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統計物理学的手法によるパケット流のルーチング制御

研究課題

研究課題/領域番号 14084202
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

堀口 剛  東北大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (30005558)

研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
14,100千円 (直接経費: 14,100千円)
2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2004年度: 5,200千円 (直接経費: 5,200千円)
2003年度: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
2002年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワードパケットルーチング制御 / コンピュータネットワーク / 強化学習 / スケールフリーネットワーク / 渋滞回避 / 統計物理学 / 確率的数理モデル / 分子場近似 / パケット流 / ルーチング制御 / ネットワークの構造 / 確率情報処理 / ニューラルネットワーク / スモールワールド / 確率的情報処理
研究概要

1.パケット流のルーチング制御についての研究
大規模コンピュータネットワーク上でのパケット流に対する自立的・適応的な処理を可能にする統計物理学的モデルを提案した.各ノードの近傍ノードに蓄積されているパケット数(すなわち待ち行列の長さ)とパケットの目的地ノードまでの最短距離とのトレードオフが存在するように体系のエネルギー関数を定義し,パケットが次に送られるべきノードを決定するようなシステムを考える.ニューラルネットワークによる定式化,イジングモデルによる定式化,また渋滞等にも対応するように強化学習を用いるモデル等を提案し,高効率で高性能なパケット流のルーチング制御が可能であることを示した.
2.パケット流に最適なネットワークの設計についての研究
パケット流に効率の良いネットワーク構造の決定の研究は,高度に発達するコンピュータネットワーク社会に対して重要な課題である。本研究では,パケットの送受信の効率を評価するコスト関数を定義し,パケット送受信に最適なネットワーク構造を決定した.その結果,目的地がランダムに設定される場合にはランダムネットワークが得られること,また,目的地がバッファーサイズのベキに比例し,バッファーサイズの分布もベキとなっている場合には,スケールフリー性が発現することを示した.
3.スケールフリーネットワークの生成メカニズムに関する研究
一般に,成長のないネットワークがスケールフリーネットワークへ自己組織化する可能性を調べた.リンクの再結合の過程に適応度分布を導入することにより,成長のないネットワークにおいてもスケールフリーネットワークが現することを示した.なお,2部グラフに対しても同様の振る舞いが観測された.

報告書

(4件)
  • 2005 研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (18件) 文献書誌 (5件)

  • [雑誌論文] Spin Models for Packet Routing Control in Computer Networks2005

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Supplement 157

      ページ: 205-212

    • NAID

      110001276010

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Reinforcement Learning for Congestion-Avoidance in Packet Flow2005

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi, K.Hayashi, A.Tretiakov
    • 雑誌名

      Physica A Vol.349

      ページ: 329-348

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Scale-Free Property of Optimal Network for Packet Flow by a Packet Routing Control2005

    • 著者名/発表者名
      J.Ohkubo, T.Horiguchi
    • 雑誌名

      Physica A Vol.353

      ページ: 649-660

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Complex Networks by Non-Growing Model with Preferential Rewiring Process2005

    • 著者名/発表者名
      J.Ohkubo, T.Horiguchi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan Vol.74

      ページ: 1334-1340

    • NAID

      110001979530

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Generation of complex bipartite graphs by using a preferential rewiring process2005

    • 著者名/発表者名
      J.Ohkubo, K.Tanaka, T.Horiguchi
    • 雑誌名

      Physical Review E Vol.72

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Spin Models for Packet Routing Control in Computer Networks2005

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Supplement No. 157

      ページ: 205-212

    • NAID

      110001276010

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Reinforcement Learning for Congestion-Avoidance in Packet Flow2005

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi, K.Hayashi, A.Tretiakov
    • 雑誌名

      Physica A Vol. 349

      ページ: 329-348

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Scale-Free Property of Optimal Network for Packet Flow by a Packet Routing Control2005

    • 著者名/発表者名
      J.Ohkubo, T.Horiguchi
    • 雑誌名

      Physica A Vol. 353

      ページ: 649-660

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Complex Networks by Non-Growing Model with Preferential Rewiring Process2005

    • 著者名/発表者名
      J.Ohkubo, T.Horiguchi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan Vol. 74

      ページ: 1334-1340

    • NAID

      110001979530

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Generation of complex bipartite graphs by using a preferential rewiring process2005

    • 著者名/発表者名
      J.Ohkubo, K.Tanaka, T.Horiguchi
    • 雑誌名

      Physical Review E Vol. 72, Art.No.036120

      ページ: 1-10

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Spin Models for Packet Routing Control in Computer Networks2005

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics, Supplement (In press)

    • NAID

      110001276010

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Reinforcement Learning for Congestion-Avoidance in Packet Flow2005

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi, K.Hayashi, A.Tretiakov
    • 雑誌名

      Physica A 349

      ページ: 329-348

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Scale-Free Property of Optimal Network for Packet Flow by a Packet Routing Control2005

    • 著者名/発表者名
      J.Ohkubo, T.Horiguchi
    • 雑誌名

      Physica A (To appear)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic Programming for Optimal Packet Routing Control Using Two Neural Networks2004

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi, H.Takahashi, K.Hayashi, C.Yamaguchi
    • 雑誌名

      Physica A Vol.339

      ページ: 653-664

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Ising Model for Packet Routing Control2004

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi, H.Takahashi, K.Hayashi, C.Yamaguchi
    • 雑誌名

      Physics Letters A Vol.330

      ページ: 192-197

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Traffic Congestion in Computer Network and its Avoidance by Reinforcement Learning2004

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi, K.Hayashi, A.Tretiakov
    • 雑誌名

      Proceedings of the First International Computer Engineering Conference

      ページ: 41-45

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic Programming for Optimal Packet Routing Control Using Two Neural Networks2004

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi, H.Takahashi, K.Hayashi, C.Yamaguchi
    • 雑誌名

      Physica A Vol. 339

      ページ: 653-664

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ising Model for Packet Routing Control2004

    • 著者名/発表者名
      T.Horiguchi, H.Takahashi, K.Hayashi, C.Yamaguchi
    • 雑誌名

      Physics Letters A Vol. 330

      ページ: 192-197

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Horiguchi, H.Takahashi: "Priority Routing Control of Packets by Using Neural Network"Artificial Neural Network and Neural Information Processing, ICAN/ICONIP 2003. 358 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Horiguchi, H.Takahashi, K.Hayashi, C.Yamaguchi: "Ising Model for Priority Routing Control of Packet Flow"Proceedings of 2003 Joint Workshop of Hayashibara Foudation and SMAPIP. 115 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 山口智明, 堀口 剛: "パケット流に適したリンク分布を持つネットワーク構造"Proceedings Sixth Workshop on Information-Based Induction Sciences. 101 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 山口智明, 塀口 剛: "パケット流の最短距離ルーチングに対する最適なネットワーク構造"TECHNICAL REPORT OF IEICE. NC2003-108. 1 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Horiguchi, H.Takahashi, K.Hayashi, C.Yamaguchi: "Dynamic Programming for Optimal Packet Routing Control Using Two Neural Networks"Physica A.. (印刷中)(accepted for publication). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2018-03-28  

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