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神経回路ダイナミクス同定学習のための高次元スパイキングニューロン回路

Research Project

Project/Area Number 20656063
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Communication/Network engineering
Research InstitutionNagaoka University of Technology

Principal Investigator

坪根 正  長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (50334694)

Project Period (FY) 2008 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2010: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2009: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2008: ¥200,000 (Direct Cost: ¥200,000)
Keywordsニューロン / 同定学習 / 発振器 / スパイク
Research Abstract

本課題研究では,スパイク信号を介して生体の神経細胞と人工のニューロン回路が相互通信を行い,高度な情報処理を行うシステムの開発を目指し,生体から得られるスパイク信号を模倣可能なスパイキングニューロン回路の実現と,神経ダイナミクスのオンチップ同定学習システムの構築をことを目的としている.特に,生体の複雑な信号に対応するために,高次元スパイキングニューロン回路の研究を進めている.将来的には,生体の神経細胞が呈するスパイク信号を模倣する人工ニューロン回路が,生体との相互通信を行う.本研究で開発する高次元スパイキングニューロン回路は,生体から取り出されるスパイク信号のみによって学習され,自動的に神経細胞のダイナミクス同定を行うことを目指している.
これに対して本年度は,学習のための実信号の分類や前処理のための最適化手法として新しい郡知能を利用した手法を提案してその効果を示した.また,その最適化手法によって学習可能な簡素なニューロンモデルを提案し,実装に適したスイッチング素子と電流源を基本素子とする回路合成を行い,その回路実験による検証によって有効性を示した.さらに学習機構に適した制御手法を実装して回路実験を進め,安定性やロバスト性に関する理論的見地を得た.

Report

(3 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2011 2010 2009 2008

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] 極めて簡素な区分定数強制発振器にみられる同期現象2010

    • Author(s)
      坪根正, 稲葉直彦, 坪内孝司, 吉永哲哉
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌A

      Volume: J99-A Pages: 375-383

    • NAID

      110008004247

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] BCIにおける事象関連電位を応用した強化学習の可能性の検討2009

    • Author(s)
      山岸佑也, 坪根正, 和田安弘
    • Journal Title

      電気学会論文誌C 129, 8

      Pages: 1601-1608

    • NAID

      10025101830

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stabilizing Unknown Periodic Orbits of a Chaotic Spiking Oscillator2009

    • Author(s)
      Tadashi Tsubone, Yasuhiro Wada
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences E92-A

      Pages: 1308-1315

    • NAID

      10026857596

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 不安定周期軌道のための安定性変換システムの合成2011

    • Author(s)
      川井雄貴, 坪根正
    • Organizer
      電子情報通信学会非線形問題研究
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2011-03-11
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 制約付き最適化のための複数の群を有するPSO2010

    • Author(s)
      本間和弘, 坪根正
    • Organizer
      電子情報通信学会非線形問題研究
    • Place of Presentation
      米子
    • Year and Date
      2010-12-13
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 簡素な区分線形回路の呈する不安定周期軌道の安定性変換2010

    • Author(s)
      川井雄貴, 坪根正
    • Organizer
      第53回自動制御連合講演会
    • Place of Presentation
      高知
    • Year and Date
      2010-11-05
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Synthesis and Analysis of a Pulse-Coupled Spiking Oscillator with Simple Structure2009

    • Author(s)
      Tadashi Tsubone, Yasuhiro Wada,
    • Organizer
      the 2009 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • Place of Presentation
      札幌,日本
    • Year and Date
      2009-10-19
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimation of the direction of arm force by using NIRS signals2009

    • Author(s)
      Takanobu Sato, Tadashi Tsubone, Yasuhiro Wada
    • Organizer
      the 31th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • Place of Presentation
      ミネアポリス,アメリカ
    • Year and Date
      2009-09-04
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] A discrete-time control approach for stabilizing unknown steady state of chaotic spiking oscillators2008

    • Author(s)
      Tadashi Tsubone, Yasuhiro Wada
    • Organizer
      2008 IEEE Workshop on Nonlinear Circuit Networks
    • Place of Presentation
      日本
    • Year and Date
      2008-12-06
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2008-04-01   Modified: 2016-04-21  

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