2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K00309
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| Research Institution | Hiroshima City University |
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Principal Investigator |
神尾 武司 広島市立大学, 情報科学研究科, 講師 (20316136)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | マルチエージェントシステム / 強化学習 / 多船航路探索 / 機械学習 / 海上安全 / 行動選択制限 / 参照航路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
安全性と効率性を勘案した航路を事前に選定することは船舶運航において重要な課題である．研究代表者は現実世界でも適用可能な航路を獲得するためのマルチエージェント強化学習システム(以後，多船航路探索用MARLSと呼ぶ)に関する研究に取り組んできた．本研究の目的は，多船航路探索用MARLSのツールとしての価値を高めるために，実航路を初期航路として学習し，航路を改善することにある．さらに，これをもとに，不要な回避の検出や衝突発生(ニアミス)の原因究明を目指す．
平成28年度は研究実施計画に記載した『多船航路探索用MARLSによる実航路の学習(第1研究テーマ)』を達成すべく研究を実施した．具体的には，自動船舶識別装置(AIS受信機)をベースとした実航路観測装置を構築し，さらに，多船航路探索用MARLSによる参照航路の追従法を提案した．前者は，東京湾における船舶群の情報(以後，AISデータと呼ぶ)を随時記録するためのシステムであり，AISデータから船航路探索用MARLSに適合する形式で実航路が抽出できることをプログラムにより確認した．一方，後者は，多船航路探索用MARLSが外部入力として与えられた参照航路を海上交通ルール(いわゆる，航法)の範囲内で追従(つまり，学習)しながらより適切な航路を獲得するための方法であり，参照航路の追従を制御するための新たな行動選択制限を従来MARLSに組み込んだ点が本提案手法における最大の特徴である．また，従来MARLSによって獲得された航路を参照航路として提案手法に与えた場合，参照航路の改善に加え，学習効率の向上および非効率的航路の獲得頻度の抑制も確認された．
これらの成果から，AISデータから抽出された実航路を参照航路として提案手法に与えれば，多船航路探索用MARLSによって実航路の学習しつつ，航路の改善を行うための基本的な枠組みが完成したとえいる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究計画に従って，『多船航路探索用MARLSによる実航路の学習(第1研究テーマ)』を達成すべく，自動船舶識別装置(AIS受信機)をベースとした実航路観測装置を構築し，さらに，多船航路探索用MARLSによる参照航路の追従法を提案した．本質的に提案手法では，AISデータから抽出された実航路を参照航路とすれば，多船航路探索用MARLSによって実航路の学習しつつ，航路の改善を行うことが可能である．しかしながら，AISデータから船航路探索用MARLSに適合する形式で実航路を抽出するためのプログラム作成に予想以上の時間を必要としたため，提案手法の検証に適したサンプル(不要な回避を含む航路もしくはニアミス航路)を十分に揃えることができなかった．そのため，提案手法の評価は従来MARLSによる獲得航路を参照航路として検証するに止まっており，現在までの進捗状況としては「やや遅れている」と判断せざるを得ない．
ただし，提案手法は参照航路の学習だけでなく，航路の改善が可能であるという点で，既に次年度の研究テーマに踏み込んでおり，その点については「当初の計画以上に進展している」と言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究によって，AISデータからの実航路の抽出，および，提案手法による参照航路の改善が確認された．参照航路が実航路ではなく従来MARLSによる獲得航路ではあるものの，本質的に提案手法は『多船航路探索用MARLSによる実航路の学習(第1研究テーマ)』を達成している．さらに，海上交通ルール(いわゆる，航法)の範囲内で航路の改善を可能としていることから，既に次年度の研究テーマである『実航路の適切な区間の保存に配慮した航路改善法(第2研究テーマ)』に踏み込んでいる．
そこで平成29年度は，今年度の積み残しである参照航路を実航路とした場合の提案手法の検証と修正を実施した後，第2研究テーマに取り組むこととする．特に，後者は平成30年度に実施を予定している『実航路と改善航路の比較により航路の不要箇所や衝突の原因を抽出する機能の追加(第3研究テーマ)』を念頭に，参照航路に対する追従の強制力を制御する方法について検討する．
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| Causes of Carryover |
当該年度の予算超過が発生しないように調整した結果，わずかに残金が発生した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
物品費に換算して使用する．
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