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Theoretical Study on Probabilistic Slow Feature Analysis and Its Applications to Recognition Functions

Research Project

Project/Area Number 25730147
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Soft computing
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

Omori Toshiaki  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10391898)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2013: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords統計的機械学習 / 高次元データ駆動科学 / 確率的時系列解析 / 情報統計力学 / ベイズ推論 / 深層学習 / ニューラルネットワーク / 情報計測 / 確率的Slow Feature Analysis / データ駆動科学 / 知的学習論 / 状態空間モデル / センサデータ / 潜在情報抽出 / 数理データサイエンス / 情報認識 / 確率的情報処理 / 動画像認識 / 機械学習 / 多次元データ / データ駆動型アプローチ / ダイナミクス / 潜在ダイナミクス / 人工知能 / ベイズ統計学 / 教師なし学習 / 空間認識 / 場所細胞 / 確率伝搬法 / EMアルゴリズム / 情報抽出 / 時系列解析 / ビッグデータ
Outline of Final Research Achievements

Due to recent developments in information technology and measurement technology, the data that we deal with have become large and high-dimensional. Therefore, it becomes more important to establish information processing techniques for extracting substantial information from high-dimensional time-series data. In this study, we have proposed statistical algorithms based on slow feature analysis in order to realize extraction of latent features and information recognitions in high-dimensional time-series data.

Report

(5 results)
  • 2016 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2015 Research-status Report
  • 2014 Research-status Report
  • 2013 Research-status Report
  • Research Products

    (72 results)

All 2017 2016 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (17 results) (of which Peer Reviewed: 14 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 8 results) Presentation (46 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 5 results) Remarks (9 results)

  • [Journal Article] Bayesian Estimation of Neural Systems using Particle-Gibbs2017

    • Author(s)
      Hiroaki Inoue, Toshiaki Omori
    • Journal Title

      Proceedings of International Conference on Intelligent Systems, Metaheuristics & Swarm Intelligence

      Volume: -

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  • [Journal Article] Nonparametric Estimation for Membrane Resistances Distributed Non-Uniformly in Neurons2017

    • Author(s)
      Seiya Yabuuchi, Toshiaki Omori
    • Journal Title

      Proceedings of International Conference on Intelligent Systems, Metaheuristics & Swarm Intelligence

      Volume: -

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    • Author(s)
      T. Omori, T. Kuwatani, A. Okamoto, and K. Hukushima
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 94(3) Issue: 3 Pages: 033305-033305

    • DOI

      10.1103/physreve.94.033305

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  • [Journal Article] Extracting Nonlinear Spatiotemporal Dynamics in Active Dendrites Using Data-driven Statistical Approach2016

    • Author(s)
      Toshiaki Omori, Koji Hukushima
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 699

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  • [Journal Article] 回帰問題への機械学習的アプローチ~スパース性に基づく回帰モデリング~2015

    • Author(s)
      大森敏明
    • Journal Title

      システム制御情報学会誌

      Volume: 59 Pages: 151-156

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    • Author(s)
      Atsushi Okamoto, Tatsu Kuwatani, Toshiaki Omori, Koji Hukushima
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 92

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    • Author(s)
      Hiroaki Inoue, Toshiaki Omori
    • Journal Title

      Proceedings of 16th International Symposium on Advanced Intelligent Systems

      Pages: 819-826

    • NAID

      40020472533

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    • Author(s)
      Shinichi Kataoka, Toshiaki Omori
    • Journal Title

      Proceedings of 16th International Symposium on Advanced Intelligent Systems

      Pages: 812-818

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  • [Journal Article] 海馬錐体細胞における電気特性の不均一性分布と細胞内信号伝播の連関2014

    • Author(s)
      大森敏明
    • Journal Title

      日本神経回路学会誌

      Volume: 21 Pages: 115-121

    • NAID

      130004713863

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    • Author(s)
      Toshiaki Omori
    • Journal Title

      Proceedings of 21th International Conference on Neural Information Processings

      Volume: 1 Pages: 27-34

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      Akihito Takeuchi and Toshiaki Omori
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      Takafumi Shimamoto, Toshiaki Omori, Toru Aonishi and Seiichi Ozawa
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      Pages: 1614-1616

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      Yotsukura Shimpei, Toshiaki Omori, Kenji Nagata, Masato Okada
    • Journal Title

      IPSJ Transaction on Mathematical Modeling and Its Applications

      Volume: 7 Pages: 15-21

    • NAID

      110009667390

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      Toshiaki Omori, Toru Aonishi, Masato Okada
    • Journal Title

      Advances in Cognitive Neurodynamics

      Volume: 3 Pages: 649-655

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    • Author(s)
      Toshiaki Omori
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      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 8228 Pages: 108-116

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    • Author(s)
      萬田暁,北園淳,大森敏明,岡田真人
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      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: 113(315) Pages: 1-6

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  • [Journal Article] ビッグデータの利活用と機械学習研究2013

    • Author(s)
      大森敏明
    • Journal Title

      電気学会誌

      Volume: 133 Pages: 633-633

    • NAID

      10031193684

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  • [Presentation] Bayesian Estimation of Neural Systems using Particle-Gibbs2017

    • Author(s)
      Hiroaki Inoue, Toshiaki Omori
    • Organizer
      International Conference on Intelligent Systems, Metaheuristics & Swarm Intelligence
    • Place of Presentation
      九龍(香港)
    • Year and Date
      2017-03-26
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nonparametric Estimation for Membrane Resistances Distributed Non-Uniformly in Neurons2017

    • Author(s)
      Seiya Yabuuchi, Toshiaki Omori
    • Organizer
      International Conference on Intelligent Systems, Metaheuristics & Swarm Intelligence
    • Place of Presentation
      九龍(香港)
    • Year and Date
      2017-03-26
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  • [Presentation] 神経樹状突起における電気的応答特性の抽出~データ駆動型アプローチによるダイナミクス推定~2017

    • Author(s)
      神経樹状突起における電気的応答特性の抽出~データ駆動型アプローチによるダイナミクス推定~
    • Organizer
      北海道大学大学院理学研究院 数学部門,北海道大学電子科学研究所附属 社会創造数学研究センター,クロスボーダーシンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • Year and Date
      2017-01-08
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    • Invited
  • [Presentation] Bayesian Inversion Analysis of Dendritic Nonlinear Dynamics2016

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      Toshiaki Omori, Koji Hukushima
    • Organizer
      Cell Symposia: Big Questions in Neuroscience
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      サンディエゴ(アメリカ合衆国)
    • Year and Date
      2016-11-11
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  • [Presentation] 岩石―水相互作用を支配する不均質反応ダイナミクスの統計的推定2016

    • Author(s)
      大森敏明,桑谷立,岡本敦,福島孝治
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学泉キャンパス(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-22
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  • [Presentation] 神経細胞の位相応答曲線とスパイクトリガー平均のスパース同時推定2016

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      新垣万,五十嵐康彦,大森敏明,岡田真人
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      日本物理学会第71回年次大会
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      東北学院大学泉キャンパス(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-21
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  • [Presentation] 近似的ベイズ計算による岩石―水相互作用における表面積モデル選択2016

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      福島孝治,岡本敦,桑谷立,大森敏明
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学泉キャンパス(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-20
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  • [Presentation] 時空間自己回帰モデルのスパース推定に基づく時間的超解像2016

    • Author(s)
      岸本大輝,大森敏明
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
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      九州大学伊都キャンパス(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2016-03-16
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  • [Presentation] 自己符号器型Slow Feature Analysisに基づく動画像からの行動認識2016

    • Author(s)
      四木悠貴,大森敏明
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
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      九州大学伊都キャンパス(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2016-03-16
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  • [Presentation] スパース性に基づくスイッチング状態空間モデルの推定2016

    • Author(s)
      岡田裕幸,大森敏明
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2016-03-16
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] Extracting Nonlinear Spatiotemporal Dynamics in Active Dendrites Using Data-Driven Statistical Approach2015

    • Author(s)
      Toshiaki Omori, Koji Hukushima
    • Organizer
      International Meeting on "High-Dimensional Data Driven Science" 2015 (HD3-2015)
    • Place of Presentation
      Mielparque Kyoto (Kyoto・Kyoto)
    • Year and Date
      2015-12-15
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] データ駆動型アルゴリズムとその応用~潜在ダイナミクスの抽出技術~2015

    • Author(s)
      大森敏明
    • Organizer
      NINS/IURIC Colloquium 2015
    • Place of Presentation
      ヤマハリゾート「つま恋」(静岡県・掛川市)
    • Year and Date
      2015-12-02
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  • [Presentation] データ駆動型アプローチに基づく時空間ダイナミクスの推定2015

    • Author(s)
      大森敏明
    • Organizer
      計測自動制御学会 システム・情報部門 自律分散システム部会,第57回自律分散システム部会研究会「大規模システムのダイナミクス予測と制御に向けて」
    • Place of Presentation
      静岡大学浜松キャンパス(静岡県・浜松市)
    • Year and Date
      2015-12-01
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    • Invited
  • [Presentation] Statistical Estimation of Neural System Using Calcium Imaging2015

    • Author(s)
      Hiroaki Inoue, Toshiaki Omori
    • Organizer
      16th International Symposium on Advanced Intelligent Systems
    • Place of Presentation
      Mokpo National University (Mokpo・Korea)
    • Year and Date
      2015-11-16
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simultaneous Estimation of Hodgkin-Huxley Neuronal Dynamics and Network Connectivity Based on Bayesian Statistics2015

    • Author(s)
      Shinichi Kataoka, Toshiaki Omori
    • Organizer
      16th International Symposium on Advanced Intelligent Systems
    • Place of Presentation
      Mokpo National University (Mokpo・Korea)
    • Year and Date
      2015-11-16
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Extracting Non-linear Spatiotemporal Dynamics in Active Dendrite: Data-Driven Statistical Approach2015

    • Author(s)
      Toshiaki Omori, Koji Hukushima
    • Organizer
      The 45th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • Place of Presentation
      McCormick Place (Chicago・U.S.A.)
    • Year and Date
      2015-10-20
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Data-driven Approach for Extracting Nonlinear Spatiotemporal Dynamics in Neural Systems2015

    • Author(s)
      Toshiaki Omori, Koji Hukushima
    • Organizer
      Cell Symposia: Engineering the Brain
    • Place of Presentation
      The Drake Hotel, Chicago (Chicago・U.S.A.)
    • Year and Date
      2015-10-16
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Extracting Non-linear Spatiotemporal Dynamics in Active Dendrite: Data-Driven Statistical Approach2015

    • Author(s)
      Toshiaki Omori, Koji Hukushima
    • Organizer
      The 38th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • Place of Presentation
      Kobe Convention Center (Hyogo・Kobe)
    • Year and Date
      2015-07-28
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 不均質反応を支配する非線形ダイナミクスのベイズ解析~岩石形成ダイナミクスの理解に向けて~2015

    • Author(s)
      大森敏明,桑谷立,岡本敦,福島孝治
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県・千葉市)
    • Year and Date
      2015-05-28
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  • [Presentation] 溶液中の多形鉱物の核形成の経路に関するミクロなモデル2015

    • Author(s)
      岡本敦,桑谷立,大森敏明,福島孝治
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県・千葉市)
    • Year and Date
      2015-05-27
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  • [Presentation] ベイズ統計に基づく神経細胞の電気回路モデルとネットワーク結合の同時推定2015

    • Author(s)
      片岡真一,大森敏明
    • Organizer
      第59回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      中央電気倶楽部(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2015-05-21
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  • [Presentation] 樹状突起における非線形時空間ダイナミクスの抽出2015

    • Author(s)
      大森敏明
    • Organizer
      第59回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      中央電気倶楽部(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2015-05-20
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  • [Presentation] カルシウムイメージングによる神経システムの統計的推定2015

    • Author(s)
      井上広明,大森敏明
    • Organizer
      第59回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      中央電気倶楽部(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2015-05-20
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  • [Presentation] Extracting Spatiotemporal Dynamics of Neural Systems: Computational and Statistical Approach2015

    • Author(s)
      Toshiaki Omori
    • Organizer
      UC San Diego x Kobe University Joint Research Kick-off Symposium
    • Place of Presentation
      Kobe University(兵庫県)
    • Year and Date
      2015-02-05
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    • Invited
  • [Presentation] 神経細胞における非線形ダイナミクスのスパース推定2015

    • Author(s)
      大森敏明
    • Organizer
      第7回定量生物学の会年会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県)
    • Year and Date
      2015-01-11 – 2015-01-12
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      島本貴文,大森敏明,青西亨,小澤誠一
    • Organizer
      第7回定量生物学の会年会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県)
    • Year and Date
      2015-01-11 – 2015-01-12
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  • [Presentation] Estimation of Hyperparameters in Probabilistic Slow Feature Analysis2014

    • Author(s)
      Akihito Takeuchi and Toshiaki Omori
    • Organizer
      Joint 7th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 15th International Symposium on Advanced Intelligent Systems
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場(福岡県)
    • Year and Date
      2014-12-05
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  • [Presentation] Simulation for Effect of Extracellular Electric Field on Neuronal Response2014

    • Author(s)
      Takafumi Shimamoto, Toshiaki Omori, Toru Aonishi and Seiichi Ozawa
    • Organizer
      Joint 7th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 15th International Symposium on Advanced Intelligent Systems
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場(福岡県)
    • Year and Date
      2014-12-05
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  • [Presentation] Estimating Nonlinear Spatiotemporal Membrane Dynamics in Active Dendrites2014

    • Author(s)
      Toshiaki Omori
    • Organizer
      21th International Conference on Neural Information Processings
    • Place of Presentation
      Imperial Hotel(マレーシア,クチン)
    • Year and Date
      2014-11-03
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  • [Presentation] 樹状突起膜電位の非線形ダイナミクスを統計的に推定する~ベイズ統計に基づく情報抽出~2014

    • Author(s)
      大森敏明
    • Organizer
      第13回情報科学技術フォーラム
    • Place of Presentation
      筑波大学(茨城県)
    • Year and Date
      2014-09-03
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  • [Presentation] 細胞外電場がニューロンの電位応答に与える影響のシミュレーション2014

    • Author(s)
      島本貴文,大森敏明,青西亨,小澤誠一
    • Organizer
      第58回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都テルサ(京都府)
    • Year and Date
      2014-05-23
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      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 神経細胞における非線形ダイナミクスの統計的推定2014

    • Author(s)
      大森敏明,青西亨,岡田真人
    • Organizer
      第58回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都テルサ(京都府)
    • Year and Date
      2014-05-23
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      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 確率的Slow Feature Analysisにおけるハイパーパラメータ推定2014

    • Author(s)
      竹内章人,大森敏明
    • Organizer
      第58回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      京都テルサ(京都府)
    • Year and Date
      2014-05-23
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  • [Presentation] スパース性に基づく受容野の変数分離指標の推定2014

    • Author(s)
      四倉晋平,大森敏明,五十嵐康彦,岡田真人
    • Organizer
      第28回人工知能学会全国大会
    • Place of Presentation
      愛媛県県民文化会館ひめぎんホール(愛媛県)
    • Year and Date
      2014-05-12
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      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 局在興奮を持つ神経回路モデルにおけるスパース性の効果2014

    • Author(s)
      萬田暁,北園淳,大森敏明,岡田真人
    • Organizer
      第28回人工知能学会全国大会
    • Place of Presentation
      愛媛県県民文化会館ひめぎんホール(愛媛県)
    • Year and Date
      2014-05-12
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  • [Presentation] 脳神経システムにおける電気特性分布を統計的に推定する~データ駆動型アプローチによる時空間ダイナミクス抽出~2013

    • Author(s)
      大森敏明
    • Organizer
      定量生物学の会第6回年会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪府)
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      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 汎化性能に基づく確率的Slow Feature Analysisの次元選択

    • Author(s)
      朝野侑希,永田賢二,岡田真人,大森敏明
    • Organizer
      第57回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館(兵庫県)
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      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 樹状突起膜電位の時空間ダイナミクスの統計的推定

    • Author(s)
      大森敏明,青西亨,岡田真人
    • Organizer
      第57回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館(兵庫県)
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  • [Presentation] 樹状突起における電気特性の不均一性による情報伝播の向上

    • Author(s)
      島本貴文,大森敏明,青西亨,小澤誠一
    • Organizer
      第57回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館(兵庫県)
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      2013 Research-status Report
  • [Presentation] スパイクトリガー平均のスパース推定

    • Author(s)
      四倉晋平,大森敏明,永田賢二,岡田真人
    • Organizer
      第57回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館(兵庫県)
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  • [Presentation] スパイクトリガー平均のスパース推定

    • Author(s)
      四倉晋平,大森敏明,永田賢二,岡田真人
    • Organizer
      情報処理学会第93回数理モデル化と問題解決研究会
    • Place of Presentation
      北海道大学百年記念会館(北海道)
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  • [Presentation] スパイクトリガー平均のスパース推定について

    • Author(s)
      四倉晋平,大森敏明,永田賢二,岡田真人
    • Organizer
      2013年度人工知能学会全国大会
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山県)
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  • [Presentation] イメージングデータからの脳神経ダイナミクスの抽出~状態空間モデルに基づく動態推定~

    • Author(s)
      大森敏明
    • Organizer
      「スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成」ミニキックオフシンポジウム 文部科学省・生命動態システム科学推進拠点事業「核内クロマチン・ライブダイナミクスの数理研究拠点」合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      広島大学(広島県)
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    • Invited
  • [Presentation] スパースな局在興奮を持つ神経回路モデルの統計力学

    • Author(s)
      萬田暁,北園淳,大森敏明,岡田真人
    • 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
      東北大学(宮城県)
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  • [Presentation] 局在興奮内のスパース性の効果の統計力学的解析

    • Author(s)
      萬田暁,北園淳,大森敏明,岡田真人
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学(神奈川県)
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  • [Presentation] スパース性に基づく受容野構造の推定

    • Author(s)
      四倉晋平,大森敏明,五十嵐康彦,岡田真人
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学(神奈川県)
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  • [Remarks] 大森敏明(神戸大学ウェブページ)

    • URL

      http://www2.kobe-u.ac.jp/~omoritos/

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  • [Remarks] 大森敏明(researchmap)

    • URL

      http://researchmap.jp/omori/

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  • [Remarks] 神経回路網シミュレーションモデル研究プロジェクト(神戸大学先端融合環統合研究領域)

    • URL

      http://www.oair.kobe-u.ac.jp/ir/project/11.html

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  • [Remarks]

    • URL

      http://www2.kobe-u.ac.jp/~omoritos/

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  • [Remarks]

    • URL

      http://researchmap.jp/omori/

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  • [Remarks] Researchmap

    • URL

      http://researchmap.jp/omori/

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  • [Remarks] 神戸大学大学院工学研究科電気電子工学専攻 大森敏明WEBページ

    • URL

      http://www2.kobe-u.ac.jp/~omoritos/

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  • [Remarks] 神戸大学大学院工学研究科 准教授 大森敏明 WEBページ

    • URL

      http://www2.kobe-u.ac.jp/~omoritos/

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  • [Remarks] Researchmap

    • URL

      http://researchmap.jp/omori/

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Published: 2014-07-25   Modified: 2019-07-29  

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