2017 Fiscal Year Research-status Report
複数ロボットとオペレータとの協調による超スマート社会のための高信頼な自律分散制御
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17K14701
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
林 直樹 大阪大学, 工学研究科, 助教 (80637752)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マルチエージェントシステム / 協調制御 / 分散最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、マルチエージェントシステムの協調制御や分散最適化に関する基礎理論を構築することである。平成29年度は、各エージェントが協調してシステム全体としてのグローバルな最適化問題を解く分散オンラインアルゴリズムに関する研究を行った。本研究では、システム全体としてのグローバルな最適化問題の目的関数が個々のエージェントのローカルな目的関数の和となる場合について考察した。まず、個々のエージェントのローカルな目的関数が凸である場合について、エージェント間の通信回数を低減する事象駆動型の分散劣勾配リズムを提案した。また、収束速度の向上を目的としたモーメント法に基づく分散最適化アルゴリズムを導出し、収束性に関する理論的考察を行った。さらに、エージェントのローカルな目的関数が凸とは限らない場合において、PSO (Particle Swarm Optimization) アルゴリズムと合意制御アルゴリズムに基づくメタヒューリスティックな分散最適化アルゴリズムを提案した。本研究では以上のほかにも、行動選択における最適な選択肢の探索と既存知識の活用の間のトレードオフを考慮した意思決定問題であるバンディット問題をマルチエージェントシステムによる協調分散的に解く手法について考察した。また、合意制御に基づく分散スパースモデリングを提案し、2次元拡散過における初期濃度分布を推定するセンサネットワークに応用できることを示した。
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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
平成29年度はおおむね順調に研究を進めることができた。平成29年度は、エージェント間の通信制約を考慮した事象駆動型の分散最適化アルゴリズムや収束速度の向上を目的としたモーメント法に基づく分散最適化アルゴリズムを導出し、それらの収束性に関する理論的考察を行った。また、確率一致法の一種であるトンプソン抽出に基づく分散協調型のバンディットアルゴリズムについて提案し、提案手法のリグレットはプレイヤが協力せずに独立に最適アームを選択するときのリグレットをプレイヤの数だけ割ったものになることを示した。これにより、提案手法のようにプレイヤが協力することで、協力しない場合に比べてシステム全体のリグレットを小さくできることを理論的に示すことができた。平成29年度はこれらの成果をもとにした学術論文2本が採録された。また、国際学会3件、国内会議6件の発表を行うことができた。以上より、平成29年度はほぼ予定通り遂行されたと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、平成29年度で得られた成果をさらに進展させたマルチエージェントシステムによる分散最適化や分散機械学習に関する研究を行う予定である。具体的には、エージェント間の通信の量子化制約を考慮した分散アルゴリズムについて提案する。また、各エージェントの目的関数が時間とともに変化するオンライン分散最適化に関する研究を行う。申請者らは、これまで各エージェントの目的関数が時間変化しないオフライン分散最適化に関する研究を行ってきたが、カメラセンサネットワークへの応用などでは、時々刻々変化する動的環境をモニタリングしたり、移動するターゲットを追跡したりしなければならないため、目的関数が時間変化する場合について考える必要がある。このように目的関数が時間変化する問題を扱う手法として、オンライン予測による最適化手法が知られている。今後の研究では、オフライン凸最適化問題に関する申請者らの研究成果をオンライン凸最適化問題へ応用し、事象駆動型のオンライン分散最適化アルゴリズムを提案する。
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| Causes of Carryover |
平成29年度に発表予定であった研究内容について、平成30年度の国内会議で発表することとしたため。なお、研究計画自体に変更は生じていない。
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Research Products
(11 results)
