有限周波数応答を用いた行列分数記述での構造化システムの識別性とパラメータ推定の難易度 背景紹介 科学研究や工学応用の中で、パラメータ識別は複雑なシステムの理解と制御の中核的な課題の一つである。電力システム、機械システム、または化学反応動力学モデルのいずれにおいても、正確なパラメータ識別は、システム挙動の最適化、誤差の削減、制御性能の向上の基盤となる。しかしながら、システムの複雑性が増すにつれ、従来のパラメータ識別手法は、大規模システムを扱う際に徐々に効果を失い、特に識別問題が高度非線形でありデータ量が膨大である場合には特に顕著である。このため、新たな理論と計算手法の開発が必要不可欠であり、これによりパラメータ識別の過程で遭遇する実践的な課題を解決することが求められる。 近年、パラメータ識別の...
異種指向性マルチエージェントシステムの協調出力調整問題研究：完全分散型モデルフリー強化学習フレームワークに基づくアプローチ 背景紹介 近年、分散制御と最適化の研究は、スマート交通、スマートグリッド、分散型エネルギーシステムなどの分野で広く応用可能性が示されています。このようなシステムでは、複数のエージェントが協力して特定のタスクを達成する必要があり、その中で基本的な研究課題の一つが協調出力調節（Cooperative Output Regulation、以下COR）問題です。この問題は、適切な制御プロトコルを設計することで、マルチエージェントシステムのすべてのエージェントが参照信号を追従し、最終的に追従誤差をゼロにすることを目指します。 しかし、この課題を解決するためには、エージェントの動的...
制約された領域におけるマルチエージェントシステムの時間変化隊形成追尾制御に関する研究レビュー マルチエージェントシステム（Multi-Agent Systems, MAS）の協調および協力制御は、近年大きな注目を集めています。その関心は、多自主水中航行体やマルチローター航空機といったエンジニアリング分野での幅広い応用だけでなく、効率的な自動化、複雑なタスクの達成、資源消耗の削減における可能性にも由来しています。しかし、複雑で動的な実環境では、外部の未知の擾乱への対応、衝突回避、および制約された領域内でのタスク実行など、MASの隊形成追尾制御により高い要求が課されます。 本論文「Observer-based event-triggered formation tracking control ...
確率的非線形時変システムの有限時間安定性と不安定性定理に関する新しい成果 1. 研究背景と意義 安定性理論は、システム理論と工学応用における核心的な内容であり、システムの解析と設計における最も基本的な考慮事項の一つです。安定性理論には、最も一般的に使用される2つの概念があります。それは漸近安定性（asymptotic stability）と有限時間安定性（finite-time stability）です。漸近安定性は時間が無限大に近づいたときのシステム状態の挙動を記述する一方、有限時間安定性は有限な時間内でのシステム状態の過渡性能に焦点を当てています。 多くの工学的問題においては、漸近安定性よりも有限時間安定性がより重要視されます。たとえば、ロボットの操縦における軌道制御や水中飛行体の姿勢制...
マルチビュー画像に基づくエンドツーエンド視覚セマンティックローカライズ研究 背景と研究の意義 スマートドライビング技術が急速に発展する中で、自動運転車の精密な位置推定能力は研究と産業界でのホットな話題となっています。正確な車両位置推定は、自動運転のコアモジュールであるだけでなく、高度運転支援システム（ADAS）の重要な構成要素でもあります。従来の視覚ローカライズ手法は、しばしば幾何学モデルと複雑なパラメータ調整に依存していましたが、複雑なシーンではそのロバスト性と大規模展開能力が限られていました。また、環境の変化（天候や照明条件など）の影響を受けやすく、従来の特徴抽出手法（例えばSIFT、SURF、ORBなど）は動的環境下での性能に限界があります。近年では、豊富なセマンティック情報を含む高精...
衛星支援の6G広域エッジインテリジェンス：遠隔IoTサービス向け動的認識タスクオフロードおよびリソース配分 背景紹介 6G移動通信ネットワークの到来に伴い、従来のモノのインターネット（IoT, Internet of Things）アーキテクチャは、グローバルな接続と幅広い人工知能（AI）の能力を統合したスマート万物インターネット（IoE, Internet of Everything）の新しいパラダイムへと徐々に変化しています。しかし、地上ネットワークには複雑な地形や遠隔地を完全にカバーすることができないという制限があります。低軌道（LEO, Low Earth Orbit）衛星技術の急速な発展により、この課題を解決するための新たな希望が生まれています。非地上ネットワーク（NTN, Non...
シリコーンゴムの電気トラッキング劣化メカニズムを明らかにする最前線の科学ニュース 背景紹介：研究の動機と課題 電力輸送と配電システムの急速な発展に伴い、高分子複合絶縁体は従来のガラスやセラミック絶縁体に取って代わり、屋外高電圧送電分野において第一選択の材料となっています。その中でも、シリコーンゴムを基盤とした複合絶縁体は、軽量、高耐熱性、化学的安定性、そして疎水性能（hydrophobicity）の優れた性能でエンジニアリング界で高く評価されています。これらは生産・設置の過程で高いコストパフォーマンスを持つだけでなく、長期の運用においても卓越した耐老化性能を発揮します。しかし、これらの絶縁材料は実際の運用条件下で、電気的および環境的ストレス（高電圧や多様な気象要因、塩霧腐食など）を受けること...
微小流体チップを用いた自動化胚胎性決定技術 学術的背景 卵用鶏の養鶏業において、ふ化直後に雄性ヒナを殺処分するというのは一般的な慣行です。雄性ヒナは卵を産むことができず、また高品質な肉を提供できないためです。毎年、EUでは約3億7200万羽の雄性ヒナがふ化後に殺処分されています。この慣行は動物福祉や倫理的な問題を引き起こし、ドイツ、フランス、イタリアなどの複数のヨーロッパ諸国ではこの行為を禁止する法律が制定されました。この問題を解決するために、胚胎性決定（in ovo sexing）が最も有望な代替案とされています。しかし、現在の胚胎性決定技術は高精度（>98%）、低コスト、胚への干渉の軽減、すべての卵殻の色への適用性、そして毎時2万個を超える卵の処理という要求をすべて満たすことはできていま...
複雑な皮膚欠損修復における最適化に基づく共形経路計画を用いたin situバイオプリンティング 学術的背景 皮膚は人体最大の器官であり、外界からの侵害から身体を保護する重要な機能を担っています。しかし、世界的にやけどや慢性潰瘍などの皮膚損傷の発生率が高いため、効果的な治療法の需要が増加しています。従来の組織工学や3Dバイオプリンティング技術は一定の可能性を示していますが、多様な皮膚損傷を処理する際には依然として多くの課題があり、特にプリントされたスキャフォールドの移植プロセスにおいて汚染や組織損傷のリスクが存在します。in situバイオプリンティング（in situ bioprinting）は、損傷部位に直接バイオインクを堆積させる新興技術であり、従来の「プリント-移植」という2段階の戦略...
4Dプリントバイオミメティック蛇型ソフトロボット 学術的背景 医療技術の進歩に伴い、無線マイクロロボットが生体内の複雑な血管ネットワークをナビゲートする能力が注目されています。これらのロボットは、狭い空間でターゲット薬物送達、内視鏡検査、および低侵襲手術などの精密な医療タスクを実行できます。しかし、従来のマイクロロボットは、その大きさと複雑な接続のため、狭い血管環境での柔軟な運動が困難でした。この問題を解決するために、研究者たちはバイオミメティックデザイン、特に蛇の運動パターンを模倣することを探求し始めました。蛇は、その高いアスペクト比の体と波状の泳ぎ方により、液体環境で卓越した機動性を示し、狭い血管内をナビゲートするマイクロロボットの設計にインスピレーションを与えました。 論文の出典 この...