A Study on Space / Sound Perception by Using Generative Deep Learning Systems
Publicly Offered Research
| Project Area | Correspondence and Fusion of Artificial Intelligence and Brain Science |
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| Project/Area Number |
17H06024
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
池上 高志 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (10211715)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
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| Keywords | 深層学習 / 位置細胞 / 潜在空間 / 時間圧縮 / VAE / GAN / キーワード１ / 音 / ソフトコンピューティング / 人工知能 / 脳科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空間内を移動することで得られる感覚入力によって学習を行うことで、生成系の深層学習の潜在変数空間において獲得する構造を調べた。そのために３次元の仮想環境を作成し、この中を動くことで得られる視覚入力としてデータセットを構成した。
生成系の深層学習としては、Variational Autoencoder(VAE)に加え、VAEとDCGANの学習を同時に行うVAE-GANを用いておこなった。Hilbert Space Independence Criterion(HSIC)という手法を用いて、実際の位置座標と潜在変数空間へのマッピングの独立性を測ることで、定量的な評価をおこない、それによって、学習の結果できあがる潜在変数空間に、仮想環境における空間の構造が反映されていることを確認した。
さらに、VAEにおいて先のフレームを予測するように学習させることで、空間内を動くことで得られる画像のtrajectoryを再構成しうることがわかった。この生成の過程は力学系となっていて決定論的なシステムであるが、仮想空間内を移動する際に、分岐点で確率的に異なる方向に進むようなデータセットを用いた場合、得られるtrajectoryがカオス的になり、それによってこの確率的な振る舞いを再現できる場合があることを見出した。
このように内部的に生成された画像の時系列において、時間の圧縮が見られることを見つけた。海馬においては、経験したtrajectoryを脳内でたどり直す、Replayという現象が起こっており、その際時間の圧縮が起こること、またその圧縮はどこでも同じではなく、非一様に行われることが知られている。このメカニズム、とくに圧縮率の非一様性の起源はまだわかっておらず、この結果は、この現象の新たなメカニズムを示す可能性がある。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(13 results)
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[Journal Article] Brain Equation and Personogenesis2019
Author(s)
Otto E Rossler, Lisa-Ruth Vial, Frank Kuske, August Nitschke, Takashi Ikegami, Andrei Ujica
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Journal Title
Clinics in Pediatrics
Volume: 2
Pages: 1011-1011
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Learning by Stimulation Avoidance in Cultured Neuronal Cells2017
Author(s)
Masumori, A., Maruyama, N., Mita, T., Bakkum, D., Frey, U., Takahashi, H.,& Ikegami, T.
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Journal Title
Proc of the 2nd International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics (SWARM 2017)
Volume: -
Pages: 279-286
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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