2021 Fiscal Year Research-status Report
スケーラブルな通信に基づくセンサネットワーク上の高精度状態推定
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20K14765
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
足立 亮介 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (40845187)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | サイバーフィジカルシステム / IoT / 状態推定 / センサネットワーク / マルチエージェントシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
IoT時代が到来した．IoT時代では，スマートグリッドなどのスマートな次世代型インフラシステムの実現が求められている．IoT時代における社会システムの制御では，スマートメータなどから得られた大量の情報をリアルタイムで処理し利用する事が求められる．よって，高速で大容量な無線ネットワークが求められる．現在でも5Gの通信システムの整備が急ぎ進められているが，IoT化が加速していく社会では常に通信システムの想定を上回る通信量の増加が見込まれる．通信量が飽和し続ける状況では，ネットワーク上で処理を分散化し通信量を削減できるシステム運用フレームワークが必要となる．
IoT化が加速していく背景に対して， センサネットワーク上の推定問題では増加し続ける観測情報を適切に削減して，ネットワーク上で一度に通信する通信量を低減させる方法が議論されてきた．しかし，各ノードが推定問題を解くために必要とする情報が適切に確保されない場合，推定問題の性能を表す収束速度や推定精度と通信量との間にトレードオフが発生する事が知られている．よって，本研究ではこのトレードオフが発生しないような通信削減手法を提案する．この目的達成のために本研究が着目した点は（１）集中型の最適推定器と同じ推定値を得られる観測情報の低次元化（２）観測情報の低次元化をネットワーク上で実行するスケーラブルな通信則である．
本研究では，分散最適化アルゴリズムに基づく通信プロトコルが上記の目的を達成できることを示した．また，提案した通信プロトコルの適応できるネットワーク構造の拡大と，通信性能の向上を達成した．これにより，任意のネットワーク構造に適応でき，最適な通信性能を達成させる分散推定プロトコルが構築できると考えられる．
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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
当初の予定に従い最適な分散推定の研究を進めている．特に使用するネットワーク構造の一般化，通信性能の向上の双方に取り組んだ．研究成果も順調に得られていることから，おおむね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的に研究計画にそって進めていくことで，本研究課題を推進できると考えている．一方で，本研究課題は数理モデルを利用する方法を用いている．しかし，最近の研究動向を見ると，数理モデルを利用する方法は実装コストが高いことが懸念されている．そのため，引き続き最新の研究動向を書籍からや国際会議に積極的に参加することで確認し，データ科学と本研究の融合を模索していきたい．
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| Causes of Carryover |
当初の計画通り成果が得られている一方で，COVID19の予防対策等により，未だ多くの研究会・学会・国際会議がオンライン開催されている．これにより，使用額に差が生じている． 今後は，オープンアクセス化などを含めたより積極的な研究活動の公開を行なっていく．
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