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2021 年度 実施状況報告書

スケーラブルな通信に基づくセンサネットワーク上の高精度状態推定

研究課題

研究課題/領域番号 20K14765
研究機関山口大学

研究代表者

足立 亮介  山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (40845187)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワードサイバーフィジカルシステム / IoT / 状態推定 / センサネットワーク / マルチエージェントシステム
研究実績の概要

IoT時代が到来した.IoT時代では,スマートグリッドなどのスマートな次世代型インフラシステムの実現が求められている.IoT時代における社会システムの制御では,スマートメータなどから得られた大量の情報をリアルタイムで処理し利用する事が求められる.よって,高速で大容量な無線ネットワークが求められる.現在でも5Gの通信システムの整備が急ぎ進められているが,IoT化が加速していく社会では常に通信システムの想定を上回る通信量の増加が見込まれる.通信量が飽和し続ける状況では,ネットワーク上で処理を分散化し通信量を削減できるシステム運用フレームワークが必要となる.
IoT化が加速していく背景に対して, センサネットワーク上の推定問題では増加し続ける観測情報を適切に削減して,ネットワーク上で一度に通信する通信量を低減させる方法が議論されてきた.しかし,各ノードが推定問題を解くために必要とする情報が適切に確保されない場合,推定問題の性能を表す収束速度や推定精度と通信量との間にトレードオフが発生する事が知られている.よって,本研究ではこのトレードオフが発生しないような通信削減手法を提案する.この目的達成のために本研究が着目した点は(1)集中型の最適推定器と同じ推定値を得られる観測情報の低次元化(2)観測情報の低次元化をネットワーク上で実行するスケーラブルな通信則である.
本研究では,分散最適化アルゴリズムに基づく通信プロトコルが上記の目的を達成できることを示した.また,提案した通信プロトコルの適応できるネットワーク構造の拡大と,通信性能の向上を達成した.これにより,任意のネットワーク構造に適応でき,最適な通信性能を達成させる分散推定プロトコルが構築できると考えられる.

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

当初の予定に従い最適な分散推定の研究を進めている.特に使用するネットワーク構造の一般化,通信性能の向上の双方に取り組んだ.研究成果も順調に得られていることから,おおむね順調に進展していると考えられる.

今後の研究の推進方策

基本的に研究計画にそって進めていくことで,本研究課題を推進できると考えている.一方で,本研究課題は数理モデルを利用する方法を用いている.しかし,最近の研究動向を見ると,数理モデルを利用する方法は実装コストが高いことが懸念されている.そのため,引き続き最新の研究動向を書籍からや国際会議に積極的に参加することで確認し,データ科学と本研究の融合を模索していきたい.

次年度使用額が生じた理由

当初の計画通り成果が得られている一方で,COVID19の予防対策等により,未だ多くの研究会・学会・国際会議がオンライン開催されている.これにより,使用額に差が生じている. 今後は,オープンアクセス化などを含めたより積極的な研究活動の公開を行なっていく.

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Adaptive Piyavskii?Shubert Algorithm and Its Application to Maximum Power Point Tracking Control2022

    • 著者名/発表者名
      Masuda Eiji、Wakasa Yuji、Adachi Ryosuke
    • 雑誌名

      Journal of Control, Automation and Electrical Systems

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s40313-022-00899-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Data-Driven Tuning of LSTM Controllers for Systems with Nonlinearities2021

    • 著者名/発表者名
      Yuji Wakasa, Kyosuke Nakatani, Shoichi Murakami and Ryosuke Adachi
    • 雑誌名

      ICIC Express Letters

      巻: 15 ページ: 421~427

    • DOI

      10.24507/icicel.15.05.421

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distributed Optimal Estimation with Scalable Communication Cost2021

    • 著者名/発表者名
      ADACHI Ryosuke、YAMASHITA Yuh、KOBAYASHI Koichi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E104.A ページ: 1470~1476

    • DOI

      10.1587/transfun.2020KEP0002

    • 査読あり
  • [学会発表] 交互方向非厳密ニュートン法を用いた分散負荷周波数制御2022

    • 著者名/発表者名
      宮城詢,山﨑吉政,若佐裕治,足立亮介
    • 学会等名
      第9回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] データ駆動型手法による状態フィードバックイベントトリガ制御2022

    • 著者名/発表者名
      加藤秀一,松田裕真,若佐裕治,足立亮介
    • 学会等名
      第9回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] データ駆動型システム表現に基づくサイバー攻撃の検出と限界2022

    • 著者名/発表者名
      足立亮介,松永康士朗,若佐裕治
    • 学会等名
      第9回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • [学会発表] Acceleration of an asynchronous alternating direction method of multipliers and its application to DC optimal power flow problems2021

    • 著者名/発表者名
      Jun Miyagi, Yuji Wakasa, Ryosuke Adachi
    • 学会等名
      The SICE Annual Conference 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-driven tuning of ESN controllers for systems with nonlinearities2021

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Murakami, Kyosuke Nakatani, Yuji Wakasa, Ryosuke Adachi
    • 学会等名
      The SICE Annual Conference 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Dual System Representation and Prediction Method for Data-Driven Estimation.2021

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Adachi, Yuji Wakasa
    • 学会等名
      The SICE Annual Conference 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Data-driven Response Prediction for Systems with Nonlinear Elements.2021

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Kato, Yuji Wakasa, Ryosuke Adachi
    • 学会等名
      The SICE Annual Conference 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Distributed Algorithm over Tree Networks for Optimization with Total Constraints2021

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Adachi, Yuji Wakasa
    • 学会等名
      2021 IEEE 10th Global Conference on Consumer Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] データ駆動型状態推定のための双対システム表現と予測2021

    • 著者名/発表者名
      足立亮介, 若佐祐治
    • 学会等名
      第34回回路とシステムワークショップ 2021年
  • [学会発表] 総量制約を有する最適化問題の木構造グラフ上での分散解法2021

    • 著者名/発表者名
      足立亮介, 若佐祐治
    • 学会等名
      第64回自動制御連合講演会
  • [学会発表] エコーステートネットワークを用いたオンライン型データ駆動制御2021

    • 著者名/発表者名
      磯兼優治, 村上将一, 若佐裕治, 足立亮介
    • 学会等名
      計測自動制御学会中国支部学術講演会
  • [学会発表] モデル予測制御に基づくネットワーク上の動的輸送計画の分散解法2021

    • 著者名/発表者名
      原田慎也, 足立亮介, 若佐裕治
    • 学会等名
      計測自動制御学会中国支部学術講演会
  • [学会発表] 非線形要素を含むシステムに対するデータ駆動型制御2021

    • 著者名/発表者名
      宮城島優太, 伊藤穂波, 若佐裕治, 足立亮介
    • 学会等名
      計測自動制御学会中国支部学術講演会

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公開日: 2022-12-28  

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