai, S. Kurabayashi, A. Ijichi, and Y. Kiyoki: “A Music Retrieval System Supporting Intuitive Visualization by the Color Sense of Tonality”. In Proceedings of the 24th IASTED International Conference on Applied Informatics, 2006, 153—159.
  12. 高松耕太,倉林修一,佐々木史織,清木康: “異種領域ドキュメント群を対象にした文脈の動的計量を伴う選択的情報配信機構の実現”, 情報処理学会研究報告 2005-DSB-137(II), 2005, 531—538.
  13. 三浦伸子, 倉林修一, 清木康: “映像データの色彩情報を対象とした時系列印象メタデータの生成方式”,電子情報通信学会第16回データ工学ワークショップ(DEWS2005), 2005.
  14. 倉林修一, 清木康: “ECAルール・メタプログラミング機構を有するアクティブデータベースシステムの実現”, 日本データベース学会論文誌DBSJ Letters Vol.5, No.3, pp.5-8, 2007.