グリッド進化計算環境を用いた社会性自律群ロボットシステムの構築

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15500110
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 大倉 和博 神戸大学, 工学部, 助教授 (40252788)
• キーワード: 自律群ロボットシステム / 人口進化 / 自立的機能分化 / グリッド進化計算環境 / 社会性

研究概要

自然進化がこの地球上に生物の繁栄をもたらした自然進化をメタファとした方法論を用いて人工物を設計しようとする人工生命パラダイムは,1990年代の一大ブームの後,近年になって,やっと本来の落ち着きを取り戻したといえる.この人工生命パラダイムの発信源であったLangtonの主張に直結する分野として,現在,計算機シミュレーション世界から実世界に移し込むための基幹領域に,自律ロボットの制御機構を人工進化により設計しようとする進化ロボティクスがある.研究代表者は,この分野には,永続的人工進化論と社会性自律群ロボット論の二つの重要課題の解決が必須であると主張している.本研究では,これらの理論的枠組を構築するとともに,自律ロボット実機群とその進化型計算向けグリッド計算システムを製作して検証することを目的とした.
第一の主要課題は永続的人工進化論の構築であった.これに関し,(1)ニュートラルネットワーク説による人工進化理論に基づき,標準遺伝的アルゴリズムのパラメータ・チューニングを行った.<2)進化ロボティクスの問題では,ニュートラルネットワークの含有度だけでなく凸凹度も重要な問題の難易度を示す因子であり,問題の難易度をその一つを独立に議論することは実際困難で,ニュートラルネットワーク含有度と凸凹度の二つの指標から問題が持つ難易度を表現できる可能性を示した.第二の主要課題は,社会性自律群ロボット論の構築であった.これに関し,均質な自律移動群ロボットシステムから非均質へものへと機能分化していく進化型人工神経回路網を提案した.第三の主要課題は,グリッド進化計算環境の構築であった.これに関し,研究室で稼働中の計算機群を用いて進化計算の負荷分担を平準化するためのモニタリングサービスを開発しその有効性を検証した.

研究成果

• [雑誌論文] Neutral Networksを含む適応度景観における遺伝的アルゴリズムの進化ダイナミクス (2004)
  • 著者名/発表者名: 片田 喜章
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文誌 Vol.17, No.5 ページ: 187-195
• [雑誌論文] The Nei's Standard Genetic Distance in Artificial Evolution (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Katada
  • 雑誌名: Proc.of The 2004 Congress on Evolutionary Computation ページ: 1233-1239
• [雑誌論文] Modeling Coevolutionary Genetic Algorithms on Two-Bit Landscapes : Partnering Strategies (2004)
  • 著者名/発表者名: Ming Chang
  • 雑誌名: Proc.of The 2004 Congress on Evolutionary Computation ページ: 2349-2356
• [雑誌論文] AUTONOMOUS SPECIALIZATION : AN APPROACH TO DYNAMIC ROLE ALLOCATION FOR A MULTI-ROBOT SYSTEM (2004)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Ohkura
  • 雑誌名: Proc.of The 5th International Workshop on Emergent Synthesis ページ: 133-138
• [雑誌論文] An Approach to Evolutionary Robotics Problems from The Genetic Algorithm with the Variable Mutation Rate Strategy (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Katada
  • 雑誌名: Proc.of the 5th International Workshop on Emergent Synthesis ページ: 117-124
• [雑誌論文] A HOMEGENEOUS MOBILE ROBOT TEAM THAT IS FAULT-TOLERANT (2004)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Yasuda
  • 雑誌名: Proc.of the 5th International Workshop on Emergent Synthesis ページ: 139-146
• [雑誌論文] An Approach to Evolutionary Robotics Using a Genetic Algorithm with a Variable Mutation Rate Strategy (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Katada
  • 雑誌名: Proc.of The 8th Parallel Problem Solving from Nature ページ: 952-961
• [雑誌論文] Autonomous Role Assignment in Homogeneous Multi-Robot Systems (2004)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Yasuda
  • 雑誌名: Proc.of The 4th International Conference on the Advanced Mechatronics ページ: 589-594
• [雑誌論文] Robust Instance-Based Reinforcement Learning for Multi-Robot Systems (2004)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Ohkura
  • 雑誌名: Proc.of The 4th International Conference on the Advanced Mechatronics ページ: 583-588
• [雑誌論文] On the Performance of Reinforcement Learning for a Multi-Robot Team (2004)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuiki Yasuda
  • 雑誌名: Proc.of The Fourth International Symposium on Human and Artificial Intelligence Systems ページ: 354-358
• [雑誌論文] Artificial Evolution of Pulsed Neural Networks On the Motion Pattern Classification System (2003)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Katada
  • 雑誌名: Proc.of The 2003 IEEE International Symposium on Computational Intelligence in Robotics and Automation ページ: 318-323
• [雑誌論文] Cooperative Behavior Acquisition Mechanism for a Multi-Robot System based on Reinforcement Learning in Continuous Space (2003)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Yasuda
  • 雑誌名: Proc.of The 2003 IEEE International Symposium on Computational Intelligence in Robotics and Automation ページ: 1539-1544
• [雑誌論文] Tuning Genetic Algorithms for Problems Includeing Neutral Networks -The Simplest Case : The Balance Beam Function- (2003)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Katada
  • 雑誌名: Proc.of The 7th Joint Conference on Information Sciences ページ: 1657-1660
• [雑誌論文] Tuning Genetic Algorithms for Problems Includeing Neutral Networks -A More Complex Case : The Terraced NK Problem- (2003)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Katada
  • 雑誌名: Proc.of The 7th Joint Conference on Information Sciences ページ: 1661-1664
• [雑誌論文] Measuring Neutrality of Fitness Landscapes Based on the Nei's Standard Genetic Distance (2003)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Katada
  • 雑誌名: Proc.of The 2003 Asia Pacific Symposium on Intelligent and Evolutionary Systems : Technology and Applicationss ページ: 107-114
• [雑誌論文] Robust Evolution Strategies Use Adaptive Search Strategies to Design Continuous-Time Recurrent Neural Networks (2003)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Matsumura
  • 雑誌名: Proc.of The 2nd International Conference on Computational Intelligence, Robotics and Autonomous Systems ページ: PS07-3-03
• [雑誌論文] Group Selection and Its Application to Constrained Evolutionary Optimization (2003)
  • 著者名/発表者名: Ming Chang
  • 雑誌名: Proc.of the 2003 IEEE Congress on Evolutionary Computation Vol.1 ページ: 684-691
• [雑誌論文] A Two-Step Selection Scheme for Constrained Evolutionary Optimization (2003)
  • 著者名/発表者名: Ming Chang
  • 雑誌名: Proceedings of 4th International Conference on Neural Network and Single Processing Vol.1 ページ: 424-427