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大規模・複雑な環境下でモバイルエージェント協調動作を実現する移動制御アルゴリズム

Research Project

Project/Area Number 18K18031
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 60050:Software-related
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

柴田 将拡  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 助教 (10806095)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords自律分散システム / モバイルエージェント / g-部分集合問題 / 均一配置問題 / 動的ネットワーク / 自律分散ロボット / 個体群プロトコル / 分散システム / 自律分散ルーティング / 部分集合 / 均一配置 / 耐故障性
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、ネットワーク中を自律的に移動する複数体のモバイルエージェント(以下、エージェント)間の協調動作を、大規模で複雑なネットワーク下でも実現させることを目指す。そのためには、(1)ネットワークやエージェントに動的な変化や故障が発生する状況下でも柔軟に動作することが必要で、また(2)ネットワークの負荷削減の観点から、エージェントに与えられる情報量が少ない状況下でも正しく動作することが理想的である。
2021年度は(1)と(2)の両方に取り組んだ。(1)では 1-interval connected ring と呼ばれる、各ラウンドで高々1辺が消失しうるようなリングネットワークに対し、g-部分集合問題を解決するアルゴリズム設計を行った。この問題は、ネットワーク中に分散しているエージェントが、g体以上ずつのグループに分かれて集合するような自律的な移動を要求する問題である。本研究では、gの値とエージェント数の間の関係に着目しつつ、問題の可解性やアルゴリズムの性能を考察した。結果として、エージェント数がgの約3倍以上なら、最適コスト(エージェント移動数)で問題を解決できることを示し、この結果は国際会議に採択された。また、エージェント数がgの3倍未満の場合における可解性も解明し、現在は論文誌へ投稿準備中である。
(2)では自律分散ロボットという、記憶領域はほぼ持たないが視野範囲内のネットワークの形状が瞬時に把握できるようなエージェントモデルを用いて、三角グリッドネットワーク上で7台のロボットが1カ所に集合するために必要な視野範囲を解明した。この結果は論文誌1件と国際会議1件にそれぞれ採択された。さらに、完全\ell-ary木というネットワーク上で、ロボットが等間隔に配置するために必要なロボットの記憶容量を解明した。この結果も1件の国際会議に採択され、現在は論文誌へ投稿済みである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

(1)では上記の実績概要に加え、均一配置問題と呼ばれる、エージェントがネットワーク中に均等に配置するような自律的な移動を要求する問題を、1-interval-conneceted ring 上で取り組み、2020年度に国際会議に採録された結果を現在は論文誌へ投稿し、条件付き採録の判定を得ている。
また、(2)では上記の実績概要に加え、視野が不完全なロボットが1カ所に集まるための条件の解明を行い、現在は国際会議への投稿準備中である。
以上より、(1),(2)ともに継続的な成果が出ていることから、進捗は順調であるといえる。

Strategy for Future Research Activity

(1)1-interval-connected ring 以外の動的な変化が発生するトポロジ上でエージェント協調動作を実現するアルゴリズム設計を引き続き行う。
(2)ロボットやエージェントに与えられている情報が限られている、もしくは誤りがある場合に協調動作を実現するためのアルゴリズム設計を引き続き行う。

Report

(4 results)
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(24 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] ソルボンヌ大学(フランス)

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  • [Journal Article] Visibility-optimal gathering of seven autonomous mobile robots on triangular grids2022

    • Author(s)
      Masahiro Shibata, Masaki Oyabu, Yuichi Sudo, Junya Nakamura, Yonghwan Kim, Yoshiaki Katayama,
    • Journal Title

      IJNC

      Volume: Vol.12, No.1 Issue: 1 Pages: 2-25

    • DOI

      10.15803/ijnc.12.1_2

    • NAID

      130008142107

    • ISSN
      2185-2839, 2185-2847
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  • [Journal Article] A self-stabilizing algorithm for constructing a minimal reachable directed acyclic graph with two senders and two targets2021

    • Author(s)
      Kim Yonghwan、Shibata Masahiro、Sudo Yuichi、Nakamura Junya、Katayama Yoshiaki、Masuzawa Toshimitsu
    • Journal Title

      Theoretical Computer Science

      Volume: 874 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2021.05.005

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Self-Stabilizing Population Protocols With Global Knowledge2021

    • Author(s)
      Sudo Yuichi、Shibata Masahiro、Nakamura Junya、Kim Yonghwan、Masuzawa Toshimitsu
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems

      Volume: 32 Pages: 3011-3023

    • DOI

      10.1109/tpds.2021.3076769

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  • [Journal Article] Move-optimal partial gathering of mobile agents without identifiers or global knowledge in asynchronous unidirectional rings2020

    • Author(s)
      Masahiro Shibata, Norikazu Kawata, Yuichi Sudo, Fukuhito Ooshita, Hirotsugu Kakugawa, and Toshimitsu Masuzawa
    • Journal Title

      Theoretical Computer Science

      Volume: - Pages: 92-109

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2020.04.002

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      2020 Research-status Report
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  • [Journal Article] Space-efficient Uniform Deployment of Mobile Agents in Asynchronous Unidirectional Rings2020

    • Author(s)
      Masahiro Shibata, Hirotsugu Kakugawa, Toshimitsu Masuzawa
    • Journal Title

      Theoretical Computer Science

      Volume: 809 Pages: 351-371

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2019.12.031

    • NAID

      120007181756

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      2019 Research-status Report
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  • [Journal Article] Partial Gathering of Mobile Agents in Arbitrary Networks2019

    • Author(s)
      Masahiro Shibata, Daisuke Nakamura, Fukuhito Ooshita, Hirotsugu Kakugawa,Toshimitsu Masuzawa
    • Journal Title

      IEICE Trans. Inf. & Syst.

      Volume: E102-D Issue: 3 Pages: 444-453

    • DOI

      10.1587/transinf.2018fcp0008

      10.1587/transinf.2018FCP0008

    • NAID

      130007605745

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Uniform deployment of mobile agents in asynchronous rings2018

    • Author(s)
      Masahiro Shibata, Toshiya Mega, Fukuhito Ooshita, Hirotsugu Kakugawa, and Toshimitsu Masuzawa
    • Journal Title

      Journal of Parallel and Distributed Computing (JPDC)

      Volume: 印刷中 Pages: 92-106

    • DOI

      10.1016/j.jpdc.2018.03.008

    • NAID

      120006840103

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      2018 Research-status Report
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  • [Presentation] Semi-Uniform Deployment of Mobile Robots in Perfect \ell-ary Trees2021

    • Author(s)
      Masahiro Shibata and Sebastien Tixeuil
    • Organizer
      Proceedings of the 9th International Symposium on Computing and Networking (CANDAR)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Partial gathering of mobile agents in dynamic rings2021

    • Author(s)
      Masahiro Shibata, Yuichi Sudo, Junya Nakamura, and Yonghwan Kim
    • Organizer
      Proceedings of the 22nd International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems (SSS)
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      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Gathering of seven autonomous mobile robots on triangular grids2021

    • Author(s)
      Masahiro Shibata, Masaki Ohyhabu, Yuichi Sudo, Junya Nakamura, Yonghwan Kim, and Yoshiaki Katayama
    • Organizer
      Proceedings of the 23rd Workshop on Advances in Parallel and Distributed Computational Models (APDCM)
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  • [Presentation] Partial Gathering of Mobile Robots from Multiplicity-Allowed Configurations in Rings2020

    • Author(s)
      Masahiro Shibata and Sebastien Tixeuil
    • Organizer
      Proceedings of the 22nd International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems (SSS)
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      2020 Research-status Report
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  • [Presentation] Uniform Deployment of Mobile Agents in Dynamic Rings2020

    • Author(s)
      Masahiro Shibata, Yuichi Sudo, Junya Nakamura, and Yonghwan Kim
    • Organizer
      Proceedings of the 22nd International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems (SSS)
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      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Self-Stabilizing Construction of a Minimal Weakly ST-Reachable Directed Acyclic Graph2020

    • Author(s)
      Junya Nakamura, Masahiro Shibata, Yuichi Sudo, Yonghwan Kim,
    • Organizer
      Proceedings of the 39-th International Symposium on Reliable Distributed Systems (SRDS)
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      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Power of Global Knowledge on Self-stabilizing Population Protocols2020

    • Author(s)
      Yuichi Sudo, Masahiro Shibata, Junya Nakamura, Yonghwan Kim, Toshimitsu Masuzawa,
    • Organizer
      Proceedings of the 27th International Colloquium on Structural Information and Communication Complexity (SIROCCO)
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  • [Presentation] 動的リングにおけるモバイルエージェント均一配置アルゴリズム2020

    • Author(s)
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    • Organizer
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    • Author(s)
      Yonghwan Kim, Masahiro Shibata, Yuichi Sudo, Junya Nakamura, Yoshiaki Katayama, and Toshimitsu Masuzawa
    • Organizer
      Proceedings of the 21st International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems (SSS)
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  • [Presentation] Brief Announcement: Self-Stabilizing Construction of a Minimal Weakly ST-Reachable Directed Acyclic Graph2019

    • Author(s)
      Junya Nakamura, Masahiro Shibata, Yuichi Sudo, and Yonghwan Kim
    • Organizer
      Proceedings of the 21st International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems (SSS)
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  • [Presentation] A Self-Stabilizing Algorithm for Constructing an ST-Reachable Directed Acyclic Graph When |S| <= 2 and |T| <= 22019

    • Author(s)
      Yonghwan Kim, Masahiro Shibata, Yuichi Sudo, Junya Nakamura, Yoshiaki Katayama and Toshimitsu Masuzawa
    • Organizer
      Proceedings of the 39th IEEE International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Partial gathering of mobile agents without identifiers or global knowledge in asynchronous unidirectional rings2019

    • Author(s)
      Masahiro Shibata, Norikazu Kawata, Yuichi Sudo, Fukuhito Ooshita, Hirotsugu Kakugawa and Toshimitsu Masuzawa
    • Organizer
      Proceedings of the 26th International Colloquium on Structural Information and Communication Complexity (SIROCCO)
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Partial gathering and uniform deployment of mobile agents2019

    • Author(s)
      Masahiro Shibata
    • Organizer
      Workshop on Distributed Algorithms for Low-Functional Robots
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      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 匿名単方向リングにおける部分集合問題に対する移動数最適な匿名エージェント乱択アルゴリズム2019

    • Author(s)
      河田倫和, 柴田将拡, 首藤裕一, 大下福仁, 角川裕次, 増澤利光
    • Organizer
      電子情報通信学会コンピュテーション研究会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Space-Efficient Uniform Deployment of Mobile Agents in Asynchronous Unidirectional Rings2018

    • Author(s)
      Masahiro Shibata, Hirotsugu Kakugawa,Toshimitsu Masuzawa
    • Organizer
      International Colloquium on Structural Information and Communication Complexity
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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