2017 Fiscal Year Research-status Report
ハイブリッド動的ネットワークにおける分散アルゴリズムに関する研究
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17K19977
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
増澤 利光 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (50199692)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
角川 裕次 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (80253110)
首藤 裕一 大阪大学, 情報科学研究科, 助教 (50643665)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | アルゴリズム / 分散アルゴリズム / 分散システム / 個体群プロトコル / 動的ネットワーク / ハイブリッド移動モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，移動パタンを制御可能な能動的移動ノード（ロボットやドロイドなど）と，移動パタンを制御できない受動的移動ノードが混在するハイブリッド動的ネットワークのモデル化と，そのモデル上での分散アルゴリズムの基盤技術や設計法の確立を目指す．そのために，(1) 複数の移動モデルを含むハイブリッド動的ネットワークのモデル化（定式化），(2) 代表的なタスクに対する，ハイブリッド動的ネットワークにおける分散アルゴリズムの設計，および，(3) 受動的移動ノードで構成される動的ネットワークにおいて，（準）能動的移動ノードの導入効果の解明に取り組む．
今年度の課題(1)に関する成果は，従来の個体群プロトコル・モデルを拡張した，重み線形交流モデルを提案したことである．従来のモデルでは，すべてのノードは等確率で交流するが，提案モデルでは，移動速度を抽象化した重みを各ノードに持たせ，交流（通信）確率をノード重みに比例させている．また，この提案モデルが，２次元平面上をランダムに移動する個体群の交流の適切なモデル化になっていることをシミュレーション実験により確認した．
課題(2)に関しては，個体群モデルでの基本問題である，情報散布，リーダ選出，可換半群計算について，重み線形交流モデル上でのアルゴリズムを設計・解析し，リーダ選出，可換半群計算については従来モデルより高速に解けることを示した．このことは，当初の目論見通り，能動的移動ノードを導入することが問題解決の効率化に役立つ可能性があることを示している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成29年度計画では，既存モデルの調査結果を踏まえた上で，ハイブリッド動的ネットワークのモデル化を試み，そのモデル上での分散アルゴリズムの設計・解析を通じて試行モデルの問題点を明確にし，次年度以降のハイブリッド動的ネットワーク・モデルの確立に備える予定であった．しかし，重み線形交流モデルの着想を得て，このモデルについて，実システムのモデル化としての妥当性，および，従来モデルに比べ効率的な分散アルゴリズムの実現可能性を既に示すことができた．つまり，ハイブリッド動的ネットワークの一つのモデルとして，重み線形交流モデルを確立できる確かな手ごたえをつかんだ．これらの成果は，当初計画では平成30年度に達成することを目標にしていたものであり，本研究は当初の計画以上に進展していると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り，平成30年度には課題(1)，(2)に加えて，課題(3)への取り組みを開始する．
課題(1)については，既に重み線形交流モデルを提案できたが，ハイブリッド動的ネットワークには多様性があり，多様なモデル化が必要と考えている．そこで，重み線形交流モデル以外の新たなモデル化も試みる．
課題(2)に関しては，重み線形交流モデル上での分散アルゴリズムの設計・解析を引続き行う．また，課題(1)で提案する新たなモデル上での分散アルゴリズムの設計・解析を行う．
課題(3)に関しては，重み線形交流モデルが従来モデルに比べ，効率的な分散アルゴリズムの実現可能性を有することを既に示している．そこで，どのような問題に対して，重み線形交流モデルが優位性を有しているかの解明に取り組みたいと考えている．
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| Causes of Carryover |
当初計画では，今年度はハイブリッド動的ネットワーク・モデルの策定のために，既存モデルについての国内外での研究調査・意見交換を実施し，また，計算機シミュレーションによる既存モデルの評価を行う予定であった．今年度の予算には，そのための旅費と物品費を計上していた．しかし，ハイブリッド動的ネットワーク・モデルの一つとして，重み線形交流モデルの着想を得たため，今年度は，既存モデルの調査・評価を実施せずに，このモデルの定式化を行い，その有効性を理論的に解明することに取り組んだ．その結果，重み線形交流モデルをハイブリッド動的ネットワーク・モデルの一つとして確立できる確かな手ごたえをつかんでいる．
次年度以降は，多様なモデルを構築するために，今年度に行わなかった，既存モデルについての国内外での研究調査・意見交換を行い，また，既存モデルの計算機シミュレーションによる評価を行う予定である．今年度使用しなかった旅費と物品費は，当初の目的通りに次年度以降に使用する予定である．また，次年度以降に計上していた予算についても，当初の計画通りに使用する予定である．
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