2021 Fiscal Year Annual Research Report
Collision avoidance algorithm for multiple target ships by explainable AI
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19H02371
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
間島 隆博 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (30392690)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤田 涼平 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (00825911)
高玉 圭樹 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (20345367)
福戸 淳司 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (40360713)
佐藤 圭二 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (90734244)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 避航操船 / 学習分類子法 / OZT / COLREGs |
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| Outline of Annual Research Achievements |
OZT（Obstacle Zone by Target）により、相手船との衝突の危険性がある領域を幾何学的に図化することが出来る。このため、相手船が複数隻であっても、これらの衝突領域を重ねることで、衝突領域を避ける避航経路を容易に見つけ出すことが可能となる。この考えを実現するため、まず、自船の現在位置と自船が向かうべき通過点（以降WP）を含む、航行可能な経路ネットワークを生成した。次に、OZTにより計算された衝突領域のみならず、浅瀬などの航行不能領域と、重畳するネットワーク上のノードやリンクを通行不能な設定とし、現在位置からWPまでの避航経路を最短路探索アルゴリズムにより見出す避航操船アルゴリズムを開発した。なお、この経路ネットワークは、右舷側のネットワーク距離を仮想的に短く設定してあり、原則、面舵による衝突回避を推奨するCOLREGsのルールに対応した。
また、この手法を試行する環境として、航海シミュレータを開発した。航海シミュレータの船体運動モデルは、簡易的なモデルであるKTモデルを基礎とし、船速の変化も可能となる改良を施した。さらに、避航操船アルゴリズムと航海シミュレータを接続するためのインターフェースを整備した。これより、両者を規格に則って接続することが可能となり、新たな開発アルゴリズムも容易にシミュレーション環境で試行することが可能となった。また、シミュレータには、複数のパターンの見合い関係を航海環境として用意し、その中にはAIS情報を基礎とした東京湾内の実世界の交通流環境も整備した。
さらに、説明可能なAIである、学習分類子法（Learning Classifier System、以下LCS）を避航操船アルゴリズムに応用した。単純な見合い関係の条件下でLCSに避航操船を学習させ、条件と行動がセットとなった説明可能なルールを抽出した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Misclassification Detection based on Conditional VAE for Rule Evolution in Learning Classifier System2021
Author(s)
Shiraishi, H., Tadokoro, M., Hayamizu, Y., Fukumoto, Y.，Sato, H., and Takadama, K.
Organizer
Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO 2021)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Increasing Accuracy and Interpretability of High-Dimensional Rules for Learning Classifier System2021
Author(s)
Shiraishi, H., Tadokoro, M., Hayamizu, Y., Fukumoto, Y.，Sato, H., and Takadama, K.
Organizer
2021 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC2021)
Int'l Joint Research
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