| Project/Area Number |
22K18704
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 14:Plasma science and related fields
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
Osamu Sakai 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (30362445)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | プラズマ / 物流ルート探索 / 強化学習 / アナログコンピューティング / ネットワーク |
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| Outline of Research at the Start |
多地点間のエリア内物流ルート網と、電極が多数存在する場合に生じる多数のプラズマチャネル形成との間に類似性を見出し、最適物流ルート探索解を求めるときに「アナログコンピューティング機能」としてプラズマのパターン形成の観測結果を活用する。プラズマチャネルによる迷路解法や強化学習系の計算機自動演算による最短物流ルート探索を行いつつ、両者の間に情報フローの類似性を見出す。そして、プラズマ形成の観測データを物流ルート設計計画に部分的に挿入し、計算機演算と比べて桁違いの高速解法を開発する。このように、物流ルート探索問題への活用を例として、プラズマが持ちうるアナログコンピューティング機能を評価する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Logistic routing and long-channel plasma generation shares configurational common points, and rapid plasma ignition and its suggestions successfully shortened route findings in a function of analog computing. Based on the maze-solving function of plasma and increasing number of electrodes pair, plasma emission patterns form very rapidly in comparison with numerical computation of route design. Such results were successfully analyzed in comparison with reinforcement-learning models. These facts indicate that plasma possesses some kinds of analog computing capability, which works remarkably for a problem of NP (Non-deterministic Polynomial-time) hardness.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究により、これまでプラズマが特定の機能（この場合、経路探索能力）について、決して完全なものではないものの、従来の計算機に比べて桁違いに高速であることを示すことができた。また、その機構のモデル化において、強化学習法における行動価値関数の計算式とプラズマ中の粒子輸送の方程式との間の共通性を新たに見出した。プラズマ生成の形態としても、誘電体バリア放電を用いることで、安定して多電極間の複雑プラズマ形状を実現できることを示した。これらの成果は、これまでにプラズマ理工学の枠内で得られていた知見を超えて、新たなアナログコンピューティングツールとして評価に値することを実証した。
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