Research Activities早稲田大学 研究活動

ビジネス＆社会ソフトウェア工学者
鷲崎 弘宜（わしざき ひろのり）／理工学術院教授

「ソフトウェア再利用」という社会資産

理工学術院でソフトウェア工学を専攻する鷲崎弘宜教授は、システムやソフトの裏側にある「構造」、つまり「システムアーキテクチャ」の品質を的確に解析し、向上につなげるべく、企業と連携をとりながら研究を進めています。鷲崎教授は、あらゆるモノがネットワークでつながるIoT（Internet of Things）および得られる膨大なデータのAIによる活用の時代を迎えるにあたり、トップダウンなアプローチとボトムアップなアプローチの両方がアーキテクチャの品質向上には重要になるといいます。今回は、鷲崎教授の進める、それぞれのアプローチでの研究や社会における実成果を紹介します。（取材日：2018年9月6日）

システムの「かたち」を見る

私たちが、街なかでコンピュータシステムを使ったり、自分の電子端末機器でソフトウェアを使ったりできるのは、その裏側にそれらを動かすための土台としての「構造」が備わっているからです。そうした構造にも品質があります。品質がよいほど、開発者がソフトウェアやシステムを効率よく高信頼に開発できるようになります。結果として、ソフトウェアやシステムの利用者である私たちの使い勝手のよさが高まるわけです。

「システムアーキテクチャ」という言葉をみなさんも聞いたことがあるでしょうか。「アーキテクチャ」は、もともと建築の分野における「たてもの」や「構造」などを意味する言葉です。コンピュータの分野では「システム」が付いて、狭い意味では「ソフトウェアのあり方」、より広い意味では「つくり手や使い手といった人間系を含むソフトウェアのあり方」を指します。私の研究のほとんどが、システムアーキテクチャに関わるものです。

今やソフトウェアシステムは相互に繋がり巨大化および複雑化しつつある時代です。そうした状況で、後追いでシステムのあり方やつながり方を根本的に改めるのはむずかしいことから、システムの開発段階から、そのシステムにどんな要求があるのかを予見し、あらかじめ対応しておくことが有効になります。こうした演繹的で「トップダウンなアプローチ」は、システムアーキテクチャを検討する上で、非常に重要です。

一方で、開発段階では予見できないような不確実性があるのも確かです。とくに、IoTや人工知能を基本としたシステムが進展していくにつれ、関連分野の法令や利用者の要求さらには環境も多様になり複雑化してきました。そこで、実際にシステムを動かしてみて、そこで得られたデータから、予見どおりに対応できているかどうか、また、予見していなかった要求にどう対応するかを考えていく演繹的で「ボトムアップなアプローチ」も大切です。

つまり、予見できる要求に備えておくトップダウンなアプローチと、実際にやってみて調整を加えていくボトムアップなアプローチの両方が必要なのです。私は、この両方のアプローチを研究対象とし、システムアーキテクチャの品質向上につなげる取り組みをしています（参考: Yomiuri Online / Waseda Online, ソフトなアプローチとハードなアプローチの組み合わせによるシステム＆ソフトウェア工学の確立へ, 2018年2月27日）。

研究の方法について説明する鷲崎先生

今、私は、「システムアーキテクチャの品質向上」と言いました。ここでいう「品質」とはなんでしょう。ひとつは、システム利用者が、円滑に、かつセキュリティ上の危険がなく、システムを利用できるかといった意味での「品質」があります。その一方で、システム開発者が、システムを構築しやすいか、また拡張や管理をしやすいかといった意味での「品質」もあります。つまり品質には二つあるわけですが、最終的には利用者にとってシステムが使いやすいかどうか、仕事に役立つかという視点での品質が大切になります。開発者だけが品質の高さを感じる“オレオレ品質”の状態に陥らぬよう、つねに開発者目線の品質だけでなく、利用者目線の品質も兼ね備えるようにしてかなければなりません。

そこで私は、国際規格関係者やコンピュータソフトウェア協会と連携し、ソフトウェア品質に関する国際規格を具体化することで、ソフトウェアシステムに対して開発者目線の品質と利用者目線の品質の両方を定量的に測り、その関係を分析して開発時から利用者目線の品質を改善することへ役立てる品質評価枠組みを実現しました。これを実際に20を超える主に業務系のパッケージソフトウェアやクラウド製品に適用して世界初の体系的な品質ベンチマークWaseda Software Quality Benchmark（WSQB）として公開するとともに、富士通グループにおける製品評価への試験適用など活用が始まったところです（参考: 早稲田大学, 世界初となる総合的なソフトウェア製品品質実態定量化と評価枠組みの確立, 2017年4月25日）。また株式会社エクスモーション等と連携して組込みシステム向けに、プログラムの複雑さといった品質の研究を進めています。

「部品化と再利用」というトップダウン的アプローチ

では、ここからは、システムアーキテクチャの品質向上に向けた、トップダウン的アプローチの事例を紹介します。私は、企業などが利用するシステムのアーキテクチャ構築について、「ソフトウェアの部品化と再利用」という研究をおこない、企業に役立ててもらっています。

システムを構成するソフトウェアをつくるとき、ゼロからつくっていくのでなく、レゴブロックを当てはめていくように、部品化された既存プログラムを当てはめていくという考え方がかねてからありました。この考え方が「ソフトウェアの部品化と再利用」です。高品質な部品を60%以上再利用してソフトウェアを開発すれば、開発効率性や信頼性は2〜3倍になることが知られています。

「ソフトウェアの部品化と再利用」は、私が学生時代からとりくんできた研究テーマでしたが、実際に企業のシステムアーキテクチャに携わるなかで、効率よく部品化や再利用を実行するのはそう簡単ではないことが見えてきました。ただ単にソフトウェアの一部分を切りとって部品にすればよいという話ではないのです。システムやソフトウェアが構築されるまでの、企画、要求、設計、プログラミング、テスト、保守といった各段階に、どのような要求とプログラムの対応関係があるかをよく踏まえたうえで、部品化できるところは既存の部品を再利用し、新規につくるところはつくる、といった判断をしなければなりません。

部品化や再利用によるソフトウェアの開発では、要求に対応できるソフトウェアになっているかを「追跡」することが重要になります。そこで、長らく連携してきた株式会社 日立製作所との共同で、追跡を自動でおこない、必要な修正や部品再利用を促進する方法を実現しました。これにより、要求とプログラムの対応関係を整理し、ソフトウェアの部品化と再利用をより効率良く行えるようにしました。

システム開発は「総力戦」

こうした、部品化と再利用によるシステムの開発は「総力戦」です。各作業工程での図面、プログラムだけではなく、さらに形状化やデジタル化されていない知識やノウハウまでも利用していくことになります。そのため、私は部品の再利用のほか、「パターン」の再利用も重視してきました。

部品やパターンの再利用を通じた効率的開発を含む、システムアーキテクチャ品質向上の全体像。「解析・再利用」の層に部品やパターンがある。「品質評価」や「改善支援」と相まって改善がおこなわれ、システムアーキテクチャの品質向上が実現していく。（出典：鷲崎研究室、一部改変）

パターンとは、システムアーキテクチャのあり方を決める雛形のようなものです。IoTシステムにおけるパタンやクラウドコンピューティングにおけるパターンといったような応用技術に特化したパターン、セキュリティやプライバシの実現の仕組みを形作る品質に特化したパターン、さらには、金融機関向けのパタンや図書館向けのパターンといったような対象に特化したパターンなどがあります。とくに私は、部品化して再利用するための設計に使われるパターンが、そのソフトウェアに正しく適用できされているかどうかを自動検証し、必要に応じて自動適用するしくみを開発しています。

完成されたシステムやソフトウェアを見れば、それぞれが別のものだと感じられるでしょう。しかし、その中身はそうは変わらないものです。スマートフォンのアプリも見かけはそれぞれちがうものの、本質の部分はあまり変わらないのとおなじです。ですので、パターンに当てはめて、部品をうまく再利用できれば、品質の高いシステムの実現につながります。けれども「ワンパターン」になってはいけません。なんでもかんでも再利用によってソフトウェアを構築しようと考えると無理が生じてしまいます。つまり、考えているパターンを適切に当てはめられるかを判断し、環境に応じて改変しながら当てはめることが重要になるわけです。

「総力戦」という意味では「人」「組織」「体制」といった要素も、システムアーキテクチャの品質に多いに関わってくると考えています。システムアーキテクチャに携わる人材の知識やスキルを一定以上に高めるための人材育成、さらにプロセスや成果物の規格化や標準化といったことも大切です。そこで私自身は、これからの超スマート社会時代に活躍する人材や、これから開発者になりうる子どもたちの育成に取り組んでいます。たとえば、ゲーム要素を取り入れた若年層向けのプログラミング学習環境の開発やプログラミングスキル評価（参考: 日本経済新聞,  教育用ゲーム、早大が競技会 小学生対象　プログラミング理解度など測定, 2016年10月6日）、NECグループとの連携による情報システム開発の学習（参考: @IT, 早稲田大学と日本電気・NECラーニングが共同講座を開講： 新人研修をカスタマイズした講義で、座学で得られぬ経験を, 2010年12月21日）におけるグループ構成の機械学習による最適化などに成果をあげています。また、国際標準化機構（ISO：International Organization of Standardization）と国際電気標準会議（IEC：International Electrotechnical Commission）が実施しているソフトウェアおよびシステム技術の専門委員会で「ソフトウェア及びシステム知識体系とプロフェッショナル形成」というワーキンググループの議長を務めています。

人材教育の一環として鷲崎先生が代表者をつとめている「スマートエスイー」プログラムの概要図とセミナーの様子。「スマートエスイー」は早稲田大学を中心とし、教育者、研究者、実務家が、超スマート社会を国際的にリードするイノベーティブ人材を育成する社会人向けプログラム。通信・物理、情報処理領域、アプリケーション領域、ビジネス・サービス領域をつなぐ総合実践を通じて、AI・IoT等の最先端ICT技術をビジネスへと応用可能な人材を育成する。文部科学省2017年度「成長分野を支える情報技術人材の育成拠点の形成」enPiT-Proに早稲田大学が代表校として申請し採択された （参考: 早稲田大学, 4年間で3000名育成へ、AI・IoT分野でイノベーション人材創出　社会人学び直し事業「スマートエスイー」, 2017年10月27日。毎日新聞, AI 駆使へ「学び直し」　大学、企業が社員向け講座　営業職も技術習得, 2018年5月25日）。開講1年目にしてオンライン聴講登録を含め23,000名以上へ教育を提供。2019年から産学連携による研究、教育、交流を深めるためのスマートエスイーコンソーシアムを運営開始。

ビジネスや社会での要求をシステムの要求へ

今後、システムアーキテクチャの品質をトップダウン的に高めていくためには、ビジネス上の目標や社会の理想といったさらに上位の要求も、システムやソフトウェアへの要求として結びつけていくことが必要だと考えています。システムとしてはうまく利用されているように見えていても、それが組織の目標や社会の公益性とは合っていないということもあります。組織や社会の要求に対応できるシステムやソフトウェアになっているかまでを追跡できるような、大きなアーキテクチャを扱える枠組みの構築を目指していきたいと考えています。
そして、組織や社会とともに絶えずフィードバックを得ながら、素早く開発および改定しつづけるアジャイル開発の考え方と合わせて、「ビジネスと社会のためのソフトウェア工学（Software Engineering for Business and Society: SE4BS）」として体系化していく予定です。これは、アジャイル開発や価値創造をリードする平鍋氏、萩本氏、羽生田氏といった皆さんと一緒に進めています（参考: 日経xTECH DX時代の新ソフト工学体系を世界へ、スター4人が集結, 2019/04/18）。また、株式会社システム情報と共同で、SE4BSを実践の場へ分かりやすくアクショナブルな形で届けるために、いつ何をすべきか、何を考慮すべきかをまとめたガイドの整備を進めています。
もちろんこれらは、これまで利用されてきた部品やパターン、また蓄積してきた研究成果などのあらゆる要素を駆使した「総力戦」になると思います。
次回は、システムアーキテクチャの品質向上に向けた、ボトムアップなアプローチについて紹介していただきます。

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プロフィール

鷲崎 弘宜（わしざき ひろのり）
早稲田大学理工学部情報学科、早稲田大学大学院理工学研究科情報科学専攻修士前期課程を経て、2003年、同博士後期課程修了、博士号を取得（情報科学）。その後、早稲田大学助手、国立情報学研究所助手、総合研究大学院大学助手、同助教を経て、2008年早稲田大学理工学術院准教授、および国立情報学研究所客員准教授に。2011年より早稲田大学グローバルソフトウェアエンジニアリング研究所所長。2016年より、早稲田大学教授、および国立情報学研究所客員教授。2018年より早稲田大学研究推進部副部長。ビジネスと社会のためのソフトウェア工学および情報教育の研究、教育、展開に従事。文部科学省社会人教育事業enPiT-Proスマートエスイー事業責任者もつとめる。産業界とのかかわりも深く、株式会社システム情報 取締役（監査等委員）、株式会社エクスモーション 社外取締役、ガイオ・テクノロジー株式会社 技術アドバイザをそれぞれつとめる。

主な研究業績

代表的な論文

• Naohiko Tsuda, Hironori Washizaki, Kiyoshi Honda, Hidenori Nakai, Yoshiaki Fukazawa, Motoei Azuma, Toshihiro Komiyama, Tadashi Nakano, Hirotsugu Suzuki, Sumie Morita, Katsue Kojima, Akiyoshi Hando, “WSQF: Comprehensive Software Quality Evaluation Framework and Benchmark based on the SQuaRE,” 41st ACM/IEEE International Conference on Software Engineering, 2019.
• Mohab Aly, Foutse Khomh, Yann-Gaël Guéhéneuc, Hironori Washizaki, Soumaya Yacout, “Is Fragmentation a Threat to the Success of Internet of Things?”, IEEE Internet of Things Journal, Vol. 6, No. 1, 2019.
• Hironori Washizaki, Yann-Gael Gueheneuc, Foutse Khomh, “ProMeTA: A Taxonomy for Program Metamodels in Program Reverse Engineering,” Empirical Software Engineering, Vol. 24, No. 3, 2018.
• Yasuhiro Watanabe, Hironori Washizaki, Kiyoshi Honda, Yuki Noyori, Yoshiaki Fukazawa, Aoi Morizuki, Hiroyuki Shibata, Kentaro Ogawa, Mikako Ishigaki, Sachiyo Shiizaki, Teppei Yamaguchi and Tomoaki Yagi, “ID3P: Iterative Data-Driven Development of Personas to Improve Business Goals, Strategies, and Measurements,” Journal of Information Science and Engineering, Vol. 34, No. 5, 2018.
• Hironori Washizaki, “Pitfalls and Countermeasures in Software Quality Measurements and Evaluations,” Advances in Computers, Vol. 107, 2017.
• Yusuke Sunaga, Hironori Washizaki, Katsuhiko Kakehi, Yoshiaki Fukazawa, Shoso Yamato, and Masashi Okubo, “Relation between Combinations of Personal Characteristic Types and Educational Effectiveness for a Controlled Project-based Learning Course,” IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing, Vol.5, No.1, 2016.

編著・訳書

• Hironori Washizaki, Nancy Mead, 30th IEEE Conference on Software Engineering Education and Training, CSEE&T 2017, Savannah, GA, USA, November 7-9, 2017. IEEE 2017, ISBN 978-1-5386-2536-1
• Atif Memon, Yasuharu Nishi, Ina Schieferdecker, Hironori Washizaki, 2017 IEEE International Conference on Software Testing, Verification and Validation, ICST 2017, Tokyo, Japan, March 13-17, 2017. IEEE Computer Society 2017, ISBN 978-1-5090-6031-3
• 渡辺喜道, 鷲崎弘宜, 笹部進, 辰巳敬三 著, SQiPソフトウェア品質委員会 編集, “初級ソフトウェア品質技術者資格試験(JCSQE)問題と解説 第2版”, 日科技連出版社, 2015.
• Victor Basiliほか著, 鷲崎弘宜ほか訳, “ゴール&ストラテジ入門: 残念なシステムの無くし方”, オーム社, 2015.
• Hironori Washizaki (editor), AsianPLoP 2015 Conference Proceedings, Hillside, 2018
• Hironori Washizaki (editor), AsianPLoP 2014 Conference Proceedings, Hillside, 2018
• Eiichi Hanyuda, Hironori Washizaki, Nobukazu Yoshioka (editor), AsianPLoP 2010 Conference Proceedings, ACM, 2010
• Linda M Laird, M Carol Brennan著, 野中誠, 鷲崎弘宜 訳, “演習で学ぶソフトウエアメトリクスの基礎 – ソフトウェアの測定と見積もりの正しい作法”, 日経BP, 2009.
• Ivar Jacobson, Pan-Wei Ng 著, 鷲崎弘宜, 太田健一郎, 鹿糠秀行, 立堀道昭 訳, “ユースケースによるアスペクト指向ソフトウェア開発”, 翔泳社, 2006
• 中島震, 鷲崎弘宜 編集, “ソフトウェア工学の基礎〈16〉日本ソフトウェア科学会FOSE 2009”, 近代科学社,
• ETロボコン実行委員会 著（鷲崎弘宜 分担執筆）, “ロボットレースによる 組込み技術者養成講座”, 毎日コミュニケーションズ, 2008
• 鷲崎弘宜, 丸山勝久, 山本里枝子, 久保淳人 著, 本位田真一, 深澤良彰 監修, “ソフトウェアパターン：パターン指向の実践ソフトウェア開発” , 近代科学社, 2007.
• SQuBOK策定部会 編纂（鷲崎弘宜 分担執筆）, “ソフトウェア品質知識体系ガイド – SQuBOK Guide”, 2007, オーム社.
• 本位田真一監修, 鷲崎弘宜 他著, “コンポーネントベース開発テキスト”, 2006, 近代科学社.
• 羽生田栄一 監修, 金澤典子, 井上健, 森下民平, 鷲崎弘宜, 佃軍治, 細谷竜一, 瀬戸川教彦, 山野裕司, 沖田直幸 著, “ソフトウェアパターン入門～基礎から応用へ～”, 2005，ソフトリサーチセンター.
• 天野勝, 平澤章, 平鍋健児, 矢沢久雄, 山本啓二, 鷲崎弘宜, 太田健一郎 著，日経ソフトウェア編, “正しく学ぶソフトウェア設計: オブジェクト指向分析/設計を根本から理解する”, 2005，日経BP社.
• 長瀬嘉秀, 天野まさひろ, 鷲崎弘宜, 立堀道昭 著, “AspectJによるアスペクト指向プログラミング入門”, ソフトバンクパブリッシング, 2004.

役職や賞

IEEE Computer Society Professional & Educational Activities Board Engineering Discipline Committee Chair, IEEE Computer Society Tokyo/Japan Joint Chapter Chair, SEMAT Japan Chapter Chair, ISO/IEC/JTC1 SC7/WG20 Convenor, CSEE&T Steering Committee Member, International Journal of Software Engineering and Knowledge Engineering Research Council Member, APSEC Steering Committee Member, 日本ソフトウェア科学会理事, しごと能力研究学会理事, トップエスイー教育センター理事、法務省法制審議会戸籍部会幹事、経済産業省DXを促進するためのデジタルガバナンスに関する有識者検討会委員、IPA SECジャーナル論文賞選考委員、ETロボコン審査アドバイザ、MDDロボットチャレンジ審査員、アプリ甲子園審査員、LEGO® Education Teacher Award審査員を歴任。2004年日本ソフトウェア科学会高橋奨励賞、06年情報処理学会SES2006優秀論文賞、08年情報処理学会山下記念研究賞、08年船井情報科学奨励賞、08年日経品質管理文献賞（対象文献執筆分担者）、09年テスト技術者振興協会善吾賞、FIT2009船井ベストペーパー賞、14年IWESEP 2014 Best Poster Award、16年 APSCIT Computer Research Contribution Award、17年 日本工学教育協会 工学教育賞、早稲田大学2017年度リサーチアワード＆ティーチングアワード総長賞ダブル受賞（大学初）、17年情報処理学会SES2017 インタラクティブ特別賞、17年Int. J. Soft. Eng. & Know. Eng. Most Read Articles, 18年Int. J. Soft. Eng. & Know. Eng. Most Read Articles. BSフジ 「beプログラミング3」出演。日本経済新聞、毎日新聞など報道多数。