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Reliable Autonomous Distributed Cooperative Control by Cyber-Physical Systems Approach

Research Project

Project/Area Number 25820180
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Control engineering/System engineering
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Hayashi Naoki  大阪大学, 工学研究科, 助教 (80637752)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywordsマルチエージェントシステム / 協調制御 / 分散最適化 / 合意問題 / センサネットワーク / 自律分散制御
Outline of Final Research Achievements

In this research, we addressed a control method for reliable distributed cooperative control that considers physical and communication constraints of multi-agent systems to avoid deterioration of control performance by an overload of a CPU and a network congestion. We first proposed a cooperative control method with constraints on a wireless communication standard. We also considered event-triggered cooperative control and distributed optimization algorithms and showed the proposed methods can reduce the number of communications without causing performance deterioration. In addition, we considered an application of the proposed cooperative control methods and the distributed optimization algorithms to sensor networks. By this research project, we provided a framework of cooperative control and distributed optimization for reliable autonomous control.

Report

(6 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • 2014 Research-status Report
  • 2013 Research-status Report
  • Research Products

    (56 results)

All 2018 2017 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results,  Open Access: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 9 results) Presentation (42 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 3 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Consensus-Based Distributed Particle Swarm Optimization with Event-Triggered Communication2018

    • Author(s)
      Kazuyuki Ishikawa, Naoki Hayashi, Shigemasa Takai
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      Volume: E101.A Issue: 2 Pages: 338-344

    • DOI

      10.1587/transfun.E101.A.338

    • NAID

      130006327973

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
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  • [Journal Article] Unconstrained Convex Optimization by Distributed Event-Driven Subgradient Algorithm based on Consensus Control2017

    • Author(s)
      梶山 祐一, 林 直樹, 高井 重昌
    • Journal Title

      Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers

      Volume: 30 Issue: 6 Pages: 253-262

    • DOI

      10.5687/iscie.30.253

    • NAID

      130006078711

    • ISSN
      1342-5668, 2185-811X
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  • [Journal Article] 2D Voronoi Coverage Control with Gaussian Density Functions by Line Integration2017

    • Author(s)
      Naoki Hayashi, Kohei Segawa, and Shigemasa Takai
    • Journal Title

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      Volume: vol. 10, no. 2 Issue: 2 Pages: 110-116

    • DOI

      10.9746/jcmsi.10.110

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  • [Journal Article] Distributed Source Identification by Two-Hop Consensus Dynamics with Uniform Time-Varying Communication Time-Delays2017

    • Author(s)
      Naoki Hayashi and Shigemasa Takai
    • Journal Title

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      Volume: vol. 10, no. 2 Issue: 2 Pages: 70-76

    • DOI

      10.9746/jcmsi.10.70

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    • Author(s)
      N. Hayashi, M. Nagahara, and Y. Yamamoto
    • Journal Title

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      Volume: 10(2) Issue: 2 Pages: 62-69

    • DOI

      10.9746/jcmsi.10.62

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    • Author(s)
      Shiori Miyake, Naoki Hayashi, and Shigemasa Takai
    • Journal Title

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      Volume: vol. 9, no. 5 Issue: 5 Pages: 187-191

    • DOI

      10.9746/jcmsi.9.187

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    • Author(s)
      Shinji Iwase, Naoki Hayashi, and Shigemasa Takai
    • Journal Title

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      Volume: vol. 9, no. 3 Issue: 3 Pages: 122-127

    • DOI

      10.9746/jcmsi.9.122

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    • Author(s)
      瀬川 昂平, 浜田 健太, 林 直樹, 高井 重昌
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      Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 52 Issue: 1 Pages: 19-27

    • DOI

      10.9746/sicetr.52.19

    • NAID

      130005122189

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
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    • Author(s)
      野村 健二, 林 直樹, 高井 重昌
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      Volume: J98-A

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    • Author(s)
      Naoki Hayashi and Shigemasa Takai
    • Journal Title

      Automatica

      Volume: 55 Pages: 6-11

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2015.02.028

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  • [Journal Article] Event-Triggered and Self-Triggered Control for Discrete-Time Average Consensus Problems2014

    • Author(s)
      Kenta Hamada, Naoki Hayashi, and Shigemasa Takai
    • Journal Title

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      Volume: 7 Issue: 5 Pages: 297-303

    • DOI

      10.9746/jcmsi.7.297

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  • [Journal Article] 平均コンセンサスアルゴリズムによる分散円あてはめ2014

    • Author(s)
      村西 悠, 林 直樹, 高井 重昌
    • Journal Title

      システム制御情報学会論文誌

      Volume: vol. 27,no. 1 Pages: 14-19

    • NAID

      130003396800

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      神村 素輝, 林 直樹, 高井 重昌
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      林 直樹, 永原 正章
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      鈴木 健太, 林 直樹, 高井 重昌
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      林 直樹
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      東北大学 青葉山キャンパス(宮城県仙台市青葉区)
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      2017-03-06
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      石川 和幸, 林 直樹, 高井 重昌
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      平成28年度 計測自動制御学会 関西支部・システム制御情報学会 若手研究発表会
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      大阪大学 吹田キャンパス(大阪府吹田市)
    • Year and Date
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      中島 駿, 林 直樹, 高井 重昌
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      平成28年度 計測自動制御学会 関西支部・システム制御情報学会 若手研究発表会
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      大阪大学 吹田キャンパス(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2017-01-13
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      Yuichi Kajiyama, Naoki Hayashi, Shigemasa Takai
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  • [Presentation] 離散最小費用流問題におけるマルチエージェントシステムを用いた分散最適化の検討2017

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      石川 和幸, 林 直樹, 楠木 祥文,高井 重昌
    • Organizer
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      Naoki Hayashi and Masaaki Nagahara
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      林 直樹
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      Yuichi Kajiyama, Naoki Hayashi, Shigemasa Takai
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      Proceedings of the 20th IFAC World Congress (IFAC2017)
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  • [Presentation] ターゲットの速度を考慮したボロノイ被覆制御のカメラセンサネットワークへの応用2017

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      伊藤 龍弥, 林 直樹, 高井 重昌
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      第61回 システム制御情報学会研究発表講演会
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      林 直樹
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      スペクトラルグラフ理論および周辺領域 第5回研究集会
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      神戸大学 六甲台第2キャンパス(兵庫県神戸市灘区)
    • Year and Date
      2016-11-26
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      林 直樹
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      SICEセミナー「マルチエージェントシステムの制御:IoT時代の制御理論」
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      北陸先端科学技術大学院大学 東京サテライト(東京都港区)
    • Year and Date
      2016-09-29
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      Hayato Fujimura, Naoki Hayashi, and Shigemasa Takai
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      Proceedings of the SICE Annual Conference 2016 (SICE2016)
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2016-09-23
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  • [Presentation] ペロン行列を用いたグラフ信号処理による平滑化フィルタ設計の検討2016

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      石川 和幸, 林 直樹, 高井 重昌
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      第33回 センシングフォーラム 計測部門大会 ポスターセッション
    • Place of Presentation
      近畿大学 和歌山キャンパス(和歌山県紀の川市)
    • Year and Date
      2016-09-02
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  • [Presentation] 合意制御に基づく自己駆動型分散劣勾配法2016

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      梶山 祐一, 林 直樹, 高井 重昌
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      第33回 センシングフォーラム 計測部門大会 ポスターセッション
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      近畿大学 和歌山キャンパス(和歌山県紀の川市)
    • Year and Date
      2016-09-02
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  • [Presentation] ペロン行列を用いたバイラテラルフィルタによるグラフ信号処理の検討2016

    • Author(s)
      石川 和幸, 林 直樹, 高井 重昌
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      第60回 システム制御情報学会研究発表講演会
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      京都テルサ(京都府京都市南区)
    • Year and Date
      2016-05-25
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  • [Presentation] 合意制御に基づく劣勾配法による事象駆動型分散最適化2016

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      梶山 祐一, 林 直樹, 高井 重昌
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      第60回 システム制御情報学会研究発表講演会
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      京都テルサ(京都府京都市南区)
    • Year and Date
      2016-05-25
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      林 直樹
    • Organizer
      第3回 制御部門マルチシンポジウム
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      南山大学 名古屋キャンパス(愛知県名古屋市昭和区)
    • Year and Date
      2016-03-10
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      林 直樹
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      電子情報通信学会 高信頼制御通信研究会
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      関西大学うめきたラボラトリ(大阪府大阪市北区)
    • Year and Date
      2016-01-29
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      加藤 雅也, 林 直樹, 高井 重昌
    • Organizer
      平成27年度 計測自動制御学会 関西支部・システム制御情報学会 若手研究発表会
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2016-01-08
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  • [Presentation] Cooperative Target Tracking by 2-level Hierarchical PTZ Camera Sensor Networks2015

    • Author(s)
      Kohei Segawa, Kenta Hamada, Naoki Hayashi, and Shigemasa Takai
    • Organizer
      The 54th IEEE Conference on Decision and Control (CDC2015)
    • Place of Presentation
      Osaka International Convention Center, Osaka, Japan
    • Year and Date
      2015-12-16
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  • [Presentation] 時変ネットワークシステムにおけるイベントトリガ型離散時間合意制御2015

    • Author(s)
      岩瀬 真司,林 直樹, 高井 重昌
    • Organizer
      第58回 自動制御連合講演会
    • Place of Presentation
      神戸大学六甲台第2キャンパス(兵庫県神戸市灘区)
    • Year and Date
      2015-11-15
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  • [Presentation] マルチエージェントシステムの制御(2)代数的グラフ理論2015

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      林 直樹, 桜間 一徳
    • Organizer
      第58回 自動制御連合講演会
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      神戸大学六甲台第2キャンパス(兵庫県神戸市灘区)
    • Year and Date
      2015-11-14
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      Koki Abe, Naoki Hayashi, and Shigemasa Takai
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics (SWARM2015)
    • Place of Presentation
      Kyoto University, Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2015-10-30
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      林 直樹, 桜間 一徳
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      東北大学 川内北キャンパス(宮城県仙台市青葉区)
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      2015-09-09
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      AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland
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      2015-06-17
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      加藤 雅也, 林 直樹, 高井 重昌
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      三宅 志織, 林 直樹, 高井 重昌
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      第59回 システム制御情報学会研究発表講演会
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      中央電気倶楽部(大阪市北区)
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      2015-05-21
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      藤村 勇人, 林 直樹, 高井 重昌
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      第59回 システム制御情報学会研究発表講演会
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      中央電気倶楽部(大阪市北区)
    • Year and Date
      2015-05-20
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      林 直樹
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      立命館大学びわこ・くさつキャンパス(滋賀県草津市)
    • Year and Date
      2015-03-13
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      安部 洸暉, 林 直樹, 高井 重昌
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      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-01-16
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  • [Presentation] イベントトリガ制御を用いた離散時間合意制御の検討2015

    • Author(s)
      岩瀬 真司, 林 直樹, 高井 重昌
    • Organizer
      平成26年度 計測自動制御学会 関西支部・システム制御情報学会 若手研究発表会
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-01-16
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] Distributed Estimation of 1-D Convection-Diffusion Phenomena by Discrete-Time Event-Triggered Consensus Dynamics2014

    • Author(s)
      Yu Muranishi, Naoki Hayashi, and Shigemasa Takai
    • Organizer
      The 53rd IEEE Conference on Decision and Control (CDC2014)
    • Place of Presentation
      Los Angeles, USA
    • Year and Date
      2014-12-15
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 分散シンプレックス法を用いた発電機起動停止計画問題の最適化2014

    • Author(s)
      浅井 俊紀, 林 直樹, 高井 重昌
    • Organizer
      電子情報通信学会 システム数理と応用研究会
    • Place of Presentation
      大濱信泉記念館(沖縄県石垣市)
    • Year and Date
      2014-11-20
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 収束性を考慮した平均合意ダイナミクスの検討2014

    • Author(s)
      野村 健二, 林 直樹, 高井 重昌
    • Organizer
      電子情報通信学会 システム数理と応用研究会
    • Place of Presentation
      大濱信泉記念館(沖縄県石垣市)
    • Year and Date
      2014-11-20
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] Distributed Event-Triggered Control for Consensus Problems with Non-linear Output Functions2014

    • Author(s)
      Kenji Nomura, Naoki Hayashi, and Shigemasa Takai
    • Organizer
      The ISCIE/ASME 2014 International Symposium on Flexible Automation (ISFA2014)
    • Place of Presentation
      Hyogo, Japan
    • Year and Date
      2014-07-14
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] Consensus-based Distribution Estimation of 1-D Diffusion Phenomena2014

    • Author(s)
      Naoki Hayashi and Shigemasa Takai
    • Organizer
      The 2014 American Control Conference (ACC2014)
    • Place of Presentation
      Portlant, USA
    • Year and Date
      2014-07-05
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] オンライン故障検出による安全な協調制御2014

    • Author(s)
      安部 洸暉, 林 直樹, 高井 重昌
    • Organizer
      第58回 システム制御情報学会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都テルサ(京都府京都市南区)
    • Year and Date
      2014-05-23
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 平均合意ダイナミクスを用いた分散変化点検出法2014

    • Author(s)
      瀬川 昂平, 林 直樹, 高井 重昌
    • Organizer
      第58回 システム制御情報学会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都テルサ(京都府京都市南区)
    • Year and Date
      2014-05-23
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] A GTS Scheduling for Consensus Problems Over IEEE 802.15.4 Wireless Networks

    • Author(s)
      Naoki Hayashi and Shigemasa Takai
    • Organizer
      The 12th European Control Conference (ECC2013)
    • Place of Presentation
      Zurich, Switzerland
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Book] マルチエージェントシステムの制御2015

    • Author(s)
      東 俊一,永原 正章,石井 秀明,林 直樹,桜間 一徳,畑中 健志
    • Total Pages
      218
    • Publisher
      コロナ社
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://is.eei.eng.osaka-u.ac.jp/n.hayashi/

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2014-07-25   Modified: 2019-07-29  

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