自発的分散到着を促すシステム設計のための待ち行列ゲーム解析
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22K11927
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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 60020:Mathematical informatics-related
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
佐久間 大 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 准教授 (00434027)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福田 恵美子 東京工業大学, 工学院, 准教授 (50546059)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 待ち行列理論 / ゲーム理論 / エージェントベースモデル / シミュレーション / 実験室実験 / 限定合理性 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は「混雑低減だけでなく自発的分散到着を実現するシステムとは？」に対する知見および解を得ることである。近年の情報技術の発展により、利用者はシステム状態を部分的に観測し、意思決定（ex. システムへ到着）することが可能である。本研究では、利用者がシステム情報を部分的に得ている状況で、自身の目的関数を最適化するように意思決定する様子を、待ち行列ゲームによりモデル化および解析を行うことにより、前述の問いに対する答えを導く。ここでは、自発的分散到着させるために実社会で採用されている代表的２手法（時間帯予約制、時間帯依存の受付料金）について考え、その有効性を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，到着客が待ちに加入するか否かの待ち行列ゲームについて，その均衡解は客がどのように待ちを経験して活用すれば発現するかを，エージェント・ベース・モデル（ABM）を用いてその構造を明らかにした。ここでは特に，ABMにおいて客が待ちの経験をある程度積み重ねたのちそれを徐々に活用させた。さらに，客が退去時に得た総報酬（サービス完了利得と待ち時間費用の差）と加入時に観測した待ち客数を用いて，その客がそれまでに保持していた加入に関する閾値を更新させる手順を提案した。ABMにおけるこれらの学習構造により，待ち行列ゲームの均衡解が示す待ちに加入する閾値がABMでも発現することを示せた。幾つかの数値実験を通じて分かったことは，サービス時間分布の分散が小さいほど，ABMにおける閾値の収束の様子が，日数の経過につれてより安定する様子が見られたことである。これは，サービス時間のバラつきが客の加入・非加入に強く影響を及ぼすことを示唆している。
一方，実験室実験による理論結果の検証については，新型コロナウイルス感染症の影響を受けて研究協力者（実験参加者）が集まらないため，実験実施は見送らざるを得なかった。実験室実験の代わりに，複数の学習過程を用いたシミュレーションをそれぞれ実施しその結果を比較することで，理論結果の計算機実験での検証を試みた結果，客の学習方法の違いが結果に顕著な差異をもたらすことを明らかにした。客が学習に用いる情報の種類により混雑が緩和され得ることも示唆されたため，今後，より詳細な設定・比較検証をすることで，効果的な情報提示により混雑低減をする仕組みを提案したい。
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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
現在，待ち行列ゲームの理論解析として，一般のサービス時間分布をもつ単一窓口待ち行列について，到着客が加入・非加入の意思決定を行う待ち行列ゲームを考え，それを行列解析法の手法も取り入れることで，均衡を実現する解の計算アルゴリズムの導出を試みている。よって，待ち行列ゲームの理論解析の観点では，本研究課題は概ね順調に進んでいると言える。一方，これまでに得られている理論結果の検証を行うための実験室実験については，新型コロナウイルス感染症の影響を受けて実施できなかったため，対人での実験研究については，やや遅れていると言える。ただし，代替手段として計算機実験を実施し新たな知見が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
待ち行列ゲームの理論解析については，一般サービス時間分布をもつ待ち行列ゲームの理論解析を引き続き進めることで，サービス時間分布の違いが客の到着に関する意思決定に与える影響を明らかにし，客を分散到着させるための知見を得る。一方，実験研究については，社会状況に注視しつ研究協力者を募集し，実験室実験を実施して理論検証を進める。また，計算機実験（シミュレーション）についても継続して実施し，どのような客を仮定した場合に，どのような情報を提示することで客の到着時間をコントロールして混雑低減が可能になるか明らかにしていく予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
