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報酬に基づいた運動・感覚の抽象化によるミラーニューロンシステムモデル

Research Project

Project/Area Number 13J00756
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

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

Principal Investigator

河合 祐司  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords生体運動検出 / 予測学習 / 統語カテゴリ / 言語発達 / ミラーニューロンシステム / 2/3乗則 / 新生児
Outline of Annual Research Achievements

新生児期に可能とされる生体運動の検出を発達最初期のミラーニューロンシステムと位置づけ,その計算論モデルを提案した.新生児は,視覚経験に乏しいにもかかわらず,観察した生体運動とそうでない運動を区別できるという報告がある.本研究では,胎児期の運動情報が抽象化され,新生児はそれに基づいて視覚情報を自身の運動に類似しているかどうかを識別しているという仮説を立てた.四肢の運動情報をニューラルネットワークで抽象化し,その学習済みのネットワークに視覚情報を入力する.その誤差が小さければ生体運動,誤差が大きければ非生体運動とみなされる.生物学的に妥当な前提条件での下,このモデルをシミュレーション実験により検証し,抽象化に必要なネットワーク条件等を明らかにした.このモデルは発達初期のミラーニューロンシステムの獲得が,視覚情報に依らず,運動情報(運動経験)のみにより実現される可能性を示す.
また,ミラーニューロンシステムと関係が深いとされる言語について,その発達をモデル化することで,より発達後期のミラーニューロンシステムモデルへの足がかりとした.ミラーニューロンシステムと言語の脳領域は一部重複しており,それらの共通基盤の議論がなされている.そこで,本研究では,その計算論的基盤が系列情報の抽象化にあるとし,語系列の抽象化による語カテゴリ(品詞)の学習モデルを提案した.幼児は三歳から五歳にかけて,名詞や動詞といった語カテゴリを理解し始めるという報告がある.本研究が提案するモデルでは,隠れマルコフモデルを用いて語系列を抽象化し,その隠れマルコフモデルの状態数(カテゴリ数)を増加させることで,幼児の語カテゴリ獲得を表現した.シミュレーションにより,提案モデルが幼児の文法発達を再現できることを確認した.以上より,系列情報の抽象化という,ミラーニューロンシステムの計算原理の仮説を立てることができた.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (7 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 幼児の統語発達モデル:日本語,英語,中国語の言語構造を反映した統語範疇の獲得過程2015

    • Author(s)
      河合祐司,大嶋悠司,笹本勇輝,長井志江,浅田稔
    • Journal Title

      認知科学

      Volume: 22 Pages: 475-479

    • NAID

      130005132079

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] A model for biological motion detection based on motor prediction in the dorsal premotor area2014

    • Author(s)
      Yuji Kawai, Yuji Oshima, Yuki Sasamoto, Yukie Nagai, and Minoru Asada
    • Organizer
      The 4th Joint IEEE International Conference on Development and Learning and on Epigenetic Robotics
    • Place of Presentation
      Genoa, Italy
    • Year and Date
      2014-10-13 – 2014-10-16
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Computational model for syntactic development: Identifying how children learn to generalize nouns and verbs for different languages2014

    • Author(s)
      Yuji Kawai, Minoru Asada, and Yukie Nagai
    • Organizer
      The 4th Joint IEEE International Conference on Development and Learning and on Epigenetic Robotics
    • Place of Presentation
      Genoa, Italy
    • Year and Date
      2014-10-13 – 2014-10-16
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 幼児の統語発達モデル:日本語,英語,中国語の言語構造を反映した統語範疇の獲得過程2014

    • Author(s)
      河合祐司,大嶋悠司,笹本勇輝,長井志江,浅田稔
    • Organizer
      日本認知科学会第31回大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2014-09-18 – 2014-09-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 背側運動前野の運動予測機能に基づく生体運動検出モデル2014

    • Author(s)
      河合祐司,浅田稔,長井志江
    • Organizer
      ニューロコンピューティング研究会(NC)
    • Place of Presentation
      沖縄科学技術大学院大学
    • Year and Date
      2014-06-23 – 2014-06-25
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 新生児期のバイオロジカルモーション知覚モデル : 胎児期での運動による生体運動不変性の獲得2013

    • Author(s)
      河合 祐司
    • Organizer
      日本赤ちゃん学会第13回学術集会
    • Place of Presentation
      アクロス福岡(福岡市中央区天神)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 予測による生体運動の不変性抽出 : 生体運動知覚の計算論モデル2013

    • Author(s)
      河合 祐司
    • Organizer
      日本赤ちゃん学会若手部会 第1回研究合宿
    • Place of Presentation
      晴海グランドホテル(東京都中央区晴海3-8-1)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 予測機能に基づく生体運動知覚の計算論モデル2013

    • Author(s)
      河合 祐司
    • Organizer
      身体性認知科学と実世界応用に関する若手研究専門委員会(ECSRA) 第10回研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Book] RoboCup 2012 : Robot Soccer World Cup XVI Lecture Notes in Computer Science2013

    • Author(s)
      Y. Kawai, J. Park, T. Horii, Y. Oshima, K. Tanaka, H. Mori, Y. Nagai, T. Takuma, and M. Asada
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 浅田研究室webページ

    • URL

      http://www.er.ams.eng.osaka-u.ac.jp/asadalab/index.html

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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