異質なエージェント群の相互作用によるパターン形成メカニズムの解析と設計

异质主体群体相互作用的模式形成机制分析与设计

基本信息

批准号：
13J00775
负责人：
末岡裕一郎
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00775/
关键词：
マルチエージェントパターン形成制御自律分散

项目摘要

本研究の目的は，異質なエージェントの相互作用から自然と生み出されるパターン形成を客観的に解析し，我々の意図したパターンを作り上げる制御メカニズムを明らかにすることである．本年度は以下の3つのパターン形成に主に着目し制御問題に取り組み，分散エージェント群によるパターン形成を制御する鍵は次の2つ，「１．個々のエージェントによるシステムの推定・オブザーバ設計」，「２．ヘテロな動作戦略を自律的かつ動的に切り替えること」だと明らかにした．実際に取り組んだパターン形成は以下の3つである．１つめは，「分散ロボット群によるクラスタ形成」であり，各ロボットが自身の局所的な行動履歴（物体への作業率，クラスタとの接触率）を記憶できるものとした際に，パターン形成における平衡状態を予測し，ヘテロな動作戦略を自律的かつ動的に切り替えることで，最終クラスタ数をフィードバック制御できることを示した． 2つめは，シープドッグによるヒツジの誘導というパターン形成であり，シープドッグが複数の群れを1つの群れにまとめる「凝集戦略」，そして1つにまとまったヒツジの群れを目標地点まで誘導する「誘導戦略」という2つの異なる戦略を自律的かつ動的に切り替える方法，およびシープドッグがヒツジの群れの追い方をリアルタイムに調整する手法を組み合わせた「ヘテロ戦略の混合・動的スイッチング」を提案し，提案手法の有効性を検証した．最後に，自然界のアリによる採餌行動に着想を得て，分散ロボット群がフェロモンという間接的なコミュニケーションを行うことで，その輸送ルートを通っているアリの総数を推定できることを示した．そして，餌を運搬するモードと新たな餌場を探索するモードを自律的かつ動的に切り替えることで各餌場に採餌に向かうアリの数を分散的にフィードバック制御できることを示した．

这项研究的目的是客观地分析异质剂相互作用自然产生的模式形成，并阐明创造我们打算的模式的控制机制。今年，我们主要关注以下三种模式形成和解决控制问题，并透露，通过分布式试剂控制模式形成的两个密钥是：1。通过单个试剂对系统和观察者设计的估计，以及2。自动和动态切换异源行为策略。我们实际使用的三种模式如下：第一个是“由分布式机器人组组成的群集形成”，当每个机器人可以存储自己的本地行为历史记录（对象的工作速率，与群集的联系速率）时，可以证明可以在模式形成中预测平衡状态，并自动切换，并动态为clusters of Clusters的返回控制。第二个是诱发绵羊狗的模式形成，我们提出了一种“异质结构策略的混合和动态切换”，结合了两种不同的策略：一种“凝结策略”，其中绵羊将多个牧群结合在一起，将多个牧群结合在一起，在一个组中，在哪一组既有目标”和“指导策略”中进行了“指导策略”，该策略是一组目标，并动态构建了混乱的策略和动态，并将其组合起来。绵羊犬实时调整绵羊追逐群的方式，并验证了该方法的有效性。最后，受到自然界蚂蚁的觅食行为的启发，我们表明，通过在分布式机器人组中信息素的间接通信，可以估计通过其运输路线的蚂蚁总数。然后，我们表明，通过自主和动态地在运输食物的方式和搜索新喂养地点的方式之间进行自动切换，我们可以分散地控制每个喂养地点觅食的蚂蚁数量。