過去のあらゆるマシン＆ソフトを実行でき科学の再現性を守る仮想システム「Olive」とは？

カーネギーメロン大学の研究者が、「科学を守るため」に過去のあらゆるコンピューター・ソフトウェアを仮想マシンで再現できるシステム「Olive」を開発中です。

Carnegie Mellon is Saving Old Software from Oblivion - IEEE Spectrum
https://spectrum.ieee.org/computing/software/carnegie-mellon-is-saving-old-software-from-oblivion

新たに得られた科学的な知見は、第三者によって検証されることでその真実性が担保されるものです。一般的には査読を経たのちに科学論文として世に送り出されて、世界中の多くの科学者の目に触れ活用されることで、何重もの検証が行われているともいえます。そして、科学技術の検証は、長い時間が経過した後でも再現できることが求められます。

近年、コンピューターの利用はデータの保存だけでなく、データの分析やシミュレーションなどに活用されることで、今や科学技術の研究に不可欠な存在になってきました。コンピューターの進歩のおかげで科学技術の開発は加速的に発展しています。

しかし、コンピューターの進歩が早すぎるがゆえに、ハードウェアやソフトウェアが陳腐化するスピードも早く、「ハードウェアがないため古いソフトウェアが動かせない」ということはめずらしくありません。時間の経過によってソフトウェアが使えなくなることは、「その当時、科学技術の確かさを検証していた技術が後から利用できなくなる」という事態を招いています。

この問題を解消すべく、カーネギーメロン大学でコンピューター科学を研究するマハデブ・サチアナライアナン教授らは、「Open Library of Images for Virtualized Execution(Olive)」と名付けたあらゆるコンピューターOSで実行していたソフトウェアを再現できる仮想マシンシステムを開発しています。Oliveプロジェクトでは「アプリケーション・OSなどコンピューター上で実行されていたあらゆるソフトウェア体験をインターネット上で提供する」という壮大な目標が掲げられています。

古いコンピューター環境を再現するために、Oliveではソフトウェアの抽象化をかなり深くまで掘り下げて多層化してシステムが設計されているとのこと。最下層には今日のコンピューター技術の共通基盤として、1つ以上のx86マイクロプロセッサが置かれ、その上でLinux OSを実行しています。OSの上には仮想マシンネットワークを実行するため「Virtual Machine Network Execution.(VMNetX)」と呼ばれる専用のソフトウェアが置かれています。VMNetXは、中央サーバーに置かれた仮想マシンを必要に応じてリモートから起動できるため、手元のコンピューターに仮想マシン全体やメモリデータをダウンロードすることなく使えるという利点があるとのこと。

VMNetXの次の層にはハードウェアエミュレータがあり、次の層に保存された古いソフトウェアを起動させるOSがあり、その上にソフトウェアのレイヤーがあり、最後にソフトウェアに必要なデータを送り込む層がある、というレイヤー構造になっています。

Oliveは、記事作成時点で17種類の仮想マシンで構成されているとのこと。その一つ、Motorola 68040のCPUエミューレーションを使ってAppleのMacintosh System 7.5用の「Mosaic」を実行すると、仮想化された環境とはいえ現代のコンピューターの性能が高いため極めて快適に動くそうです。

Oliveには課題もあり、その一つに「GPUエミュレーション」があります。科学技術では長年、並列演算性能の高いGPUを活用することで計算スピードを高めてきましたが、このGPUを活用するソフトウェアをアーカイブするために、今後はGPUエミューレーションを開発することが求められます。

今のところ、ソフトウェアライセンスの制限のためOliveにインストールされた古いソフトウェアコレクションにアクセスできるのはプロジェクトメンバーに限られているとのこと。今後は、アーカイブするソフトウェアの関連企業などの協力を取り付けて、多くのユーザーがソフトウェアをOlive上で利用できる仕組みづくりが求められています。サチアナライアナン教授は、「過去のソフトウェアが将来にわたって利用できることを保証するシステムづくりの良い出発点にOliveはなる」と考えています。