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動的ネットワークにおける動的タスクのための適応的な耐故障性を持つ分散アルゴリズム

研究課題

研究課題/領域番号 19K11828
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60010:情報学基礎論関連
研究機関広島大学

研究代表者

亀井 清華  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (90434977)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード分散アルゴリズム / 耐故障性 / 自己安定性 / 動的分散問題 / 自己安定アルゴリズム / 安全収束性 / 低機能モバイルロボット / 危険区域問題 / 支配集合問題 / ロボットモデル / 2-極小支配集合問題 / 相互排除問題 / 動的ネットワーク
研究開始時の研究の概要

本研究では,トポロジが動的に変化するネットワークにおいても十分に実用に耐える,故障耐性を持つ自己安定分散アルゴリズムの設計を目的とする.本研究では特に,解状況が動的な問題について,安全収束性を持たせた自己安定アルゴリズムを考える.安全収束性は,最低限のサービスが保証できる性質を持つ状況にすばやく収束し,その性質を保持しながら最適な状況へと収束するというものであり,一般的に安全収束性を持たせることは難しい.よって,安全収束性を持つ自己安定アルゴリズムを複数設計する中で,安全収束性を持たせるための設計の簡単化手法を探る.

研究成果の概要

動的タスクの一つである大局的(または局所的)危険区域問題(以下,CS問題)を取り上げ,検討を行った.CS問題とは,相互排除問題やk-相互排除問題,相互包括問題などを一般化した枠組みであり,各時間において,システム上の(または自身と隣接する計算機の),少なくともl個,高々k個の計算機がCSにアクセスするように制御する.
更に,動的ネットワークの計算機は,このような分散問題に費やす計算能力(電源,メモリ,など)に制限がある場合もあることから,計算能力の小さいロボットモデルにおける基本的な問題の計算可能性についての考察も行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は,トポロジが動的に変化するネットワークにおいても十分に実用に耐える,故障耐性を持つ分散アルゴリズムの設計を目的とした.動的なネットワークでは,リンクの切断やメッセージの損失,外乱によるメモリ内容の改変などの一時故障が起こりやすい.そういった故障や変化に対する耐性を持つ分散アルゴリズムとして,自己安定性を持つ分散アルゴリズムが有効である.本研究では特に,解状況が動的な問題について考え,その一つとして危険区域問題を扱ってきた.これは相互排除問題やk-相互排除問題,相互包括問題など,多くの応用が考えられる問題を一般化した枠組みである.

報告書

(5件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 14件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Sorbonne University(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Ben-Gurion University of the Negev(イスラエル)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] ソルボンヌ大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ネゲヴ・ベン=グリオン大学(イスラエル)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] An Asynchronous Maximum Independent Set Algorithm by Myopic Luminous Robots on Grids2022

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Kamei and Sebastien Tixeuil
    • 雑誌名

      The Computer Journal

      巻: - 号: 1 ページ: 57-77

    • DOI

      10.1093/comjnl/bxac158

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A self-stabilizing token circulation with graceful handover on bidirectional ring networks2022

    • 著者名/発表者名
      Hirotsugu Kakugawa, Sayaka Kamei and Yoshiaki Katayama
    • 雑誌名

      International Journal of Networking and Computing

      巻: 12 号: 1 ページ: 103-130

    • DOI

      10.15803/ijnc.12.1_103

    • NAID

      130008142104

    • ISSN
      2185-2839, 2185-2847
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evacuation from a Finite 2D Square Grid Field by a Metamorphic Robotic System2021

    • 著者名/発表者名
      Junya Nakamura, Sayaka Kamei and Yukiko Yamauchi
    • 雑誌名

      Concurrency and Computation: Practice and Experience

      巻: - 号: 14

    • DOI

      10.1002/cpe.6628

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A self-stabilizing distributed algorithm for the local (1,|Ni|)-critical section problem2019

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Kamei, Hirotsugu Kakugawa
    • 雑誌名

      Concurrency and Computation: Practice and Experience

      巻: - 号: 12 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1002/cpe.5628

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Asynchronous message-passing distributed algorithm for the global critical section problem2019

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Kamei, Hirotsugu Kakugawa
    • 雑誌名

      International Journal of Networking and Computing

      巻: 9 号: 2 ページ: 147-160

    • DOI

      10.15803/ijnc.9.2_147

    • NAID

      130007680118

    • ISSN
      2185-2839, 2185-2847
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A linear-time self-stabilizing distributed algorithm for the minimal minus (L,K,Z)-domination problem under the distance-2 model2022

    • 著者名/発表者名
      Hirotsugu Kakugawa and Sayaka Kamei
    • 学会等名
      International Workshop on Parallel and Distributed Algorithms and Applications
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A self-stabilizing 2-minimal dominating set algorithm based on loop composition in networks of girth at least 72022

    • 著者名/発表者名
      Syohei Maruyama, Yuichi Sudo, Sayaka Kamei and Hirotsugu Kakugawa
    • 学会等名
      IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium (IPDPS)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Asynchronous Maximum Independent Set Algorithm by Myopic Luminous Robots on Grids2022

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Kamei and Sebastien Tixeuil
    • 学会等名
      Research Meeting and School on Distributed Computing by Mobile Robots
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A self-stabilizing token circulation with graceful handover on bidirectional ring networks2021

    • 著者名/発表者名
      Hirotsugu Kakugawa and Sayaka Kamei
    • 学会等名
      23rd Workshop on Advances in Parallel and Distributed Computational Models
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Location Functions for Self-Stabilizing Byzantine Tolerant Swarms2021

    • 著者名/発表者名
      Yotam Ashkenazi, Shlomi Dolev, Sayaka Kamei, Fukuhito Ooshita and Koichi Wada
    • 学会等名
      23st International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Distributed Multi-group Mutual Exclusion Algorithm for Intersection Traffic Control2021

    • 著者名/発表者名
      Hirotsugu Kakugawa and Sayaka Kamei
    • 学会等名
      4th Sustainable Computing Systems Workshop
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Asynchronous Gathering in a Torus2021

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Kamei, Anissa Lamani, Fukuhito Ooshita, Sebastien Tixeuil and Koichi Wada
    • 学会等名
      International Conference on Principles of Distributed Systems
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Autonomous Distributed Systems of Myopic Mobile Robots with Lights2021

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Kamei
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Distributed Computing & Networking (ICDCN 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Evacuation from a Finite 2D Square Grid Field by a Metamorphic Robotic System2020

    • 著者名/発表者名
      Junya Nakamura, Sayaka Kamei, Yukiko Yamauchi
    • 学会等名
      Eighth International Symposium on Computing and Networking
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gathering on Rings for Myopic Asynchronous Robots with Lights2019

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Kamei, Anissa Lamani, Fukuhito Ooshita, Sebastien Tixeuil and Koichi Wada
    • 学会等名
      International Conference on Principles of Distributed Systems
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Forgive & Forget: Self-Stabilizing Swarms in Spite of Byzantine Robots2019

    • 著者名/発表者名
      Yotam Ashkenazi, Shlomi Dolev, Sayaka Kamei, Fukuhito Ooshita and Koichi Wada
    • 学会等名
      International Workshop on Parallel and Distributed Algorithms and Applications
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brief announcement: Forgive & Forget: Self-Stabilizing Swarms in Spite of Byzantine Robots2019

    • 著者名/発表者名
      Yotam Ashkenazi, Shlomi Dolev, Sayaka Kamei, Fukuhito Ooshita and Koichi Wada
    • 学会等名
      International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brief Announcement: Self-Stabilizing Implementation of LCM Robots2019

    • 著者名/発表者名
      Shlomi Dolev, Sayaka Kamei, Yoshiaki Katayama, Fukuhito Ooshita, Koichi Wada
    • 学会等名
      International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brief Announcement: Neighborhood Mutual Remainder and its Self-Stabilizing Implementation of Look-Compute-Move Robots2019

    • 著者名/発表者名
      Shlomi Dolev, Sayaka Kamei, Yoshiaki Katayama, Fukuhito Ooshita, Koichi Wada
    • 学会等名
      International Symposium on Distributed Computing
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A self-stabilizing algorithm for the local (1,|Ni|)-critical section problem with safe convergence2019

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Kamei and Hirotsugu Kakugawa
    • 学会等名
      Workshop on Advances in Parallel and Distributed Computational Models
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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