[論文レビュー] Proceedings of the Third International Workshop on Domain-Specific Languages and Models for Robotic Systems (DSLRob 2012)

Christian Schlegel, Ulrik Pagh Schultz+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 20, 2013

Model-Driven Software Engineering Techniques被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、ロボットシステムの複雑さを高水準の抽象化に焦点を当てた開発を可能にするために、ドメイン固有言語（DSL）とモデル駆動アーキテクチャ（MDA）がどのように機能するかを検討する第3回国際ワークショップ「ドメイン固有言語およびロボットシステムのためのモデル（DSLRob 2012）」を提示する。主な貢献は、並行処理、不確実性、時間制約といった横断的 concern を管理するための体系的で生産的なアプローチとして、DSL とモデルが有効であることを示したことである。一般言語よりも、ロボット工学分野に適したアプローチを提供している。

ABSTRACT

Proceedings of the Third International Workshop on Domain-Specific Languages and Models for Robotic Systems (DSLRob'12), held at the 2012 International Conference on Simulation, Modeling, and Programming for Autonomous Robots (SIMPAR 2012), November 2012 in Tsukuba, Japan. The main topics of the workshop were Domain-Specific Languages (DSLs) and Model-driven Architecture (MDA) for robotics. A domain-specific language (DSL) is a programming language dedicated to a particular problem domain that offers specific notations and abstractions that increase programmer productivity within that domain. Models-driven architecture (MDA) offers a high-level way for domain users to specify the functionality of their system at the right level of abstraction. DSLs and models have historically been used for programming complex systems. However recently they have garnered interest as a separate field of study. Robotic systems blend hardware and software in a holistic way that intrinsically raises many crosscutting concerns (concurrency, uncertainty, time constraints, ...), for which reason, traditional general-purpose languages often lead to a poor fit between the language features and the implementation requirements. DSLs and models offer a powerful, systematic way to overcome this problem, enabling the programmer to quickly and precisely implement novel software solutions to complex problems within the robotics domain.

研究の動機と目的

• ドメイン固有言語（DSL）がロボットシステム開発における生産性と正確性をどのように向上させるかを調査すること。
• モデル駆動アーキテクチャ（MDA）が、適切な抽象化レベルでロボットシステムの機能を指定する役割を果たす方法を検討すること。
• 一般言語とロボットシステムに内在する横断的 concern（並行処理、不確実性、リアルタイム制約など）との不適合を是正すること。
• 言語機能をロボット工学の独自要件に合わせた体系的でドメイン特化されたソリューションを促進すること。

提案手法

• ワークショップは、ロボット工学分野に特化したドメイン固有言語（DSL）の設計と応用に焦点を当て、問題固有の抽象化を重視した。
• ワークショップは、ロボットシステムの挙動を高水準の抽象化で指定するフレームワークとしてモデル駆動アーキテクチャ（MDA）を推進した。
• アプローチは、センサ統合、アクチュエータ制御、リアルタイム制御といったロボットシステムの関心事に反映された、特別な表記法と構文の作成を含む。
• ドメイン特化されたモデリングによる concern の分離を促進することで、ハイブリッドなハードウェア・ソフトウェアシステムの複雑さを低減する。
• DSL と MDA の統合を支援する実用的なツールやフレームワークについての議論を促進した。
• 実装をガイドするための形式的モデルの使用を強調したが、表現力と保守性を維持した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ドメイン固有言語（DSL）は、ロボットシステム開発の独自の課題に対処するために、どのように効果的に設計できるか？
• RQ2 一般言語と比較して、モデル駆動アーキテクチャ（MDA）は、ロボットシステムの仕様と実装をどのように改善するか？
• RQ3 DSL における抽象化と表記法は、並行処理、不確実性、時間制約といった横断的 concern をロボット工学でどのように最適にサポートするか？
• RQ4 DSL と MDA を既存のロボットソフトウェア開発パイプラインにどのように統合できるか？
• RQ5 DSL とモデルが、より生産的で正確なロボットソフトウェア開発をもたらすという主張を裏付ける証拠は何か？

主な発見

• DSL とモデル駆動アーキテクチャ（MDA）は、言語機能をドメイン固有のニーズに合わせることで、ロボットソフトウェア開発に対してより体系的で生産的なアプローチを提供する。
• ドメイン特化された抽象化の使用により、並行処理や不確実性といった横断的 concern に伴う認知的負荷と実装負荷が軽減される。
• 高水準の抽象化でのモデリングにより、システム挙動の明確な仕様化が可能となり、保守性と正しさが向上する。
• ワークショップは、DSL と MDA がロボット工学分野において独立した研究分野としての関心と関連性を高めていることを示した。
• DSL と MDA の統合により、プログラミング言語の能力とロボットシステムの複雑で包括的な性質との適合性が向上する。