論文の概要: Runtime Composition in Dynamic System of Systems: A Systematic Review of Challenges, Solutions, Tools, and Evaluation Methods

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.12616v1
• Date: Tue, 14 Oct 2025 15:14:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-15 19:02:32.36422
• Title: Runtime Composition in Dynamic System of Systems: A Systematic Review of Challenges, Solutions, Tools, and Evaluation Methods
• Title（参考訳）: システムの動的システムにおける実行時構成:課題,ソリューション,ツール,評価方法の体系的レビュー
• Authors: Muhammad Ashfaq, Ahmed R. Sadik, Teerath Das, Muhammad Waseem, Niko Makitalo, Tommi Mikkonen,
• Abstract要約: 関心が高まりつつあるにもかかわらず、この文献は動的SoSにおけるランタイム構成の合成を欠いている。 本研究では、動的SoSにおけるランタイム構成の研究を合成し、コア課題、ソリューション戦略、サポートツール、評価方法を特定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.172969718238335
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Context: Modern Systems of Systems (SoSs) increasingly operate in dynamic environments (e.g., smart cities, autonomous vehicles) where runtime composition -- the on-the-fly discovery, integration, and coordination of constituent systems (CSs)--is crucial for adaptability. Despite growing interest, the literature lacks a cohesive synthesis of runtime composition in dynamic SoSs. Objective: This study synthesizes research on runtime composition in dynamic SoSs and identifies core challenges, solution strategies, supporting tools, and evaluation methods. Methods: We conducted a Systematic Literature Review (SLR), screening 1,774 studies published between 2019 and 2024 and selecting 80 primary studies for thematic analysis (TA). Results: Challenges fall into four categories: modeling and analysis, resilient operations, system orchestration, and heterogeneity of CSs. Solutions span seven areas: co-simulation and digital twins, semantic ontologies, integration frameworks, adaptive architectures, middleware, formal methods, and AI-driven resilience. Service-oriented frameworks for composition and integration dominate tooling, while simulation platforms support evaluation. Interoperability across tools, limited cross-toolchain workflows, and the absence of standardized benchmarks remain key gaps. Evaluation approaches include simulation-based, implementation-driven, and human-centered studies, which have been applied in domains such as smart cities, healthcare, defense, and industrial automation. Conclusions: The synthesis reveals tensions, including autonomy versus coordination, the modeling-reality gap, and socio-technical integration. It calls for standardized evaluation metrics, scalable decentralized architectures, and cross-domain frameworks. The analysis aims to guide researchers and practitioners in developing and implementing dynamically composable SoSs.
• Abstract（参考訳）: コンテキスト: 現代のシステム・オブ・システム(SoSs)は、オンザフライでの発見、統合、構成系(CS)の調整といった実行時の構成が適応性に不可欠である動的な環境(スマートシティ、自動運転車など)でますます運用されている。 関心が高まりつつあるにもかかわらず、この文献は動的SoSにおける実行時合成の凝集的な合成を欠いている。 目的: 本研究は, 動的SoSにおける実行時構成の研究を合成し, コア課題, ソリューション戦略, サポートツール, 評価手法を同定する。 方法】本研究は,2019年から2024年にかけて発行された1,774件の論文を検索し,テーマ分析(TA)を80件選定した。 結果: 課題はモデリングと分析,レジリエントな操作,システムオーケストレーション,CSの不均一性の4つのカテゴリに分類される。 ソリューションは、コシミュレートとデジタルツイン、セマンティックオントロジー、統合フレームワーク、適応アーキテクチャ、ミドルウェア、フォーマルメソッド、AI駆動のレジリエンスの7つの領域にまたがる。 構成と統合のためのサービス指向フレームワークがツールを支配し、シミュレーションプラットフォームは評価をサポートしている。 ツール間の相互運用性、クロスツールチェーンワークフローの制限、標準化されたベンチマークの欠如は依然として重要なギャップである。 評価アプローチには、シミュレーションベース、実装駆動、人間中心の研究が含まれており、スマートシティ、ヘルスケア、防衛、産業自動化といった分野に応用されている。 結論: この合成は、自主対調整、モデリングと現実のギャップ、社会と技術の統合といった緊張関係を明らかにします。 標準化された評価メトリクス、スケーラブルな分散アーキテクチャ、およびクロスドメインフレームワークを求めている。 この分析は、研究者や実践者が動的に構成可能なSoSの開発と実装を指導することを目的としている。

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