2019 Fiscal Year Research-status Report
Integrated platform of development and analysis for multi-agent systems in disaster relief problem
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17K00317
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
伊藤 暢浩 愛知工業大学, 情報科学部, 教授 (40314075)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 員典 愛知大学, 経営学部, 教授 (80367606)
河辺 義信 愛知工業大学, 情報科学部, 教授 (80396184)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マルチエージェントシステム / 資源割当問題 / 分散制約最適化問題 / 災害救助シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，災害救助に関する研究を支援するために，災害救助戦略に必要なアルゴリズム群の活用及び応用と実験評価が容易で，更に実験結果を3D視覚化可能な開発実験評価の統合環境を設計・開発することを目的としている．
昨年度は災害救助問題の主要課題の１つである資源割当問題を，分散制約最適化問題としてモデル化し，開発環境のプロトタイプフレームワークについても拡張をおこなった．今年度は，この拡張をRoboCupRescueのコミュニティに提案し，正式なフレームワークとして採用されることとなった．その結果，フレームワークのドキュメント作成が必要となったため，この作成とそれを使ったチュートリアルを開催した．このチュートリアルには新規参入者もあり，本分野の研究コミュニティに貢献できたと考えられる．
また，拡張フレームワークの更なる検証と，フレームワークを活用した新しいアルゴリズムの検討のため，Binary Max-Sum，Fast Max-Sum，Bounded Max-Sum アルゴリズムの実装をおこなった．各アルゴリズムの適用に関する問題はあったものの，特にフレームワークの設計に関する問題は見当たらなかった．
更に3D視覚化可能な開発・評価視覚化システムについて，WebGLを用いて設計実装をおこなった．これはシミュレーションの大規模化に伴い，クラウド上でのシミュレーションの必要性が高まったことから，Webベースの視覚化システムとする必要が生じたためである．また，マルチエージェントの複雑な動きを捉えるため，２画面同時に並べて同じ部分が表示可能なシステムとして実現した．今後は更に，詳細な行動分析を可能とするため，注目が必要な箇所を自動的に抽出する技術についても検討する予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の１つ目の課題である「災害救助問題の検討」については，昨年度，これまでの部分問題群である経路探索，情報共有，資源割当の内，資源割当の部分を見直して，分散制約最適化問題を扱えるように拡張をおこなった．この拡張について，RoboCupRescueのコミュニティに提案したところ，重要な課題であることが認められ，標準的なフレームワークの一部として採用されることとなった．したがって，１つ目の課題については順調に推移しているといえる．
２つ目の課題である「開発環境の設計・実装」について，Binary Max-Sum，Fast Max-Sum，Bounded Max-Sum アルゴリズムの実装を通して，従来のフレームワーク及び拡張された分散制約最適化問題を扱うアルゴリズムモジュールの問題点について検討した．その結果，各アルゴリズムの適用に関する問題はあったものの，特にフレームワークの設計に関する問題は見当たらなかった．したがって，２つ目の課題についても順調に進行している．
最後に３つ目の課題である「実験評価環境の設計・実装」については，WebGLベースの3D視覚化システムを設計実装した．このシステムはマルチエージェントの複雑な動きを捉えるため，２画面同時に並べて同じ部分が表示可能なシステムとした．現在は開発者の希望する箇所について，エージェント群の動きを比較する機能が中心であるが，今後は開発者の注目すべき部分をシステム側で提案できるよう，また視覚的にも理解しやすい・させやすいよう改良する予定である．したがって，この点についても順調に進行している．
以上のことから，すべての課題において当初の予定通り，おおむね順調に進行しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は，最終年度となるため，実現した開発・実験評価の統合環境としてシステムの評価が必要となるが，新型コロナウィルスの影響で評価が困難な状況となった．したがって，研究期間の延長することを検討し，研究の推進方策は次の通りする．
課題１「災害救助問題の検討」については，現在提案している部分問題群に基づいて，人工知能や災害救助コミュニティの動向を調査研究しながら，今後も見直しを続けていく予定である．特に分散制約最適化問題は，さまざまな拡張についての取り組みがおこなわれつつあるため，本研究で対応できるよう取組を続ける予定である．
課題２「開発環境の設計・実装」について，分散制約最適化用のモジュールと，拡張フレームワークついて，RoboCupRescueのコミュニティの協力を得ながら実施していく予定である．しかし，今年度はRoboCupの国際競技大会や国際シンポジウムが難しい情勢であることから，日本国内や日本を中心としたクラウド上での競技会やワークショップなど，できる範囲での評価をおこない，次年度，本格的な評価を実施する予定である．
課題３「実験評価環境の設計・実装」については，実験評価を支援する機能および競技・研究発表用機能についてWebGLを用いて再設計・実装をおこなった．これは今後，クラウド上でのシミュレーションが主流となるためである．この結果，これまでのシステムでは表現可能であった被災状況や災害救助活動の表現を，再度設計する必要が生じており，現状では開発者にとっては分かりやすいシステムになっているが，一般の人々には理解が難しい表現となってしまっている．今年度は，開発者・一般の人々の両方にとって必要な表現を揃え，誰にとってもわかりやすい3D視覚化システムとして改良する予定である．
以上のように，開発・実験評価の統合環境の完成を目指す予定である．
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| Causes of Carryover |
予定していた成果発表地が日本国内及び近隣諸国であり，新型コロナウィルスの影響で中止となった学会もあったことが原因である．また今年度は新型コロナウィルスの影響で，研究の評価及び成果発表ができないため，次年度に研究期間を延長して，成果発表をおこない，今年度後半から次年度に使用していく予定である．
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