2021 Fiscal Year Annual Research Report
Weak Control for Human-in-the-loop Systems and its Application in Agricultural Environment
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20H02173
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
井上 正樹 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (80725680)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 文一 東京理科大学, 理工学部電気電子情報工学科, 教授 (70362837)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 人と機械の協調制御 / ヒューマンインザループシステム / 農業環境制御 / IoT / レコメンドシステム / パーソナライズ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，人間の行動・意思決定を制御ループに含むシステムに対する統一的な制御理論の開拓から体系化までを目的としている。そして，理論をもとに，人間と機械が協調する新しい発想の農業生産管理システムを開発し，簡易農場での実験検証をおこなうことを目指している。制御理論の中心は，人間の自由な行動を許容しながらもシステム全体の安定性や定量的な性能保証を可能とするシステム構造を求めることである．特に，制御システムが許容可能な行動候補を人間に提示し行動を選択させる「弱い制御」の概念を実用的なモデル予測制御の形で実現するとともに，農業生産管理のために機械が農作業者へ取るべき行動の
候補を提示し行動してもらうレコメンド制御システムを開発し，自作する簡易農場での実験により有用性を検証する．
本年度は，前年度から引き続きレコメンド制御システムの基礎理論を進めるとともに，システムユーザの好みや行動傾向のモデリングの問題にも取り組み成果を得た。また，システムユーザの好みに応じて制御システムをパーソナライズする方法論にも取り組み成果を得た。農業実験環境におけるセンサシステムを高度化しリアルタイムでの環境情報の観測から保存を可能とした。特に，構築したユーザモデリングの方法論やユーザ毎に制御システムをパーソナライズさせる方法論についてまとめて，査読付き国際論文誌や国内会議「第64回自動制御連合講演会」や「第9回制御部門マルチシンポジウム」などで成果発表をおこなった。また，自動制御連合講演会で発表した人間行動のモデリングに関する研究成果が高く評価され「優秀発表賞」を受賞した。
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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
本年度の研究実施計画にあった（１）基礎理論の構築，（２）基礎理論の農業応用，（３）簡易農場での予測と制御実験，のいずれも順調に進展があった。
（１）本研究課題のアドバイザである Maestre教授からご助言を頂きながら「弱い制御」の考え方をモデル予測制御として実現することで人を含む制御システムへ広く応用可能な基礎理論を構築することができた。
（２）制御部門マルチシンポジウムで開発する理論の農業環境制御の準備を完了した。
（３）2020年度に構築したグリーンハウスのもとで，リアルタイムでの環境情報の観測から保存を可能とするセンサシステムを構築することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，さらにレコメンド制御理論を深化する。また，システムユーザの好みや行動の傾向をもとに制御システムをパーソナライズさせる方法論をまとめて体系化するとともに農業環境制御の問題に特化させることを目指す。さらに，実際の農場において，農作業者に制御ループには参加してもらいレコメンドのもとでの行動選択まで含めた制御実験までおこなう。
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