レーザネットワークに基づく自律的競合回避メカニズムの創成と協調的意思決定への応用

情報通信技術の爆発的発展とムーアの法則の終焉に見られる従来技術の限界のなかで，コンピュータと協調しながらコンピューティングの課題を解く光アクセラレータの研究が活発化している．光アクセラレータの中で，光を用いた多腕バンディット問題に対する意思決定が提案されている．多腕バンディット問題は，プレーヤが複数台のスロットマシンから報酬を最大化する問題である．さらに，複雑な設定である競合バンディット問題では複数人のプレーヤが多腕バンディット問題を解決する．ただし，数人のプレーヤが同じスロットマシンを選択した場合にはそれらのプレーヤの報酬は山分けとなる．また，競合バンディット問題は無線チャネルへの割り当てやペアリングのBeyond 5Gにおける通信の問題から帰着されるため，重要性が高まっている．本研究では，このような競合を回避する光システムとして，半導体レーザネットワークにおける２つの同期現象に着目する．１つは，一方のレーザが他方のレーザに遅れて同期する遅延カオス同期である．この同期現象下では先行振動するレーザが自発的にスイッチングし，レーザパラメータにより先行する時間を制御できることが知られている．もう1つの同期現象として，ゼロ遅延同期に注目する．半導体レーザネットワークの構成により，半導体レーザは部分的に遅延時間ゼロで同期する．この2種類の同期（遅延同期とゼロ遅延同期）を組み合わせることで，競合を回避する新たな光システムの構築が可能であると考える．そこで本研究では，半導体レーザネットワークを用いた競合を回避する協力的光システムの創成と意思決定への応用を目的とする．より具体的には，まず，競合回避を行うスケーラブルな半導体レーザネットワークの構築を行う．そして，この半導体レーザネットワークを用いた競合バンディット問題に対する意思決定を行う．

情報通信技術の爆発的発展とムーアの法則の終焉に見られる従来技術の限界のなかで，コンピュータと協調しながらコンピューティングの課題を解く光アクセラレータの研究が活発化している．光アクセラレータの中で，光を用いた多腕バンディット問題に対する意思決定が提案されている．多腕バンディット問題は，プレーヤが複数台のスロットマシンから報酬を最大化する問題である．さらに，複雑な設定である競合バンディット問題では複数人のプレーヤが多腕バンディット問題を解決する．ただし，数人のプレーヤが同じスロットマシンを選択した場合にはそれらのプレーヤの報酬は山分けとなる．また，競合バンディット問題は無線チャネルへの割り当てやペアリングのBeyond 5Gにおける通信の問題から帰着されるため，重要性が高まっている．本研究では，このような競合を回避する光システムとして，半導体レーザネットワークにおける２つの同期現象に着目する．１つは，一方のレーザが他方のレーザに遅れて同期する遅延カオス同期である．この同期現象下では先行振動するレーザが自発的にスイッチングし，レーザパラメータにより先行する時間を制御できることが知られている．もう1つの同期現象として，ゼロ遅延同期に注目する．半導体レーザネットワークの構成により，半導体レーザは部分的に遅延時間ゼロで同期する．この2種類の同期（遅延同期とゼロ遅延同期）を組み合わせることで，競合を回避する新たな光システムの構築が可能であると考える．そこで本研究では，半導体レーザネットワークを用いた競合を回避する協力的光システムの創成と意思決定への応用を目的とする．より具体的には，まず，競合回避を行うスケーラブルな半導体レーザネットワークの構築を行う．そして，この半導体レーザネットワークを用いた競合バンディット問題に対する意思決定を行う．