免疫情報処理機構を参考にした自律移動ロボットの動的行動制御に関する基礎的研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08233208
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 内川 嘉樹 名古屋大学, 工学部, 教授 (20023260)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石黒 章夫 名古屋大学, 工学部, 助手 (90232280) ; 児玉 哲司 名古屋大学, 工学部, 助手 (50262861) ; 古橋 武 名古屋大学, 工学部, 助教授 (60209187)
• Keywords: 免疫情報処理機構 / 免疫ネットワーク / 行動型人工知能 / 自律移動ロボット / 並列分散的コンセンサス決定 / 強化学習 / メタダイナミクス機能 / 自己存続

Research Abstract

近年、人工知能の分野では、動的に変動する環境の中でもロバストかつ柔軟に作動する行動に基づくアプローチ(行動型人工知能)が注目を集めている。しかしながら、適切な行動出力を得るためにはどのような要素行動を用意し,そして要素行動間の行動調停をいかに行うかが大きな問題となっている。
一方、生体内の情報処理機構の一つである免疫系は、各種リンパ球細胞が相互にコミュニケーションをとることにより、高度な情報処理機能をシステムレベルで実現していることが明らかになってきた。この機能は、脳神経系とは異なる新しい並列分散処理アルゴリズムを提供するものと期待される。
上記の考察に基づき、申請者らは免疫系の工学モデルの構築ならびにその人工知能分野への応用に関する研究を進めている。平成7年度からの研究では、自律移動ロボットの動的行動選択問題への適用を念頭に置き、センサが検知する内外環境に関する情報を抗原に、またロボットの取り得る各種要素行動を抗体と捉え、抗体を他の抗体に対して自律性・従属性を主張する相反する二つの部位で表現しネットワークを構成することにより、状況(抗原)に応じた適切な行動(抗体)が選択可能であることを示した。本手法は、最終的なコンセンサス決定がネットワークダイナミクスを通して並列分散的・ボトムアップ的に行われるため、広範な応用範囲を持つものと期待できる。しかしながら,各種抗体は設計者がトップダウン的に用意していたため、複雑な免疫ネットワークの構成は困難であるという問題を有していた.
そこで平成8年度の研究においては,環境との相互作用により得られる強化信号に基づき,適切な行動調停を可能とする免疫ネットワークの自律的構築手法の検討を行った.シミュレーションの結果,良好な学習能力を有していることが確認できた.今後の課題としては,メタダイナミクス機能の工学的実現等が挙げられる.

Research Products

• [Publications] 石黒 章夫: "免疫情報処理機構に基づく分散型コンセンサス決定ネットワークの構築 -自律移動ロボットの行動調停への適用-" 計測自動制御学会論文集. (掲載決定). (1997)
• [Publications] 石黒 章夫: "免疫情報処理機構の工学的応用" 岩波書店『生物科学』. 6月号(掲載決定). (1997)
• [Publications] 石黒 章夫: "免疫情報処理機構に基づく自律移動ロボットの動的行動調停システムの一強化学習法" 電気学会論文誌. 117-C,1. 42-49 (1997)
• [Publications] 石黒 章夫: "免疫ネットワークを用いた自律移動ロボットの行動選択の一手法" 日本機械学会論文集C編. 62,598. 235-242 (1996)
• [Publications] Akio ISHIGURO: "Immunoid : A Robot with a Decentralized Behavior Arbitration Mechanisms Based on the Immune System" Proc.of ICARCV'96. 2. 1600-1605 (1996)
• [Publications] Akio ISHIGURO: "A Robot with a Decentralized Behavior Arbitration Mechanism Based on the Immune System" Proc.of the Third International Symposium on Autonomous Decentralized Systems. (to appear). (1997)