資料1 アカデミッククラウド・データ科学の進展を踏まえた学術情報基盤整備―次期学術情報ネットワーク（SINET5）―の在り方について（審議まとめ）【案】

1．社会的背景等

資源のない我が国がこれまで発展してきたのは、勤勉な国民性及び優れた学術研究に裏打ちされた卓越した科学技術とそれを支える優れた教育・人材育成に基づき形成された高度な知識基盤社会にあることは疑いようもないことであり、国際競争力の低下、少子高齢化の進展等の構造的な課題を乗り越えて、豊かな社会を形成していくためには、今後も大学等を中心に、更なる知識基盤の強化に取り組むことが不可欠である

（IT戦略の重要性）
あらゆる分野でITの重みが増しているが、我が国は、世界最先端IT国家創造宣言について（平成25年6月14日閣議決定）において、「我が国の抱える課題解決、成長戦略の実現が求められる中で、その柱がIT戦略であり、情報通信技術（IT）は万能ツールとして、イノベーションを誘発する力を持っている。さらに、ヒト、モノ、カネと並んで「情報資源」は新たな経営資源であり、その活用こそが、経済成長をもたらす鍵であり、課題解決につながるとし、世界最高水準のIT社会を実現する。」と明示されている。
具体的な対応としては、「ビッグデータやオープンデータに期待されるように、分野・領域を超えた情報資源の収集・融合・活用により新たな付加価値を創造する。」ことや「安全で信頼できるサーバー空間の構築、近年、国境を越えたサービス等のネットワークの活用は一層深化しており、情報資源の十全な活用のためにはグローバルな情報の自由な流通空間の拡充等に向けて、国際的な連携も図りつつ、取り組むことが重要である。」とされ、情報資源の流通やそのためのネットワークの重要性が指摘されている。

（大学教育改革及び科学技術・学術振興における必要性）
緊急性の高い大学教育改革に関しては、教育振興基本計画において、「アクティブラーニング等のための教育の質的転換として、ICTの活用に関し、近年急速に広まりつつある大規模公開オンライン講座（MOOC）による講義の配信やオープンコースウェア（OCW）による教育内容の配信など、大学の知を世界に開放するとともに大学教育の質の向上にもつながる取組への各大学の積極的な参加を促す。」こととされている。
また、研究基盤の強化として、科学技術基本計画においては、「デジタル情報資源のネットワーク化、データの標準化、コンテンツの所在を示す基本的な情報整備、領域横断的な統合検索、構造化、知識抽出の自動化を推進する。知識インフラとしてのシステムを構築、展開する。」ことが求められているが、これらを実現するためには、関連する情報基盤の整備が不可欠である。

（先端科学としての展開）
特に、アカデミッククラウドに関する検討会提言（平成24年7月4日）にあるように、ITの進展とともに、大量で多種多様なデータを分析し活用するビッグデータの重要性が国内外で注目される中で、アカデミアにある膨大なデータを連携し、高度に処理・活用するデータ科学を高度化する共通基盤技術の開発やアカデミッククラウド環境の構築により、新たな知の創造、科学技術イノベーションの創出、社会的・科学的課題解決につなげる必要性が高まっている。

（学術情報ネットワーク（SINET）整備との関係）
大学間の学術情報ネットワークであるSINETは、これまで、研究成果等の共有・流通を促進させることにより、大学等の横断的な教育研究活動を支え、我が国の科学技術・学術の振興に対して大きな役割を担ってきている。
これからの知識基盤社会を支える科学技術・学術の振興にあたっては、大学等における教育研究環境の充実が不可欠であり、上述の社会的背景などから、ICTの活用、ネットワーク強化の重要性は明らかである。
SINETに関しては、特に、機関の枠を越えて、教育研究活動の高度化と効率化を同時に実現できる効果が期待され、今後、大きな普及が見込まれるクラウド環境でのサイバー空間の利活用を支えるための重要な共通基盤として、次期SINET整備の在り方を検討する必要がある。

2．アカデミッククラウド環境構築の現状と課題について

（クラウドについて）
ICTの進展・高度化は著しく、大学等の機能強化において、情報通信環境の整備に対するニーズとともに財政的な負担も大きくなっているが、その解決のための選択肢がクラウドサービスである。
クラウドとは、様々な形で機関内に設置したサーバ等のシステムに蓄積している情報をインターネット回線を利用して、外部のデータセンターに集約して保存することであるが、情報の分散管理の一元化、システム維持に必要な設備投資の抑制、情報基盤の質的・量的高度化へ対する負担軽減、環境変化への迅速性の確保等、多くのメリットがある。一方で、基盤をアウトソーシングすることから、情報セキュリティの確保、サービスの継続性等に対する不安を指摘する声もある。

（大学におけるクラウドの導入状況）
学術情報基盤実態調査（平成24年度）によると、全大学の55％がクラウドサービスを導入し運用しているが、そのうち59％は機関単独で実施しており、また、その内容については運営管理業務主体であり、研究・教育業務での活用は4％にとどまっている。

（先行的な導入事例）
クラウドを活用した先行的な事例としては、以下のようなものがあり、いずれも多様な効果をもたらすイノベーション的な成果をあげている。
静岡大学では、静岡ー浜松間のキャンパス間をSINETを活用し、基幹システムのクラウド化を図ることにより、サーバや端末等の情報資源や光熱水量等の維持管理経費を効率的したIT環境を構築している。
北海道大学では、計算資源（サーバーやシステム）をクラウド上に構築することにより、スパコン並みの性能を有する計算環境と利用者が需要に応じて占有できる効率的な運用を実現している。
長岡科学技術大学では、長岡科学技術大学がサービスセンターとなり、全国の高専をSINETでつないだプライベートクラウドシステムを構築することにより、蔵書管理の一元化、各高専でのシステム管理が不要となる図書館連携システムを運用している。

（アカデミッククラウドの定義）
大学等におけるクラウドの導入は、その公共性の高いミッションを踏まえ、単に経費的な効率化だけでなく、各機関の持つ情報資源を共有する環境を整備し、データや資料等の相互利用を促進することによって、様々なイノベーションを誘発し、教育・研究機能を含めた総合的な高度化を図ることにあることから、アカデミッククラウドと称している。

（アカデミッククラウドの導入）
有用性の高いアカデミッククラウドについての検討を行うため、その環境構築の在り方に関するシステム研究が九州大学の岡田義広教授を代表者として実施されているが、その成果を踏まえたアカデミッククラウド導入による効果、課題認識、留意点等については、以下のとおりである。

【教育支援】
双方向型のe-learning、OCW、MOOCs、遠隔講義等、ICTを活用した多様な教育スタイルの実現、取得・集積する教育・学習情報のデータベース化による個別指導（eポートフォリオ）や学習管理システム（LMS）の運用、教育コンテンツの共有・利活用が進み、全国的な教育の質的向上・保証が見込まれる。
なお、eポートフォリオ、LMSの導入ニーズは高いが、当面はオンプレミス型（機関内に閉じた状況）での利用が継続する見込みである。また、学生のIT環境整備としては、メーリングシステムのASP化は進んでいるが、学生用端末システムはプライベートクラウド型が基本で検討が進みつつある、PC必携化としてのBYOD対応については検討が進んでいないという状況である。
これらのクラウド化を一層促進するためには、低コスト化、学外接続ネットワークの高速化、セキュリティ・プライバシーの強化が必須である。
また、ICT、ネットワーク環境を活用した教育の普及により、従来型の授業が不要になるのではないかとという意見もあるが、これらはあくまでも補完的な役割として、反転学習など学習スタイルの高度化や効率化を進めるものであり、教員の対面指導による授業を否定するものにはなりえないことに留意する必要がある。その上でクラウド化を支援していく体制整備が必要である。

【研究支援】
ビッグデータ、シミュレーション科学、大規模科学等の大量データ流通を伴う最先端研究の推進、研究コンテンツの共有・利活用による研究の効果的・効率化な進展、データベースの遠隔バックアップによる相互保全等の促進が見込まれる。
その際、仮想空間による最適計算資源の提供やデータ処理システムの連携、開発したプラットフォーム・ソフトウェアの共有（Paas/Saas)による高度化を進めるとともに、運用体制として、継続性の確保、全国共同利用サービスとしての提供、認証・セキュリティなどの管理面での統一的な仕様やポリシーの策定が重要になる。
一方で、資源の集約化とともに多様性を持ったシステム基盤を構築することにより、自然災害のリスクや単一技術に依存するリスクを軽減する体制の整備とともに、より高度なクラウド基盤の連携によるインタークラウドの展開、そのための民間や国際的な人的交流の促進も必要である。

【管理運営支援】
教育研究を支援する管理運営サービス（学務系システム、経費管理システム、人事管理システム等）の仮想空間による運用、ネットワークを活用したシンクライアントやBYOD等による情報通信基盤の効率化等を通じ、機能強化と経費抑制の両方を実現することが見込まれる。
クラウド運用による業務システムの標準化・共有化により、開発コストや運用コストの削減、サービスの迅速化、情報システムへの設備投資の合理化等の効果が得られる。個人情報保護を含むセキュリティへの懸念からパブリッククラウドの活用はあまり進んでいないが、安全性に配慮しつつクラウド化を推進することが重要である。

【アカデミッククラウド構築にあたって留意すべき事項】

〔ネットワーク〕
アカデミッククラウドの普及において、最も重要なインフラが大量のデータ流通を支える高速ネットワークの維持であり、そのための基幹的なバックボーンとしてSINETの整備が重要になる。ネットワーク環境としては、一般的に、機関間ではSI　　NET、学内では自機関で整備したネットワークを活用しているが、特に、学内とS　　INETを接続するアクセス回線の高速化が遅れていることが課題になっている。
学内のネットワーク環境において利便性の高い無線LANについては、73％の機関が機関全体で管理・運営しており、モバイル対応による教育研究ニーズの高まりが背景にある。

〔セキュリティ〕
セキュリティ対策は、アカデミッククラウドの展開において極めて重要な課題である。ネットワークの運営過程において常に強化していく視点が重要であり、厳しい状況でも予算を確保し、維持していかないと今後のサーバー社会は生き残れないことを認識すべきである。調査研究において、インシデント発生経験30％という結果は、残り70％は気づいていないと考えるのが妥当であり、ユーザーサイドでは守れないことから、ネットワークの入口で守ると同時に大学側のセキュリティも強化する仕組みを考える必要がある。

〔認証〕
多様なユーザーが複数のサービスを共有するクラウド環境を効果的に利活用するためには、機関間での認証機能の統一化、認証連携が不可欠になる。そのためには、既にNIIが提供している学認のトラストフレームを最大限に活用することが現実的であり、その普及を推進することにより、シングルサインオンでの利用環境の実現を図るべきである。

〔人材育成〕
大学等の内部に、教育・研究・管理運営業務と情報基盤整備との関係を理解し、安心して仮想空間やネットワークを利用できる環境の整備を支える人材を養成する必要がある。その際、個人情報保護、機密情報保護、SLA（提供サービスの保証契約）標準化、BCP（災害時等の事業継続計画）対策等に対応できる人材も必要である。
クラウドを想定した新しいネットワーク技術の導入に対して管理者及び利用者への適切な教育を実施することが求められる。

〔意識改革〕
大学等における活動全般の高度化・効率化につながるアカデミッククラウドの導入によるメリットは非常に大きいが、これらのメリットが教職員等に正しく理解されていないこと、もしくは、必要以上にセキュリティ等のリスクを問題視することにより、活用が遅れている状況も見受けられることから、アカデミッククラウドに対する理解を広く深めていくための取組も必要である。

〔ルールの策定〕
クラウド基盤の構築にあたっては、海外を含めて、関係する機関が様々なデータを共有することになることから、標準化等の取組とともに、データ管理における制度的、法的な側面を含めて、クラウドの運用ルールを整備することが不可欠である。

3．次期学術情報ネットワーク（SINET5）の整備について

（これからのネットワーク整備の方向性）
大学等のおける情報環境は、今後、通信とクラウドが一体となって高度化され、セキュリティ技術の進歩により、学生・研究者に必要なサービスはサイバー空間を活用して提供されることが一般化するものと想定される。
内容に応じて、パブリッククラウド、プライベートクラウド、プライベートクラウドを連携させたインタークラウドなどの形態が想定されるが、いずれの活用においても、高速、安全、高機能なネットワーク環境への接続ニーズが拡大することは必至である。海外を含め、機関を越えた連携が不可欠であり、広範化とともに、高度なセキュリティ対策を継続的に実施することが必要になる。

（NIIの果たしてきた役割）
国立情報学研究所（NII)は、情報学分野における大学共同利用機関として、研究開発から基盤整備、啓発活動、人材育成までをマルチに対応している。
SINETに関しては、ユーザーである大学等のニーズをとりまとめ、一元的に整備することで、高速、低価格、安全安心なネットワーク環境を提供するとともに、最新の研究開発の成果を反映させることにより、ネットワークの継続的な高度化を実現してきた。
こうした対応は、他の機関や商用のネットワークでは対応できないものであり、今後のアカデミッククラウドの展開においては、更に高度な情報技術の連携が不可欠になることから、NIIの役割は増大することが考えられる。

（SINET4の現状）
現在、SINET4では、約800機関が参加し、約200万人のユーザーが利用している。回線の太さは、一番太い部分が東京ー大阪間で40Gbps×2本であり、それ以外は、10Gbpsもしくは2．4Gbpsという状況にある。そのような中で、冗長性を確保し、唯一東日本大震災にも耐えた信頼性の高いネットワークを維持してきた。
SINET4の整備目標である最大120Gbpsの環境を実現できておらず、また、研究分野によっては、データ流通をネットワークではなく保存ディスクに頼らざるを得ない状況も生じている。そのため、NIIでは、大学共同利用機関としてネットワーク連携本部を設置し、大型研究や教育利用のニーズを調整しつつ整備することにより、極めて効率的なネットワークを実現し、ユーザーの教育研究にできるだけ支障が出ないようにしてきている。
また、国際共同研究等において、大型の共有研究装置を用いた大量のデータ流通が活発になっており、高速安定のネットワーク環境整備とともに、海外の類似の研究ネットワークとの接続が不可欠になっているが、商用ネットワークでは接続できないため、我が国としても相応の研究ネットワークを構築する必要がある。海外では、米国や欧州、中国など、100Gbpsがベースになっているが、SINETでは、日米間において10Gbps×3本にとどまっており、十分な回線を用意できていないのが現状である。
一方、機能強化の側面では、大学における情報蓄積や流通量の増加から生じるクラウドサービス需要に応えるため、商用ベンダーとの接続を進めており、現在、10カ所を設定し、高セキュアなプライベートクラウドとしての活用を可能にしている。

（SINET5の整備）
アカデミッククラウドの普及に向けて、その基盤としてのSINETの更なる高機能化は不可欠である。また、スーパーコンピュータを用いたシミュレーション科学やビッグデータ解析によるデータ科学の推進、大学間の教育研究情報利用のためのプラットフォーム構築、機関を越えたオンライン教育の展開のためのデータ流通等がオープンアクセスやオープンデータの流れに乗って加速することになる。
今後のデータ流通におけるネットワーク需要を見通し、400Gbpsもしくは1Tbpsオーダーに耐えられる最先端のネットワーク技術開発を進めつつ、これらの情報資源をユーザーが安心して利活用できる環境を整備することが、科学技術の発展、それを支える人材育成を促し、我が国の競争力を強化する上で重要であり、そのため、基盤となるネットワークの強化ととともに、セキュリティ対策の高度化、サービスの標準化・共通化を推進する必要がある。

【必要な回線確保】

〔国内回線〕
各機関では、これまで、学内は高速、学外接続はニーズとコストを考え低速な回線整備となっている状況である。今後は、情報量の増加とクラウド環境による機関内外の境界が消失することになり、学外でも学内と同程度の高速ネットワークが必要になる。
これらの需要増に効率的に対応することが不可欠であり、SINET5では、専用線を確保するのではなく、通信会社が使用していないケーブルを活用するダークファイバーを使用する方法への転換を図る。ケーブル単位で借用することから、情報量にあまり影響を受けず安価で太い回線の確保が実現できる。
また、従来、各機関の接続回線をつないで中間とりまとめ的なノード校を通じてSINETに接続していた方式を改め、SINETに直接接続するインターフェイスを設け、各機関からダークファイバーを活用して、ノード校を経由せずにつなぐ方式にする。アクセス回線は各機関負担であるが共同調達により経費を節減し、その結果、学内からSINETを経由して他機関やデータセンターまで高速を維持することを可能にする。
このダークファイバーの活用は沖縄以外で可能であり、沖縄との間では従来同様の専用回線が必要となるが、ほとんどの国内環境において100Gbps単位のネットワーク整備が効率的に実現できる見込みである。
次期SINETにおいては、回線の強化とともに必要な冗長性を確保する観点から、早急に100Gbps×2本の高速ネットワークをバックボーンとして全国に構築し、今後のネットワーク需要を踏まえて、更なる増強を図ることが適切である。これに合わせて、各大学等がアクセス回線の確保に努めることにより、我が国全体のネットワーク環境の充実が実現する。

〔国際回線〕
最先端の研究開発においては、大型の研究装置や大量データ共有による国際共同研究の進展により、国際間のネットワーク増強が必要な状況にある。
既に諸外国の研究ネットワークは100Gbps規模の増強が進んでいることから、我が国においても日米間の回線増強など、対等な環境整備が求められている。
また、日-欧州間に関しても、北米経由で流通している現状から、データ利用に遅延が生じてきており、シベリア経由の回線整備が望まれている。

【最新ネットワーク技術の導入】
SINET5では、安全安心のクラウド環境を提供するネットワークを整備するため、ネットワーク利用におけるセキュリティ強化自体をクラウド化する。IDSという侵入検知システムをクラウド化し共通化することにより、中小大学もネットワークにおけるクラウド環境を維持することが可能になる。
また、セキュリティと合わせて重要になるのが個人を同定してネットワークを利用できるようにする認証の仕組みであり、NIIが整備する認証連携フェデレーションである学認を標準化し、共通仕様とすることにより、学外のクラウドサービスにもシームレスにアクセスできるようにする。
さらに仮想ネットワークを実現するため、最新ネットワーク技術であるSDN（ネットワーク構成を需要に応じて柔軟に変更する技術）とNFV（セキュリティ機能をクラウド上の汎用サーバに実装し、コスト削減を図る技術）を用いて高効率で高セキュアな環境を整備することで、ネットワークの高度化を推進する。

【コンテンツの利用環境】
情報資源は貴重な資産であり、大学における教育研究成果の流通促進も極めて重要であることから、各機関の教育研究成果等を蓄積した機関リポジトリの構築を推進している。NIIでは、機関リポジトリをネットワークで連携するJAIROを展開するとともに、機関リポジトリのシステムをクラウド環境で利用できるJAIROクラウドサービスを提供している。大学等がJAIROクラウドを活用することにより、開発経費の節減に加え、コンテンツの標準化が進み、流通促進が期待できることから、その整備とともに、積極的に普及を進める。
今後は、オープンアクセスやオープンデータに対する世界的な動き、大学等の情報公開ニーズの高まりも踏まえ、論文等の研究成果だけでなく、書籍、データや講義、教材といった教育研究活動に関わる様々なコンテンツが機関リポジトリに蓄積され、発信されるようになると考えられ、それらを情報資源として、大学間で共有、利活用する仕組みを一層強化する必要がある。
そのため、現在、コンテンツのメタデータを整備し、ディスカバリー機能を提供しているCiNiiの検索機能を高度化するとともに、SINETを介してコンテンツ間の連携を図ることにより、知識基盤としての情報共有を推進する。

【Cloud Gateway機能の整備】
大学等において、情報資源の効率的活用につながる多様なクラウドサービスの利用を加速するため、大学等とNIIが協力し、商用ベンダーとも連携して、利用できるクラウドサービスをネットワーク上でメニュー化し、ポータルとして整備するとともに、各機関がカスタマイズし、シングルサインオンで様々なサービスを利活用できる環境として、クラウドゲートウェイの実現を図る。
これらの取組は既に欧米で進みつつあり、大学等がニーズに合ったクラウドを適切に導入する上で、効果的に機能するものと期待される。

4．まとめ

我が国が高度な科学技術に依存し、ボーダーレス社会、グローバル化が進展する中においては、大学等が国際競争力を保って、優れた教育研究の遂行に支障なく取り組めるネットワーク環境整備が必要であり、こうした取組において、大学等が独自に行うのではなく、大学共同利用機関としてのNIIが一元的に対応することでコスト削減と機能強化の一体整備が可能になっていることを改めて認識すべきである。
その上で、国はアカデミアにおいても世界最高水準のIT環境実現のため、次期SINET構築に向けた整備を着実に実施する必要がある。
大学等は、共有する最新ネットワーク環境のメリットを生かし、教育研究の高度化につながるアカデミッククラウドを効果的に導入することにより、それぞれのミッションを踏まえた機能強化を図り、社会貢献を果たすことが求められる。