[論文レビュー] Science Bots: A Model for the Future of Scientific Computation?

Tobias Kuhn|VU Research Portal|Jan 1, 2015

Peer-to-Peer Network Technologies参考文献 14被引用数 12

ひとこと要約

本論文は、科学的データを自動で処理し、ナノパブリケーションを生成・公開する自律的ソフトウェアエージェント「サイエンスボット」を提案する。人間とボットが共同で参加する分散型レピュテーションシステムに統合することで、中央集権的な監視なしに、オープンでスケーラブルかつ信頼性の高い科学的計算を実現する。

ABSTRACT

As a response to the trends of the increasing importance of computational approaches and the accelerating pace in science, I propose in this position paper to establish the concept of "science bots" that autonomously perform programmed tasks on input data they encounter and immediately publish the results. We can let such bots participate in a reputation system together with human users, meaning that bots and humans get positive or negative feedback by other participants. Positive reputation given to these bots would also shine on their owners, motivating them to contribute to this system, while negative reputation will allow us to filter out low-quality data, which is inevitable in an open and decentralized system.

研究の動機と目的

• 科学的ソフトウェア、データ、出版の間の隔たりを解消するため、自動的かつリアルタイムでのデータ処理と共有を可能にすること。
• 科学的ソフトウェアとデータセットを、検証可能なプロバンセンスを持つ最初等の研究出力として扱うフレームワークを確立すること。
• ボットと人間が共存するレピュテーションベースの信頼モデルを採用した分散型でオープンなシステムを構築し、品質と信頼性を保証すること。
• ボットのレピュテーションを自身の評判と結びつけることで、科学者が高品質なソフトウェアを提供する動機付けをすること。

提案手法

• サイエンスボットは、データを入力とし、科学的アルゴリズムを適用し、RDF形式でナノパブリケーションとして原子的データスニペットを公開する自律的エージェントとして設計される。
• ナノパブリケーションはプロバンセンスとメタデータを備え、暗号的ハッシュベースの識別子を用いて検証可能で改ざん不能かつ分散型の公開を可能にする。
• レピュテーションシステムでは、人間の科学者とボットを両方とも最初等の貢献者として扱い、ネットワークの中心性指標（例：固有ベクトル中心性）を用いて、肯定的評価による信用度の順位付けがなされる。
• 貢献者関係は、2種類のエッジを持つグラフでモデル化される：「は貢献者である」（創作者関係）と「は肯定的評価を提供する」（同僚評価）。
• レピュテーションは固有ベクトル中心性を用いて計算され、直接的および間接的評価の両方に基づいてノードの順位が決定され、改ざんに対する耐性が高まる。
• 本アプローチは、検索エンジンやP2Pネットワークで確立されたアルゴリズムを活用することで、オープンシステムにおいてもスケーラブルであり、堅牢性と効率性を確保できる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 科学的ソフトウェアを学術的コミュニケーションプロセスに最初等の研究出力として統合するにはどうすればよいか？
• RQ2 ボットが自律的に結果を公開する分散型オープンシステムにおいて、品質と信頼性を保証するメカニズムは何か？
• RQ3 人間の科学者とその自律的ボットに、高品質な貢献を促すレピュテーションの付与方法は何か？
• RQ4 同僚評価に基づく分散型レピュテーションシステムは、科学的計算における中央集権的監視を代替できるか？
• RQ5 ナノパブリケーションを用いて、ソフトウェアの出力とその入力およびプロバンセンスを検証可能で改ざん不能な方法で束ねることは可能か？

主な発見

• サイエンスボットはリアルタイムでナノパブリケーションを自動生成・公開でき、人的介入なしに即時的な結果の共有を可能にする。
• 同僚評価に基づく分散型レピュテーションシステムにより、ボットと人間の両方が信用を得られ、ネットワーク効果によって間接的評価が集積された高レピュテーションが実現される。
• 固有ベクトル中心性をレピュテーションスコアに用いることで、単なる評価数ではなく、評価者の質に依存するため、レピュテーションの改ざんが困難になる。
• 科学者はボットのレピュテーションにより恩恵を受ける。自身のボットに対する肯定的評価は、自身の学術的立場を高めるため、高品質なソフトウェア開発を促進する。
• 中央機関の必要性を回避しつつ、オープン性と分散性を維持しながら、自動化されたレピュテーションメカニズムで低品質な貢献をフィルタリングする。
• ナノパブリケーションサーバー、暗号的ハッシュ、スケーラブルなネットワーク解析アルゴリズムといった既存技術を活用することで、本モデルの実現可能性が示された。