| 研究課題/領域番号 |
19K12100
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| 研究機関 | 広島市立大学 |
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研究代表者 |
神尾 武司 広島市立大学, 情報科学研究科, 講師 (20316136)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | マルチエージェントシステム / 強化学習 / 多船航路探索 / 行動表現 / 学習効率 / 目標航路 / トラッキング制御 / 回避開始点 |
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| 研究実績の概要 |
安全性と効率性を勘案した航路を事前選定することの重要性から，研究代表者は多船航路探索用マルチエージェント強化学習システム（MARLS）を研究してきたが，問題の大規模化等により学習効率が低下する．本研究は，エージェントの行動を舵角という原始的な表現から，回避，針路回復，進路維持という高度な表現とすることで学習効率の向上を図り，高次の要求（回避開始点の明確化）を満足する航路探索を目指すものである．
2019年度に『高度な行動表現に対する簡易モデルの構築』を実施し，2020年度以降は『簡易モデルの改良および回避開始点を明確化するための航路探索法の構築』を継続してきた．2021年度には，衝突が発生するたびに進路維持の強制力を緩和し，他船を回避できる範囲を拡大することで回避開始点を検出する方法を提案した．その結果，回避開始点を特定の範囲に収束させることに成功したが，その安全性は現実の操船者を満足させるには不十分となる可能性がある．
そこで2022年度は，操船者が衝突の危険を感じる領域（バンパーモデル）を衝突判定領域として導入し，推定安全度に基づいて回避開始点を探索する方法を考案した．具体的には，バンパー内部の安全度を零とし，バンパーから離れるにつれて安全度が高くなるように定義する．さらに，自船の現航路と基準回避航路に対する安全度を推定し，推定安全度が基準値以下の場合に限り，回避を許可することで回避開始点を検出する．実験の結果，本手法は安全性を保障しつつ，学習効率が向上することが確認された．ただし，現時点では，回避を許可するための基準値は経験的に設定されており，基準値の変更が航路探索に与える影響については十分に検証できていない．今後は，本手法を様々な航路探索問題に適用し，基準値の設定について検討する必要がある．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
交付申請時の研究計画では，2019年度に『高度な行動表現に対する簡易モデルの構築（第1研究テーマ）』，2020年度に『簡易モデルの改良および高次の要求を満足する航路探索のためのモデルの細分化（第2研究テーマ）』，2021年度に『原始的な行動表現による高度な行動表現の補完（第3研究テーマ）』を掲げていた．
そして実際には『高度な行動表現に対する簡易モデルの構築（第1研究テーマ）』および『簡易モデルの改良および回避開始点を明確化するための航路探索法の構築（第2研究テーマに相当）』を実施してきた状態にある．ただし，第3研究テーマは「高度な行動表現モデルの切り替えによってのみ航路探索を行った場合，行動の切り替え前後の航路が不自然となる可能性」を危惧して実施を予定していたが，現時点では不要であると判断している．
以上より，交付申請時の研究計画で掲げていた研究テーマに対して最低限の成果を上げていると言えるが，「研究実績の概要」でも述べた通り，第2研究テーマにおける提案手法の検証が不十分であり，検討すべき課題が残されている．本来であれば，これらの検討すべき課題は当初の補助事業期間である2021年度までに達成されるべきものであったが，コロナ禍等の諸事情により達成できなかったため，補助事業期間を2023年度まで延長することで完遂を目指すこととした．したがって，期間延長という事実から現在までの進捗状況は「遅れている」と判断するが，今回の期間延長によって本研究課題は十分に完遂できるものと考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
第1研究テーマの成果として，回避，回避量の抑制，針路回復という役割を与えた目標航路をエージェントの行動とすることにより， 高度な行動表現に対する簡易モデルを実現した．さらに，第2研究テーマの成果として，操船者が衝突の危険を感じる領域（バンパーモデル）を衝突判定領域として導入し，推定安全度に基づいて回避開始点を明確化する方法を考案した．本手法では，推定安全度が基準値以下の場合に限り，回避が許可されるため，基準値の設定が重要となる．しかしながら，現時点では，回避を許可するための基準値は経験的に設定されており，基準値の変更が航路探索に与える影響については十分に検証できていない．
そこで今後の研究においては，本手法を様々な航路探索問題に適用し，基準値の設定について検討する．さらに，時間的な余裕があれば，簡易モデルの改良および基準値の適応的設定方法についても検討する予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
参加した学会がコロナ禍の影響でオンライン実施となった．また，研究代表者が新型コロナウイルスに感染したため，予定していた対面での研究打ち合わせが中止となった．さらに，学生への研究協力依頼（データ整理およびプログラミング補助）もコロナ感染が危惧されたため，実施できなかった．以上により，残金（つまり，次年度使用額）が発生した．
しかしながら，2023年度になって新型コロナウイルスが5類感染症に移行したため，対面での学会参加や研究打ち合わせを行うことはもちろんのこと，学生への研究協力依頼も適宜実施することで，研究の完成度の向上に努めるつもりである．以上をもって，適切かつ無駄のない助成金の使用に努めたい．
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