記憶制限ランダムエージェントモデルとしての分子ロボットシステム

• Project Area: Development of Molecular Robots equipped with sensors and intelligence
• Project/Area Number: 25104521
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 小野 廣隆 九州大学, 経済学研究科(研究院), 准教授 (00346826)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2013: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 分子ロボットシステム / ランダムウォーク / マルコフ連鎖 / エージェントモデル / 遷移可能性 / 省メモリアルゴリズム

Outline of Annual Research Achievements

本研究では確率的・記憶制限的・局所演算に基づく分子システムを，グラフ上をランダムウォークする記憶制限のあるエージェントの形でモデル化し，その計算能力の解明の視点から研究する．「分子ロボットシステム」の特徴を，①分子の強打が多分に確率的であること，②各分子ロボットの「記憶」が非常に制限されること、③各分子ロボットの挙動は局所的な状況のみからけっていされること，の3点に集約し，同システムを「記憶制限のあるエージェントが離散空間であるグラフ上を確率的に行動する系」とみなすことにより，分子ロボットの制御問題は，ランダムウォークの設計問題へと帰着される．すなわち本研究は，分子ロボットシステムに対して，1) 記憶制限のあるエージェントによるグラフランダムウォークとしてのモデル化，2) そのモデルに適した望ましいランダムウォークの設計論，の両面から取り組むものである．

本年度の研究は，モデルの確率的な性質にウエイトを置いた前年度に対し，分子ロボット「集合」の制御の観点から，本研究テーマについて取り組んだ。得られた知見として，分子ロボット「集合」の視点を入れると，その制御は極端に困難（計算困難）になることが挙げられる．前年度の結果を拡張することにより，この問題を一般化しモデル化した独立集合の遷移可能性判定，あるいはクリーク集合の遷移可能性判定に取り組んだ結果，粒子数が十分少ないという仮定の下，かつ与えられたグラフ構造が平面であればこれらの制御は可能であることが判明したが，反面，本アプローチを当初の目標である確率・記憶制限システムに展開することを考えるとまだ多くの障壁があることが明らかとなった．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] On the Parameterized Complexity for Token Jumping on Graphs (2014)
  • Author(s): Takehiro Ito, Marcin Kaminski, Hirotaka Ono, Akira Suzuki, Ryuhei Uehara, Katsuhisa Yamanaka
  • Journal Title: Theory and Applications of Models of Computation, Lecture Notes in Computer Science Volume: 8402 Pages: 341-351
  • DOI: 10.1007/978-3-319-06089-7_24
  • NAID: 120005850323
  • ISBN: 9783319060880, 9783319060897
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Depth-First Search Using O(n) Bits (2014)
  • Author(s): Tetsuo Asano, Taisuke Izumi, Masashi Kiyomi, Matsuo Konagaya, Hirotaka Ono, Yota Otachi, Pascal Schweitzer, Jun Tarui, Ryuhei Uehara
  • Journal Title: Algorithms and Computation Lecture Notes in Computer Science Volume: 8889 Pages: 553-564
  • DOI: 10.1007/978-3-319-13075-0_44
  • ISBN: 9783319130743, 9783319130750
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (Total) vector domination for graphs with bounded branchwidth (2014)
  • Author(s): T. Ishii，H. Ono, and Y. Uno
  • Journal Title: 11th Latin American Theoretical Informatics Symposium (LATIN 2014) Volume: - Pages: 238-249
  • DOI: 10.1007/978-3-642-54423-1_21
  • NAID: 120006488392
  • ISBN: 9783642544224, 9783642544231
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] BLOCKSUM is NP-Complete (2013)
  • Author(s): Kazuya Haraguchi, Hirotaka Ono
  • Journal Title: IEICE Transactions Volume: 96-D(3) Pages: 481-488
  • DOI: 10.1007/978-3-319-07890-8_19
  • NAID: 10031167434
  • ISBN: 9783319078892, 9783319078908
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coalescing Random Walks and Voting on Connected Graphs (2013)
  • Author(s): Colin Cooper, Robert Elsaesser, Hirotaka Ono, Tomasz Radzik
  • Journal Title: SIAM J. Discrete Math. Volume: 27(4) Issue: 4 Pages: 1748-1758
  • DOI: 10.1137/120900368
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Depth-First Search Using O(n) Bits (2014)
  • Author(s): Tetsuo Asano, Taisuke Izumi, Masashi Kiyomi, Matsuo Konagaya, Hirotaka Ono, Yota Otachi, Pascal Schweitzer, Jun Tarui, Ryuhei Uehara
  • Organizer: 25th International Symposium Algorithms and Computation, ISAAC 2014
  • Place of Presentation: Jeonju, Korea
  • Year and Date: 2014-12-15 – 2014-12-17
• [Presentation] Approximability of Latin Square Completion-Type Puzzles. (2014)
  • Author(s): Kazuya Haraguchi, Hirotaka Ono
  • Organizer: 7th International Conference, FUN 2014
  • Place of Presentation: Lipari Island, Sicily, Italy
  • Year and Date: 2014-07-01 – 2014-07-03
• [Presentation] On the Parameterized Complexity for Token Jumping on Graphs (2014)
  • Author(s): Takehiro Ito, Marcin Kaminski, Hirotaka Ono, Akira Suzuki, Ryuhei Uehara, Katsuhisa Yamanaka
  • Organizer: 11th Annual Conference, Theory and Applications of Models of Computation, TAMC 2014,
  • Place of Presentation: Chennai, India
  • Year and Date: 2014-04-11 – 2014-04-13
• [Remarks] 九州大学 研究者情報
  • URL: http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K000224/research.html