Understanding Intention Recognition of Non-verbal Action with Latent Hierarchy

• Project Area: Studies of Language Evolution for Co-creative Human Communication
• Project/Area Number: 20H04994
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 日高 昇平 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50582912)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 身体運動 / 意図推定 / 階層性 / アニマシー知覚 / 不良設定性 / 行為 / 運動制御 / 最適化

Outline of Research at the Start

他者行動の観察からその“意図”を推定するためには、どのような情報処理過程が必要だろうか。本研究では、非言語的行為に潜在する意図推定の計算論的メカニズムの解明を目的とし、運動における「意図性」と「階層性」の関係を捉える計算モデルの構築を行う。
具体的には、運動分節化の方法論の構築のために、時系列の非線形解析による方法論を模索する。運動単位には、それにかかわる関節自由度がかかわると考えられるため、その運動の自由度の定量化によって、運動単位の分節化を行う。

Outline of Annual Research Achievements

他者行動の観察からその“意図”を推定するためには、どのような機序が必要だろうか。本研究では、非言語的行為に潜在する意図推定の計算論的メカニズムの解明を目的とし、運動における「意図性」と「階層性」の関係を捉える計算モデルの構築を行った。
本研究では、動きに潜在する「意図性」の特性・要因を定量化するために、１つまたは２つの点列の動きを提示されたときに人が知覚する意図性や生物性、随伴性についての認知心理学的実験を行った。この実験では、点列の間の相関係数やグレンジャー因果量などの統計量を統制し、これらの動きの統計的性質と人の知覚する随伴性・意図性・生物性との関係を分析した。この分析結果から、随伴性、意図性や生物性はそれぞれ異なる動きの統計的性質と関連することが示唆された。
次に、動きに潜在する「階層性」の特徴を捉えるために、運動する身体の制約と、その運動によって達成しようとする課題の構造との関係を数値実験によって調べた。具体的には投球課題の難易度を目標までの距離によって操作し、その目標に到達可能な状態空間上の運動の性質を、数理モデルおよび深層強化学習モデルを用いて分析した。その結果、同一の身体的な制約の下では、課題難度が上がるほど状態空間上の軌跡に集合が減少し、その集合が曲線から１点へと質的に変化する分岐点で、身体運動の不良設定性が解消されることが明らかになった。この結果は、複数の身体部位を同時に協調的に制御する際に生じる運動の不良設定問題を解消し、身体運動における階層構造を特定するための手がかりになると考えられる。
以上の2つの研究から運動の意図性の推定を可能とする計算機序、および運動における不良設定性を解消するための方策の一端が明らかになったと考えられる。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Animacy perception of a pair of movements under quantitative control of its temporal contingency: a preliminary study (2022)
  • Author(s): Torii Takuma、Oguma Kenichi、Hidaka Shohei
  • Journal Title: Artificial Life and Robotics Volume: 22 Issue: 3 Pages: 729-729
  • DOI: 10.1007/s10015-022-00729-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Possible roles of cognitive science: As the third class of science of paraphraser brain (2021)
  • Author(s): 日髙 昇平
  • Journal Title: Cognitive Studies: Bulletin of the Japanese Cognitive Science Society Volume: 28 Issue: 3 Pages: 424-433
  • DOI: 10.11225/cs.2021.025
  • NAID: 130008088210
  • ISSN: 1341-7924, 1881-5995
  • Year and Date: 2021-09-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Why does the Necker Cube appear as the three-dimensional shape? (2021)
  • Author(s): 日髙 昇平、高橋 康介
  • Journal Title: Cognitive Studies: Bulletin of the Japanese Cognitive Science Society Volume: 28 Issue: 1 Pages: 25-38
  • DOI: 10.11225/cs.2020.073
  • NAID: 130007998484
  • ISSN: 1341-7924, 1881-5995
  • Year and Date: 2021-03-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Toward Computational Theory of Imitation: An Account for the Mechanism of Imitation Based on Dynamical Invariants (2021)
  • Author(s): TORII Takuma、HIDAKA Shohei
  • Journal Title: Journal of Japan Society for Fuzzy Theory and Intelligent Informatics Volume: 33 Issue: 2 Pages: 617-629
  • DOI: 10.3156/jsoft.33.2_617
  • NAID: 130008038584
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Completion of the Infeasible Actions of Others: Goal Inference by Dynamical Invariant (2021)
  • Author(s): Torii Takuma、Hidaka Shohei
  • Journal Title: Neural Computation Volume: 33 Pages: 2996-3026
  • DOI: 10.1162/neco_a_01437
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Designing Bivariate Auto-Regressive Timeseries with Controlled Granger Causality (2021)
  • Author(s): Hidaka Shohei、Torii Takuma
  • Journal Title: Entropy Volume: 23 Issue: 6 Pages: 742-742
  • DOI: 10.3390/e23060742
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 模倣の計算理論に向けて：力学的不変量による模倣機序の説明. (2021)
  • Author(s): 鳥居拓馬 & 日高昇平
  • Journal Title: 知能と情報 Volume: 33 Pages: 501-513
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 視線計測情報に基づいた要件定義書レビュー品質の予測 (2020)
  • Author(s): 斉藤 功樹、日髙 昇平
  • Journal Title: 認知科学 Volume: 27 Pages: 280-294
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 発達心理学のビッグデータ化：乳幼児を覗く窓をこじ開ける--山本論文へのコメント--. (2020)
  • Author(s): 日髙 昇平
  • Journal Title: 心理学評論 Volume: 63 Pages: 118-120
  • Open Access
• [Presentation] Animacy perception of a pair of movements under quantitative control of its temporal contingency: a preliminary study. (2021)
  • Author(s): Kenichi Oguma, Takuma Torii, Shohei Hidaka
  • Organizer: The 26th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB2021).
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 身体運動の階層型構造の推定に向けて. (2021)
  • Author(s): 田澤龍之介, 鳥居 拓馬 & 日髙昇平.
  • Organizer: 日本認知科学会第38回大会
• [Presentation] 運動知覚における「うごき」のオブジェクト性： ランダムドット運動錯視を用いた数値的予測と実験的検証. (2021)
  • Author(s): 鳥居拓馬 & 日髙昇平.
  • Organizer: 日本認知科学会第38回大会
• [Presentation] 符号化効率性によるネッカーキューブの立体知覚の計算論的説明. (2021)
  • Author(s): 日髙昇平 & 高橋康介.
  • Organizer: 日本認知科学会第38回大会
• [Presentation] Gaze behavior in a review-a-definition task. (2020)
  • Author(s): Saito, K., & Hidaka, S.
  • Organizer: The 42nd Annual Meeting of the Cognitive Science Society (CogSci2020).
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 失敗した行為の目的推定：倒立振子運動の分析. (2020)
  • Author(s): 鳥居拓馬 & 日髙昇平
  • Organizer: 日本認知科学会第37回大会
• [Presentation] 二重構造を持つ問題としての洞察問題の実験的検討 (2020)
  • Author(s): 岡崎優実, 日髙昇平 & 鳥居拓馬
  • Organizer: 日本認知科学会第37回大会
• [Remarks] Cognitive Computation Lab
  • URL: http://www.jaist.ac.jp/ks/labs/shhidaka/cogcomp/
• [Remarks] Research map
  • URL: https://researchmap.jp/shhidaka
• [Remarks] 認知計算論 Cognitive Computation
  • URL: http://www.jaist.ac.jp/~shhidaka/