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2018 年度 実績報告書

ビット反転を用いた宇宙機コンピュータシステム強化:プログラム進化による持続可能性

研究課題

研究課題/領域番号 16KT0103
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, 大学院情報理工学研究科, 教授 (20345367)

研究分担者 原田 智広  立命館大学, 情報理工学部, 助教 (40755518)
研究期間 (年度) 2016-07-19 – 2019-03-31
キーワード進化計算 / プログラム / ビット反転 / ローバ
研究実績の概要

本研究では,予期せぬ外的要因(センサ故障や環境変化など)及び内的要因(プログラムバグなど)に対して,宇宙機におけるコンピュータシステムを強化するために,宇宙線によるビット反転を利用したプログラム進化を展開し,システム強化を実現する機能設計の確立とその有効性の検証を目指す.
その目的達成に向けて平成30年度では,異なる目的を持つプログラムへと進化する可塑性を「環境変動に対応して変化する(目的"変更"許容型)可塑性」の1つとして捉え,何らかの外的要因によってミッションが達成できないと判断された場合,新たに生成した目的を達成できるようにプログラムを進化させる機構に着手した.その後,今まで考案してきた4つの機能強化を組み込んだローバをロケットに搭載してサブオービタル(大気圏内)打ち上げ実験を行い,その有効性を検証した.具体的には,目的"変更"許容型可塑性に関しては,状況に応じた月面探査機の着陸候補点を探すために,複数の目的の異なる着陸点を複数獲得可能な手法を考案し,アルゴリズムの性能を競う進化計算コンペティションで多目的部門2位を獲得した.また,サブオービタル打ち上げ実験に関しては,A Rocket Launch for International Student Satellites 2018にて,コントロールの正確性に関するAccuracy Award,高度な地上移動技術に関するTechnology Comeback Award,ミッションの新規性に関するMission Awardを同時に受賞しただけなく,ローバの完成度(システム強化に関連)と将来性が評価され,大学宇宙工学コンソーシアムから最優秀賞であるUNISEC Awardを受賞した.さらに,その成果の一部はIEEE CIS Japan Chapter Young Researcher Awardとして評価を受けた.

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 10件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Artificial Bee Colony Algorithm based on Adaptive Local Information Sharing meets multiple dynamic environments2019

    • 著者名/発表者名
      Takano, R., Sato, H., and Takadama, K.
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration (JCMSI)

      巻: Vol. 12, No. 1 ページ: 1-10

    • DOI

      https://doi.org/10.9746/jcmsi.12.1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 相似な三角形に基づくクレータマッチングによるSLIM探査機の自己位置推定とその精度向上2018

    • 著者名/発表者名
      石井 晴之,村田 暁紀,上野 史,辰巳 嵩豊,梅内 祐太,高玉 圭樹,原田 智広,鎌田 弘之,石田 貴行,福田 盛介,澤井 秀次郎,坂井 真一郎
    • 雑誌名

      日本航空宇宙学会,航空宇宙技術

      巻: Vol. 17 ページ: 69-78

    • DOI

      https://doi.org/10.2322/astj.JSASS-D-17-00011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 木構造類似度を用いる多峰性遺伝的プログラミング2018

    • 著者名/発表者名
      吉田 修武,原田 智広,Thawonmas Ruck
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: Vol. 54, No. 8 ページ: 640-649

    • DOI

      https://doi.org/10.9746/sicetr.54.640

    • 査読あり
  • [学会発表] Multimodal Genetic Programming Using Program Similarity Measurement and Its Application to Wall-Following Problem2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, S. Harada, T., and Thawonmas, R.
    • 学会等名
      Genetic and Evolutionary Computation Conference 2019 (GECCO 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] How to Select Appropriate Craters to Estimate Location Accurately in Comprehensive Situations for SLIM Project2019

    • 著者名/発表者名
      Uwano, F., Tatsumi, T., Murata, A., Takadama, K., Kamata, H., Ishida, T., Fukuda S., Sawai, S., and Sakai, S.
    • 学会等名
      The 32nd International Symposium on Space Technology and Science (ISTS 2019) & 9th Nano-Satellite Symposium (NSAT)
    • 国際学会
  • [学会発表] 故障に対して冗長性を備えた仮想ロボットのニューロ進化による持続可能な行動獲得2019

    • 著者名/発表者名
      速水 陽平, 上野 史,高玉 圭樹
    • 学会等名
      計測自動制御学会,第46回知能システムシンポジウム
  • [学会発表] An Improved Social-Spider Optimization Algorithm for Tracking Peak in Dynamic Environments2019

    • 著者名/発表者名
      Takano, R. and Takadama, K.
    • 学会等名
      The 24th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] 月面着陸最適候補の多目的選定問題におけるNSGA-IIとVNSを用いる最適化手法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      大伴 周也,磯林 知志,原田 智広,Thawonmas Ruck
    • 学会等名
      進化計算学会,第15回進化計算学会研究会
  • [学会発表] 小型月着陸実証機SLIMの開発状況2019

    • 著者名/発表者名
      坂井 真一郎, 櫛木 賢一, 澤井 秀次郎, 福田 盛介, 荒川 哲人,齋藤宏生,佐藤 英一, 上野 誠也, 鎌田 弘之, 北薗 幸一, 小島 広久,下地 治彦,高玉 圭樹, 能見 公博, 樋口 丈浩, SLIMプロジェクトチーム
    • 学会等名
      第19回 宇宙科学シンポジウム (SSS 2019)
  • [学会発表] 高精度月着陸のための画像航法および自律誘導制御2019

    • 著者名/発表者名
      石田 貴行,植田 聡史,伊藤 琢博,坂井 真一郎,福田盛介,上野 誠也,樋口 丈浩,鎌田 弘之,高玉 圭樹,小島 広久,狩谷 和季
    • 学会等名
      第19回 宇宙科学シンポジウム (SSS 2019)
  • [学会発表] A Study on Multimodal Genetic Programming Introducing Program Simplification2018

    • 著者名/発表者名
      Murano, K., Yoshida, S., Harada, T., and Thawonmas, R.
    • 学会等名
      Joint 10th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 19th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS&ISIS 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] 動的最適化問題に向けた異種戦略の個体別適用に基づく差分進化2018

    • 著者名/発表者名
      小林 亮太,岩瀬 拓哉,高野 諒,佐藤 寛之,高玉 圭樹
    • 学会等名
      進化計算学会,第12回進化計算シンポジウム 2018
  • [学会発表] Social Spider Optimization Algorithmの動的最適化問題への適用:変化への追従から先回りへ2018

    • 著者名/発表者名
      高野 諒,高玉 圭樹
    • 学会等名
      進化計算学会,第12回進化計算シンポジウム 2018
  • [学会発表] 月着陸探査ミッションの最適着陸地点選定問題に対する分散型局所探索法の有効性の検証2018

    • 著者名/発表者名
      原田 智広
    • 学会等名
      進化計算学会,第12回進化計算シンポジウム 2018
  • [学会発表] Artificial Bee Colony Algorithm based on Adaptive Local Information Sharing: Approach for several dynamic changes2018

    • 著者名/発表者名
      Takano, R., Sato, H., and Takadama, K.
    • 学会等名
      Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiple Swarm Intelligence Methods based on Multiple Population with Sharing Best Solution for Drastic Environmental Change2018

    • 著者名/発表者名
      Umenai, Y., Uwano, F., Sato, H., and Takadama, K.
    • 学会等名
      Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Adaptive Asynchrony in Semi-Asynchronous Evolutionary Algorithm Based on Performance Prediction Using Search History2018

    • 著者名/発表者名
      Harada, T.
    • 学会等名
      Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Crowding Distance based Promising Solution Selection in Surrogate Assisted Asynchronous Multi-Objective Evolutionary Algorithm2018

    • 著者名/発表者名
      Harada, T., Kaidan, M., and Thawonmas, R.
    • 学会等名
      Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] 月面画像に基づくクレータ検出と特徴点検出法によるバックアップ処理について2018

    • 著者名/発表者名
      小松原 燿介,上沼 大悟,津田 啓輔,三木 健生,上原 あかり,鎌田 弘之,高玉 圭樹,石田 貴行,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62回宇宙科学技術連合講演会
  • [学会発表] 包括的な撮影画像パターンに対するSLIM探査機の自己位置推定の評価と精度向上2018

    • 著者名/発表者名
      上野 史,村田 暁紀,辰巳 嵩豊,高玉 圭樹,鎌田 弘之,石田 貴行,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62回宇宙科学技術連合講演会
  • [学会発表] How to Detect Essential Craters in Camera Shot Image for Increasing the Number of Spacecraft Location Candidates while Improving Its Estimation Accuracy?2018

    • 著者名/発表者名
      Ishii, H., Umenai, Y., Matsumoto, K., Uwano, F., Tatsumi, T., Takadama, K., Kamata, H., Ishida, T., Fukuda, S., Sawai, S., and Sakai, S.
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (i-SAIRAS2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Analyzing Triangle Matching Method Based on Craters for Spacecraft Localization2018

    • 著者名/発表者名
      Uwano, F., Ishii, H., Umenai, Y., Matsumoto, K., Tatsumi, T., Murata, A., and Takadama, K.
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on Artificial Intelligence, Robotics and Automation in Space (i-SAIRAS2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] プログラムの簡略化を用いる多峰性遺伝的プログラミングの検証2018

    • 著者名/発表者名
      村野 慧,吉田 修武,原田 智広,Thawonmas Ruck
    • 学会等名
      計測自動制御学会,第13回コンピューテーショナル・インテリジェンス研究会
  • [産業財産権] 点群マッチング装置,点群マッチング方法及びプログラム2018

    • 発明者名
      高玉 圭樹,石井 晴之, 上野 史
    • 権利者名
      国立大学法人 電気通信大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2018-106820

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公開日: 2019-12-27  

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