自律分散システムにおける大域情報と局所情報

• 研究課題/領域番号: 12878052
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 計算機科学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 山下 雅史 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (00135419)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 2002年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2001年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2000年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: 分散システム / 分散アルゴリズム / 大域情報 / 局所情報 / ランダムウォーク / ヒッティング時間 / カバー時間 / 競合解消問題

研究概要

互いに通信しながら自律的に動作するプロセス集合を分散システムと呼ぶ.プロセスは逐次プログラムの実行をモデル化したものであるが,分散システムの定義を少し拡張し,プロセスを自律的な計算主体と定義することで分散ロボットシステムや社会システムなども分散システムの範囲に入れることができる.
分散アルゴリズム設計の基本的な困難さは局所情報を用いて大域的に矛盾のない判断を下さなければならないところにあり,従って,分散アルゴリズム研究の本質が大域情報と局所情報の関わりを研究する所にある.12年度に開始され今年度に最終年度を向かえた本萌芽研究の目指す所はその解明にあった.過去2年間の成果はそれぞれの年度の実績報告書に報告したが,本年度は,それらに,以下で説明する素晴らしい発見を付け加えることができた.
グラフ上のランダムウォークは分散アルゴリズムばかりでなく様々な領域で用いられている基本概念の一つである.分散アルゴリズムの領域に限っても,インターネットのWEB探索やアドホックネットワークの通信など多彩な応用が報告されている.これらの応用では,その効率はヒッティング時間に依存する.グラフの頂点数をnとすると,通常のランダムウォークのヒッティング時間はO(n^∧3)であるが,隣接ノードの情報を利用することによりヒッティング時間がO(n^∧2)に減少でき,しかも,最悪の場合には,(大域情報も含めて)これ以上の情報はヒッティング時間の減少には寄与しないことを示した.

研究成果

• [文献書誌] A.Dumitrescu, I.Suzuki, M.Yamashita: "High Speed Formations of Reconfigurable Modular Robotic Systems"Proc. 2002 IEEE International Conference on Robotics and Automation. 123-128 (2002)
• [文献書誌] H.Kakugawa, M.Yamashita: "Uniform and Self-Stabilizing Fair Mutual Exclusion on Unidirectional Rings with Unfair Distributed Daemon"Journal of Parallel and Distributed Computing. 62. 885-898 (2002)
• [文献書誌] K.Makino, M.Yamashita, T.Kameda: "Max-and Min-Neighborhood Monopolies"Algorithmica. 34. 240-260 (2002)
• [文献書誌] S.Ikeda, N.Okumoto, I.Kubo, M.Yamashita: "Fair Circulation of a Token"IEEE Trans. Parallel and Distributed Systems. 13・4. 367-372 (2002)
• [文献書誌] T.Harada, M.Yamashita: "k-Coteries for Tolerating Network 2-Partition"Proc. 6th International Conference On Principles Of DIstributed Systems (OPODIS'02). 119-126 (2002)
• [文献書誌] H.Kakugawa, M.Yamashita: "Self-Stabilizing Local Mutual Exclusion on Networks in which Process Identifiers are not Distinct"Proc. 21st IEEE Symposium on Reliable Distributed Systems. 202-211 (2002)
• [文献書誌] K.Makino, M.Yamashita, T.Kameda: "Max and Min-Neighborhood Monopolies"Algorithmica. (to appear).
• [文献書誌] H.Kakugawa, M.Yamashita: "Uniform and Self-Stabilizing Fair Mutual Exclusion on Unidirectional Rings with Unfair Distributed Daemon"Journal of Parallel and Distributed Computing. (to appear).
• [文献書誌] S.Ikeda, N.Okumoto, I.Kubo, M.Yamashita: "Fair Circulation of a Token"IEEE Trans. Parallel and Distributed System. (to appear).
• [文献書誌] M.Yamashita, H.Umemoto, I.Suzuki, T.Kameda: "Searching for a Mobile Intruder in a Polygonal Regionby a Group of Mobile Searchers"Algorithmica. 31. 208-236 (2001)
• [文献書誌] T.Harada, M.Yamashita: "A Coterie Join Operation and Tree Structured K-Coteries"IEEE Trans. Parallel and Distibuted Systems. 12・9. 865-874 (2001)
• [文献書誌] T.Nakata, M.Yamashita: "Some Upper Bounds on Expected Agreement Time of a Probabilistic Local Majority Polling Game"Proc. 8th Colloquium on Structural Information and Communication Complexity. 293-304 (2001)
• [文献書誌] 杉原厚吉, 茨木俊秀, 浅野孝夫, 山下雅史: "アルゴリズム工学"共立出版. (2001)
• [文献書誌] T.Nakata,H.Imahayashi,and M.Yamashita: "A Probabilistic Local Majority Polling Game on Weighted Directed Graphs with an Application to the Distributed Agreement Problem"Networks. 35・4. 266-273 (2000)
• [文献書誌] S.Fujita,M.Yamashita,and T.Kameda: "A Study on r-Configuration-a Resource Assignment Problem on Graphs"SIAM J.Discrete Mathematics. 13・2. 227-254 (2000)
• [文献書誌] 山下雅史: "分散計算における対称性(招待解説論文)"電子情報通信学会論文誌D-I. J83-D-1・1. 26-35 (2000)
• [文献書誌] K.Makino,M.Yamashita,and T.Kameda: "Max-and Min-Neighborhood Monopolies"Lecture Notes in Computer Science 1851. 513-526 (2000)
• [文献書誌] S.Fujita and M.Yamashita: "A Fully Decentralized and Oblivious Multi-Node Broadcast Algorithm in Hypercubes"International Conference on Algorithms and Architectures for Parallel Processing. 292-303 (2000)
• [文献書誌] S.Fujita,T.Nakagawa,and M.Yamashita: "A New List Scheduling Method Based on Structural Properties of Task Graphs"Second Int'l Workshop on Multimedia Network Systems (MMNS'2000) in conjunction with ICPADS 2000. 3-8 (2000)