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分散協調における相互作用――通信,移動,観測の役割の解明――

Research Project

Project/Area Number 18H03202
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 60010:Theory of informatics-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

山内 由紀子  九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (10546518)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords分散システム / モバイル計算主体群 / 相互作用 / 匿名性 / 対称性 / 局所性 / 移動性
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,計算主体間の相互作用が分散協調において果たす役割の解明である.従来の分散システムモデルで想定されていた計算機間のメッセージ通信だけではなく,ロボット群などのモバイル計算主体群モデルにおける移動や観測など,様々な相互作用を研究対象とすることで,単一の分散システムモデルでは発見できなかった分散協調の原理を系統的,効率的に発見することを目指し,(i) 計算主体の匿名性により生じる対称性と相互作用の関係の解明,(ii) 観測や移動による相互作用の局所性,並列性に対して,記憶が果たす役割の解明,(iii) 簡潔な分散アルゴリズムの実現に取り組む.
令和2年度は(ii),(iii)に関する新たな課題を発見し,研究成果を得た.観測,計算,移動を繰り返しながら自律的に移動するモバイルロボットの分散協調における最も基本的な分散協調問題のひとつが集合問題である.本年度は,リング上を移動する無記憶モバイルロボット群の集合問題における観測範囲,つまり相互作用の範囲が集合に与える影響を解明した.
通信リンクで相互に接続された計算機群から成る分散システムにおいて,悪意あるユーザーやウィルス感染を計算機間を移動するモバイル故障と考えることができる.本年度は,停止故障や一時故障を引き起こすモバイル故障モデルを新しく提案し,ビザンチン故障を引き起こす既存のモバイル故障モデルと比較しながら,分散協調によって実現できる故障耐性の限界とその実現方法を示した.
自律的に移動を行う多数のモジュールから構成されるモジュールロボットは,モジュールの配置がモジュールロボットの記憶(メモリ)の役割を果たすため,モジュールロボットの機能がモジュール数に依存することが知られている.本年度は三次元格子領域を移動するモジュールロボットによる探索問題について,必要十分なモジュール数を示した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

前年度までの研究成果を発表するとともに,本年度から新たに取り組んだ研究課題についても多数の成果を得ている.

Strategy for Future Research Activity

令和2年度までの研究成果をもとに,本研究の目的 (iii) 簡潔な分散アルゴリズムの実現に取り組む.特に,単純な相互作用,移動方法しか持たないモジュール群から形成されるモジュールロボットの分散協調能力の限界,分散アルゴリズムを示すことを目指す.さらに,匿名性を緩和したヘテロジニアスなモバイル計算主体群の分散協調に取り組むことで,簡潔な分散アルゴリズムと匿名性の関係を解明することを目指す.

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(20 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Sapienza University(イタリア)

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Ottawa/Carleton University(カナダ)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] Distributed computing theory for molecular robot systems2020

    • Author(s)
      Yukiko Yamauchi
    • Journal Title

      New Generation Computing

      Volume: 38 Pages: 325-340

    • DOI

      10.1007/s00354-020-00092-1

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Shape formation by programmable particles2020

    • Author(s)
      Giuseppe A. Di Luna, Paola Flocchini, Nicola Santoro, Giovanni Viglietta, and Yukiko Yamauchi
    • Journal Title

      Distributed Computing

      Volume: 33 Pages: 69-101

    • DOI

      10.1007/s00446-019-00350-6

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Team Assembling Problem for Asynchronous Heterogeneous Mobile Robots2018

    • Author(s)
      Zhiqiang Liu, Yukiko Yamauchi, Shuji Kijima, and Masafumi Yamashita
    • Journal Title

      Theoretical Computer Science

      Volume: 721 Pages: 27-41

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2018.01.009

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Gathering on a Circle with Limited Visibility by Anonymous Oblivious Robots2020

    • Author(s)
      Giuseppe A. Di Luna, Ryuhei Uehara, Giovanni Viglietta, and Yukiko Yamauchi
    • Organizer
      The 34th International Symposium on Distributed Computing (DISC 2020)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Network Creation Games with Local Information and Edge Swaps2020

    • Author(s)
      Shotaro Yoshimura and Yukiko Yamauchi
    • Organizer
      The 27th International Colloquium on Structural Information and Communication Complexity (SIROCCO 2020)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 通信リンクのブロックによる移動故障エージェントの封じ込め2020

    • Author(s)
      半澤 陽,山内 由紀子
    • Organizer
      第16回情報科学ワークショップ
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] モジュールロボットによる3次元格子空間の探索2020

    • Author(s)
      山田 凌乃介,山内 由紀子
    • Organizer
      第16回情報科学ワークショップ
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 無記憶な非同期ロボット群による平面形成2020

    • Author(s)
      山内 由紀子
    • Organizer
      2019年度 冬のLAシンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] On the swap game with local information2019

    • Author(s)
      Yukiko Yamauchi
    • Organizer
      Shonan Meeting 162
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] モバイルビザンチン故障の封じ込めと合意形成2019

    • Author(s)
      半澤 陽,山内 由紀子
    • Organizer
      第173回アルゴリズム研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Plane Formation by Synchronous Mobile Robots in the Three-Dimensional Euclidean Space2019

    • Author(s)
      山内由紀子,上原太一,来嶋秀治,山下雅史
    • Organizer
      コンピュテーション研究会
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      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 局所性を考慮した辺交換によるネットワーク構成ゲーム2019

    • Author(s)
      吉村 正太郎,山内 由紀子
    • Organizer
      2018年度 冬のLAシンポジウム
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] n×c型2部グラフ上のパリティゲームに対するアルゴリズム2019

    • Author(s)
      吉村 純弥,山内 由紀子, 来嶋 秀治
    • Organizer
      2018年度 冬のLAシンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 通信リンクのブロックと切断によるモバイルビザンチン故障の封じ込めと合意形成2019

    • Author(s)
      半澤 陽,山内 由紀子
    • Organizer
      火の国情報シンポジウム2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Swap Games by Pessimistic Players with Local Knowledge2018

    • Author(s)
      Shotaro Yoshimura and Yukiko Yamauchi
    • Organizer
      The 21st Japan & Korea Joint Workshop on Algorithms and Computation (WAAC 2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 2xn型2部グラフ上のパリティゲームに対する多項式時間アルゴリズム2018

    • Author(s)
      吉村純弥,山内由紀子,来嶋秀治
    • Organizer
      本オペレーションズリサーチ学会九州支部事業・若手OR交流会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 分散システムにおける自己組織化2018

    • Author(s)
      山内由紀子
    • Organizer
      群体数理検討会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] Distributed Computing by Mobile Entities, Current Research in Moving and Computing2019

    • Author(s)
      Paola Flocchini, Giuseppe Prencipe, and Nicola Santoro
    • Total Pages
      683
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-07-01  

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