情報鮮度 AoI に関する基礎理論の確立と多様な情報通信システムへの応用

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リアルタイム情報共有は，近未来における多様な情報通信アプリケーションを支える最重要機能の一つであると目されている.リアルタイム情報共有の性能評価には遅延時間を始めとする従来の性能指標では不十分であることが知られており，その解決のために近年導入されたのが Age of Information (AoI) の概念である. AoI は情報鮮度を定量化する指標であり，その応用性への高い期待から，最近では活発な研究が国際的に行われ始めている.しかし，AoI の概念を実際のアプリケーションへ応用する上で，「AoI の目標値をいかに客観的かつ合理的に定めるか」という本質的な課題に対し，十分な知見が未だ得られていない.本研究課題は，俯瞰的な理論研究と実際的な応用研究を並行して実施し，それらの成果を統合することにより，多様なシステムへ適用可能な形でこの問題の解決に取り組むことを目的とする.本年度は，応用研究の題材として，水中画像伝送システム，車載スモールセルネットワーク，クラウドゲーミングシステム，ならびに人工知能 (AI) エッジ推論システムを取り上げ，これらのシステムの数理モデル化と解析を実施した．特に，水中画像伝送システムについては通信における物理層レベルからのモデル化に加え，深層学習に基づいて情報源・通信路結合符号化と変調を一括化する新たな手法を具体的に検討した．また，理論研究については，離散集合ならびに連続値集合上に値を取る二種類の連続時間確率過程について，AoI とモニタリング精度を結びつける定式化ならびに諸量の特徴づけを行った．