| Project/Area Number |
20H03331
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 45050:Physical anthropology-related
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
Ogihara Naomichi 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70324605)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 幸太 大阪大学, 大学院人間科学研究科, 助教 (20816540)
叶賀 卓 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 (40803903)
村井 昭彦 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, 研究チーム長 (90637274)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
|
|---|
| Keywords | 歩行シミュレーション / 深層強化学習 / 歩行生成 / 順動力学 / 足部モデル |
|---|
| Outline of Research at the Start |
ヒトの精密3次元神経筋骨格モデルを構築し、深層強化学習を活用してヒトの実3次元歩行運動を相応の精度で再現できる二足歩行運動の動力学的シミュレーションを構築することを目的とする。そして計算機内に再現する歩行の神経筋骨格系全体の振る舞いを解析することを通して、ヒトの二足歩行運動の神経情報処理と、ヒトの身体構造に内在する歩行生成知能を構成論的に読み解くとともに、その人類学への応用、具体的には直立二足歩行の起源の解明、および加齢や疾患に伴う歩行障害の予測や介入法の確立、への応用可能性を示すことを目指す。
|
| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we constructed a dynamic simulation of bipedal locomotion capable of reproducing human actual 3D walking movements by utilizing a human 3D neuromusculoskeletal model and deep reinforcement learning. The musculoskeletal model employed in this research consisted of a deep neural network that outputs 22 muscle activations from 97 sensory inputs. We attempted deep reinforcement learning for bipedal locomotion based on the Deep Deterministic Policy Gradient method. As a result, although issues remain, it became possible to generate bipedal locomotion.
Additionally, we successfully constructed an anatomically precise 3D finite element model of the human foot. By utilizing kinematic data during human bipedal locomotion, we reproduced skeletal dynamics of the foot during walking within a computational environment.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究の学術的・社会的意義は、ヒトの歩行生成メカニズムにかかわる様々な仮説を検証するプラットフォームの基礎を構築した点にある。具体的には、二足歩行の進化の道筋に構成論的に迫るための、「仮想進化シミュレーション」、高齢者における転倒リスクの増大メカニズムを検討する「仮想歩行障害シミュレーション」など歩行シミュレーションの実用化への道筋をつけた。
|
