Masaki Ogura

研究紹介

情報科学,制御工学,バイオの接点でおもろい研究を目指します.

魚の制御

魚を制御します.

スライド
M. Ogura and N. Wakamiya, “Reduced order model predictive control of a fish schooling model,” 第8回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム, pp. 3D2-1, 2021.
参考文献
[2] M. Ogura and N. Wakamiya, “Reduced order model predictive control of a fish schooling model,” in 60th IEEE Conference on Decision and Control (accepted), 2021.
[1] M. Ogura and N. Wakamiya, “Reduced order model predictive control of a fish schooling model,” 第8回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム, pp. 3D2-1, 2021. [ http ]


シェパーディング

移動する複数のエージェントを,外部から制御可能な少数のエージェントで斥力を用いて 間接的に移動を制御し目的地に誘導する問題は,牧羊犬の羊追い行動から shepherding 問題 と呼ばれます.現実の場面ではエージェント群の振る舞いが一様であることはなく,むしろ不 均質(ヘテロ)な場合が少なくありません.しかしながら,そのような不均一性を状況を想定したアルゴリズ ムはあまり提案されていないのが現状です.そこで我々のグループでは不均質なエージェント群の shepherding 問題を研究しています.

従来手法の 1 つである farthest-agent targeting 法では対処できないようなエージェント群を誘導するアルゴリズムを提案しました.以下にアルゴリズムの動作の様子を示します.

提案した Shepherding アルゴリズム
(参考)Farthest Agent Targeting 法
スライド
日茂,不均質なエージェント群に対する群れの性質を利用した誘導アルゴリズムの提案と評価,特別研究報告,大阪大学
参考文献
[1] R. Himo, M. Ogura, and N. Wakamiya, “Shepherding algorithm for agents with heterogeneous sensitivities,” in 4th International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics 2021, 2021.


モデルベース制御 × 深層展開(電気通信普及財団CREST

無線通信分野で近年活用されている深層展開の技術を用いたモデルベース制御系設計の研究を進めています.既存の理論では扱いが難しい非線形制御系の設計に対する有効性を確認しています.

以下に,デモンストレーションとして倒立振子の振り上げに提案手法を適用した様子を紹介します.様々な外乱に対する応答から誤差逆伝播を使ってオープンループ制御入力を学習します.学習の目標は,時刻t=5で振子を倒立した状態にさせることです.問題を難しくするために,振子の動きに対して適度な外乱が存在する状況を考えます.

学習前の様子です.制御入力を模索しています.


学習後の様子です.時刻t=5において振子を(だいたい)直立させることができています.

この手法の様々なシステムへの拡張,適用をしてみたい学生を募集しています.

スライド
小林恒輝, 小蔵正輝, 岸田昌子, 和田山正, 杉本謙二, “深層学習を活用したフィードバック制御系設計,” 第64回システム制御情報学会研究発表講演会, pp. 276-278, 2020.
参考文献
[5] K. Kobayashi, M. Ogura, T. Kobayashi, and K. Sugimoto, “Deep unfolding-based output feedback control design for linear systems with input saturation,” in SICE International Symposium on Control Systems 2021, 2021, pp. 33-39. [ DOI | arXiv | http ]
[4] 小林恒輝, 小蔵正輝, and 杉本謙二, “深層学習技術を用いたむだ時間システムの安定化の有効性評価,” 信学技報, vol. 120, no. 292, RCC2020-16, pp. 31-34, 2020. [ http ]
[3] M. Kishida*, M. Ogura*, Y. Yoshida, and T. Wadayama, “Deep learning-based average consensus,” IEEE Access, vol. 8, pp. 142404 - 142412, 2020. (*equal contribution) [ DOI | arXiv | http ]
[2] 森純平, 小蔵正輝, 小林泰介, and 杉本謙二, “確率的勾配降下法を用いたマルコフ過程のスパースな補間,” 第7回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム, pp. 3I1-2, 2020. [ http ]
[1] 小林恒輝, 小蔵正輝, 岸田昌子, 和田山正, and 杉本謙二, “Neural Ordinary Differential Equationを用いた静的出力フィードバック安定化の検討,” 信学技法, vol. 119, no. 395, RCC2019-73, pp. 19-22, 2020. [ http ]


社会的ネットワークにおける感染症制御(科研費若手研究

インフルエンザは毎年冬に流行します.学級閉鎖が頻繁に起こります.今年(2018年)の1月22日から28日の間だけでも,日本全体で約1万件の学年閉鎖・学級閉鎖がありました.我々の研究グループでは,学級閉鎖やそれを一般化した社会距離戦略の有効性を検証しています.特に,適応的に変化するネットワーク上の感染症のダイナミクスの理解およびその最適な制御手法の開発を目標としています.SISモデルやSIRモデル(下図)のような感染症伝播モデルを用いて研究を行います.

参考文献
[4] Y. Onoue, K. Hashimoto, M. Ogura, and T. Ushio, “Event-triggered control for mitigating SIS spreading processes,” Submitted for publication, 2020. [ arXiv ]
[3] 小蔵正輝, “中心性を使った感染症の制御,” 経済セミナー, no. 717, pp. 42-46, 2020. [ .html ]
[2] 小蔵正輝, “テンポラルネットワーク上の伝播過程,” 計測と制御, vol. 55, no. 11, pp. 942-947, 2016. [ DOI | http ]
[1] M. Ogura and V. M. Preciado, “Stability of spreading processes over time-varying large-scale networks,” IEEE Transactions on Network Science and Engineering, vol. 3, no. 1, pp. 44-57, 2016. Runner-up of 2019 IEEE TNSE Best Paper Award. [ DOI | arXiv | http ]


無線通信システム

TBD

参考文献
[3] 八木聖太, 小蔵正輝, 岸田昌子, 木村達明, and 林和則, “Geometric programによる送信電力制御アルゴリズムのロバスト安定化,” 電子情報通信学会論文誌B, vol. J103-B, no. 12, pp. 644-651, 2020. [ DOI | http ]
[2] T. Kimura and M. Ogura, “Distributed collaborative 3D-deployment of UAV base stations for on-demand coverage,” in IEEE INFOCOM 2020. IEEE, 2020, pp. 1748-1757. Acceptance rate 19.8 percent. [ DOI | arXiv | http ]
[1] Y. Abe, M. Ogura, H. Tsuji, A. Miura, and S. Adachi, “Resource and network management framework for a large-scale satellite communications system,” IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, vol. E103, no. 2, pp. 492-501, 2020. Telecom System Technology Student Award, Telecommunication Advancement Foundation. [ DOI | http ]


非負システム(NII公募型共同研究

非負の値をもつ入力に対する応答が非負性を示すような動的システムは非負システムと呼ばれます.薬理学, 疫学,生物学,通信ネットワークなど幅広い応用をもちます.この研究では,従来用いられてきた線形計画ではなく,幾何計画と呼ばれる広いクラスの最適化手法を用いた非負システムの設計に取り組んでいます.

参考文献
[4] 小蔵正輝, 岸田昌子, and 林參, “大規模非負システムの幾何計画による最適設計,” 計測と制御, vol. 60, no. 1, pp. 59-64, 2021. [ DOI | http ]
[3] 八木聖太, 小蔵正輝, 岸田昌子, 木村達明, and 林和則, “Geometric programによる送信電力制御アルゴリズムのロバスト安定化,” 電子情報通信学会論文誌B, vol. J103-B, no. 12, pp. 644-651, 2020. [ DOI | http ]
[2] M. Ogura, M. Kishida, and J. Lam, “Geometric programming for optimal positive linear systems,” IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 65, no. 11, pp. 4648-4663, 2020. [ DOI | arXiv | http ]
[1] C. Zhao, M. Ogura, and K. Sugimoto, “Stability optimization of positive semi-Markov jump linear systems via convex optimization,” SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, vol. 13, no. 5, pp. 233-239, 2020. [ DOI | arXiv | http ]


制御工学 × 設計工学(NII公募型共同研究

製品開発の過程を動的システムによりモデリングします.モデルに対して制御理論の方法論,とくに非負システム理論を適用することで,限られた人的・物的資源を製品開発のネットワークにおいて最適に配置できるようにします.

Slides
M. Ogura, M. Kishida, and A. Yassine, “Optimizing product development projects under asynchronous and aperiodic system-local interactions,” in 21st International DSM Conference, 2019, pp. 97-106.
参考文献
[3] C. Zhao, M. Ogura, M. Kishida, and A. Yassine, “Optimal resource allocation for dynamic product development process via convex optimization,” Research in Engineering Design, vol. 32, no. 1, pp. 71-90, 2021. [ DOI | arXiv | http ]
[2] M. Ogura, J. Harada, M. Kishida, and A. Yassine, “Resource optimization of product development projects with time-varying dependency structure,” Research in Engineering Design, vol. 30, no. 3, pp. 435-452, 2019. [ DOI | arXiv | http ]
[1] 原田潤一, 小蔵正輝, 岸田昌子, and 杉本謙二, “設計プロジェクトにおける追加タスクの影響を最小化するためのロバスト最適化,” 日本機械学会第28回設計工学・システム部門講演会, 2018. [ DOI | http ]


確率システム

TBD

スライド
TBD
参考文献
[4] M. Ogura and V. M. Preciado, “Stability of Markov regenerative switched linear systems,” Automatica, vol. 69, pp. 169-175, 2016. [ DOI | arXiv | http ]
[3] M. Ogura and C. F. Martin, “Stability analysis of linear systems subject to regenerative switchings,” Systems & Control Letters, vol. 75, pp. 94-100, 2015. [ DOI | http ]
[2] M. Ogura and C. F. Martin, “Stability analysis of positive semi-Markovian jump linear systems with state resets,” SIAM Journal on Control and Optimization, vol. 52, pp. 1809-1831, 2014. [ DOI | arXiv | http ]
[1] M. Ogura and C. F. Martin, “Generalized joint spectral radius and stability of switching systems,” Linear Algebra and its Applications, vol. 439, no. 8, pp. 2222-2239, 2013. [ DOI | http ]