2022 Fiscal Year Research-status Report
オープンな大規模ネットワーク化システムに対する人間共存型自律分散制御法の開拓
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21K04121
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
林 直樹 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (80637752)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 分散最適化 / 協調制御 / マルチエージェントシステム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大規模ネットワーク化システムは、超スマート社会の実現において重要な役割を担っている。このような大規模ネットワーク化システムでは、構成要素のサブシステム間の相互作用が時間の経過とともにダイナミックに変化するオープンな構造をもっている。オープン性を有するネットワーク化システムの制御や最適化を実現するために、2022年度はエージェントのダイナミクスや環境の不確かさを考慮した協調制御や分散最適化に関する研究を遂行した。特に、構成エージェントやネットワークの結合関係が動的に変化するオープンなマルチエージェントシステムによる分散最適化法や分散意思決定法の検討を行った。エージェントの入れ替わりを考慮した最適化法や意思決定法では、既存研究にあるようなネットワークの結合関係を表す重み行列の収束性に関する議論がそのままでは適用できないため、ネットワークへの接続状況に応じてエージェントの集合を分割して解析を行うアプローチを提案した。また、目的関数が動的に変化する場合のオンライン最適化法やエージェントのダイナミクスの不確かさをガウス過程により推定する分散制御法についても検討した。超スマート社会において想定されている大規模ネットワーク化システムではネットワークやシステムの構造がダイナミックに変化していくが、このような時間的変化を陽に考慮した協調制御法については未だ確立されていない。2002年度の研究成果は、ネットワーク構造とダイナミクスの時間的の変化を同時に考慮し、動的で不確かな環境にも柔軟に対応できる協調制御法の開発につながる研究成果である。
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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
2022年度はおおむね順調に研究を進めることができた。2022年度はマルチエージェントシステムの分散制御・最適化法や目的関数が時間とともに変化するオンライン最適化法などについて考察した。特に、ネットワークの有向性やエージェント間の通信の遅延を考慮した分散最適化アルゴリズムを提案した。また、ガウス過程を取り入れた分散制御法やセンサネットワークによる分布推定問題への分散最適化の応用などについて取り組んだ。さらに、バンディット問題をマルチエージェントシステムにより分散協調的に解くアルゴリズムの導出を行い、リグレット解析による性能評価を行った。2022年度はこれらの成果をもとにした学術論文3本が採録され、国際会議1件、国内会議6件の発表を行うことができた。以上より、2022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、2022年度に得られた成果をさらに進展させることで、ネットワークのオープン性やエージェントのダイナミクスの不確かさを考慮した分散最適化や協調制御に関する基礎理論の研究を継続する。2023年度は、構成エージェントの入れ替わりやネットワークの結合関係が動的に変化するマルチエージェントシステムにおいて、環境やネットワークの変化に柔軟に対応できる最適化法や意思決定法の検討を行う。また、事象駆動型の分散アルゴリズムや量子化通信アルゴリズムにより、エージェント間の通信制約を考慮した最適化法についても検討する。
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| Causes of Carryover |
現地参加予定であった学会をオンライン参加に切り替えたため。また、2022年度に発表予定であった研究内容について、更なる検討が必要となる箇所がでてきたため。次年度使用額については、必要な修正を加えた上で、2023年度に開催される会議に参加する経費や論文誌に投稿する経費として使用する予定である。なお、研究計画自体に変更は生じていない。
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