Function Approximation Using Selective Desensitization Neural Networks and its Applications

• Project/Area Number: 22300079
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Sensitivity informatics/Soft computing
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: MORITA Masahiko 筑波大学, システム情報系, 教授 (00222349)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): TANAKA Fumihide 筑波大学, システム情報系, 准教授 (50512787)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): HASEGAWA Yasuhisa 筑波大学, システム情報系, 准教授 (70303675)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000); Fiscal Year 2013: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2012: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2011: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2010: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: ニューラルネットワーク / 関数近似 / 筋電位 / 強化学習 / 選択的不感化ニューラルネット / 筋電位信号 / 教育支援 / 機械学習 / パターン認識

Research Abstract

Selective desensitization neural networks (SDNNs) have superior ability of function approximation to existing methods. We performed studies on SDNNs and their applications to human support systems. As a result, we achieved better performance in electromyogram classification and reinforcement learning of a robot. We also developed support systems for child education and communication using robot and human interface technologies.

Research Products

• [Journal Article] Direct estimation of hand motion speed from surface EMG using selective desensitization neural network (2014)
  • Author(s): Horie, K., Suemitsu, A., and Morita, M.
  • Journal Title: Proceedings of the 2014 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing Volume: - Pages: 661-664
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Telepresence robot helps children in communicating with teachers who speak a different language (2014)
  • Author(s): Tanaka, F., Takahashi, T., Matsuzoe, S., Tazawa, N., and Morita, M.
  • Journal Title: Proceedings of the 2014 ACM/IEEE International Conference on Human-Robot Interaction Volume: - Pages: 399-406
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Telepresence robot helps children in communicating with teachers who speak a different language (2013)
  • Author(s): Fumihide Tanaka, Takahashi Toshimitsu, Shizuko Matsuzoe, Nao Tazawa and Morita Masahiko
  • Journal Title: Proceedings of the 2014 ACM/IEEE International Conference on Human-Robot Interaction Pages: 399-406
  • DOI: 10.1145/2559636.2559654
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tricycle-style operation interface for children to control a telepresence robot (2013)
  • Author(s): Fumihide Tanaka, Takahashi Toshimitsu and Morita Masahiko
  • Journal Title: Advanced Robotics Volume: Vol. 27, No. 17 Pages: 1375-1384
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tricycle-style operation interface for children to control a telepresence robot (2013)
  • Author(s): Tanaka, F., Takahashi, T., and Morita, M
  • Journal Title: Advanced Robotics Volume: 27 Issue: 17 Pages: 1375-1384
  • DOI: 10.1080/01691864.2013.826782
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Child-operated telepresence robot: a field trial connecting classrooms between Australia and Japan (2013)
  • Author(s): Tanaka, F., Takahashi, T., Matsuzoe, S., Tazawa, N., and Morita, M.
  • Journal Title: Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems Volume: - Pages: 5896-5901
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 子どものこころとからだを動かすロボット (2013)
  • Author(s): 田中文英
  • Journal Title: 人工知能学会誌 Volume: Vol.28(2) Pages: 290-293
• [Journal Article] 幼児教育現場におけるソーシャルロボット研究とその応用 (2011)
  • Author(s): 田中文英
  • Journal Title: 日本ロボット学会誌 Volume: Vol. 29, No. 1 Pages: 19-22
  • NAID: 10027648464
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 階層型ニューラルネットの2変数関数近似能力の比較 (2011)
  • Author(s): 野中和明,田中文英,森田昌彦
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌(D) Volume: Vol. J94-D, No. 12 Pages: 2114-2125
  • NAID: 110008798729
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 階層型ニューラルネットの2変数関数近似能力の比較 (2011)
  • Author(s): 野中和明
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌(D) Volume: J-94D Pages: 2114-2125
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Operational Feedback Considering Social Contingency for Robot Teleoperation (2011)
  • Author(s): Toshimitsu Takahashi
  • Journal Title: Proceedings of the 2011 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics Pages: 234-239
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Practical surface EMG pattern classification by using a selective desensitization neural network, Neural Information Processing (Part II) (2010)
  • Author(s): Hiroshi Kawata, Fumihide Tanaka, Atsuo Suemitsu and Masahiko Morita
  • Journal Title: Lecture Notes in Computer Science Volume: Vol. 6444 Pages: 42-49
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Brain-like computing based on distributed representations and neurodynamics (2010)
  • Author(s): Ken Yamane and Masahiko Morita
  • Journal Title: New Generation Computing Volume: Vol. 28, No. 4 Pages: 321-338
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 選択的不感化ニューラルネットを用いた強化学習の価値関数近似 (2010)
  • Author(s): 新保智之,山根健,田中文英,森田昌彦
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌(D) Volume: Vol. J93-D, No. 6 Pages: 837-847
  • NAID: 110007618357
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 選択的不感化ニューラルネットを用いた強化学習の価値関数近似 (2010)
  • Author(s): 新保智之
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌(D) Volume: J93-D Pages: 837-847
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Brain-like computing based on distributed representations and neurodynamics (2010)
  • Author(s): Ken Yamane
  • Journal Title: New Generation Computing Volume: 28 Pages: 32-338
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Practical surface EMG pattern classification by using a selective desensitization neural network (2010)
  • Author(s): Hiroshi Kawata
  • Journal Title: Neural Information Processing(Part II) Volume: 6444 Pages: 4-49
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct estimation of hand motion speed from surface electromyograms using a selective desensitization neural network
  • Author(s): Kazumasa Horie, Atsuo Suemitsu and Masahiko Morita
  • Journal Title: Journal of Signal Processing Volume: (掲載決定済)
  • NAID: 130004678189
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ニューラルネットによるパターン分類におけるパターンコーディングの効果 (2013)
  • Author(s): 丹野智博,堀江和正,小林高彰,森田昌彦
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 沖縄科学技術大学院大学
  • Year and Date: 2013-06-28
• [Presentation] Educational use of robots manipulated by children (2013)
  • Author(s): Fumihide Tanaka
  • Organizer: 8th ACM/IEEE International Conference on Human-Robot Interaction, Workshop on Collaborative Manipulation
  • Place of Presentation: 日本科学未来館(東京都)
  • Year and Date: 2013-03-03
  • Invited
• [Presentation] Half-vs-Half法を適用した選択的不感化ニューラルネットによる筋電パターンの多クラス分類 (2012)
  • Author(s): 堀江和正,末光厚夫,森田昌彦
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 沖縄科学技術大学院大学
  • Year and Date: 2012-06-28
• [Presentation] Care-Receiving Robot to Promote Children's Learning by Teaching (2012)
  • Author(s): Fumihide Tanaka
  • Organizer: 7th ACM/IEEE International Conference on Human-Robot Interaction
  • Place of Presentation: Boston, USA
  • Year and Date: 2012-03-07
  • Invited
• [Presentation] Care-Receiving Robot to Promote Children's Learning by Teaching (2012)
  • Author(s): 田中文英
  • Organizer: 7th ACM/IEEE International Conference on Human-Robot Interaction
  • Place of Presentation: Hilton Back Bay, Boston, USA(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-07
• [Presentation] 選択的不感化ニューラルネットの2変数関数の近似能力 (2011)
  • Author(s): 野中和明,田中文英,森田昌彦
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 琉球大学
  • Year and Date: 2011-06-24
• [Presentation] 選択的不感化ニューラルネットを用いた連続状態行動空間におけるQ学習 (2011)
  • Author(s): 小林高彰,澁谷長史,田中文英,森田昌彦
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 琉球大学
  • Year and Date: 2011-06-24
• [Presentation] 選択的不感化ニューラルネットの2変数関数の近似能力 (2011)
  • Author(s): 野中和明
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 琉球大学(沖縄県)
  • Year and Date: 2011-06-24
• [Presentation] 選択的不感化ニューラルネットを用いた連続状態行動空間におけるQ学習 (2011)
  • Author(s): 小林高彰
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 琉球大学(沖縄県)
  • Year and Date: 2011-06-24
• [Presentation] 選択的不感化ニューラルネットを用いた表面筋電位信号からの手の動作識別 (2010)
  • Author(s): 川田浩史,末光厚夫,森田昌彦
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 琉球大学
  • Year and Date: 2010-06-18
• [Presentation] 選択的不感化ニューラルネットを用いた表面筋電位信号からの手の動作識別 (2010)
  • Author(s): 川田浩史
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 琉球大学噌縄県
  • Year and Date: 2010-06-18
• [Presentation] 選択的不感化ニューラルネットを用いた関数近似器による強化学習 (2010)
  • Author(s): 新保智之,山根健,田中文英,森田昌彦
  • Organizer: 情報処理学会創立50周年記念全国大会
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-10
• [Presentation] 選択的不感化ニューラルネットを用いた表面筋電位信号からの手の動作推定 (2010)
  • Author(s): 川田浩史,山根健,末光厚夫,森田昌彦
  • Organizer: 情報処理学会創立50周年記念全国大会
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-10
• [Presentation] ニューラルネットによるパターン分類におけるパターンコーディングの効果
  • Author(s): 丹野智博，堀江和正，小林高彰，森田昌彦
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 沖縄科学技術大学院大学
• [Presentation] Half-vs-Half法を適用した選択的不感化ニューラルネットによる筋電パターンの多クラス分類
  • Author(s): 堀江和正
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 沖縄科学技術大学院大学（沖縄県）
• [Presentation] 2種類のTD誤差を用いた脳における状態価値の計算モデル
  • Author(s): 篠塚正成
  • Organizer: 電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • Place of Presentation: 沖縄科学技術大学院大学（沖縄県）
• [Presentation] Evaluation of a tricycle-style teleoperational interface for children: a comparative experiment with a video game controller
  • Author(s): Fumihide Tanaka
  • Organizer: 21st IEEE International Symposium on Robot and Human Interactive Communication
  • Place of Presentation: Paris（フランス）
• [Presentation] 子ども向け遠隔ロボット操作インタフェースの比較実験
  • Author(s): 田中文英
  • Organizer: 第30回日本ロボット学会学術講演会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道）
• [Presentation] 子どもたちのためのロボット技術
  • Author(s): 田中文英
  • Organizer: 第1回JST／日本学術会議・シンポジウム「情報学による未来社会のデザイン～健全でスマートな社会システムに向けて～」
  • Place of Presentation: 学術総合センター（東京都）
• [Presentation] Educational Use of Robots Manipulated by Children
  • Author(s): Fumihide Tanaka
  • Organizer: 8th ACM/IEEE International Conference on Human-Robot Interaction, Workshop on Collaborative Manipulation
  • Place of Presentation: 日本科学未来館（東京都）
  • Invited
• [Remarks]
  • URL: http://volga.esys.tsukuba.ac.jp/demo/
• [Remarks] 研究紹介（各種デモンストレーション）
  • URL: http://volga.esys.tsukuba.ac.jp/demo/
• [Remarks] 研究成果のデモ
  • URL: http://volga.esys.tsukuba.ac.jp/demo/
• [Remarks]
  • URL: http://volga.esys.tsukuba.ac.jp/~mor/
• [Remarks]
  • URL: http://volga.esys.tsukuba.ac.jp/~mor/
• [Patent(Industrial Property Rights)] Classification Estimating System and Classification Estimating Program (2012)
  • Inventor(s): Masahiko Morita, Hiroshi Kawata
  • Industrial Property Rights Holder: University of Tsukuba
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2012-01-13
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 分類推定システムおよび分類推定プログラム (2011)
  • Inventor(s): 森田昌彦,川田浩史
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人 筑波大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2011-522736
  • Filing Date: 2011-10-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] 分類推定システムおよび分類推定プログラム (2011)
  • Inventor(s): 森田昌彦
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人筑波大学
  • Industrial Property Number: 2011-522736
  • Filing Date: 2011-10-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] 分類推定システムおよび分類推定プログラム (2010)
  • Inventor(s): 森田昌彦,川田浩史
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人 筑波大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2010-07-14
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 分類推定システムおよび分類推定プログラム (2010)
  • Inventor(s): 森田昌彦, 川田浩史
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人 筑波大学
  • Filing Date: 2010-07-14
  • Overseas