宇宙機オンボードコンピュータのビット反転によるプログラム進化

• 研究課題/領域番号: 25540109
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ソフトコンピューティング
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 高玉 圭樹 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (20345367)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ソフトコンピューティング / 進化計算 / プログラム進化 / ビット反転 / Single-Bit Upset / 遺伝アルゴリズム

研究成果の概要

本研究では，宇宙線によるビット反転を利用してプログラムを進化させるオンボードコンピュータ(On-Board Computer: OBC)を構築し，その有効性を検証することを目的する．その目的に向け，命令語のビット反転に加えてCPU内でのレジスタのビット反転に対処でき，かつ，条件分岐やループ構造を含む複雑なプログラムの進化を可能にする手法を考案し， Microchip Technology 社のPIC10に組み込まれている３３命令のアセンブリ言語を用いたプログラム進化に成功した．この成果により，「安く」「小さく」「速い」CPUの実現可能性が高まった．

研究成果

• [雑誌論文] Evolutionary algorithms for uncertain evaluation functions, (2015)
  • 著者名/発表者名: Tajima, Y., Nakata, M., Matsushima, H., Sato, H., Hattori, K.,
  • 雑誌名: New Mathematics and Natural Computation, 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Compact Genetic Algorithmを導入した学習分類子システムによる分類子数の削減 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中田 雅也，ピエール・ルカ・ランチ，田島 友祐，高玉 圭樹
  • 雑誌名: 情報処理学会論文誌 巻: 未定
  • NAID: 110009606404
  • 査読あり
• [学会発表] Adjusting SLIM Spacecraft Location Estimation to Crater Detection for High Precision and Computational Time Reduction (2015)
  • 著者名/発表者名: Usui, K., Harada, T., Takadama, K., Kamata, H., Fukuda SSawai, S., and Sakai, S.,
  • 学会等名: The 30th International Symposium on Space Technology and Science: ISTS2015
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2015-07-04 – 2015-07-10
• [学会発表] 小型月着陸技術実証機''SLIM''の提案概要 (2015)
  • 著者名/発表者名: 坂井 真一郎，澤井 秀次郎，福田 盛介，佐藤 英一，鎌田 弘之，北薗 幸一，高玉 圭樹，能見 公博，樋口 丈浩，SLIM WG
  • 学会等名: 第15回 宇宙科学シンポジウム (SSS 2015)
  • 発表場所: 神奈川県
  • 年月日: 2015-01-06 – 2015-01-07
• [学会発表] SLIMシステム概要 (2015)
  • 著者名/発表者名: 澤井 秀次郎，坂井 真一郎，福田 盛介，佐藤 英一，北薗 幸一，河野 太郎，佐伯 孝尚，樋口 丈浩，高玉 圭樹，SLIM WG
  • 学会等名: 第15回 宇宙科学シンポジウム (SSS 2015)
  • 発表場所: 神奈川県
  • 年月日: 2015-01-06 – 2015-01-07
• [学会発表] SLIM画像航法の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福田 盛介，鎌田 弘之，高玉 圭樹，野村 出，滝野 達也，入江 順也，永田 心，原田 智広，臼居 浩太郎，坂井 真一郎，澤井 秀次郎，SLIM WG
  • 学会等名: 第15回 宇宙科学シンポジウム (SSS 2015)
  • 発表場所: 神奈川県
  • 年月日: 2015-01-06 – 2015-01-07
• [学会発表] ピンポイント着陸に向けたSLIM探査機の自己位置推定とその展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 臼居 浩太郎，原田 智広，高玉 圭樹，鎌田 弘之，福田 盛介，澤井 秀次郎
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会，第58回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 長崎県
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] 主成分分析によるクレータ検出の特性評価と改善について (2014)
  • 著者名/発表者名: 野村 出，滝野 達也，入江 順也，永田 心，鎌田 弘之，高玉 圭樹，福田 盛介，澤井 秀次郎，坂井 真一郎，
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会，第58回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 長崎県
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-14
• [学会発表] 主成分分析を用いたクレータ検出法の特性評価に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野村 出，滝野 達也，永田 心，入江 順也，鎌田 弘之，高玉 圭樹，福田 盛介，澤井 秀次郎，坂井 真一郎
  • 学会等名: 第24回アストロダイナミクスシンポジウム，A-11
  • 発表場所: 神奈川県
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-07-29
• [学会発表] Asynchronously Evolving Solutions with Excessively DifferentCrater Detection: Toward Smart Lander for Investigating Moon, (2014)
  • 著者名/発表者名: Harada, T. and Takadama, K.
  • 学会等名: Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO 2014)
  • 発表場所: Canada
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-16
• [学会発表] システム統合におけるシステム間の関係性とその妥当性検証: SLIM(Smart Lander for Investigating Moon)における自己位置推定システムを例として (2014)
  • 著者名/発表者名: 高玉 圭樹，原田 智広，鎌田 弘之，福田 盛介，澤井 秀次郎
  • 学会等名: 計測自動制御学会，システム・情報部門，第7回関係論的システム科学調査研究会
  • 発表場所: 滋賀県
  • 年月日: 2014-07-01 – 2014-07-02
• [学会発表] 非同期評価に基づく遺伝的プログラミングによる機械語プログラムの進化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田 智広，高玉 圭樹
  • 学会等名: 計測自動制御学会，システム・情報部門，第7回関係論的システム科学調査研究会
  • 発表場所: 滋賀県
  • 年月日: 2014-07-01 – 2014-07-02
• [学会発表] `Evaluating an Integration of Spacecraft Location Estimation with Crater Detection: Toward Smart Lander for Investigating Moon (2014)
  • 著者名/発表者名: Takadama, K., Harada, T., Kamata, H., Ozawa, S., Fukuda, S., and Sawai, S.
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Artificial Intelligence,
  • 発表場所: Canada
  • 年月日: 2014-06-17 – 2014-06-19
• [学会発表] Maintaining, Minimizing, and Recovering Machine Language Program through SEU in On-Board Computer (2014)
  • 著者名/発表者名: Harada, T. and Takadama, K.
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Artificial Intelligence,
  • 発表場所: Canada
  • 年月日: 2014-06-17 – 2014-06-19
• [学会発表] Asynchronous Evolution by Reference-based Evaluation: Tertiary Parent Selection and its Archive, (2014)
  • 著者名/発表者名: Harada, T. and Takadama, K.
  • 学会等名: The 17th European Conference on Genetic Programming (EuroGP 2014),
  • 発表場所: Spain
  • 年月日: 2014-04-23 – 2014-04-25
• [学会発表] Complete Action Map or Best Action Map in Accuracy-based Reinforcement Learning Classifier Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakata, M., Lanzi, P. L., Kovacs, T. and Takadama, K.
  • 学会等名: Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO 2014)
  • 発表場所: バンクーバ，カナダ
• [学会発表] A Modified XCS Classifier System for Sequence Labeling (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakata, M., Kovacs, T. and Takadama, K.
  • 学会等名: Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO 2014)
  • 発表場所: バンクーバ，カナダ
• [学会発表] Evaluating an Integration of Spacecraft Location Estimation with Crater Detection: Toward Smart Lander for Investigating Moon (2014)
  • 著者名/発表者名: Takadama, K., Harada, T., Kamata, H., Ozawa, S., Fukuda, S., and Sawai, S.
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (i-SAIRAS2014)
  • 発表場所: モントリオール，カナダ
• [学会発表] SLIM画像航法の研究開発状況 (その2:クレータマッチングアルゴリズム) (2014)
  • 著者名/発表者名: 高玉 圭樹，原田 智広，臼居 浩太郎，鎌田 弘之，小沢 愼治，福田 盛介，澤井 秀次郎
  • 学会等名: 第14回 宇宙科学シンポジウム (SSS 2014)
  • 発表場所: 神奈川県
• [学会発表] What is Needed to Promote an Asynchronous Program Evolution in Genetic Programing?
  • 著者名/発表者名: Takadama, K., Harada, T., Sato H., and Hattori, K.
  • 学会等名: Learning and Intelligent OptimizatioN Conference (LION 8)
  • 発表場所: フロリダ，アメリカ合衆国
• [学会発表] SLIMにおける実撮影画像のクレータ検出からの自己位置推定 － クレータ誤検出にロバストな自己位置推定アルゴリズムの評価
  • 著者名/発表者名: 原田 智広, 杉本 悠太, 高玉 圭樹，鎌田 弘之，小沢 愼治，福田 盛介，澤井 秀次郎
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会，第57回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 鳥取県
• [学会発表] Compact Genetic Algorithmを導入した学習分類子システムによる分類子数の削減
  • 著者名/発表者名: 中田 雅也，Pier Luca Lanzi，松島 裕康，高玉 圭樹
  • 学会等名: 情報処理学会，第95回数理モデル化と問題解決研究発表会
  • 発表場所: 鹿児島県
• [学会発表] Selection Strategy for XCS with Adaptive Action Mapping
  • 著者名/発表者名: Nakata, M., Lanzi, P. L., and Takadama, K.
  • 学会等名: Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO 2013)
  • 発表場所: アムステルダム，オランダ
• [学会発表] Simple Compact Genetic Algorithm for XCS
  • 著者名/発表者名: Nakata, M., Lanzi, P. L., and Takadama, K.
  • 学会等名: 2013 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC2013)
  • 発表場所: カンクン，メキシコ
• [学会発表] Tierra 型オンボードコンピュータにおけるプログラム進化とその可能性
  • 著者名/発表者名: 高玉 圭樹，原田 智広
  • 学会等名: 計測自動制御学会，システム・情報部門，第6回関係論的システム科学調査研究会
  • 発表場所: 滋賀県