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2016 年度 実績報告書

確率ゆらぎと相互作用し機能する制御系の設計論:不変測度解析と応用

研究課題

研究課題/領域番号 26289130
研究機関京都大学

研究代表者

加嶋 健司  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (60401551)

研究分担者 宇野 公之  大阪大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (00183020)
山下 沢  武庫川女子大学, 薬学部, 准教授 (70398246)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード制御工学 / 機械学習 / 情報通信工学 / 薬学 / 確率
研究実績の概要

不変測度の解析の工学応用に関する理論研究においては、前年度に導出した雑音環境下における可制御性に関する理論結果とデータドリブンモデル縮約手法の関連を明らかにした。この結果は、制御工学における最も古い概念の1つである可制御性グラミアンを矛盾のないかたちで非線形システムへと拡張できることを意味し、この成果はScientific Reportsに掲載された。さらに、従来は実用的であるが理論的な保証が得られないとされていた手法が、理論的にも最適であることが証明された。これは、モデルベースド手法とデータドリブン手法の橋渡しとも言える結果であり、さらに深層学習などの学習理論的手法を制御工学における問題に活用する研究を進めている。また、継続的に非ガウス性雑音下におけるシステムの解析・制御に対しても新たな理論結果を導出するとともに、それらを電力ネットワークの実システムに応用する研究を推進し、国際論文誌などに発表した。通信ネットワークにおける応用課題においては、ネットワークトラフィックの確率的モデリングや予測・推定、Effective leadership modelを用いたポテンシャルルーティングに関する研究をすすめた。薬学応用に関しては、昨年度に掲げた研究計画に基づき、シトクロムP450およびその還元酵素を用いて、タンパク質間の電子伝達速度の測定を行った。また、電子伝達へ影響が考えられるシトクロムP450の変異体数種についても同様の測定を行った。

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

情報通信ネットワークに関する研究課題は当初の予定どおりに進捗しており、理論研究は学習理論との融合という新たな方向性が生まれたため、当初の予定に加え研究を進めている。薬学応用に関しては、シトクロムP450の還元酵素から電子が伝達されることでシトクロムP450に含まれる鉄が還元される変化をモニタリングし、モデルを構築して解析することに成功している。現在は構築したモデルと実測データの整合性を得るために、条件を変更しながらデータの集積に努めている。

今後の研究の推進方策

理論研究においては、学習理論を併用した確率システムの同定・解析・制御手法を開発するとともに、それらの産業応用も視野に入れる。通信ネットワークへの応用課題においては、トラフィックエンジニアリングに対する制御工学的アプローチを継続的に取り組む。薬学応用に関する課題においては、昨年度に得られた還元速度に関するデータを基に、更なるデータの集積によって、シトクロムP450およびその還元酵素に関して解析を行うことで、生体内での酵素に関する挙動を検証する。

次年度使用額が生じた理由

国際会議の参加登録料などを予定していたが、支払いが次年度となったため。

次年度使用額の使用計画

予定していた国際会議の参加登録料などに使用する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] The University of Sydney(Australia)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      The University of Sydney
  • [雑誌論文] Iterative path integral approach to nonlinear stochastic optimal control under compound Poisson noise2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Okumura, Kenji Kashima, Yoshito Ohta
    • 雑誌名

      Asian Journal of Control

      巻: 19 ページ: 781-786

    • DOI

      10.1002/asjc.1402

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Noise response data reveal novel controllability Gramian for nonlinear network dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kashima
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: 27300

    • DOI

      10.1038/srep27300

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 非線形モデル縮約におけるモデルベースドおよびデータドリブン手法の理論的等価性2017

    • 著者名/発表者名
      長澤,加嶋
    • 学会等名
      第4回制御部門マルチシンポジウム
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2017-03-06 – 2017-03-09
  • [学会発表] Consensus by maximum hands-off distributed control with sampled-data state observation2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Ikeda, Masaaki Nagahara, Kenji Kashima
    • 学会等名
      55th IEEE Conference on Decision and Control
    • 発表場所
      Las Vegas, USA
    • 年月日
      2016-12-14 – 2016-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear model reduction by deep autoencoder of noise response data2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kashima
    • 学会等名
      55th IEEE Conference on Decision and Control
    • 発表場所
      Las Vegas, USA
    • 年月日
      2016-12-14 – 2016-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] 雑音除去自己符号化器を用いた非線形モデル低次元化2016

    • 著者名/発表者名
      長澤,加嶋
    • 学会等名
      第59回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      北九州
    • 年月日
      2016-11-10 – 2016-11-12
  • [学会発表] Optimality of simulation-based nonlinear model reduction: Stochastic controllability perspective2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kashima
    • 学会等名
      2016 American Control Conference
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2016-07-06 – 2016-07-08
    • 国際学会
  • [学会発表] 固有直交分解と深層学習による非線形モデル低次元化2016

    • 著者名/発表者名
      長澤,加嶋
    • 学会等名
      第60回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-05-25 – 2016-05-27

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公開日: 2018-01-16  

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