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Multi-Agent Reinforcement Learning System to Improve Actual Ships' Courses

Research Project

Project/Area Number 16K00309
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Intelligent informatics
Research InstitutionHiroshima City University

Principal Investigator

Kamio Takeshi  広島市立大学, 情報科学研究科, 講師 (20316136)

Research Collaborator TANAKA takahiro  
MITSUBORI kunihiko  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsマルチエージェントシステム / 強化学習 / 多船航路探索 / 海上安全 / 行動選択制限 / 参照航路 / 航路改善 / ニアミス回避 / 機械学習 / ニアミス航路
Outline of Final Research Achievements

We developed multi-agent reinforcement learning system (MARLS) to search ships' courses. In this study, we have proposed two new kinds of MARLSs to increase the value of MARLS as a marine traffic assessment tool. The first MARLS can detect unnecessary parts of reference courses by the course improvement rate and improve the courses. The second MARLS can detect near-misses in reference courses, predict the limited positions to avoid the near-misses as the causes of the near-misses, and improve the courses. Finally, we have evaluated the performance of our proposed MARLS by numerical experiments and also have confirmed that our proposed MARLS can be used for the actual courses.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では多船航路探索用MARLSの海上交通アセスメントツールとしての価値を高めるために,実航路に対して「不要箇所の検出」および「衝突発生(ニアミス)の原因究明」が可能な多船航路探索用MARLSを開発した.これにより,船舶工学以外の分野にも高度な海上交通アセスメントツールの重要性が啓蒙できる.この点に大きな学術的意義がある.
日本において海上物流の安全性と効率性の確保は産業界を支える必須条件である.さらに,港則法及び海上交通安全法の一部を改正する法律の施行(22年7月1日)に見られるように海上交通アセスメントツールの重要性は増している.本研究はこのような社会的要請に合致する.

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] 強化学習ベース多船航路探索法によるニアミス航路の改善2019

    • Author(s)
      冨原崇寛,神尾武司,田中隆博,三堀邦彦,藤坂尚登
    • Journal Title

      電子情報通信学会 技術研究報告

      Volume: NLP2018-127 Pages: 17-22

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] 強化学習ベース多船航路探索におけるQ学習とProfit Sharingの比較2019

    • Author(s)
      冨原崇寛,節家 将,神尾武司,田中隆博,三堀邦彦,藤坂尚登
    • Journal Title

      電子情報通信学会 2019年総合大会 講演論文集

      Pages: 101-101

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Enhancement of Reference Course Tracking Capability in Multi-Agent Reinforcement Learning System to Search Ships’ Courses2018

    • Author(s)
      Takahiro TOMIHARA, Takeshi KAMIO, Takahiro TANAKA, Kunihiko MITSUBORI, and Hisato FUJISAKA
    • Journal Title

      Proc. of International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2018)

      Pages: 444-447

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of Reference Courses on Reinforcement Learning to Search Ships' Courses2017

    • Author(s)
      Takeshi KAMIO, Takahiro TANAKA, Kunihiko MITSUBORI, and Hisato FUJISAKA
    • Journal Title

      Proc. of International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2017)

      Pages: 490-493

    • NAID

      40021162925

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 強化学習ベース多船航路探索法に参照航路の更新が与える影響2017

    • Author(s)
      神尾武司,田中隆博,三堀邦彦,藤坂尚登
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: NLP2017-63 Pages: 75-80

    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Journal Article] 参照航路が強化学習ベース多船航路探索法に与える影響2017

    • Author(s)
      神尾武司,保井俊祐,田中隆博,三堀邦彦,藤坂尚登
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: NLP2016-108 Pages: 13-18

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 保井俊祐,三堀邦彦,田中隆博,藤坂尚登,神尾武司2017

    • Author(s)
      舵角と速力を行動にもつ強化学習ベース多船航路探索法
    • Journal Title

      電子情報通信学会総合大会,情報・システムソサイエティ特別企画 学生ポスターセッション予稿集

      Volume: ISS-P-78 Pages: 78-78

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 強化学習ベース多船航路探索法によるニアミス航路の改善2019

    • Author(s)
      冨原崇寛
    • Organizer
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 強化学習ベース多船航路探索におけるQ学習とProfit Sharingの比較2019

    • Author(s)
      冨原崇寛
    • Organizer
      電子情報通信学会 総合大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Enhancement of Reference Course Tracking Capability in Multi-Agent Reinforcement Learning System to Search Ships’ Courses2018

    • Author(s)
      Takahiro TOMIHARA
    • Organizer
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Influence of Reference Courses on Reinforcement Learning to Search Ships' Courses2017

    • Author(s)
      Takeshi KAMIO
    • Organizer
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2017)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 強化学習ベース多船航路探索法に参照航路の更新が与える影響2017

    • Author(s)
      神尾武司
    • Organizer
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 参照航路が強化学習ベース多船航路探索法に与える影響2017

    • Author(s)
      神尾武司
    • Organizer
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • Place of Presentation
      ねぶたの家ワ・ラッセ
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 舵角と速力を行動にもつ強化学習ベース多船航路探索法2017

    • Author(s)
      保井俊祐
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会,情報・システムソサイエティ特別企画 学生ポスターセッション
    • Place of Presentation
      名城大学
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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