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Safe, Privacy-Aware, and Resource-Efficient Control Framework for Cyber-Physical Systems

研究課題

研究課題/領域番号 22KK0155
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分60:情報科学、情報工学およびその関連分野
研究機関大阪公立大学

研究代表者

蔡 凱  大阪公立大学, 大学院情報学研究科, 教授 (20728266)

研究分担者 河野 佑  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (40743034)
プルエクプラサート サシニー  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究員 (50814795)
橋本 和宗  大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (60883361)
永原 正章  北九州市立大学, 環境技術研究所, 教授 (90362582)
研究期間 (年度) 2022-10-07 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円)
2025年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2024年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2023年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードCyber-physical systems / discrete-event systems / safe control / privacy awareness / resource efficiency / networked systems / multi-agent systems / control systems / Safe control / Privacy awareness / Resource efficiency / Discrete-event systems
研究開始時の研究の概要

With rapidly advancing digital technologies, cyber-physical systems (CPS) have emerged as the dominating paradigm for today’s large-scale complex engineering systems. This research aims to develop a comprehensive design framework that provides systematic solutions to core control problems in CPS.

研究実績の概要

In this fiscal year, the following new results have been achieved.
1. Safe control: several new methods have been developed, including optimal secret protection, multi-agent collision-free nonblocking control, safe reinforcement learning, and signal spatial-temporal logic based method.
2. Privacy aware control: differential privacy based analysis and design have been developed for quantized networked control systems and for protecting system interconnection information.
3. Resource efficient control: new event-triggered and self-triggered control methods have been developed. In addition, surveys on compressed sensing are conducted.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

In this year, we have achieved 7 journal paper publications, 10 conference proceeding papers, and 2 survey papers. Moreover, for our international collaborations, we have visited University of Toronto (the main collaborating institution) and University of Groningen, and have directly conduct research activities with our hosts.

今後の研究の推進方策

We are going to further develop new methods for safe control (Co-PI Hashimoto and PI), for privacy-aware control (Co-PI Pruekprasert, Co-PI Kawano, and PI), and resource efficient control (Co-PI Hashimoto and Co-PI Nagahara). These research activities will be done in direct collaborations with our oversea hosts, by visiting them in person as well as online. We have already scheduled several visits to our host institutions in 2024 and 2025.

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (11件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 5件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] University of Toronto/Queen's University/University of Victoria(カナダ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] KTH Royal Institute of Technology(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Groningen/Eindhoven University of Technology(オランダ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Cagliari(イタリア)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] MIT/University of Colorado Boulder(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Toronto/Queen's University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] KTH Royal Institute of Technology(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Cagliari(イタリア)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Groningen/Eindhoven University of Technology(オランダ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Xidian University(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Introduction to Compressed Sensing with Python2024

    • 著者名/発表者名
      NAGAHARA Masaaki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E107.B 号: 1 ページ: 126-138

    • DOI

      10.1587/transcom.2023EBI0002

    • ISSN
      0916-8516, 1745-1345
    • 年月日
      2024-01-01
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Secret Protections With Costs and Disruptiveness in Discrete-Event Systems Using Centralities2024

    • 著者名/発表者名
      Ma Ziyue、Jiang Jiagang、Cai Kai
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 0 号: 7 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1109/tac.2023.3323531

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A new algorithm for supervisor reduction/localisation of discrete-event systems2024

    • 著者名/発表者名
      Liu Yingying、Wu Lihua、Zhang Renyuan、Cai Zhaojian、Cai Kai
    • 雑誌名

      International Journal of Control

      巻: 0 号: 2 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1080/00207179.2024.2332518

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of event-triggered controllers for SIRS epidemic models2024

    • 著者名/発表者名
      Ding Lichen、Hashimoto Kazumune、Takai Shigemasa
    • 雑誌名

      Nonlinear Analysis: Hybrid Systems

      巻: 51 ページ: 101437-101437

    • DOI

      10.1016/j.nahs.2023.101437

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A lifting approach to learning-based self-triggered control with Gaussian processes2024

    • 著者名/発表者名
      Zhijun Wang、Hashimoto Kazumune、Hashimoto Wataru、Takai Shigemasa
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 38 号: 6 ページ: 410-420

    • DOI

      10.1080/01691864.2023.2301430

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Moment propagation of polynomial systems through Carleman linearization for probabilistic safety analysis2024

    • 著者名/発表者名
      Pruekprasert Sasinee、Dubut Jeremy、Takisaka Toru、Eberhart Clovis、Cetinkaya Ahmet
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 160 ページ: 111441-111441

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2023.111441

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Transformational Supervisor Localization2023

    • 著者名/発表者名
      Thuijsman Sander、Cai Kai、Reniers Michel
    • 雑誌名

      IEEE Control Systems Letters

      巻: 7 ページ: 1682-1687

    • DOI

      10.1109/lcsys.2023.3278248

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A TSP-Based Online Algorithm for Multi-Task Multi-Agent Pickup and Delivery2023

    • 著者名/発表者名
      Kudo Fumiya、Cai Kai
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 8 号: 9 ページ: 5910-5917

    • DOI

      10.1109/lra.2023.3301300

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A survey on compressed sensing approach to systems and control2023

    • 著者名/発表者名
      Nagahara Masaaki、Yamamoto Yutaka
    • 雑誌名

      Mathematics of Control, Signals, and Systems

      巻: 36 号: 1 ページ: 1-20

    • DOI

      10.1007/s00498-023-00366-1

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A new perspective on cooperative control of multi-agent systems through different types of graph Laplacians2023

    • 著者名/発表者名
      Kai Cai, Masaaki Nagahara
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 37 号: 1-2 ページ: 2-11

    • DOI

      10.1080/01691864.2022.2093616

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Risk-Aware Maximum Hands-Off Control Using Worst-Case Conditional Value-At-Risk2023

    • 著者名/発表者名
      Masako Kishida, Masaaki Nagahara
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: - 号: 10 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1109/tac.2023.3235246

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sparse control for continuous-time systems2023

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Nagahara
    • 雑誌名

      International Journal of Robust and Nonlinear Control

      巻: - 号: 1 ページ: 6-22

    • DOI

      10.1002/rnc.5858

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Learning-based Symbolic Abstractions for Nonlinear Control Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Kazumune Hashimoto, Adnane Saoud, Masako Kishida, Toshimitsu Ushio, Dimos Dimarogonas
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 146 ページ: 110646-110646

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2022.110646

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hypertracking and Hyperrejection: Control of Signals beyond the Nyquist Frequency2022

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Yamamoto, Yamamoto Yamamoto, Masaaki Nagahara
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: - 号: 10 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1109/tac.2022.3230599

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Long-term Safe Reinforcement Learning with Binary Feedback2024

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Wachi, Wataru Hashimoto, Kazumune Hashimoto
    • 学会等名
      The 38th Annual AAAI Conference on Artificial Intelligence
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 追従制御における周波数依存型プライバシー保護2024

    • 著者名/発表者名
      渡邊倫太朗,河野佑,和田信敬
    • 学会等名
      計測自動制御学会第11回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Differentially private mechanisms for protecting systems matrix of linear time-invariant autonomous systems2024

    • 著者名/発表者名
      Takumi Takayasu, Kai Cai, Yu Kawano
    • 学会等名
      計測自動制御学会第11回制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Online supervisory control for safe and adaptive human-in-the-loop warehouse logistic automation2023

    • 著者名/発表者名
      Makoto Kimura, Manato Fujimoto, Kai Cai
    • 学会等名
      第66回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Smart nudge system using autonomous robots2023

    • 著者名/発表者名
      Makoto Kimura, Manato Fujimoto, Kai Cai
    • 学会等名
      第66回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Optimal secret protection in discrete event systems with dynamic clearance levels2023

    • 著者名/発表者名
      Ziyue Ma, Kai Cai
    • 学会等名
      IFAC World Congress
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Safe exploration in reinforcement learning: A generalized formulation and algorithms2023

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Wachi, Wataru Hashimoto, Xun Shen, Kazumune Hashimoto
    • 学会等名
      Advances in Neural Information Processing Systems
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Signal temporal logic meets convex-concave programming: A structure-exploiting sqp algorithm for stl specifications2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshinari Takayama, Kazumune Hashimoto, Toshiyuki Ohtsuka
    • 学会等名
      IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust Traffic Flow Control using Signal Spatio-Temporal Logic2023

    • 著者名/発表者名
      Sagar V Patil, Kazumune Hashimoto, Masako Kishida
    • 学会等名
      European Control Conference
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Privacy analysis for quantized networked control systems2023

    • 著者名/発表者名
      Le Liu, Yu Kawano, Ming Cao
    • 学会等名
      IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-Informativity for Data-Driven Supervisory Control of Discrete-Event Systems2023

    • 著者名/発表者名
      Tomofumi Ohtsuka, Kai Cai, Kenji Kashima
    • 学会等名
      IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transformational supervisor localization2023

    • 著者名/発表者名
      Sander Thuijsman, Michel Reniers, Kai Cai
    • 学会等名
      IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Traffic Flow Control at Signalized Intersections using Signal Spatio-Temporal Logic2022

    • 著者名/発表者名
      Sagar V Patil, Kazumune Hashimoto, Masako Kishida
    • 学会等名
      IEEE Conference on Decision and Control
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Directed Cooperation of Multi-Agent Systems2023

    • 著者名/発表者名
      Kai Cai, Zhiyun Lin
    • 総ページ数
      265
    • 出版者
      Kindle Direct Publishing
    • ISBN
      9798372563322
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-10-11   更新日: 2024-12-25  

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