ちょうど3年前の2011年3月11日に起こった「東日本大震災」。以来、災害復興のためにICTをどう役立てるか、企業などでも対策が進んできました。しかし過去の体験１つで、将来の「想定外」の事象に対応することはできません。どうしたらこの問題に応えることができるのか、もっとサイエンスとして解明すべきだ、というのがプロジェクトのスタートラインでした。お話は、プロジェクトリーダーの丸山宏教授（統計数理研究所）です。
レジリエンスの知恵を集大成する
「レジリエンス」とは、もともと心理学やエコロジーの分野で使われていた用語で、最近は社会システムなどにもよく使われるようになってきました。社会、情報、金融、企業・組織、生態系など、さまざまなシステムに何らかの「擾乱」が起こった時、壊れにくく（Resistance）、また万が一壊れた後に素早く回復できる（Recovery）性質を「レジリエンス」といいます。そこでまず、さまざまな分野から知見をたくさん集めてきて、レジリエンスの知識の体系「Body of Knowledge, BOK」を構築しようというのが、私たちの目標です。実践的なマニュアルのようなものがあれば、たとえば海岸の堤防をあと1メートル高くするほうがいいのか、それとも堤防を越える津波が来た時になるべく早く復旧できるよう予算を投じたほうが有効なのか、といった問題に答えることができます。このように科学の知識と理論によって礎をつくり、行政などに活用してもらおうと考えています。
戦略としての適応性、冗長性、多様性
プロジェクトも3年目を迎え、これまでの研究から、さまざまなシステムに共通のレジリエンスの戦略というものが明らかになってきています。1つめは冗長性で、システムにどれくらいの冗長性を入れて設計すれば、どのくらいの擾乱に耐えられるかを測ることができる。これは信頼性工学などの分野に研究の蓄積があります。2つめは適応性で、これは制御工学を使うと解明できます。ところが3つめの多様性（diversity）が、まだよくわからない。そして多様性は、ものすごくコストが高いんですね。たとえばコンピュータ・ネットワークに多様なマシンを入れると、すごく管理が大変です。また南極のようにシビアな環境下にある生態系は、最も適したものだけが生き残り、多様性はほとんどありません。一方で最近は、企業の競争にとって、多様性は実は有利なのだという議論が『ハーバード ビジネス・レビュー』などでもたいへん活発です。特にシステム開発の大きなトレンドである「アジャイル」と組み合わせて考えると、ビジネス環境の変化が激しい時代には、多様性によって「想定外」の事象に対応できるケースが多いのです。
大量ゲノムで「収穫逓減の法則」との相関を探る
このような多様性をうまく組み込んでレジリエンスなシステムをつくるためには、「収穫逓減法則」との関係がひとつのキーになるとわれわれは考えています。「収穫逓減」はもともと経済学の用語で、あるシステムに投入量を増やしていくと、これに伴って増える収益量が、ある点を境に低減していく現象をいいます。そこでサブテーマ1共同研究者の南和宏特任准教授（統計数理研究所）は、コンピュータ上にロボットが住む仮想空間を作って、多様性や冗長性を組み合わせたさまざまなシミュレーションを行っています。またサブテーマ2共同研究者の明石裕教授（国立遺伝学研究所）は、アフリカに住むショウジョウバエの遺伝子という、当プロジェクトの中で最多量のデータを駆使して、DNAの中で同じアミノ酸を生成する異なる塩基列に注目し、その遺伝子の状態を世代的に調べることによって、多様性と収穫逓減法則の関連を追っています。明石教授の研究によって、自然界でほんとうに収穫逓減の法則と多様性との間に相関があるのか、まさに解明されようとしているところです。
理論から設計して「レジリエンス」を定義する
さらに、われわれは「レジリエンスとはどういう性質なのか？」を理論的に定義するアプローチにも取り組んでいます。サブテーマ3共同研究者の井上克巳教授（国立情報学研究所）は、システムの現在の状態とその環境を数理的に記述し、環境をシステムに対する制約として捉えた「制約充足問題」として解くことで「システムズレジリエンスモデル」をつくりました。システムに擾乱が起こった状態から、どのようなパスを通って復旧できるのかをモデル化し、これ以上破壊されたら修復不可能なポイント、復旧までの計算のステップ数、システムの機能低下の状態を測る指標などを定義しています。復旧までの過程については、これまでは主に「レジリエンス・トライアングル（Michel Bruneau他2003）」という指標が使われてきましたが、井上教授の成果は新たな指標・性質を加えており、名誉ある賞（Challenges and Visions Papers Award, Third Prize(AAMAS2013)）を受けています。
（文：丸山宏・池谷瑠絵 写真：水谷充 公開日：2014/04/01）
