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Development of a deep learning implementation scheme using belief propagation

Research Project

Project/Area Number 18K11488
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 61040:Soft computing-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Ichisugi Yuuji  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (30356464)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐野 崇  東洋大学, 情報連携学部, 講師 (00710295)
中田 秀基  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 上級主任研究員 (80357631)
高橋 直人  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (40357380)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsベイジアンネットワーク / 深層学習 / 大脳皮質 / 確率伝搬アルゴリズム / 階層型強化学習 / 認知アーキテクチャ / 確率伝搬法 / 計算論的神経科学
Outline of Final Research Achievements

We have previously developed a deep learning algorithm, BESOM, which mimics features of the human cortex. In this study, we improved the conditional probability table model of BESOM to increase its expressive power, while at the same time leading to efficient inference and learning algorithms.
We also proposed RGoal, a hierarchical reinforcement learning architecture that enables recursive subroutine calls, as one of the candidates for BESOM's killer applications.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

設計した BESOM の条件付確率表モデルおよび階層型強化学習 RGoal はヒトの大脳皮質および前頭前野の計算論的モデルの有望な候補であり、ヒトの認識・思考・言語理解などの高次機能のモデルを計算機上で大規模シミュレーションするための基盤技術となり得る。さらに将来は、ヒトの知能の理解や、ヒトに匹敵する高い汎用性を持つ人工知能の実現につながると考えている。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (17 results)

  • [Journal Article] A noniterative solution to the inverse Ising problem using a convex upper bound on the partition function2022

    • Author(s)
      Sano Takashi
    • Journal Title

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      Volume: 2022 Issue: 2 Pages: 023406-023406

    • DOI

      10.1088/1742-5468/ac50b1

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Performance of Domain Adaptation Schemes in Video Action Recognition using Synthetic Data2022

    • Author(s)
      Hana Isoi, Atsuko Takefusa, Hidemoto Nakada, Masato Oguchi
    • Journal Title

      Proc. of The 2022 4th Intern National Conference on Image, Video and Signal Processing (IVSP 2022)

      Volume: -

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stochastic Neural Variational Learning of Noisy-OR Bayesian Networks for Images2021

    • Author(s)
      Sano Takashi、Ichisugi Yuuji
    • Journal Title

      Proc. of 2021 The 5th International Conference on Advances in Artificial Intelligence (ICAAI)

      Volume: - Pages: 72-76

    • DOI

      10.1145/3505711.3505721

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hierarchical Reinforcement Learning with Unlimited Recursive Subroutine Calls2019

    • Author(s)
      Ichisugi Yuuji、Takahashi Naoto、Nakada Hidemoto、Sano Takashi
    • Journal Title

      Artificial Neural Networks and Machine Learning - ICANN 2019: Deep Learning, Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 11728 Pages: 103-114

    • DOI

      10.1007/978-3-030-30484-3_9

    • ISBN
      9783030304836, 9783030304843
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Formal Model of the Mechanism of Semantic Analysis in the Brain2018

    • Author(s)
      Ichisugi Yuuji、Takahashi Naoto
    • Journal Title

      Advances in Intelligent Systems and Computing

      Volume: 848 Pages: 128-137

    • DOI

      10.1007/978-3-319-99316-4_17

    • ISBN
      9783319993157, 9783319993164
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Toward Human-Like Sentence Interpretation -a Syntactic Parser Implemented as a Restricted Quasi Bayesian Network-2018

    • Author(s)
      Takahashi Naoto、Ichisugi Yuuji
    • Journal Title

      Advances in Intelligent Systems and Computing

      Volume: 848 Pages: 301-309

    • DOI

      10.1007/978-3-319-99316-4_40

    • ISBN
      9783319993157, 9783319993164
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 汎用人工知能のためのプログラム合成対象言語 Pro5Lang のエピソード記憶機構2022

    • Author(s)
      一杉裕志,中田秀基,高橋直人,竹内泉,佐野崇
    • Organizer
      第20回 人工知能学会 汎用人工知能研究会(SIG-AGI)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 合成データを用いた教師なしドメイン適応による室内動作認識手法の検討2022

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      礒井 葉那, 竹房 あつ子, 中田 秀基, 小口 正人
    • Organizer
      第14回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム (DEIM)
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  • [Presentation] 報酬最大化原理にもとづく脳型AGIアーキテクチャの構想2021

    • Author(s)
      一杉裕志
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      第18回 人工知能学会 汎用人工知能研究会(SIG-AGI)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 動作認識のための合成データ活用に向けたドメイン適応手法の検討2021

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      礒井 葉那, 竹房 あつ子, 中田 秀基, 小口 正人
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      パターン認識・メディア理解研究会 (PRMU2021-5)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 合成動画データを用いた学習でのドメイン適応による動作認識精度の比較2021

    • Author(s)
      礒井 葉那, 竹房 あつ子, 中田 秀基, 小口 正人
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      第24回画像の認識・理解シンポジウム
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 物体操作に適したワーキングメモリを持つ汎用人工知能アーキテクチャの検討2020

    • Author(s)
      一杉裕志, 中田秀基, 高橋直人, 佐野崇
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      第16回 人工知能学会 汎用人工知能研究会(SIG-AGI)
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 脳の自律的プログラム合成機構のモデルに向けて: 2層ベイジアンネットによる記号処理命令の獲得・実行機構2020

    • Author(s)
      一杉裕志, 中田秀基, 高橋直人, 佐野崇
    • Organizer
      第15回 人工知能学会 汎用人工知能研究会(SIG-AGI)
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Noisy-OR, Noisy-AND ゲートによる位置不変性の変分学習2020

    • Author(s)
      佐野崇, 一杉裕志
    • Organizer
      第16回 人工知能学会 汎用人工知能研究会(SIG-AGI)
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ベイジアンネットを用いた袋小路文読解モデル2020

    • Author(s)
      高橋直人、竹内泉、一杉裕志
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      言語処理学会第27回年次大会(NLP2021)
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Julia言語を用いた分散並列実行環境の構築2020

    • Author(s)
      中田秀基
    • Organizer
      コンピュータシステム研究会 (CPSY)
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 推論規則の価値を階層型強化学習 RGoal を用いて学習する手法の提案2019

    • Author(s)
      一杉裕志, 中田秀基, 高橋直人, 佐野崇
    • Organizer
      第14回 人工知能学会 汎用人工知能研究会(SIG-AGI)
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 階層型強化学習 RGoal を用いた記号推論の実現手法の検討2019

    • Author(s)
      一杉裕志、中田秀基、高橋直人、佐野崇
    • Organizer
      第12回 人工知能学会 汎用人工知能研究会(SIG-AGI)
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 階層型強化学習 RGoal アーキテクチャへの再帰呼び出し用スタックの導入2019

    • Author(s)
      一杉裕志、高橋直人、中田秀基、佐野崇
    • Organizer
      人工知能学会全国大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ニューラルネットワーク最適化によるNoisy-ORベイジアンネットワークの変分ベイズ学習2019

    • Author(s)
      佐野崇、一杉裕志
    • Organizer
      第29回 日本神経回路学会全国大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] RGoal Architecture: 再帰的にサブゴールを設定できる階層型強化学習アーキテクチャ2018

    • Author(s)
      一杉裕志,高橋直人,中田秀基,佐野崇
    • Organizer
      第9回 人工知能学会 汎用人工知能研究会(SIG-AGI)
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Noisy-OR, ANDゲートを用いたベイジアンネットワークにおける特徴のプーリング2018

    • Author(s)
      佐野崇,一杉裕志
    • Organizer
      第9回 人工知能学会 汎用人工知能研究会(SIG-AGI)
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 単一化の機構を利用した階層型強化学習のテーブル圧縮手法の検討2018

    • Author(s)
      一杉裕志,高橋直人,中田秀基,佐野崇
    • Organizer
      第10回 人工知能学会 汎用人工知能研究会(SIG-AGI)
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      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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