大阪大学基礎工学部電気工学特別講義2022年度力武担当分に関する所感

2022-07-13 by Kenji Rikitake

今年2022年も大阪大学基礎工学部電気特別講義を一部担当したのだが、いくつか気のついたことがあるので、書いておく。

最初に大前提の話をする。

大学教育において学生が解くべき課題とは

以下のコメントをもらった。

「授業を聞いただけでは全く問題がわかりません」
「何を聞かれている質問なのかがわからない」

これは 大学教育ではあたりまえのこと であって、講義なり教材の中身をヒントにして、それらに明示的に書かれていない内容について自分の力で調べて考えて課題を解決する、というのが大学教育の特色であると私（この記事の筆者）は理解している。課題の出題にあたっては講義からの発展的な内容、それも基本的な質問を出すようにしており、それを解く過程で少しでも頭を使ってもらおうというのが出題意図である。

どんなことでも、わからないならわかるまで調べて考え抜く以外に方法はない。そしてその答は誰かが与えてくれるわけではない。 大学は小中高とは違い答えのあることを学ぶところではない。

階層IPアドレスの問題

階層化されたIPアドレスの限界と弊害について聞いたのだが、難しかったようで、こちらの期待した答はなかったように思う。この課題の議論として適用できるであろう技術要素のいくつかに関して書いておく。

IPアドレスの階層化は基本的にネットワークの構成に依存しており、アドレス集約(aggregation)は可能であるものの、実際には運用上の限界がある。現実的な集約はプロバイダ単位で行うのが限界であろう。
階層化が深くなり過ぎると、アドレス全体を表現するのに木構造を何段も辿らなければならず、計算量が増える。これに対して階層数を制限して対応しているのが、論文文献等で一般的なDOIそしてその技術的根拠になったHandle.netである。DOIおよびHandle.netでは、階層を2階層に制限している。
階層の中のどこにいるかという位置に対して意味を持たせた場合、アドレスの付け替えによってその意味情報が失われるため、再度付与しなければならない。これを回避するためには情報そのものにメタデータを持たせる方法があるが（音声のMP3や動画のMP4といったファイルが良い例）、IPアドレスには使えない方法である。

並行処理/並列処理におけるデータの一貫性の問題

並行処理/並列処理で発生しえるデータの一貫性に関する問題について聞いたのだが、これも難しかったようだ。この課題の議論として適用できるであろう技術要素のいくつかに関して書いておく。他にも無限に論じるべき内容はあるだろう。

そもそも論として分散システムではpartitionつまりネットワークの切断は不可避であるため、これに対して取り得る戦略は、整合性/一貫性重視のために再接続されるまで待つか、あるいは不整合を許容して可用性を維持して運用を続けるかしかない。前者の戦略を維持することは、ネットワークへの社会基盤の依存が深まるにつれて、ますます困難になっている。ダウンタイムが長くなるほど、その実害は広がるからである。
（分散）システムにおいて不整合を許容しつつ後でデータの整合性を回復させる方法に対する一般解はないと私は認識している。個別の応用に関する手法はあるかもしれない。また、回復時間を十分に取れるなら、データのバックアップから書き戻すなどの古典的方法は使えるかもしれない。とはいえこれは一般解とはとてもいえない。
一方、不整合を許さない状態で、（分散）システムの処理性能を上げる方法はあるのか、という課題に対しては、おそらくこれもないというのが実情であろう。ロックを使った時点で、大幅にパフォーマンスの低下が発生するからである。
中央集権的システムはどこかで共時性の幻想に依拠しているため、この幻想の上に成立するアルゴリズムは、分散システムでは動作しなくなる可能性が高い。

私はこの問題に対して自信を持って答えることはできない。それほどまでにこの問題は難しい。幸い日本にはこの記事の筆者のような達人はいるが、その達人をもってしても理解も実装も難しい問題である。

じゃあなんでそんな課題を出したのか。それはこの課題がコンピュータだけでなく世界の認識についての根本的な原理に触れているからである。

好奇心は学べるものだろうか

レポートを見ていて、根源的な興味を惹く質問があった。以下紹介して、私の所感を述べておく。

「自分のやりたいことを見つける方法はありますか。」

結論からいえば、試行錯誤するしかないのだけど、やってみたら後から好きになっていくこともたくさんあるだろうから、まずはちょっとでも面白そうだったら手を出してみるのがいいし、あるいはあんまり面白いとは思わないけどシュッとできることがあれば、それをやりたいこと/できることにすればいいのだろうと私は思っている。

自分のやりたいことを見つける力の一部に好奇心があると、講義では話すことにしている。さて、その好奇心は学べるものなのかどうか。私にはわからない。好奇心は理由もなく湧いてくるものだからだ。そして何かを本当にモノにできる可能性があるのは、興味が持った時点ですでに手が動いている人であり、その時点でワナビーとの区別はついてしまうという言説もある。これは過酷だが事実であろう。

ただ、好奇心だけで何かのプロになれるほど、世の中は甘くもないし、狭くもない。スキルを上げていくには叩かれても手を動かすのを止めないだけの覚悟と自己正当化（使命感といえば聞こえはいいが理由のない情熱は究極的には自己正当化以上でも以下でもない）をするだけの図々しさが必要になる。

私も20歳代のころは、本当にコンピュータが自分の仕事になるのかどうか、不安だった。当時（1980年代後半）から日本でいうソフトウェアエンジニア派遣業のSESや、そこまで行かなくてもコンピュータメーカーの仕事はあまり創造的とはいえないものだったし、ゲーム業界や他のパソコン関連産業にしても、残業が多くおよそ人間的な生活はできそうになかったという印象がある。たぶん2020年代でも根本的には変わっていないだろう。人間個人の能力に依存する仕事は、長時間労動になりがちだからだ。

その状況を変えたのは、1985年のパソコン通信、そして1988年以降のTCP/IP接続だった。閉鎖的な日本の社会から、ようやく外に出る方法が開かれ始めたのである。情報工学や情報科学の基礎など無視して、まずはメール、ネットニュース、WWWと、とにかく世界につなげていくことに熱中した。当時は何の仕事としての保証もなかったし、日本のソフトウェア屋やコンピュータ屋のマジョリティからの支持が強かったわけでもない（むしろ妨害や逆風が強かった）。それでもやってきたのは、 こっちのやっていることは絶対に正しいのだからこれで社会を変える という根拠のない自己正当化と覚悟だった。その結果としてどれだけのことができたかといえば、自分の健康の問題や能力のなさもあり、大したことはできていない。ただ、1980年代後半からの40年近くの変化を考えれば、間違ったことはしていないと思うし、幸いなんとか生活できるだけの仕事にはなっていると思う。今仕事をいただいている私の技術士事務所のお客様にはただただ感謝しかない。

最初の話に戻るが、20歳代ならいくらでも試行錯誤はできるし、やっていくのがいいと思う。周囲がどうだとか、そんなことは無視していい。自分以外は全員無視してかまわない。

おわび

以下のような感想があった。

「講義自体は受けづらく必要以上に時間を食われた」

話の内容はもっとまとめておくべきであったと私も思っている。基本的に準備時間に制約のある中で一気に録音録画しているため完璧にとはいかないが、以後注意したい。