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2017 年度 実績報告書

大規模ネットワーク化系のための制御論的セキュリティ対策の確立

研究課題

研究課題/領域番号 15H04020
研究機関東京工業大学

研究代表者

石井 秀明  東京工業大学, 情報理工学院, 准教授 (50376612)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード制御工学 / ネットワーク化制御 / サイバーセキュリティ / マルチエージェント系 / 分散アルゴリズム
研究実績の概要

本研究では,ネットワーク化された大規模制御系に対するサイバー攻撃とその情報セキュリティ対策を制御理論の観点に基づいて考える.昨年度に引き続きエージェント系の合意問題において一部エージェントが異常に振舞う場合やその応用の研究を進めた.また,ジャミング攻撃を受ける無線通信を介したネットワーク化制御系の安定解析についても一定の進捗が得られた.主な成果は以下の3つにまとめられる.
①レジリエントな合意アルゴリズムとして,一部のエージェントが悪意を持って行動し,正常なエージェントの合意を妨害する場合を扱った.最大値ベースの更新則を導入することで,従来法よりも高速な合意達成が可能となった.
②レジリエントな合意の応用として,無線センサネットワークにおける時刻同期アルゴリズムを考案した.センサノードの時計が故障や攻撃によって異常を示す場合にも,影響を受けずに同期する手法を考え,とくに情報交換に時刻遅れが伴う場合を扱った.センサネットワークの実機を用いた検証も行った.
③無線通信を介した線形制御システムに対して,ジャミング攻撃がなされた場合の安定性解析を検討した.新たに制御信号が量子化される場合を扱い,安定性を保つのに必要な通信量と攻撃の継続時間の間のトレードオフを明らかにした.
④情報理論の観点から制御システムを解析し,閉ループ系の感度関数が達成可能な性能の限界を特徴づけた.ネットワーク化システムにおいて通信回線の影響を考慮し,その影響度に関する評価指標を新たに導入した.
今年度は以上の成果を IFAC World Congress (7月, フランス),IEEE Conf. on Decision and Control (12月,オーストラリア),計測自動制御学会MSCS(3月,東京)等で発表した.

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 8件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] MIT(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      MIT
  • [国際共同研究] シュツットガルト大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      シュツットガルト大学
  • [国際共同研究] City University of Hong Kong(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      City University of Hong Kong
  • [国際共同研究] グローニンゲン大学(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      グローニンゲン大学
  • [国際共同研究] CNR-IEIIT(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      CNR-IEIIT
  • [雑誌論文] サイバーセキュアシティを支えるシステム2018

    • 著者名/発表者名
      石井秀明
    • 雑誌名

      計測自動制御学会「計測と制御」

      巻: 57 ページ: 101-105

    • DOI

      10.11499/sicejl.57.101

  • [雑誌論文] 「わ」で拓くシステム制御の新展開2018

    • 著者名/発表者名
      淺間 一、石井 秀明、原 辰次
    • 雑誌名

      計測自動制御学会「計測と制御」

      巻: 57 ページ: 69~72

    • DOI

      10.11499/sicejl.57.69

  • [雑誌論文] Networked control under random and malicious packet losses2017

    • 著者名/発表者名
      A. Cetinkaya,H. Ishii,T. Hayakawa
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 62 ページ: 2434-2449

    • DOI

      10.1109/TAC.2016.2612818

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resilient consensus of second-order agent networks: Asynchronous update rules over robust graphs2017

    • 著者名/発表者名
      S. M. Dibaji,H. Ishii
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 81 ページ: 123-132

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2017.03.008

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Wireless control under jamming attacks with bounded average interference power2017

    • 著者名/発表者名
      A. Cetinkaya,H. Ishii,T. Hayakawa
    • 雑誌名

      Proc. 20th IFAC World Congress

      巻: 1 ページ: 8735-8740

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2017.08.1568

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Networked control of uncertain systems via the coarsest quantization and lossy communication2017

    • 著者名/発表者名
      K. Takijiri,H. Ishii
    • 雑誌名

      Proc. 20th IFAC World Congress

      巻: 1 ページ: 6570-6575

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2017.08.1129

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resilient clock synchronization over unreliable channels in WSNs2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kikuya,S. M. Dibaji,H. Ishii
    • 雑誌名

      Proc. 56th IEEE Conference on Decision and Control

      巻: 1 ページ: 996-1001

    • DOI

      10.1109/CDC.2017.8263788

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stochastic communication protocols for multi-agent consensus under jamming attacks2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kikuchi,A. Cetinkaya,T. Hayakawa,H. Ishii
    • 雑誌名

      Proc. 56th IEEE Conference on Decision and Control

      巻: 1 ページ: 1657-1662

    • DOI

      10.1109/CDC.2017.8263888

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intrinsic limits of power reduction in MIMO networked control systems2017

    • 著者名/発表者名
      S. Fang,J. Chen,H. Ishii
    • 雑誌名

      Proc. 56th IEEE Conference on Decision and Control

      巻: 1 ページ: 4759-4764

    • DOI

      10.1109/CDC.2017.8264363

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fundamental error bounds in state estimation: An information-theoretic analysis2017

    • 著者名/発表者名
      S. Fang,J. Chen,H. Ishii
    • 雑誌名

      Proc. 56th IEEE Conference on Decision and Control

      巻: 1 ページ: 357-362

    • DOI

      10.1109/CDC.2017.8263690

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 新たなPageRank分散アルゴリズム:指数収束性と性能検証2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木敦之,石井秀明
    • 学会等名
      第5回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム(東京都市大学,東京)
  • [学会発表] Wireless networked control systems subject to jamming and disturbance2018

    • 著者名/発表者名
      Ahmet Cetinkaya,Hideaki Ishii,Tomohisa Hayakawa
    • 学会等名
      第5回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム(東京都市大学,東京)
  • [学会発表] ネットワーク化制御系に対する攻撃検知システムの最適設計2018

    • 著者名/発表者名
      岡本貴之,石井秀明
    • 学会等名
      第5回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム(東京都市大学,東京)
  • [学会発表] Tradeoffs in networked control systems: An information theoretic approach2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Ishii
    • 学会等名
      Mini-Workshop on Entropy, Information and Control (Mathematisches Forschungsinstitut Oberwolfach, Germany)
    • 招待講演
  • [学会発表] 最大値に基づくレジリエント合意アルゴリズム2017

    • 著者名/発表者名
      中村将大,石井秀明
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会(電気通信大学,調布市)
  • [学会発表] Resilient randomized quantized consensus2017

    • 著者名/発表者名
      Seyed Mehran Dibaji,Hideaki Ishii,Roberto Tempo
    • 学会等名
      2nd Symposium on the COntrol of NEtwork Systems (Boston USA)
  • [学会発表] サイバーセキュアシティを支えるシステム2017

    • 著者名/発表者名
      石井秀明
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会(電気通信大学,調布市)
    • 招待講演
  • [学会発表] Resilience against malicious agents in quantized consensus2017

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Ishii
    • 学会等名
      Seminar at CNR-IEIIT and Politecnico di Torino (Torino, Italy)
    • 招待講演
  • [学会発表] Fault tolerant clock synchronization in wireless sensor networks2017

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Ishii
    • 学会等名
      Seminar at Otto-von-Guericke-Universitaet Magdeburg (Magdeburg, Germany)
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://www.sc.dis.titech.ac.jp/ishii/index_j.html

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公開日: 2018-12-17  

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