2014 Fiscal Year Annual Research Report
マルチエージェントシステムにおける自律的組織化と割当問題の効率化の相互作用の研究
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25280087
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
菅原 俊治 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70396133)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
栗原 聡 電気通信大学, その他の研究科, 教授 (30397658)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 分散協調資源割当問題 / マルチエージェント学習 / 組織化 / 自律ネットワーク / 最後通牒ゲーム / 協調ゲーム / ノルム / 互恵性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、異なる能力を持つエージェントが処理を通じて自律的にグループを構成し、その中で適切なリソース/タスクを配分することで、効率的かつ効果的な分散割当法を提案し、その評価、特に大規模エージェントシステムでの効率化とエージェント間の相互作用による影響を解明することである。分散割当問題は、それ自体計算量は多いが、さらにエージェント数が多いと自律的な判断による干渉があり、大きな効率低下を招く。一方でこれは、インターネット上の自動取引、ネットワーク計算機のタスク割当、電力消費の分散/均等化などの配分・割当など幅広い応用を持つ重要な基本問題である。本研究により、数千以上のエージェントからなる実用規模のシステムでも効率かつ柔軟な制御を実現させる。
本研究期間は、昨年度提案したリソース割当て対象を学習し、効率を上げるアルゴリズム・学習法を抽象化し、そのモデルを利用して効率化の本質的なメカニズムの解明に取り組んだ。具体的には、モデルは、最後通牒ゲーム（厳密には独裁者ゲーム）の繰り返しを拡張した形式に近いものとなった。モデルをもとに、効率的なエージェントの仕組みとして互恵エージェントを導入した。これは、単なる協調ではなく、相手に応じて協調・非協調を学習・選択するものであり、単純な合理性に比べ、全体として30-40%の性能向上を得ることができた。さらに効率化が達せ入れたときの構造を解析した。その結果、エージェント群は自律的にグループ（アライアンスと呼ぶ）を生成し、それが効率化の要因になっていることが分かった。ただし、孤立するエージェントも存在し、それを活用する仕組みの必要性が新たな課題となった。さらに実時間性を考慮したモデルにも取りかかっている。
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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
本研究は予定通りか、それよりやや進んでいると考えている。昨年の結果を踏まえて、抽象モデルによる記述に成功した。また、これに対し社会科学や経済学の知見である、互恵性エージェントをモデル化、その学習方法をアルゴリズム化・実装し、これまでの合理性より格段の（処理面、通信量の観点の両面から）効率性が得られることを確認しており、十分な成果が出ていると考える。なお、この結果を国際会議に投稿し、採択済み（aamas/coin 2015, 発表は5月）である。研究の進展に伴い、孤立エージェントが存在することが図示の成果から分かってきており、これらの活用という新たな問題も発見した。これは、今後の研究期間に新規に取り組む予定である。
この他に、抽象モデル化したエージェント群にネットワーク構造を導入した研究成果（国際会議、および論文誌）、実時間性を考慮したアルゴリズムの提案への着手（国内研究会、国際会議投稿中）などもふくめ、周辺領域を含めて新たな研究課題と関連する成果が出て始めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで述べたように、前年度、エージェントの行動を抽象化したゲーム（最後通牒ゲームを拡張したもの）で表現し、エージェントに互恵性の性質を導入することで、グループの構造化（組織化）が推進できることが分かった。また、組織化に寄与する機構として、協調性に似た互恵性が重要であることが分かってきた。
今後は、前年度得られた成果を拡張することを計画する。特に、研究計画で提案した課題(3)、つまり「 配分されるタスクや資源の性質が変わると、組まれたグループは適切でなくなる可能性がある。効率の低下や割当て失敗の増加が見られたときにグループの組替えや統合・分裂・再編(入替え)などの機構を導入し効率化への編成を自律的に発動させる必要がある。」にまず取り組む。これによりグループ構造の自律的変化を進展させたい。ここでも互恵性が重要な視点になると考える。つまり、学習により協力すべき相手（あるいは協力すべきでない相手）を同定した後、協力すべき相手への行為を監視し、自律的にグループの適性の変化を観測する。変化が観測されたときは、学習率を変えて変化を取り入れ、新しい状況に対応する組織化へ収束することを確認する。
さらに、引き続きネットワーク構造を導入したときの協調行動の維持についても取り組む。新たに発見した方向性として、実時間性を考慮したアルゴリズムにも着手する予定である。また、これまで・今後の成果を、国際会議・論文誌などへ投稿・発表することを推進する。
なお、連携研究者として (1) 国立情報学研究所・アーキテクチャ科学研究系・福田健介准教授、(2) 電気通信大学・教授・栗原聡教授（新規、本人承諾済み）、 (3) 立正大学・経営学部・山本仁志准教授、(4) 法政大学・情報科学部・廣津登志夫教授、の４名に継続してお願いする。
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| Causes of Carryover |
論文投稿時と実際の掲載、旅費については差が生じるため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
国際会議旅費(５月、７月）で約600千円、論文掲載費で150千円の支出予定。
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