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Creation of autonomous conflict-free mechanism and cooperative decision-making using laser network

Research Project

Project/Area Number 22K21269
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 1001:Information science, computer engineering, and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Mihana Takatomo  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (30963277)

Project Period (FY) 2022-08-31 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsレーザネットワーク / 意思決定 / 強化学習 / 同期現象 / レーザカオス / 光アクセラレータ
Outline of Research at the Start

情報通信技術の爆発的発展とムーアの法則の終焉に見られる従来技術の限界のなかで,コンピュータと協調しながらコンピューティングの課題を解く光アクセラレータの研究が活発化している.本研究では,提案者が先駆的業績を有する半導体レーザネットワークに基づいて,光アクセラレータとして機能する,競合回避を実現するネットワーク構造を発見し,さらに, Beyond 5Gにおける通信分野の課題に帰着される競合バンディット問題の飛躍的に効率的な解決に貢献する.

Outline of Final Research Achievements

In this study, we devised and demonstrated a collaborative decision-making system that utilizes two synchronization phenomena, lag-synchronization of chaos, and zero-lag synchronization, in semiconductor laser networks. Furthermore, we proposed a method for constructing a laser network that theoretically enables collision avoidance using network and chaos theory.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今までレーザネットワークのダイナミクスや性質を調査する研究はセキュリティへの応用のために行われてきたが,意思決定や機械学習の進展により,再度,応用の視点を持った調査研究が必要であることを十分に示した.一方で,今まで協調的意思決定は量子システムでの考案にとどまっていたため,本研究のような実証まで行えた例はない.協調的意思決定を必要としている通信分野への展開は,「光情報は光で処理する」という光アクセラレータを体現する応用が見えており,欧米で電子AIアクセラレータが考えられている中で重要な社会的意義のある研究であるといえる.

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Conflict-free joint decision by lag and zero-lag synchronization in laser network2024

    • Author(s)
      Ito Hisako、Mihana Takatomo、Horisaki Ryoichi、Naruse Makoto
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1038/s41598-024-54491-1

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Asymmetric leader-laggard cluster synchronization for collective decision-making with laser network2024

    • Author(s)
      Kotoku Shun、Mihana Takatomo、Roehm Andre、Horisaki Ryoichi、Naruse Makoto
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 32 Issue: 8 Pages: 14300-14300

    • DOI

      10.1364/oe.515261

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] レーザーネットワーク協調的意思決定系のためのクラスタ同期安定性解析2024

    • Author(s)
      神徳 駿、巳鼻 孝朋、レーム アンドレ、堀崎 遼一、成瀬 誠
    • Organizer
      第583回レーザー学会研究会「自然に学ぶレーザーカオスと量子ダイナミクス」
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] レーザネットワークの同期現象を用いた瞬時情報処理担体と意思決定2023

    • Author(s)
      巳鼻 孝朋
    • Organizer
      日本学術会議公開シンポジウム 光がもたらす未来社会~ICOの新たな発展に向けて~
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] レーザネットワークによる協調的意思決定系における選択の非対称化2023

    • Author(s)
      神徳 駿、巳鼻 孝朋、レーム アンドレ、堀崎 遼一、成瀬 誠
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental Demonstration of Conflict-Free Joint Decision by Laser Network2023

    • Author(s)
      H. Ito, T. Mihana, R. Horisaki, and M. Naruse
    • Organizer
      2023 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications(NOLTA2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] レーザー光のカオス的状態を用いた光意思決定2023

    • Author(s)
      巳鼻 孝朋
    • Organizer
      第169回微小光学研究会 「光コンピューティングの新たな潮流」
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] レーザネットワークのゼロ遅延同期を用いた協力的意思決定実験2023

    • Author(s)
      伊藤 向子, 巳鼻 孝朋, レーム アンドレ, 堀﨑 遼一, 成瀬 誠
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] レーザネットワークによる瞬時情報処理担体の構築と応用2023

    • Author(s)
      巳鼻 孝朋, アンドレレーム, 菅野 円隆, 内田 淳史, 堀﨑 遼一, 成瀬 誠
    • Organizer
      電子情報通信学会2023年総合大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 瞬時情報処理担体としてのレーザネットワークとそのコンピューティング応用2022

    • Author(s)
      巳鼻 孝朋, レーム アンドレ, 堀﨑 遼一, 菅野 円隆, 内田 淳史, 成瀬 誠
    • Organizer
      Optics & Photonics Japan 2022 (OPJ2022)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] レーザネットワークのゼロ遅延同期を用いた協調的意思決定メカニズム2022

    • Author(s)
      神徳 駿, 巳鼻 孝朋, Roehm Andre, 堀﨑 遼一, 菅野 円隆, 内田 淳史, 成瀬 誠
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-09-01   Modified: 2025-01-30  

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