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2021 年度 実施状況報告書

非協調・非協力動的システムの動的システム科学と制御

研究課題

研究課題/領域番号 21K04117
研究機関東京工業大学

研究代表者

早川 朋久  東京工業大学, 工学院, 准教授 (30432008)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード非協調システム / ナッジ / インセンティブ / ゲーム理論 / 情報の非対称性
研究実績の概要

人間の社会的・経済的活動を,他の動的システムの枠組みと同様に,現在の状態に対するアクション・行動としての入力に対してその帰結・影響としての出力があるとして定式化を試みた.特に,ゲーム理論の動的ネットワークシステムへの拡張に向けて,戦略や利得の関係と制御理論における概念との対応付けをまず2主体の場合で行った.協力・非協力の概念を,他者の戦略を既知か未知かでクラス分けし,他人の戦略に関知せず自己の利得関数を増やす方向にのみ注力しているか否かと定義し擬似勾配系を考えることにより評価を行った.この結果,各主体が自己利得最大化を行うアルゴリズムで最適戦略を探索する問題に置き換えると,同じ探索初期点でも各主体の探索スピードによって,異なる最適戦略点に到達することを解析的に確認することができた.また,利得曲面の変化に伴いその共通点が湧き出し・消滅するときに,分岐的現象は存在するか検討を行った.さらに,非協調システムを管理する立場の視点から,インセンティブを適切に設定してシステム全体の効用を向上させるメカニズムで在に取り組んだ.この際,インセンティブの財源とのバランスを取り,実行可能なメカニズムを構築することができている.

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

人間の社会的・経済的活動を制御理論の枠組みを用いて定式化をすすめている.インセンティブを適切に設定することが必要であるが,その財源とのバランスを取り,実行可能なメカニズムを構築することができている.このメカニズムを用いて,2022年度は戦略空間内で2主体の最適戦略集合を定めたときに,過渡軌道が収束せず周期解が現れるための条件を求めることに繋げていくよていであり,周期解は孤立解か稠密か,周期解の中心には平衡解があるのか,等の解析を行っていく.

今後の研究の推進方策

上記で構築したメカニズムを用いて,まず各主体の最適戦略集合の共通点が孤立点でない場合にその点はNash均衡解となるか確認する.また,戦略空間内で2主体の最適戦略集合が共通点を持たないとき,解が収束せず周期解が現れることが予想されるが,この周期解は孤立解か稠密か,また周期解の中心には平衡解があるのかを調べていく.さらに,協調・非協調関係で,協調行動は自己の利益最大化を犠牲にして,他の「何か」を最大化することを他の主体と共同で行うことと捉えられるが,この際の両者の利得関数はどのように特徴付けられるか,他者の利得関数の情報を持っているか否か,その情報保持関係に対称性がある場合と非対称な場合で特徴付けがどのように変わるか等の問題の解決に取り組んでいく.

次年度使用額が生じた理由

(理由)
新型コロナ禍による出張制限により,複数の学会発表が中止となったため.
(使用計画)
2022年度より現地開催での国際会議が再開傾向にあるため,計画通りそれらの旅費に充てる.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022

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 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Effects of Jamming Attacks on Wireless Networked Control Systems Under Disturbance2023

    • 著者名/発表者名
      Cetinkaya Ahmet、Ishii Hideaki、Hayakawa Tomohisa
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 68 ページ: 1223~1230

    • DOI

      10.1109/TAC.2022.3153275

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability Analysis of Nash Equilibrium for Two-Agent Loss-Aversion-Based Noncooperative Switched Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Yan Yuyue、Hayakawa Tomohisa
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 67 ページ: 2505~2513

    • DOI

      10.1109/TAC.2021.3079276

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability and stabilization of Nash equilibrium for uncertain noncooperative dynamical systems with zero-sum tax/subsidy approach2022

    • 著者名/発表者名
      Yan Yuyue、Hayakawa Tomohisa
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Cybernetics

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Pareto Improving Incentive Mechanism for Noncooperative Dynamical Systems Under Sustainable Budget Constraint2022

    • 著者名/発表者名
      Yan Yuyue、Hayakawa Tomohisa
    • 学会等名
      American Control Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Rolling horizon games of resilient networks with non-uniform horizons2022

    • 著者名/発表者名
      134.Y. Nugraha, A. Cetinkaya, T. Hayakawa, H. Ishii, and Q. Zhu
    • 学会等名
      European Control Conference
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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