CADL: Contract Architecture Description Language

言語仕様書 — Version 0.2（ドラフト）

名古屋大学大学院情報学研究科 ERTL

2026年10月10日

概要

CADL（Contract Architecture Description Language）は，マルチエージェント System of Systems（SoS） における制度設計を形式的に記述・検証・展開するためのドメイン特化言語（DSL）です。

CADLは三層アーキテクチャ——制度層（Institution）・プロトコル層（Protocol）・アルゴリズム層（Algorithm）——を採用し，ガバナンスルールとエージェント間の調整メカニズムを単一の統合言語で精密に記述できます。アルゴリズム層は，中央側とローカル側がそれぞれ実行するアルゴリズムの名前を示すものであり，その内部は記述しません。 CADL仕様からシミュレータ設定の自動生成や設計整合性の検証を行うツールチェーンも提供します。

アーキテクチャ全体像

1つのソースから3種類の出力が生成されます。形式検証と制度制約コード（スマートコントラクト／ポリシー／ランタイムクラス）は構文解析された定義から，ランタイムシミュレータ設定は三層 IR から生成されます。実験結果は CADL ソースへフィードバックされ，ガバナンスパラメータ（α, β, λ, ρ）の調整に利用されます。α，β，λ は契約ごとのパラメータであり， ρ は動機拡張（付録C）のパラメータです。 cadl ツールが扱うのは，ソース，検証器，コード生成，IR，シミュレータ設定の各ステップです。実験の実行とその評価は，シミュレータまたは CADL Explorer で行います。

本仕様書の読み方

本書は3部構成になっています。以下の順序で読むことを推奨しますが，各章は単独でも読めるように構成されています。

第I部 — 背景と要件

1. はじめに — 動機，問題設定，SoS研究における CADLの位置づけ。
2. 目的 — CADLが解決する課題と，本ドラフトのスコープ。
3. 比較 — 既存ADL・契約言語・マルチエージェントDSLとの関係。
4. 要件 — 言語設計を駆動する機能的・非機能的要件。

第II部 — 言語と設計

5. 言語仕様 — 三層（制度・プロトコル・アルゴリズム）のコア構文と意味論。
6. 設計 — 設計の根拠，ツールチェーン構成，検証エンジン，ランタイムシステム。中間表現（IR）は付録EのE.7節と用語集で説明します。
7. 例 — CADLの典型的な利用例。

第III部 — 応用と展望

8. ユースケース — 応用領域とケーススタディ。
9. 研究 — 未解決の研究課題と理論的基盤。
10. ロードマップ — 実装フェーズと，リファレンス実装の現在の状況。

付録

付録A — 構文 — EBNF文法リファレンス。
付録B — 参考文献 — 参照文献。
付録C — 動機拡張 — エージェントの動機モデルとプロファイル。
付録D — コード生成ターゲット — コード生成ターゲットの一覧。
付録E — SoS-DSL拡張 — 契約のライフサイクルとランタイムモニター。
用語集 — 仕様全体で用いる用語。

推奨される読み順

はじめて読む方 — 1〜2章を読み，5章をざっと眺めてから7章で具体例を確認。 7章の記述例は概念的なものです。実行できる例は，cadlリポジトリの examples/ ディレクトリとハンズオン教材にあります。
実装者・ツール開発者 — 5章，6章，付録Aを中心に。
研究者 — 3章，9章，10章で全体的な文脈と未解決問題を把握。

ツールの入手

リファレンス実装は cadl です。 pip install cadl-lang でインストールします（Python 3.9以上）。コマンド名は cadl です。まず，次のように確認します。

pip install cadl-lang
cadl --version

続いて，リポジトリの examples/ ディレクトリにあるような .cadl ファイルに対して，cadl check <file>.cadl と cadl verify <file>.cadl を実行します。すべてのコマンドはリポジトリのREADMEを，手順を追った説明はハンズオン教材を参照してください。

手を動かして学ぶ

仕様を読むだけでなく実際に書いて動かしたい場合は，ハンズオン教材を参照してください。ロボット配送を題材に，仕様の記述からコード生成・シミュレーション実行までを一通り体験できます。

ステータス

本書はVersion 0.2（ドラフト） です。言語およびツールチェーンは開発中であり，構文・意味論は今後のリビジョンで変更される可能性があります。

Version 0.2 は，Version 0.1 の記述をリファレンス実装に合わせて改めたものです。既存のファイルの読み方に影響する変更は次のとおりです。

β は意思決定集中度：0 が完全分散，1 が完全集中です（5.4.2 節）。Version 0.1 には，逆の向きで説明している箇所がありました。
SoS-DSL拡張（付録E）：on_violation.transition と on_match.transition は移り先の状態を指し（規則 L-5，M-3）， on_match.violation は宣言を必要としないラベルです（規則 M-2）。拡張の版は sos-dsl: 0.1 のままです。
sharing: の要素は引用符で囲んだ文字列で書かなければなりません （- "TAXI[*] -> CENTRAL : position"）。引用符がないと，YAML はこれを文字列ではなくマッピングとして読みます（付録A A.4節）。
記号で書いた範囲の上限は記号的な大きさ：[1..N] の N は任意のアクター数を表し，これに値を与える構文は言語にありません（5.2.2 節，付録A A.3節）。
識別子は ASCII に限ります。文字列とコメントには任意の Unicode 文字を使用できます（第4章の要求 NFR-7，付録A A.1節）。

動機拡張は，独自のラベル v0.1-ext のままです。

仕様書とリファレンス実装の版は，独立に番号を付けています。本仕様書は Version 0.2 であり，内容の確認に用いたリファレンス実装は cadl 0.3.13 です。

フィードバックや議論はGitHub Issuesで歓迎します。仕様書や本サイトの問題は，cadl-specのIssuesで報告できます。

概要​

アーキテクチャ全体像​

本仕様書の読み方​

第I部 — 背景と要件​

第II部 — 言語と設計​

第III部 — 応用と展望​

付録​

推奨される読み順​

ツールの入手​

関連ツール​

手を動かして学ぶ​

ステータス​

概要