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2021 年度 実績報告書

情報の不確かさに着目した大規模動的分散システムの新たな理論的基盤とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 19H04085
研究機関大阪大学

研究代表者

増澤 利光  大阪大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (50199692)

研究分担者 角川 裕次  龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (80253110)
首藤 裕一  法政大学, 情報科学部, 准教授 (50643665)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード分散システム / 分散アルゴリズム / 動的ネットワーク / 不確かな情報 / 大域タスク
研究実績の概要

大規模動的ネットワークで動作する分散システムでは,各ノードが情報を収集する間にネットワーク環境が変動しうる.このため,各ノードが収集した大域情報は不確かさを伴う.そこで本研究では,不確かな大域情報を前提とする分散アルゴリズムの新たな理論的基盤の確立を目指す.これまでに,以下の課題に取り組み,一定の成果を得た.
1.ノードが収集した大域情報の不確かさを反映した新たなモデルの提案:動的ネットワーク環境において,各ノードが利用可能な情報を局所的な情報に限定したモデルを提案した.
2.大域タスクが実現できるために必要な大域情報の正確さの度合の解明:大域タスクを実現するには,各ノードにおいてどのような大域情報がどの程度の正確さで利用できればよいかの解明を目指した.訪問ノードで情報を収集し,得られた不確かな大域情報を利用してタスク処理を行うモバイルエージェントに関する研究を進めた.また,2次元平面上のモバイルロボット群の集合問題について,ロボットの視野に欠損がある場合のアルゴリズムに関する研究を進めた.
3.大域情報の範囲や正確さの度合いが,大域タスクの達成可能な正確性や効率に及ぼす影響の解明:大域情報の範囲や正確さの度合いが,実現できる大域タスクの正確性や効率に与える影響の解明を目指した.動的ネットワークの一種である個体群プロトコルモデルに関する様々な研究を進めた.各個体が持つ情報量と大域性をうまく制限することにより,最も基本的かつ重要な問題であるリーダ選挙問題を超高速に解くアルゴリズムを開発した.
4.不確かな大域情報を前提とする分散アルゴリズムの設計フレームワークの確立:動的ネットワークにおいて大域タスクを実現するフレームワークの基盤として,大域的あるいは局所的にいくつかのプロセスを選出する自己安定分散アルゴリズムに関する研究を進めた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画通り,以下の研究テーマに取り組み,「研究実績の概要」に述べたよう,一定の成果を上げることができた.そのため,おおむね順調に進展していると考えている.
1.ノードが収集した大域情報の不確かさを反映した新たなモデルの提案
2.大域タスクが実現できるために必要な大域情報の正確さの度合の解明
3.大域情報の範囲や正確さの度合いが,大域タスクの達成可能な正確性や効率に及ぼす影響の解明
4.不確かな大域情報を前提とする分散アルゴリズムの設計フレームワークの確立

今後の研究の推進方策

大規模動的ネットワークで動作する分散システムにおいて,各ノードが収集した不確かな大域情報を前提とする分散アルゴリズムの可能性を追求することによって,現実的な環境で大域タスクを実現する分散システムの新たな理論的基盤の確立を目指す.次年度には,当初の予定通り,以下の課題に取り組む.
1.ノードが収集した大域情報の不確かさを反映した新たなモデルの提案
2.大域タスクが実現できるために必要な大域情報の正確さの度合の解明
3.大域情報の範囲や正確さの度合いが,大域タスクの達成可能な正確性や効率に及ぼす影響の解明
4.不確かな大域情報を前提とする分散アルゴリズムの設計フレームワークの確立
5.大規模動的ネットワークに対して得られた知見の社会的ネットワーク分析などへの応用

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] A self-stabilizing distributed algorithm for the generalized dominating set problem with safe convergence2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Hisaki, Sudo Yuichi, Kakugawa Hirotsugu, Masuzawa Toshimitsu
    • 雑誌名

      The Computer Journal

      巻: bxac021 ページ: 1-25

    • DOI

      10.1093/comjnl/bxac021

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A self-stabilizing token circulation with graceful handover on bidirectional ring networks2022

    • 著者名/発表者名
      Kakugawa Hirotsugu, Kamei Sayaka, Katayama Yoshiaki
    • 雑誌名

      International Journal of Networking and Computing

      巻: 12 ページ: 103-130

    • DOI

      10.15803/ijnc.12.1_103

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A cooperative partial snapshot algorithm for checkpoint-rollback recovery of large-scale and dynamic distributed systems and experimental evaluations2021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Junya, Kim Yonghwan, Katayama Yoshiaki, Masuzawa Toshimitsu
    • 雑誌名

      Concurrency and Computation Practice and Experience

      巻: 33 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1002/cpe.5647

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A self-stabilizing algorithm for constructing a maximal (σ, τ)-directed acyclic mixed graph2021

    • 著者名/発表者名
      Kim Yonghwan, Katayama Yoshiaki, Masuzawa Toshimitsu
    • 雑誌名

      Concurrency and Computation Practice and Experience

      巻: 33 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1002/cpe.581

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A self-stabilizing algorithm for constructing a minimal reachable directed acyclic graph with two senders and two targets2021

    • 著者名/発表者名
      Kim Yonghwan, Shibata Masahiro, Sudo Yuichi, Nakamura Junya, Katayama Yoshiaki, Masuzawa Toshimitsu
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 874 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2021.05.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-stabilizing population protocols with global knowledge2021

    • 著者名/発表者名
      Sudo Yuichi, Shibata Masahiro, Nakamura Junya, Kim Yonghwan, Masuzawa Toshimitsu
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems

      巻: 32 ページ: 3011-3023

    • DOI

      10.1109/TPDS.2021.3076769

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-optimal self-stabilizing leader election on rings in population protocols2021

    • 著者名/発表者名
      Yokota Daisuke, Sudo Yuichi, Masuzawa Toshimitsu
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E104.A ページ: 1675-1684

    • DOI

      10.1587/transfun.2020EAP1125

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A self‐stabilizing distributed algorithm for the local (1, |Ni|)-critical section problem2021

    • 著者名/発表者名
      Kamei Sayaka, Kakugawa Hirotsugu
    • 雑誌名

      Concurrency and Computation: Practice and Experience

      巻: 33 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1002/cpe.5628

    • 査読あり
  • [学会発表] ビザンチンエージェントが混在する環境におけるモバイルエージェントの集合問題(招待講演)2022

    • 著者名/発表者名
      首藤裕一
    • 学会等名
      電子情報通信学会 情報理論研究会
  • [学会発表] A self-stabilizing token circulation with graceful handover on bidirectional ring networks2021

    • 著者名/発表者名
      Kakugawa Hirotsugu, Kamei Sayaka
    • 学会等名
      23rd Workshop on Advances in Parallel and Distributed Computational Models
    • 国際学会
  • [学会発表] A distributed multi-group mutual exclusion algorithm for intersection traffic control2021

    • 著者名/発表者名
      Kakugawa Hirotsugu, Kamei Sayaka
    • 学会等名
      4th Sustainable Computing Systems Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-optimal loosely-stabilizing leader election in population protocols2021

    • 著者名/発表者名
      Sudo Yuichi, Eguchi Ryota, Izumi Taisuke, Masuzawa Toshimitsu
    • 学会等名
      35th International Symposium on Distributed Computing
    • 国際学会
  • [学会発表] Loosely-stabilizing maximal independent set algorithms with unreliable communications2021

    • 著者名/発表者名
      Dong Rongcheng, Sudo Yuichi, Izumi Taisuke, Masuzawa Toshimitsu
    • 学会等名
      23rd International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Smoothed analysis of population protocols2021

    • 著者名/発表者名
      Schwartzman Gregory, Sudo Yuichi
    • 学会等名
      35th International Symposium on Distributed Computing
    • 国際学会
  • [学会発表] Asynchronous gathering algorithms for autonomous mobile robots with lights2021

    • 著者名/発表者名
      Nakai Rikuo, Sudo Yuichi, Wada Koichi
    • 学会等名
      23rd International Symposium on Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Gathering of seven autonomous mobile robots on triangular grids2021

    • 著者名/発表者名
      Shibata Masahiro, Ohyabu Masaki, Sudo Yuichi, Nakamura Junya, Kim Yonghwan, Katayama Yoshiaki
    • 学会等名
      23rd Workshop on Advances in Parallel and Distributed Computational Models
    • 国際学会
  • [学会発表] 最小数のエージェント群による動的グラフ探索2021

    • 著者名/発表者名
      飯塚俊介,首藤裕一,泉泰介,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
  • [学会発表] 1-極小独立支配集合を求める反復合成に基づく自己安定アルゴリズム2021

    • 著者名/発表者名
      谷内優斗,首藤裕一,泉泰介,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

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公開日: 2023-12-25  

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