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確率可制御性縮約による機械学習援用制御手法の可解釈性獲得

研究課題

研究課題/領域番号 18H01461
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21040:制御およびシステム工学関連
研究機関京都大学

研究代表者

加嶋 健司  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (60401551)

研究分担者 辻野 博文  大阪大学, 薬学研究科, 助教 (10707144)
山下 沢  武庫川女子大学, 薬学部, 准教授 (70398246)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード制御工学 / 機械学習 / 情報通信工学 / 薬学 / 確率統計 / 確率
研究成果の概要

大量のデータと機械学習的手法を活用する制御システムは、非線形性や環境の変化への柔軟な対応力などが期待される一方で、これまで数理モデルを用いて担保されてきた理論的性能保証の欠如から、産業応用の際には漠然とした不安が拭えない。本研究では、研究代表者が提唱するデータ駆動型モデル低次元化理論に基づいて確率制御理論的解釈を与えることで、機械学習援用手法を非ブラックボックス化するための理論結果を導出した。(本課題は1年短縮終了し、基盤研究(A)21H04875にて継続実施)

研究成果の学術的意義や社会的意義

学術的には、機械学習的手法により抽出した特徴量を状態変数とする低次元モデル構築や、差分プライバシー解析、深層強化学習にもとづく自己駆動型制御システム設計、軌道の位相的性質を活用する動的システム学習とモデル予測制御への応用など、統計的学習理論とシステム制御理論の融合を推進した。社会的には、工学応用期に移行しつつある機械学習技術の信頼性向上及び実応用検証による有効性の確認をおこなった。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Technion, Israel Institute of Technology(イスラエル)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Groningen(オランダ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Technion, Israel Institute of Technology(イスラエル)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Technion, Israel Institute of Technology(イスラエル)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Sparse Optimal Stochastic Control2021

    • 著者名/発表者名
      Kaito Ito, Takuya Ikeda, Kenji Kashima
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 125 ページ: 109438-109438

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2020.109438

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modular control under privacy protection: Fundamental trade-offs2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Kawano, Kenji Kashima, Ming Cao,
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 127 ページ: 109518-109518

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2021.109518

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On Sparse Optimal Control for General Linear Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Takuya、Kashima Kenji
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 64 号: 5 ページ: 2077-2083

    • DOI

      10.1109/tac.2018.2863220

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 風力発電連係による擾乱のべき乗則の検証と確率システム解析2018

    • 著者名/発表者名
      ITO Kaito、HAYASHI Hikaru、KASHIMA Kenji、KATO Masakazu
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 54 号: 12 ページ: 878-885

    • DOI

      10.9746/sicetr.54.878

    • NAID

      130007525210

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Controllability Gramian of nonlinear Gaussian process state space models with application to model sparsification2020

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kashima, Misaki Imai
    • 学会等名
      21th IFAC World Congress
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A fundamental performance limit of cloud-based control in terms of differential privacy level2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Kawano, Kenji Kashima, Ming Cao
    • 学会等名
      21th IFAC World Congress
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuity of the value function for stochastic sparse optimal control2020

    • 著者名/発表者名
      Kaito Ito, Takuya Ikeda, Kenji Kashima
    • 学会等名
      21th IFAC World Congress
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 裾の重い雑音を利用した線形システムの差分プライバシー保証メカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤海斗,河野佑,加嶋健司
    • 学会等名
      第64回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 線形システムに対する裾の重い雑音を用いたプライバシー保護2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤海斗,河野佑,加嶋健司
    • 学会等名
      第63回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] システム制御理論と機械学習2020

    • 著者名/発表者名
      加嶋健司
    • 学会等名
      情報論的学習理論と機械学習研究会(IBISML)第41回研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習と調和する制御理論2020

    • 著者名/発表者名
      加嶋健司
    • 学会等名
      第4回SICEポストコロナ未来社会ワークショップ 人間行動と社会のモデリング
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ガウス過程状態空間モデルの可制御性グラミアンにもとづくスパース化2020

    • 著者名/発表者名
      今井、加嶋
    • 学会等名
      第7回 計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 勾配法にもとづくシステム同定の実装と動向2020

    • 著者名/発表者名
      丸田、渡部、加嶋
    • 学会等名
      第7回 計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 分散線形レギュレータの分散設計に対する強化学習アプローチ2019

    • 著者名/発表者名
      竹内、加嶋
    • 学会等名
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ガウス過程状態空間システムの可制御性グラミアン2019

    • 著者名/発表者名
      今井、加嶋
    • 学会等名
      第62回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Sparse optimal feedback control for continuous-time systems2019

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Takuya、Kashima Kenji
    • 学会等名
      18th European Control Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Maximum Hands-Off Distributed Bearing-Based Formation Control2019

    • 著者名/発表者名
      Ikeda Takuya、Zelazo Daniel、Kashima Kenji
    • 学会等名
      IEEE 58th Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] データ駆動アプローチにより設計された制御器の データによる品質検証について2019

    • 著者名/発表者名
      和田、加嶋
    • 学会等名
      第62回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ネットワーク上の時空間的に滑らかなプロファイルに対する最適観測点選択2019

    • 著者名/発表者名
      山本一樹,加嶋健司
    • 学会等名
      第6回 計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習と調和する制御理論の期待と現状2019

    • 著者名/発表者名
      加嶋健司
    • 学会等名
      第6回 計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] エンジン吸排気系の同定における物理的知見の活用に関する一考察2018

    • 著者名/発表者名
      清水一浩,加嶋健司
    • 学会等名
      第61回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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