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非線形システムの事例に基づく逐次学習可能なモデリング手法の構築とその応用

Research Project

Project/Area Number 16700182
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Perception information processing/Intelligent robotics
Research InstitutionWakayama University

Principal Investigator

中村 恭之  和歌山大学, システム工学部, 助教授 (50291969)

Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2004: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
KeywordsPaLM-tree / 線形回帰木 / ロボット学習法 / PaLM-Tree / 非線形回帰木
Research Abstract

与えられた大量の入出力データに内在する写像関係を推定する手法として,入力空間を複数の定義域に分割し,各定義域内の入力に対応する出力値の推定値を,各定義域とそれに対応する値域に含まれる入出力データに対して線形写像を当てはめることによって,入出力データ間の非線形写像関係を複数の線形写像で表現する方法(線形回帰木と呼ぶ)がある.これまでの方法では,出力データはスカラー値しか扱えない,汎化性能を追求するあまり複雑な手続き,パラメータ調整が必要となっていた.
そこで,本研究では,出力変数はスカラー量のみを扱うだけでなくベクトル量も扱えるように改良し,さらに,推定される線形写像の汎化性を向上させるため,画像の領域分割処理として有名なSplit-and-Mergeアルゴリズムに基づいた処理も行い,許容される推定誤差に関するパラメータを与えるのみで写像が推定できるようにしたソフトウェアを開発した.本研究では,データ空間の分割様式が2分木により表現されているので,新たな入力が与えられた場合に,与えられた入力がどの部分空間に属するのかを高速に求めることが可能になっている.また,各部分領域内のデータに対して求められた回帰係数,平均値は,2分木の終端ノードに格納されているので,新たな入力に対して2分木を探索することで,高速に推定出力を計算することができる.このように2分木構造のtreeが構築されるので、本アルゴリズムをPaLM-treeと呼び,また,構築される木構造のこともPaLM-treeと呼んでいる.
研究成果としては,従来からの線形回帰木に関する研究のサーベイ,PaLM-treeの基本アルゴリズムの提案,PaLM-treeを用いた能動カメラシステム制御の高性能化,PaLM-treeのパターン認識問題への応用等の成果が得られている.PaLM-treeの基本アルゴリズムに関しては特許を出願している.また,このテーマでの研究は引き続き行っており,PaLM-treeのさらなる汎か性能向上を目指して,部分領域における関数近似を多変数多項式で行い適切な多項式の次数と分割位置をMDL基準を用いて決定する手法や,ラジコンカーの走行データを事例として蓄積しPaLM-treeにより状態遷移モデルを推定して,このモデルを基にラジコンカーを制御して意図的にスピンターンやドリフト走行を行うことを目指した研究を行い,従来手法に比べて良好な結果が得られることを確認した.

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2006 2005 2004

All Journal Article (11 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] 機械学習法のロボット知能化システムへの応用(1)2006

    • Author(s)
      中村恭之
    • Journal Title

      機械の研究 Vol.58, No.1

      Pages: 7-16

    • NAID

      40007083389

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 機械学習法のロボット知能化システムへの応用(2)2006

    • Author(s)
      中村恭之
    • Journal Title

      機械の研究 Vol.58, No.2

      Pages: 263-267

    • NAID

      40007121035

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 非線形写像学習のためのPaLM-treeの提案2005

    • Author(s)
      中村恭之, 加藤丈和, 和田俊和
    • Journal Title

      日本ロボット学会誌 Vol.23, No.6

      Pages: 732-742

    • NAID

      10019037777

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] High Performance Control of Active Camera Head Using PaLM-tree2005

    • Author(s)
      T.Nakamura, Y.Sakata, T.Wada, H.Wu
    • Journal Title

      IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics

      Pages: 963-968

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] データ空間の再帰的分割に基づく非線形写像学習-回帰木の今昔-2005

    • Author(s)
      中村恭之, 和田俊和
    • Journal Title

      情報処理学会誌 Vol.46, No.9

      Pages: 1030-1038

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 計画と実行の反復による車輪型移動ロボットの滑り運動学習2005

    • Author(s)
      川原輝美, 中村恭之, 和田俊和
    • Journal Title

      第10回ロボティクスシンポジア予稿集

      Pages: 405-409

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 非線形写像学習のためのPaLM-treeの提案とその応用2004

    • Author(s)
      中村恭之, 加藤英介, 和田俊和
    • Journal Title

      第9回ロボティクスシンポジア予稿集

      Pages: 360-366

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] PaLM-treeによる車輪型移動ロボットの行動計画2004

    • Author(s)
      川原輝美, 中村恭之, 和田俊和
    • Journal Title

      ロボティクスメカトロニクス講演会'04 講演論文集

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 非線形写像学習アルゴリズムPaLM-treeを用いた顔方向推定2004

    • Author(s)
      佐藤哲, 和田俊和, 中村恭之
    • Journal Title

      第3回情報科学技術フォーラム講演論文集

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 回帰木を用いた非線形写像の学習と識別問題への応用2004

    • Author(s)
      和田俊和, 中村恭之
    • Journal Title

      情報処理学会CVIM研究会資料 2004-CVIM-145

      Pages: 203-210

    • NAID

      110003274092

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  • [Journal Article] 情報量基準に基づく区分的関数当てはめによる写像学習2004

    • Author(s)
      上江洲吉美, 中村恭之, 和田俊和
    • Journal Title

      電子情報通信学会NLC研究会資料 NLC2004-99

      Pages: 13-18

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 非線形写像学習コンピュータプログラム,および記録媒体2005

    • Inventor(s)
      中村 恭之, 和田 俊和
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人和歌山大学
    • Industrial Property Number
      2005-159328
    • Filing Date
      2005-05-31
    • Related Report
      2005 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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