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ベクトル量子化による状態・行動地図の不可逆圧縮

Research Project

Project/Area Number 17760199
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

上田 隆一  東京大学, 大学院工学系研究科, 助手 (20376502)

Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywordsstate-action map / dynamic programing / vector quantization / autonomous mobile robots / the Acrobot / dynamic programming
Research Abstract

本研究課題は,最適制御問題を動的計画法で解いた解「状態行動地図」のメモリ容量を不可逆圧縮の代表的な手法であるベクトル量子化で圧縮するというものである.本年度は,申請者らの既発表のアルゴリズムの応用と評価を中心に研究を行い,成果を国内外の学会において発表し,今後雑誌論文として発表できる様々なデータを得た.
本年度は,開発したアルゴリズムを大規模な問題へ適用し,評価を行った.その一つとして,ロボットサッカーでのマルチエージェント系となるタスク(パス)に本手法を適用した.状態行動地図の要素数は6億程度となったが,これを3.0GHz CPU,3.0GBのRAMを搭載した計算機で10日間計算することで,パスや互いに衝突を回避するなどの協調行動が見られる状態行動地図を得ることができた.また,この状態行動地図を同計算機で1日で圧縮することに成功し,結果的に実装するロボットのメモリ量(16MB)を下回る,8.2MBのベクトル量子化地図を得ることができた.また,シミュレーションではあるが,圧縮による地図でもロボットが協調して効率よく作業できることを示すことで,提案手法が,複雑なタスク用の地図を破綻させないで小さく圧縮できることを示せた.
さらに,非常に非線形な制御問題であるアクロボットの振りあがりタスク,上記のロボットサッカーのタスク,人工知能の標準問題の一つである水たまりタスクにおいて,本手法と競合する手法との比較を行った.評価指標として,圧縮率と圧縮による性能劣化を計測した.結果,本手法で得られるベクトル量子化地図は,タスクの種類にかかわらず,他手法よりも安定して低消費メモリで性能劣化の小さい行動決定手法を記憶できることが示せた。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (10 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Dynamic Programming for Creating Cooperative Behavior of Two Soccer Robots-Part 1 : Computation of State-Action Map2007

    • Author(s)
      Ryuichi Ueda, Kohei Sakamoto, Kazutaka Takeshita, Tamio Arai
    • Journal Title

      Proc.of IEEE International Conference on Robotics and Automation

      Pages: 1-7

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Creation and Compression of Global Control Policy for Swinging up Control of the Acrobot2006

    • Author(s)
      Ryuichi Ueda, Tamio Arai, Kojiro Matsushita
    • Journal Title

      Proc.of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems

      Pages: 2557-2562

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] アクロボットの振り上げのための状態行動地図の作成と圧縮2006

    • Author(s)
      上田 隆一, 新井 民夫, 松下 光次郎
    • Journal Title

      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2006)講演論文集 (CD-ROM)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] サッカーロボットの協調行動の計画と状態行動地図の圧縮2006

    • Author(s)
      上田隆一, 坂本浩平, 新井民夫
    • Journal Title

      日本ロボット学会学術講演会予稿集 (CD-ROM)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fast Vector Quantization for State-Action Map Compression2006

    • Author(s)
      Kazutaka TAKESHITA, Ryuichi UEDA, Tamio ARAI
    • Journal Title

      T.Arai et al. (Eds.) : Intelligent Autonomous Systems 9

      Pages: 694-701

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Vector Quantization for State-Action Map Compression - Comparison with Coarse Discretization Techniques and Efficiency Enhancement2005

    • Author(s)
      Ryuichi Ueda, Tamio Arai, Kazutaka Takeshita
    • Journal Title

      Proc.of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems

      Pages: 166-171

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 状態行動地図のためのベクトル量子化手法の庄縮率向上2005

    • Author(s)
      上田隆一, 新井民夫, 坂本浩平, 実川達明, 竹下和孝, 梅田和昇, 大隅久, 菊地敏文, 小村正樹
    • Journal Title

      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2005)予稿集 (CD-ROM)

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  • [Journal Article] パーティクルフィルタを利用した自己位置推定に生じる致命的な推定誤りからの回復法2005

    • Author(s)
      上田隆門, 新井民夫, 浅沼和範, 梅田和昇, 大隅久
    • Journal Title

      日本ロボット学会誌 23・4

      Pages: 466-473

    • NAID

      10015728224

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  • [Journal Article] 動的計画法を用いた協調行動の計画2005

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      坂本浩平, 上田隆一, 新井民夫, 実川達明, 竹下和孝
    • Journal Title

      第23回日本ロボット学会学術講演会予稿集 (CD-ROM)

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      2005 Annual Research Report
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    • Author(s)
      Ryuichi Ueda, Tamio Arai, Kohei Sakamoto, Yoshiaki Jitsukawa, Kazunori Umeda, Hisashi Osumi, Toshifumi Kikuchi, Masaki Komura
    • Journal Title

      Proc.of IEEE International Conference on Robotics and Automation

      Pages: 3475-3480

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      2005 Annual Research Report
  • [Book] State-Action Map Compression by using Vector Quantization for Decision Making of Autonomous Robots2007

    • Author(s)
      Ryuichi Ueda
    • Total Pages
      258
    • Publisher
      東京大学大学院工学系研究科精密機械工学専攻博士論文
    • Related Report
      2006 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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