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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Research on autonomous construction of organizational structures and its effect on the efficiency of assignment problem in a multi-agent system

Research Project

Project/Area Number 25280087
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

菅原 俊治  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70396133)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywordsノルム / 負荷分散 / 強化学習 / 大規模分散システム / 提携形成 / マルチエージェントシステム / 分散システム / 自己組織化
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にある。
本研究期間は、昨年度提案した互恵エージェントの導入に新たなモデルとしてより計算機システムサービスに近い非同期チームを導入し、そこにおける互恵エージェントの効果と、複数行動戦略の混在による効率化の調査、さらに各エージェントがそれぞれの状況や能力、タスクのデッドラインなどに合わせて実行タスクを各自が希望する戦略を複数導入し、適切な戦略を自律的に選択する学習法を提案した。具体的には以下の3点である。第1に、チームの脱退を非同期に行うモデルを導入した。これまでの同期モデルは、たとえば災害ロボットなどでは妥当ではあるが、センサーや計算機を想定したIoT関連の応用ではやや柔軟性に欠けるためである。ここでは昨年の知見で得られた互恵性合理性が混在するエージェント構成が効率を上げることを確認した。第2は、タスクを他から与えられるのではなく、自らその候補を選択し希望を反映させる手法と統合させた。実験から、タスクの特徴(デッドラインの有無、効用と処理完了時刻の関係、タスクの粒度・不均衡度など)に依存して希望順位を決定する最適戦略が変わることを確認した。さらに、各エージェントが最大効用を得るための希望順位決定戦略を学習し、全体としては多様な戦略が混在し環境の変化に強く、効率的な手法を提案した。
上記の戦略の選択学習で、やや複雑なジレンマ構造が見いだされ、十分に能力が発揮できない場面が観測できた。この結果を踏まえ、今後は、社会的ジレンマの環境でも頑健に協調を生み出す仕組みを提案したい。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (21 results)

All 2017 2016

All Journal Article (14 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 14 results,  Acknowledgement Compliant: 12 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Improvement of Robustness to Environmental Changes by Autonomous Divisional Cooperation in Multi-Agent Cooperative Patrol Problem2017

    • Author(s)
      Ayumi Sugiyama and Toshiharu Sugawara
    • Journal Title

      Proc. of 15th International Conference on Practical Applications of Agents and Multi-Agent Systems (LNCS)

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Adaptive Switching Behavioral Strategies for Effective Team Formation in Changing Environments2017

    • Author(s)
      Masashi Hayano, Yuki Miyashita and Toshiharu Sugawara
    • Journal Title

      Agents and Artificial Intelligence (LNCS)

      Volume: 10162 Pages: 37-55

    • DOI

      10.1007/978-3-319-53354-4_3

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Coordinated Area Partitioning Method by Autonomous Agents for Continuous Cooperative Tasks2017

    • Author(s)
      Vourchteang Sea, Chihiro Kato and Toshiharu Sugawara
    • Journal Title

      Journal of Information Processing

      Volume: 25-1 Pages: 75-87

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.25.75

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Effect of Direct Reciprocity on Continuing Prosperity of Social Networking Services2016

    • Author(s)
      Kengo Osaka, Fujio Toriumi, and Toshiharu Sugawara
    • Journal Title

      Complex Networks and Their Applications V (tudies in Computational Intelligence)

      Volume: 693 Pages: 411-422

    • DOI

      10.1007/978-3-319-50901-3_33

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Analysis of Task Allocation Based on Social Utility and Incompatible Individual Preference2016

    • Author(s)
      Naoki Iijima, Masashi Hayano, Ayumi Sugiyama and Toshiharu Sugawara
    • Journal Title

      Proceedings of the 21st Conference on Technologies and Applications of Artificial Intelligence (IEEE Xplore)

      Volume: - Pages: 24-31

    • DOI

      10.1109/TAAI.2016.7880161

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effective Task Allocation by Enhancing Divisional Cooperation in Multi-Agent Continuous Patrolling Tasks2016

    • Author(s)
      Ayumi Sugiyama, Sea Vourchteang and Toshiharu Sugawara
    • Journal Title

      Proceedings of the 28th IEEE International Conference on Tools with Artificial Intelligence(IEEE Xplore)

      Volume: - Pages: 33-40

    • DOI

      10.1109/ICTAI.2016.0016

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] エージェントの行動戦略選択による組織化とタスク処理効率化の実現2016

    • Author(s)
      早野真史, 宮下裕貴, 菅原俊治
    • Journal Title

      人工知能学会論文誌

      Volume: 31-6 Pages: AG-F_1-11

    • DOI

      10.1527/tjsai.AG-F

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 繰り返し信頼ネットワーク生成によるグループワークの公平な相互評価法の提案2016

    • Author(s)
      芝 夢乃, 菅原 俊治
    • Journal Title

      人工知能学会論文誌

      Volume: 31-6 Pages: AG-C_1-10

    • DOI

      10.1527/tjsai.AG-C

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Spread of Cooperation in Complex Agent Networks Based on Expectation of Cooperation2016

    • Author(s)
      Ryosuke Shibusawa, Tomoaki Otsuka and Toshiharu Sugawara
    • Journal Title

      Proceedings of the 19th International Conference on Principles and Practice of Multi-Agent Systems (LNCS)

      Volume: 9862 Pages: 76-91

    • DOI

      10.1007/978-3-319-44832-9_5

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Cooperation-dominant Situations in SNS-norms Game on Complex and Facebook Networks2016

    • Author(s)
      Yuki Hirahara, Fujio Toriumi and Toshiharu Sugawara
    • Journal Title

      New Generation Computing

      Volume: 34-3 Pages: 273-289

    • DOI

      10.1007/s00354-016-0305-z

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Formation of Association Structures Based on Reciprocity and Their Performance in Allocation Problems2016

    • Author(s)
      Yuki Miyashita, Masashi Hayano and Toshiharu Sugawara
    • Journal Title

      Coordination, Organizations, Institutions, and Norms in Agent Systems XI (LNCS)

      Volume: 9628 Pages: 262-281

    • DOI

      10.1007/978-3-319-42691-4_15

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Solving Coalition Structure Generation Problem with Double-Layered Ant Colony Optimization2016

    • Author(s)
      Chia Wei Yeh and Toshiharu Sugawara
    • Journal Title

      Proceedings of the 5th IIAI International Congress on Advanced Applied Informatics (IEEE Xplore)

      Volume: - Pages: 65-70

    • DOI

      10.1109/IIAI-AAI.2016.57

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Assignment Problem with Preference and an Efficient Solution Method Without Dissatisfaction2016

    • Author(s)
      Kengo Saito and Toshiharu Sugawara
    • Journal Title

      Technologies and Applications, Smart Innovation, Systems and Technologies Series

      Volume: 58 Pages: 33-44

    • DOI

      10.1007/978-3-319-39883-9_3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Emergence of Cooperation in Complex Agent Networks Based on Expectation of Cooperation2016

    • Author(s)
      Ryosuke Shibusawa, Tomoaki Otsuka and Toshiharu Sugawara
    • Journal Title

      Proceedings of the 15th International Conference on Autonomous Agents and Multiagent Systems (AAMAS2016)

      Volume: - Pages: 1333-1334

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 非同期チーム編成における互恵編成戦略の提案と評価2017

    • Author(s)
      早野真史, 菅原俊治
    • Organizer
      第79回情報処理全国大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-18
  • [Presentation] 優先度の存在する領域における強化学習を用いたマルチエージェントパトロール手法2016

    • Author(s)
      小瀬木晴信, 杉山歩未, 菅原俊治
    • Organizer
      人工知能と知識処理研究会技術研究報告(電子情報通信学会)
    • Place of Presentation
      湯布院
    • Year and Date
      2016-12-09
  • [Presentation] マルチエージェント継続巡回問題における分割的協調のための効率的な自律的タスク割当手法2016

    • Author(s)
      杉山 歩未, Sea Vourchteang, 菅原 俊治
    • Organizer
      エージェント合同シンポジウム (日本ソフトウエア科学会、電子情報通信学会、人工知能学会、 情報処理学会共催、査読あり)
    • Place of Presentation
      岐阜羽島
    • Year and Date
      2016-09-15 – 2016-09-16
  • [Presentation] カメラによる人数推定を考慮したエレベータ群管理システム2016

    • Author(s)
      井手 理菜, 菅原 俊治
    • Organizer
      エージェント合同シンポジウム (日本ソフトウエア科学会、電子情報通信学会、人工知能学会、 情報処理学会共催、査読あり)
    • Place of Presentation
      岐阜羽島
    • Year and Date
      2016-09-15 – 2016-09-16
  • [Presentation] 協調期待戦略による協調促進の頑健性について2016

    • Author(s)
      大塚 知亮, 菅原 俊治
    • Organizer
      エージェント合同シンポジウム (日本ソフトウエア科学会、電子情報通信学会、人工知能学会、 情報処理学会共催、査読あり)
    • Place of Presentation
      岐阜羽島
    • Year and Date
      2016-09-15 – 2016-09-16
  • [Presentation] 人数を観測可能な環境におけるエレベータ群管理システム2016

    • Author(s)
      井手 理菜, 菅原 俊治
    • Organizer
      人工知能と知識処理研究会技術研究報告(電子情報通信学会)
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2016-06-27
  • [Presentation] マルチエージェント巡回清掃における直接的な通信を用いた分業促進手法2016

    • Author(s)
      杉山 歩未, Sea Vourchteang, 菅原 俊治
    • Organizer
      人工知能学会全国大会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      2016-06-06 – 2016-06-09

URL: 

Published: 2018-01-16  

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