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2023 Fiscal Year Annual Research Report

非協調・非協力動的システムの動的システム科学と制御

Research Project

Project/Area Number 21K04117
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

早川 朋久  東京工業大学, 工学院, 准教授 (30432008)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords非協調マルチエージェントシステム / パレート改善 / サステナビリティ / 不確かさ / 制御理論応用
Outline of Annual Research Achievements

本提案研究では,人間の戦略的行動選択を動的システムとして書き下し,ネットワーク化されている社会・経済的システム全体の時間的進展を制御理論・力学系理論の観点から解析した.特に,ゲーム理論的均衡構造と情報交換構造の階層化を行い,個別の利得最大化問題と,総体(社会)の利益(社会的余剰)の最大化との関係を定式化し,不完全情報下で合理的・非合理的選択,平衡状態,安定性,フィードバック結合を解析することにより,人間と社会の行動原理を解明し制御していく基礎論を構築した.

本研究ではまずゲーム理論を動的ネットワークシステムへ拡張し,戦略や利得の関係と制御理論における概念との対応付けをまず2主体の場合で行った.協力・非協力の概念は,他者の入力(戦略)に関知せず自己の利得関数を増やす方向にのみ注力しているか否かと定義できるが,各主体が自己利得最大化を行うアルゴリズムで最適戦略を探索する問題に置き換え,各主体の効用が増加するようなインセンティブ構造を導出した.また,協調・非協調関係で,協調行動は自己の利益最大化を犠牲にして,他の「何か」を最大化することを他の主体と共同で行うことと捉えられるが,この際の両者の利得関数をポテンシャルゲームのような関係,他者の利得関数の情報を持っているか否か(協調・非協調関係),その情報保持関係に対称性がある場合と非対称な場合で特徴付けを行った.さらに,エージェント同士の協調=非協調関係をネットワーク上に階層的に位置づけ,大規模な非協調システムとしての解析を行い,各エージェントの利得が単調に増加するためのインセンティブの条件を導出した.

  • Research Products

    (16 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Int'l Joint Research] New York University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      New York University
  • [Int'l Joint Research] Monash University Malaysia(マレーシア)

    • Country Name
      MALAYSIA
    • Counterpart Institution
      Monash University Malaysia
  • [Int'l Joint Research] Sepuluh Nopember Institute of Technology(インドネシア)

    • Country Name
      INDONESIA
    • Counterpart Institution
      Sepuluh Nopember Institute of Technology
  • [Journal Article] Hierarchical Noncooperative Dynamical Systems Under Intra-group and Inter-group Incentives2024

    • Author(s)
      Yan Yuyue、Hayakawa Tomohisa
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Control of Network Systems

      Volume: - Pages: 1~12

    • DOI

      10.1109/TCNS.2023.3242359

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pareto-Improving Incentive Mechanism for Noncooperative Dynamical Systems Under Sustainable Budget Constraint2024

    • Author(s)
      Yan Yuyue、Hayakawa Tomohisa
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Automatic Control

      Volume: - Pages: 1~16

    • DOI

      10.1109/TAC.2023.3325412

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optimal eco-driving scheme for reducing energy consumption and carbon emissions on curved roads2024

    • Author(s)
      Bakibillah A.S.M.、Kamal M.A.S.、Tan Chee Pin、Hayakawa Tomohisa、Imura Jun-ichi
    • Journal Title

      Heliyon

      Volume: 10 Pages: e23586~e23586

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2023.e23586

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 区分的システムで表現された排出量取引の平衡点解析と安定性2024

    • Author(s)
      駒木俊, 早川朋久
    • Journal Title

      計測自動制御学会論文集

      Volume: 60 Pages: 280-287

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cooperative Look-ahead Lane Change System for Improving Driving Intelligence of Automated Vehicles in Critical Scenarios2024

    • Author(s)
      Kamal Md Abdus Samad、Bakibillah A.S.M.、Hayakawa Tomohisa、Yamada Kou、Imura Jun-ichi
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Intelligent Vehicles

      Volume: - Pages: 1~13

    • DOI

      10.1109/TIV.2024.3357983

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Jamming Attacks on Wireless Networked Control Systems Under Disturbance2023

    • Author(s)
      Cetinkaya Ahmet、Ishii Hideaki、Hayakawa Tomohisa
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Automatic Control

      Volume: 68 Pages: 1223~1230

    • DOI

      10.1109/TAC.2022.3153275

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Open‐loop equilibrium seeking in two‐agent noncooperative linear‐quadratic dynamic game with asymmetric horizon length2023

    • Author(s)
      Wasa Yasuaki、Tanaka Taichi、Hayakawa Tomohisa
    • Journal Title

      Asian Journal of Control

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1002/asjc.3181

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Topology of Nash Equilibrium Set with Quadratic Vector Payoff Functions2024

    • Author(s)
      Z. Guo and T. Hayakawa
    • Organizer
      American Control Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Harmonizing multi-lane traffic flows using low-penetrated cooperative intelligent vehicles2024

    • Author(s)
      143.M. A. S. Kamal, A. S. M. Bakibillah, T. Hayakawa, K. Yamada, and Jun-ichi Imura
    • Organizer
      IEEE Intelligent Vehicle Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Two-player incomplete games of resilient multiagent systems2023

    • Author(s)
      Y. Nugraha, T. Hayakawa, H. Ishii, A. Cetinkaya, and Q. Zhu
    • Organizer
      IFAC World Congress
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Nash equilibrium of 2-agent game with quadratic vector payoff functions and its stability2023

    • Author(s)
      Z. Guo, T. Hayakawa, and Y. Yan
    • Organizer
      IFAC World Congress
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Human evaluation of "colored" hydrogen transactions towards carbon neutrality2023

    • Author(s)
      T. Hayakawa and M. Kigoshi
    • Organizer
      AHFE International Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] `Stability and stabilization of Nash equilibrium for noncooperative systems with vector-valued payoff functions2023

    • Author(s)
      Z. Guo, T. Hayakawa, and Y. Yan
    • Organizer
      IEEE Conference on Decision and Control

URL: 

Published: 2024-12-25  

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