[論文レビュー] Blockchain for Multi-Robot Collaboration to Combat COVID-19 and Future Pandemics

Saeed Hamood Alsamhi, Brian Lee|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2020

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 72被引用数 22

ひとこと要約

本概念論文は、COVID-19や将来のパンデミック期における自律的で安全かつ信頼できる運用を強化するため、ブロックチェーンを活用した分散型フレームワークを提案する。異種のロボット間における信頼できない協調、データ共有、目的の整合性をブロックチェーンで実現することで、システムのレジリエンスを向上させ、人的接触を低減し、隔離地域における除菌、配達、健康モニタリングといった重要なタスクを支援する。

ABSTRACT

This conceptual paper overviews how blockchain technology is involving the operation of multi-robot collaboration for combating COVID-19 and future pandemics. Robots are a promising technology for providing many tasks such as spraying, disinfection, cleaning, treating, detecting high body temperature/mask absence, and delivering goods and medical supplies experiencing an epidemic COVID-19. For combating COVID-19, many heterogeneous and homogenous robots are required to perform different tasks for supporting different purposes in the quarantine area. Controlling and decentralizing multi-robot play a vital role in combating COVID-19 by reducing human interaction, monitoring, delivering goods. Blockchain technology can manage multi-robot collaboration in a decentralized fashion, improve the interaction among them to exchange information, share representation, share goals, and trust. We highlight the challenges and provide the tactical solutions enabled by integrating blockchain and multi-robot collaboration to combat COVID-19 pandemic. The framework of our conceptual proposed can increase the intelligence, decentralization, and autonomous operations of connected multi-robot collaboration in the blockchain network. We overview blockchain potential benefits to defining a framework of multi-robot collaboration applications to combat COVID-19 epidemics such as monitoring and outdoor and hospital End to End (E2E) delivery systems. Furthermore, we discuss the challenges and opportunities of integrated blockchain, multi-robot collaboration, and the Internet of Things (IoT) for combating COVID-19 and future pandemics.

研究の動機と目的

• パンデミック緊急時における中央集権的制御と信頼欠如の課題に対処すること。
• 隔離地域で多様なタスクを遂行する異種ロボット間における安全で分散型の協調を可能にすること。
• ブロックチェーンをロボティクスおよびIoTと統合し、レジリientで自律的かつスケーラブルなパンデミック対応システムを構築すること。
• 分散型台帳技術を活用してロボット運用の透明性、整合性、追跡可能性を向上させること。
• 将来のパンデミックに備えた、高リスクで変動しやすい環境でも動作可能なインテリジェントロボットシステムの基盤を構築すること。

提案手法

• パンデミック対応シナリオにおけるマルチロボットシステムの制御および協調を分散化するためのブロックチェーンベースアーキテクチャを設計すること。
• ロボットの行動、タスク割り当て、センサデータの安全なログ記録にブロックチェーンを活用し、監査可能性と信頼性を確保すること。
• リアルタイムの状況に基づいてタスク委譲、目的共有、合意形成を自動化するスマートコントラクトを実装すること。
• ロボットとIoTデバイスを統合し、体温、マスク着用状況、配達状況などのリアルタイムデータ交換を可能にすること。
• 機密性の高い医療環境におけるプライバシー保護、スケーラビリティ、アクセス制御を確保するため、許可型ブロックチェーンを活用すること。
• 病院および屋外地域におけるブロックチェーン追跡付きロボットフリートを用いたエンド・ツー・エンド（E2E）配達およびモニタリングのフレームワークを定義すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブロックチェーン技術は、パンデミック期における異種ロボット間の分散型で信頼できる協調をどのように実現できるか？
• RQ2 リアルタイムでミッションクリティカルな運用が求められるマルチロボットシステムとブロックチェーンを統合するにあたり、主な課題は何か？
• RQ3 隔離および緊急対応状況におけるロボット運用の透明性、整合性、追跡可能性を向上させるために、ブロックチェーンはどのように機能するか？
• RQ4 ブロックチェーンは、自律ロボット間における安全なデータ共有および目的の整合性を実現するために、どのような役割を果たすか？
• RQ5 ブロックチェーン、ロボティクス、IoTの統合は、スケーラブルでレジリientなパンデミック対応システムをどのように創出できるか？

主な発見

• 提案されたブロックチェーンフレームワークは、パンデミック対応シナリオにおけるマルチロボットシステムの分散型、自律的で安全な協調を可能にする。
• ブロックチェーンは、ロボットの行動、タスク、データ交換の改ざん不能なログを提供することで、信頼性と透明性を向上させる。
• スマートコントラクトにより、中央集権的管理なしに動的タスク割り当てと合意形成が実現され、システムのレジリエンスが向上する。
• 統合により、病院および屋外地域におけるエンド・ツー・エンド配達およびモニタリングシステムが、検証可能な運用ログとともに実現される。
• フレームワークは人為的オペレーターへの依存を低減し、感染拡大リスクの高い環境での露出リスクを最小限に抑える。
• 概念的モデルは、将来のパンデミック対策に向けたスケーラブルで知能的かつ安全なロボット運用の実現可能性を示している。