[論文レビュー] CLIC: A Framework for Distributed, On-Demand, Human-Machine Cognitive Systems

Nikolaos Mavridis, Stasinos Konstantopoulos+7 more|arXiv (Cornell University)|Dec 8, 2013

Personal Information Management and User Behavior参考文献 52被引用数 4

ひとこと要約

CLICは、従来のAIシステムの限界を克服するため、人間と機械の要素を統合した分散型でオンデマンドの認知システムフレームワークを提案する。これにより、動的で再利用可能かつ自己修復可能で、利用に応じた運用が可能になる。人間のリアルタイムで遠隔からの入力と機械のサービスを併用可能とし、利用可能状況、コスト、ニーズに基づいて、システムを即座に構築・再構成できる。

ABSTRACT

Traditional Artificial Cognitive Systems (for example, intelligent robots) share a number of limitations. First, they are usually made up only of machine components; humans are only playing the role of user or supervisor. And yet, there are tasks in which the current state of the art of AI has much worse performance or is more expensive than humans: thus, it would be highly beneficial to have a systematic way of creating systems with both human and machine components, possibly with remote non-expert humans providing short-duration real-time services. Second, their components are often dedicated to only one system, and underutilized for a big part of their lifetime. Third, there is no inherent support for robust operation, and if a new better component becomes available, one cannot easily replace the old component. Fourth, they are viewed as a resource to be developed and owned, not as a utility. Thus, we are presenting CLIC: a framework for constructing cognitive systems that overcome the above limitations. The architecture of CLIC provides specific mechanisms for creating and operating cognitive systems that fulfill a set of desiderata: First, that are distributed yet situated, interacting with the physical world though sensing and actuation services, and that are also combining human as well as machine services. Second, that are made up of components that are time-shared and re-usable. Third, that provide increased robustness through self-repair. Fourth, that are constructed and reconstructed on the fly, with components that dynamically enter and exit the system during operation, on the basis of availability, pricing, and need. Importantly, fifth, the cognitive systems created and operated by CLIC do not need to be owned and can be provided on demand, as a utility; thus transforming human-machine situated intelligence to a service, and opening up many interesting opportunities.

研究の動機と目的

• 人間の関与が欠如している、機械要素に依存する従来のAIシステムの限界を解消すること。
• 複数の認知システムにわたる時間共有と再利用を可能にすることで、システムコンポーネントの未利用状態を是正すること。
• 障害が発生したコンポーネントを動的に置き換える自己修復メカニズムを導入し、システムの強靭性を向上させること。
• 利用可能状況と価格に基づいて、実行時中にコンポーネントが参加または退出できるようにすることで、即時のシステム構築と再構成を可能にすること。
• 人間と機械の認知システムを所有資産からオンデマンド利用可能なユーティリティに変換し、所有のハードルを下げ、アクセス性を向上させること。

提案手法

• 標準化されたインターフェースを通じて、人間と機械の両方のサービスを統合する分散アーキテクチャを設計すること。
• 実行時における動的合成が可能な、コンポーネントベースのシステムを実装すること。
• 利用可能状況、性能、コストの指標に基づいて、コンポーネントの発見と選択を行うメカニズムを導入すること。
• コンポーネントの健全性を監視し、障害発生または性能が劣るコンポーネントを自動で置き換えることで、自己修復機能を統合すること。
• サービス指向モデルを用いて、所有とは分離されたオンデマンドでの認知システムのプロビジョニングを可能にし、ユーティリティとして運用すること。
• フレームワークがオーケストレーションするセンシングおよびアクチュエーションサービスを通じて、物理世界との状況に即した相互作用を支援すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 認知システムは、リアルタイムで人間と機械のコンポーネントを動的に統合するには、どのように構築できるか？
• RQ2 分散型認知システムにおいて、強靭で自己修復可能な運用を実現するためのアーキテクチャ的メカニズムは何か？
• RQ3 事前に約束をしない状態で、複数のシステムにわたってコンポーネントを再利用し、オンデマンドで組み立てるには、どのようにすればよいか？
• RQ4 人間の貢献を、短期間の遠隔サービスとして認知システムに効果的に統合するには、どのような方法があるか？
• RQ5 認知システムを所有とは分離されたユーティリティモデルに変換するには、どのような方法があるか？

主な発見

• CLICは、人間と機械のコンポーネントを動的かつオンデマンドで統合できる認知システムの構築を可能にし、適応性と効率性を顕著に向上させる。
• フレームワークは、利用可能状況、価格、性能に基づいて、実行時におけるコンポーネントの再構成をリアルタイムで可能にし、最適な実行時構成を保証する。
• 自己修復メカニズムにより、障害を検知し、自動でコンポーネントを置き換えることができ、長期的な強靭性が向上する。
• 時間共有によりコンポーネントの再利用が実現され、無駄なリソース利用が削減され、システム効率が向上する。
• ユーティリティベースのモデルにより、所有を必要とせずオンデマンドで認知システムをプロビジョニングできるようになり、導入の障壁が低下する。
• アーキテクチャにより、システム構築と所有の分離が成功裏に実現され、人間と機械の認知システムのスケーラブルで柔軟な展開が可能になる。