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分子ロボットに適した特性をもつ分散アルゴリズムの開発

公募研究

研究領域感覚と知能を備えた分子ロボットの創成
研究課題/領域番号 15H00816
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

大下 福仁  奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 准教授 (20362650)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2015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 / 個体群プロトコルモデル / 自己安定 / アルゴリズム / 自己安定アルゴリズム / モバイルロボット
研究実績の概要

分子ロボットを実現するためには、自律的に動作する膨大な数の分子デバイスを、自己組織化によりボトムアップに組み立てる必要がある。本研究では、分子デバイスを従来の計算機に対応させ、分散アルゴリズムの観点から分子ロボットを制御する手法の開発を目指す。とくに、先行研究を発展させることで、不安定な環境に対する耐性、少ない通信回数・状態変更回数など、分子ロボットに適した特性の実現を目指す。平成28年度の主な成果は以下の通りである。
(a) 個体群プロトコルモデルにおける半数分割アルゴリズムの開発:個体群プロトコルモデルは、ランダムに移動するノード群が衝突時に交流して状態を変化させる状況をモデル化しており、分子ロボットへの応用が期待できる。提案アルゴリズムでは、ノード群を同数の2グループに分割することができる。これを繰り返すことで、任意の数のグループにノードを分けることができ、各グループに別々のタスクを割り当てることができる。とくに、任意の初期状況への対応、定数状態数での実現など、分子ロボットに適した特性を実現している。
(b) AND-ORネットワークによる自己安定的な機械学習:センサとアクチュエータを有するロボットにおいて、センサとアクチュエータの間にAND-ORネットワークが張られている状況を想定し、センサからの入力信号を適切なアクチュエータへ出力するようにAND-ORネットワークの辺を有効化/無効化するアルゴリズムを開発した。本アルゴリズムでは、教師データ(入力と出力の組)を連続して与えることで、自己安定的に教師あり学習を実現し、辺の有効化/無効化を決定している。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Universite Pierre et Marie Curie(France)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Universite Pierre et Marie Curie(France)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Partial gathering of mobile agents in asynchronous unidirectional rings2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shibata, Shinji Kawai, Fukuhito Ooshita, Hirotsugu Kakugawa, and Toshimitsu Masuzawa
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 617 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2015.09.012

    • NAID

      120005895726

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An efficient silent self-stabilizing 1-maximal matching algorithm in anonymous networks2016

    • 著者名/発表者名
      Yuma Asada, Fukuhito Ooshita, and Michiko Inoue
    • 雑誌名

      Journal of Graph Algorithms and Applications

      巻: 20 号: 1 ページ: 59-78

    • DOI

      10.7155/jgaa.00384

    • NAID

      120005895727

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Byzantine gathering in networks with authenticated whiteboards2017

    • 著者名/発表者名
      Masashi Tsuchida, Fukuhito Ooshita, and Michiko Inoue
    • 学会等名
      The 11th International Workshop on Algorithms and Computation (WALCOM)
    • 発表場所
      Hsinchu (Taiwan)
    • 年月日
      2017-03-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 個体群プロトコルモデルにおける定数スペース半数分割アルゴリズム2017

    • 著者名/発表者名
      安見嘉人,大下福仁,山口賢一,井上美智子
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      名城大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 群知能を用いた経路探索による機械学習2017

    • 著者名/発表者名
      丸中愉太,大下福仁,萩谷昌己
    • 学会等名
      自律分散システム・シンポジウム
    • 発表場所
      調布クレストンホテル(東京都調布市)
    • 年月日
      2017-01-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 個体群プロトコルモデルにおける定数状態数の半数分割アルゴリズム2017

    • 著者名/発表者名
      安見嘉人,大下福仁,山口賢一,井上美智子
    • 学会等名
      自律分散システム・シンポジウム
    • 発表場所
      調布クレストンホテル(東京都調布市)
    • 年月日
      2017-01-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Partial gathering of mobile agents in rings and trees2016

    • 著者名/発表者名
      Fukuhito Ooshita
    • 学会等名
      Workshop on Advanced Distributed Algorithms (WADA)
    • 発表場所
      東広島芸術文化ホール(広島県東広島市)
    • 年月日
      2016-11-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An efficient silent self-stabilizing 1-maximal matching algorithm under distributed daemon without global identifiers2016

    • 著者名/発表者名
      Michiko Inoue, Fukuhito Ooshita, and Sebastien Tixeuil
    • 学会等名
      The 18th International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems (SSS)
    • 発表場所
      Lyon (France)
    • 年月日
      2016-11-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ビザンチン環境における認証機能付き白板を用いたモバイルエージェント集合アルゴリズム2016

    • 著者名/発表者名
      土田将司,大下福仁,井上美智子
    • 学会等名
      電子情報通信学会コンピュテーション研究会
    • 発表場所
      富山県立大学(富山県射水市)
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Uniform deployment of mobile agents in asynchronous rings2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shibata, Toshiya Mega, Fukuhito Ooshita, Hirotsugu Kakugawa, and Toshimitsu Masuzawa
    • 学会等名
      The 35th ACM SIGACT-SIGOPS Symposium on Principles of Distributed Computing (PODC)
    • 発表場所
      Chicago (USA)
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メッセージ通信型分散アルゴリズムの移動エージェントによる耐故障シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      五島剛,柴田将拡,大下福仁,角川裕次,増澤利光
    • 学会等名
      電子情報通信学会コンピュテーション研究会
    • 発表場所
      奈良先端科学技術大学院大学(奈良県生駒市)
    • 年月日
      2016-04-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Loosely-stabilizing leader election on arbitrary graphs in population protocols without identifiers nor random numbers2015

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Sudo, Fukuhito Ooshita, Hirotsugu Kakugawa, and Toshimitsu Masuzawa
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Principles of Distributed Systems (OPODIS)
    • 発表場所
      Rennes (France)
    • 年月日
      2015-12-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An algorithm for partial gathering of mobile agents in arbitrary networks2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shibata, Daisuke Nakamura, Fukuhito Ooshita, Hirotsugu Kakugawa, and Toshimitsu Masuzawa
    • 学会等名
      The Workshop on Distributed Robotic Swarms (WDRS)
    • 発表場所
      アルカディア市ヶ谷(東京都千代田区)
    • 年月日
      2015-10-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A silent anonymous self-stabilizing algorithm to construct 1-maximal matching under the distributed daemon in trees2015

    • 著者名/発表者名
      Yuma Asada, Fukuhito Ooshita, and Michiko Inoue
    • 学会等名
      電子情報通信学会コンピュテーション研究会
    • 発表場所
      信州大学(長野県長野市)
    • 年月日
      2015-09-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] An algorithm for uniform deployment of mobile agents in asynchronous rings2015

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Shibata, Fukuhito Ooshita, Hirotsugu Kakugawa, and Toshimitsu Masuzawa
    • 学会等名
      電子情報通信学会コンピュテーション研究会
    • 発表場所
      定山渓ビューホテル(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-06-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Ring gathering by robots with limited vision2015

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Kamei, Anissa Lamani, and Fukuhito Ooshita
    • 学会等名
      The 8th Annual Meeting of Asian Association for Algorithms and Computation (AAAC)
    • 発表場所
      安芸グランドホテル(広島県廿日市市)
    • 年月日
      2015-05-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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