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ネットジャーナル6

自ら学習・進化するシステムで新たな工学分野を創出
実社会に役立つ応用展開に期待

写真:工学博士 古川 正志

情報科学研究科 複合情報学専攻・教授
工学博士 古川 正志

プロフィール

1973年北海道大学大学院工学研究科修士課程修了、同年旭川工業高等専門学校助手、78年同教授に就任。76~77年米国コーネル大学工学部機械航空学NSF研究員、81~82年英国イーストアングリア大学計算機幾何学プロジェクト客員教授を務める。世界初の3次元CADシステムの開発、インテリジェントCADの研究、GAの産業応用システムの産学協同開発、自律分散型システムにおける学習型マルチエージェントシステムの研究、自己組織化問題の解法の研究、複雑システムの研究などに従事。2006年、北大情報科学研究科教授に就任。第1回工作機械技術振興協会論文賞(80年)をはじめ多数の論文賞・貢献賞などを受賞。日本機械学会、精密工学会、情報処理学会、計測自動制御学会などに所属。

複雑な世界に存在する法則とメカニズム
その解明と工学的アプローチを目指す

――最近は「複雑系」という言葉がさまざまな場面で使われるようになりましたが、複雑系工学は私たちの生活にどのように関わっているのでしょうか。

古川 「私たちの暮らす世界は複雑である」と言えば、ほとんどの人が「その通りだ」と思うのではないでしょうか。現代社会はまさに混沌としており、これまでの考え方や方法論では解決できない問題が世界のあちこちで起きています。複雑系工学講座は、このような課題に自律系工学、調和系工学、表現系工学、混沌系工学の4つ視点からアプローチし、新しい科学と工学の確立を目指して設立されました。その中で自律系工学は、自然界や人工物のシステムが自らをコントロールし、学習・進化していくメカニズムを研究しています。あるシステムを構成する要素が、それぞれの環境下で周囲を認識し、判断し、自身の行動を決定し、実行する。その結果が他と相互関係を持ち、さらに自身に還元され、要素を含むシステム全体が新しいものへと創発・進化する。これは、自然界では当たり前に見られる現象ですが、じつは人工物の世界でも同じようなことが起きています。たとえばインターネットは人間がつくり出した人工物ですが、個々の構成要素(サイトやユーザ)は利己的・自律的に行動しつつ、ネットワーク全体を進化・発展させています。このように、複雑なシステムの中には自然の法則に似ているものがあるのです。その理論と方法論を解明し、それを利用することで、自ら学習・進化するコンピュータやロボットなどの開発に役立てようというのが自律系工学研究室のテーマです。

Webの世界をヒトの脳のようにとらえる
グローバル・スケール・ブレイン

――自律系工学研究室ではどのような研究が進められているのですか。

古川 現在、3つの大きなプロジェクトが進行しています。まずひとつは複雑ネットワークの解析・応用の研究です。ネットワークはノード(点)とノード間を関連づけるリンクによって構成されます。複雑ネットワークとは数億~数十億単位のノードを持ち、個々の関係性や振る舞いも均一ではないネットワークを指します。たとえば、人間の脳にはノード(脳神経細胞)が140億以上あり、リンクの総組み合わせ数は109~10にもなります。さらに、Webの世界では500億以上のサイトやホームページがノードとして存在し、無数のリンクでつながっています。このように巨大で複雑なネットワークでは、すべての関係性を列挙してネットワークの性質を調べることは不可能です。そこで、統計的な方法が使われるようになり、スモールワールドやスケールフリー(解説1)のような理論が登場しました。

本プロジェクトでは、世界に広がるWebネットワークを地球規模の頭脳(グローバル・スケール・ブレイン)としてとらえ、グラフ理論、進化・学習型エージェント技術、自己組織化マップなどの方法論によって、ネットワークがどのような性質を持ち、どのようなインテリジェンスを生み出すかを解明しようとしています。なかでも、人間のビヘイビア(行動パターン)に着目し、ユーザのビヘイビアを学習するソフトウェアの開発で大きな成果をあげ、画期的なWebサービスを提供する大学発ベンチャーも誕生しました。

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