2020 Fiscal Year Research-status Report
On Memory, Communication, and Synchronous Schedulers for Computational Bounds of Autonomous Mobile Robots
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20K11685
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
和田 幸一 法政大学, 理工学部, 教授 (90167198)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
DEFAGO Xavier 東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (70333557)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 無記憶ロボット / LCMサイクル / ライト付きロボット / メモリ対通信 / 同期度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，ロボットが記憶できる能力，ロボット間の通信能力，ロボットを動作させる同期度がロボット群の計算能力に及ぼす影響を解明することを目的としている．ロボットに搭載するライトは自身も他のロボットも認識できるモデル（LUMI)，自身のライトのみを認識するモデル（FSTA)，他のロボットのみが認識できるモデル（FCOM)がある．FSTAモデルにおいては，定数有限状態を持つだけで通信不可であると考える．また，FCOMロボットモデルにおいては，ライトの色を見せることによって他のロボットと直接通信可能となるが，自身のライトの色は見えないため，次のサイクルでは通信内容を忘れてしまう，すなわち，ロボットは通信可能だが無記憶であると考える．このようにしてそれぞれのモデルの計算能力を同期度と合わせて明らかにすることが本研究の目的である．
この目的に対して，WP1（令和2年度）では，持続性メモリと直接的通信が動作スケジュールに対してどのように影響するかを明らかにした．まず全同期(Fsynch)と半同期(Ssynch)におけるこれまでの結果をもとに，それらの拡張とSsynch とFsynchの間にある，持続性メモリと直接的通信による能力の限界を明らかにした．具体的には次の問題を解決した．(1) FCOMがLUMI と同じ能力をもつ同期度の解明．Ssynchをどこまで制限すれば直接通信のみでLUMI と同じ能力をもつのか？(2) FCOMとFSTAの能力差が現れる同期度の解明．FCOMがFSTA より真に能力が高くなるスケジューラはどのようなものか？(3) SsynchにおけるFCOMとFSTA の計算限界の解明．また，Asynch に関しては，持続性メモリと直接通信が単独で問題の可解性に影響を与えるかはほとんどわかっていなかったが，ここでは，その基本的な関係を導出した．
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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
WP1における目標は以下のとおりである．１．FCOMがLUMIと同じ能力をもつ同期度の解明．すなわちSsynchをどこまで制限すれば直接通信のみでLUMIと同じ能力をもつか？２．FCOMとFSTAの能力差が現れる同期度の解明，すなわち，FCOMがFSTAより真に能力が高くなるスケジューラはどのようなものか？３．SsynchにおけるFOCMとFSTAの計算限界の解明．
今回の成果によって，WP1における目標はほぼ達成したと考えることができる．Ssynchより弱いスケジューラであるAsynchにおける完全な階層関係までは得られなかったが，AsynchにおけるLUMI,FCOM,FSTAの基本的な関係は明らかにしている．
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| Strategy for Future Research Activity |
WP1においては，AsynchにおけるLUMI,FCOM,FSTAの間の基本的な関係のみを導出したが，これを発展させ，Asynchの部分クラスであるMove-atomic(Moveが瞬時に行われるモデル)やLC-atomic(Look とCompute が瞬時に行われるモデル)に対して，持続性メモリと直接通信によるこれらモデル間の階層関係を明らかにする．また，基本ロボットモデルにおける記憶，通信，同期度の関係を引き続き解明するとともに，第二段階では，ロボットの故障とロボットの視野制限に対応するようにモデルを拡張したうえで，持続性メモリと直接通信の影響を明らかにする．故障に関しては，一時故障，停止故障やビザンチン故障を考慮する．故障の度合いと視野範囲に対して，記憶，直接的通信，同期度による可解性を明らかにしたうえで，これらのトレードオフを考察する．さらに，他のエージェントモデルにおける計算能力に対する記憶，直接通信，同期度による影響の解明である．自律分散ロボット群に対して，得られた記憶，直接通信，同期度の影響をもとに，生態系モデルであるpopulation protocolやprogrammable mattersにおけるこれらの影響を解明する．
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| Causes of Carryover |
初年度（令和2年度）予定していた研究打ち合わせと成果発表である学会研究会，国際会議がほとんどオンラインとなったため，当初予定していた旅費は使用できず，次年度の研究打ち合わせ，学会研究会，国際会議で旅費を使用するものとする．
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