外乱に対して安定な分散アルゴリズムの相互作用パターン
| Project/Area Number |
19K11826
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60010:Theory of informatics-related
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| Research Institution | Ryukoku University |
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Principal Investigator |
角川 裕次 龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (80253110)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
増澤 利光 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (50199692)
首藤 裕一 法政大学, 情報科学部, 准教授 (50643665)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 分散アルゴリズム / 自己安定 / 分散グラフアルゴリズム / 自律分散システム / 故障耐性 / 自己組織化 / 自己安定アルゴリズム / 分散相互排除 / プロセス同期 / 相互排除 / IoT / 自己安定システム / 独立集合 / 個体群プロトコル / 分散システム |
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| Outline of Research at the Start |
自己安定の概念を基礎におき, 大規模な分散システムを対象としたネットワーク変動に対する高度な自律性と適応性を実現する分散アルゴリズムの基礎理論に関する研究を行う。特に分散システム内のノードは対等で、集中制御を行う特別なノードが無く、ノード総数が極めて膨大である分散システムを主な研究の対象とする。現在の無線ワイヤレスセンサネットワークの規模や, IoTデバイスが単にデータ収集サーバとデータ送受信するだけの限定的なノード数や相互作用パターンを大きく越えて、大規模数のノードが対等に相互作用する分散システムの設計技法の研究を行なう。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，自己安定の概念を基礎におき大規模な分散システムを対象として，ネットワーク変動に対する高度な自律性と適応性を実現する分散アルゴリズムの基礎理論に関するものである．特に分散システム内のノードは対等で，集中制御を行う特別なノードが無く，ノード総数が極めて膨大である分散システムを主な研究の対象とする．現在，無線ワイヤレスセンサネットワークではひとつのシステムにおいては数十程度の規模であるが，本研究の目的は，このような限定的なノード数を大きく越えて，大規模数のノードが対等に相互作用する自律的な分散システムの設計技法の確立を目指して研究を進めている．
2022年度は主に，(1) マイナス支配集合問題の一般化，および，(2) 2-極小支配集合問題について，これらの問題に対する自己安定分散アルゴリズムの開発に取り組んで幾つかの成果を上げ，国際会議で発表を行った.
マイナス支配集合問題の一般化に関する研究では，すでに知られているマイナス支配集合問題に対してマイナス(L,K,Z)支配集合問題という一般化の提案を行った．
2-極小支配集合問題に関する研究では，準最適解である極小支配集合に対して準最適性を改善した2-極小支配集合を提案した．具体的には，支配集合に含まれる2つの頂点を除外し，新たに1つの頂点を追加する操作により，支配集合のサイズが減少できない場合を2-極小性と定めた．この2-極小性は準最適解ではあるものの，分散システムにおける局所的な情報交換で実現できることから，通信コストを抑えつつ解の改善を行うという点で応用上の観点から興味深い問題設定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度は (1) マイナス支配集合問題の一般化，および，(2) 2-極小支配集合問題について，これらの問題に対する自己安定分散アルゴリズムの開発に取り組んで幾つかの成果を上げ，国際会議で発表を行うことができた.
特に(1)については，既存の支配集合タイプのグラフ最適化問題に対する一般的フレームワークを提案し，その下での自己安定分散アルゴリズムを新たに設計して，査読付き論文誌へ投稿を行った．(2)についても，国際会議で発表したときはグラフ内周が7の場合を仮定していたが，加えて，任意の内周の値の場合に対する自己安定分散アルゴリズムも提案し，査読付き論文誌へ投稿を行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度が当初の最終年度としていたが，研究期間を通して新型コロナウイルスの関係により十分に研究が遂行できたとは言い難く，1年間の期間延長を申請したところである．2023年度は引き続き，支配集合の一般化問題の検討と，計算複雑度の観点で優れた自己安定分散アルゴリズムの開発を進めたい．また，オープンキャンパスなどのイベントにて研究成果を分かりやすく一般に展示するために，連続監視複数台カメラ分散制御アルゴリズムをマイコンモジュールに実装し，デモンストレーションシステムを作成したい．
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Report
(4 results)
Research Products
(25 results)
