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進化計算を用いた人工ニューラルネットワークの動的学習問題における汎化能力

Research Project

Project/Area Number 12J02124
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Perception information processing/Intelligent robotics
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

大江 亮介  北海道大学, 大学院情報科学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2012 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords人工ニューラルネットワーク / 進化的人工ニューラルネットワーク / 複合的人工ニューラルネットワーク / 汎化能力 / 進化計算 / 物理シミュレーション / 仮想ロボット
Research Abstract

コンピュータ上に仮想的なロボットをモデル化し, 進化的人工ニューラルネットワーク(Evolving artificial neural network, EANN)を用い, 与えられた光源, あるいは動き回る標的へ近づく追従行動を学習させる. 本年度の研究においては, 仮想ロボットが群で行動する状況, および制御器の組み合わせる方法について研究を進めた.
群行動を対象とした学習では, 同種の複数個体からなる2群に捕獲行動, および逃走行動をそれぞれ学習させた. 捕獲行動, 逃走行動のいずれも, 相手の群の行動規則が固定されている場合には単純な規則に収束した. 一方, 2群の行動それぞれが交互に共進化する状況においては, 互いの行動のダイナミクスが緩やかに変化し, 一定の規則には収束しない結果となった.
制御器を組み合わせる方法としては, 個別に学習させたANNを組み合わせ, ANNによって切り替えて用いる複合的人工ニューラルネットワーク(Composite ANN, CANN)を提案した. 仮想的な羽ばたき飛翔ロボットの光源追従, および倒立振子の振り上げを対象とした数値計算実験より, 同一の学習時間においてCANNが一般的なANNよりも良い評価を得ることを示した.
個体間で相互作用を行う場合や複数の行動を組み合わせる方法論は, 本研究が目的とする汎化能力と密接な関連があると推測される. これらをより詳細に分析し, 汎化能力との関係性を明らかにするとともに, 高い評価と汎化能力の両立を目指すことが今後の課題である.

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (8 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 複合的人工ニューラルネットワーク-教師なし学習を用いた動的制御における選択型ニューラルネットワークアンサンブル-2013

    • Author(s)
      大江亮介, 鈴木育男, 山本雅人, 古川正志
    • Journal Title

      精密工学会誌

      Volume: 79巻 Pages: 552-558

    • NAID

      130003384996

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Composite Artificial Neural Network for Controlling Artificial Flying Creature2013

    • Author(s)
      Ryosuke Ooe, Ikuo Suzuki, Masahito Yamamoto, Masashi Furukawa
    • Journal Title

      Advances in Intelligent Systems and Computing

      Volume: VOL.194 Pages: 863-871

    • DOI

      10.1007/978-3-642-33932-5_82

    • ISBN
      9783642339318, 9783642339325
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Study on evolution of the artificial flying creature controlled by neuro-evolution2013

    • Author(s)
      Ryosuke Ooe, Ikuo Suzuki, Masahito Yamamoto, Masashi Furukawa
    • Journal Title

      Artificial Life and Robotics

      Volume: VOL.17 Issue: 3-4 Pages: 470-475

    • DOI

      10.1007/s10015-012-0084-7

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 流体中の運動計算のための物理シミュレーション環境:粒子群最適化によるダ・ヴィンチ型螺旋翼の形状決定2012

    • Author(s)
      大江亮介, 鈴木育男, 山本雅人, 古川正志
    • Journal Title

      精密工学会誌

      Volume: 78 Pages: 348-353

    • NAID

      130002122226

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 自律行動を行う仮想ロボットの行動獲得2014

    • Author(s)
      大江亮介, 飯塚博幸, 山本雅人
    • Organizer
      2014年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-03-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 選択型ニューラルネットワークアンサンブルによる仮想ロボットの複合的行動獲得2013

    • Author(s)
      大江亮介, 鈴木育男, 山本雅人, 古川正志
    • Organizer
      2013年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      関西大学千里山キャンパス(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2013-09-12
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 役割の動的変化を伴う協調行動の進化的獲得2013

    • Author(s)
      大江亮介, 鈴木育男, 山本雅人, 古川正志
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2013
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2013-05-23
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 進化的人工ニューラルネットワークによる仮想ロボットの協調行動の獲得2013

    • Author(s)
      大江亮介, 鈴木育男, 山本雅人, 古川正志
    • Organizer
      精密工学会・2013年度春季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都)
    • Year and Date
      2013-03-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ニューロエボリューションによる仮想ロボットの行動制御2012

    • Author(s)
      大江亮介, 鈴木育男, 山本雅人, 古川正志
    • Organizer
      精密工学会・2012年度秋季大会学術講演会,
    • Place of Presentation
      九州工業大学(福岡県)
    • Year and Date
      2012-09-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 仮想飛翔生物の複合的行動生成に関する研究2012

    • Author(s)
      大江亮介
    • Organizer
      複雑インテリジェントシステムサマーワークショップ
    • Place of Presentation
      ロッジニセコベアーズ(北海道)
    • Year and Date
      2012-08-09
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Composite Artificial Neural Network for Controlling Artificial Flying Creature2012

    • Author(s)
      Ryosuke Ooe, Ikuo Suzuki, Masahito Yamamoto, Masashi Furukawa
    • Organizer
      International Conference on Intelligent Autonomous Systems
    • Place of Presentation
      ICC Jeju (韓国・済州島)
    • Year and Date
      2012-06-29
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 行動獲得における目的タスクの多様性と汎化能力2012

    • Author(s)
      大江亮介, 鈴木育男, 山本雅人, 古川正志
    • Organizer
      日本機械学会・ROBOMEC2012
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(静岡県)
    • Year and Date
      2012-05-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://autonomous.complex.ist.hokudai.ac.jp/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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