顔認知における動的多点計測データ解析の次元選択・圧縮を行うソフトウェアの開発

• Project Area: Clarification of the mechanism of face recognition by interdisciplinary research
• Project/Area Number: 23119708
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岡田 真人 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (90233345)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 画像認知 / 次元選択 / 高次元データ解析 / 機械学習 / ベイズ統計

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，電気生理学の多点神経細胞活動データを，顔認知の研究の進展に役に立つようにデータ処理するソフトウェアの基礎になるアルゴリズムを開発することである．認知機構の解明には，サルやヒトの心理学および臨床的な知見と電気生理学や非侵襲計測の実験データとの対応をとることが重要である．近年の計測技術の進歩により実験データは高次元化している．研究者は，その高次元データに潜む，比較的低次元で表される本質的な潜在構造を抽出する必要がある．平成24年度は，この目的にしたがい以下の二つの研究を行った．
1. レプリカ交換モンテカルロ法を用いた高速アルゴリズムの開発
顔認知の神経機構を解明するには，多神経細胞記録や近赤外線分光法(NIRS)などの多点計測をする必要がある．ここで重要な点は測定された神経活動やNIRSのチャネルがすべて顔認知に関係しているとは限らないことである．そこで我々は計測データから顔認知に関係している本質的な潜在構造を自動抽出する手法を，機械学習の分野で近年著しく発展しているレプリカ交換モンテカルロ法を用いて開発した．提案手法は教師あり学習にもとづく手法であり，表情によらない個人の同定や，逆に個人によらない表情の同定に関する神経細胞を自動選別できる．また本手法は，顔認知に重要な働きをするNIRSのチャネルの自動選別に応用することができる．
2. 顔認知に関する画像解析手法の開発
画像解析に用いられるマルコフランダムフィールド(MRF)モデルのハイパーパラメータ(HP)の分布推定の研究を行った．HPの一種である画像の滑らかさは，拡散方程式の拡散係数に対応する．側頭葉の光計測データに本手法を適用することで，皮質内を神経活動が伝播する際の拡散現象を正確に知ることができる．

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Sparse coding of harmonic vocalization in monkey auditory cortex (2013)
  • Author(s): Hiroki Terashima, Haruo Hosoya, Toshiki Tani, Noritaka Ichinohe and Masato Okada
  • Journal Title: Neurocomputing Volume: 103 Pages: 14-21
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inter-layer correlation in a feed-forward network with intra-layer common noise (2013)
  • Author(s): Ryo Karakida, Yasuhiko Igarashi, Kenji Nagata and Masato Okada
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 印刷中
  • NAID: 210000132592
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Estimating membrane resistance over dendrite using Markov random field (2012)
  • Author(s): Jun Kitazono, Toshiaki Omori, Toru Aonishi and Masato Okada
  • Journal Title: IPSJ Transactions on Mathematical Modeling and Its Applications Volume: 5 Pages: 89-94
  • NAID: 130002122071
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Image segmentation using region-based latent variables and belief propagation (2011)
  • Author(s): R. Hasegawa, M. Okada, S. Miyoshi
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 80(9) Issue: 9 Pages: 093802-093802
  • DOI: 10.1143/jpsj.80.093802
  • NAID: 40018996905
  • Peer Reviewed
• [Presentation] スパイクトリガー平均のスパース推定について (2013)
  • Author(s): 四倉晋平，大森敏明，永田賢二，岡田真人
  • Organizer: 第27回人工知能学会全国大会
  • Place of Presentation: 富山県 富山市 富山国際会議場大手町フォーラム
  • Year and Date: 2013-06-04
• [Presentation] Exhaustive Search of Feature Subsets for Support Vector Machine Classification (2013)
  • Author(s): 北園淳，永田賢二，中島伸一，萬田暁，永福智志，田村了以，岡田真人
  • Organizer: 情報処理学会 第92回数理モデル化と問題解決研究会
  • Place of Presentation: 佐賀県 武雄市 武雄市文化会館
  • Year and Date: 2013-02-27
• [Presentation] Sparse Estimation of Spike-Triggered Average (2013)
  • 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 札幌市 北海道大学
• [Presentation] 層内共通入力をもつフィードフォワードモデルにおける層間相関 (2012)
  • Author(s): 唐木田亮, 五十嵐康彦, 永田賢二，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: 宮城県 仙台市 東北大学 青葉山キャンパス
  • Year and Date: 2012-11-16
• [Presentation] Sparse Modeling for Face Identification in Monkey Anterior Temporal Cortical Areas (2012)
  • Author(s): Jun Kitazono, Kenji Nagata, Satoshi Eifuku, Ryoi Tamura and Masato Okada
  • Organizer: 43rd NIPS International Symposium Face Perception and Recognition
  • Place of Presentation: 愛知県 岡崎市 自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター
  • Year and Date: 2012-10-31
• [Presentation] スパースな局在興奮を持つ神経回路モデル (2012)
  • Author(s): 萬田暁, 大森敏明, 北園淳, 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: はこだて未来大学
  • Year and Date: 2012-01-27
• [Presentation] リカレントネットワークによる複数のモダリティから成る感覚情報の統合～視聴覚に対する刺激の発生源特定問題～ (2012)
  • Author(s): 山下樹, 片平健太郎, 五十嵐康彦, 岡ノ谷一夫, 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: はこだて未来大学
  • Year and Date: 2012-01-26
• [Presentation] シナプス抑圧による偽記憶の不安定化 (2012)
  • Author(s): 村田伸，大坪洋介，永田賢二，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: 愛知県 豊橋市 豊橋技術科学大学
• [Presentation] マルコフ確率場モデルにおけるハイパーパラメータの分布推定 (2012)
  • Author(s): 大野義典，永田賢二，庄野逸，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: 愛知県 豊橋市 豊橋技術科学大学
• [Presentation] スパイクトリガー平均のスパース推定 (2012)
  • Author(s): 四倉晋平，大森敏明，永田賢二，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: 愛知県 豊橋市 豊橋技術科学大学
• [Presentation] 局所変分近似を用いたPoisson過程観測下における画像修復 (2011)
  • Author(s): 庄野逸, 瀧山健, 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
  • Year and Date: 2011-11-24
• [Presentation] 非線形マルコフ確率場モデルにおけるハイパーパラメータ推定の決定論的アルゴリズム (2011)
  • Author(s): 大野義典, 永田賢二, 庄野逸, 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
  • Year and Date: 2011-11-24