発達的観点からみた注意/予測能力の計算モデルの構築

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13780267
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 開 一夫 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (30323455)
• Keywords: 認知 / 予測 / 非線形予測 / 乳児 / 眼球運動 / 注視時間 / 馴化・脱馴化 / 発達

Research Abstract

本研究では,人間の認知・予測能力の発達的変化を,生後5ヶ月〜8ヶ月の乳児を対象とした行動実験と,そこで得られたデータを解釈するための計算論的枠組みの構築を行った。具体的には,ターゲット対象の遮蔽と回転を伴う物理的事象に対する乳児の注視行動を馴化・脱馴化パラダイムに基づいて計測と,計測された眼球運動データを非線形予測法に基づいて分析するための枠組みを開発した。馴化・脱馴化パラダイムとは事象に対する乳児の「馴れ」に基づく乳児実験パラダイムであり,ローカルな学習過程を反映する。非線形予測法は実世界から得られる時系列データの背後にあるシステムの特性を調べる上で有効な手段である。これは実世界より得られる時系列データを埋め込み定理により相空間上にアトラクタを再構成し,予測精度を計算する。これにより,得られた信号が周期的であるか,ランダム性を有するか,あるいは非線形力学的な系より生み出された信号であるかを推定する手法である。
当該行動実験を非線形予測法に基づいて分析した結果以下の点が明らかになった。
1)予測精度がステップ数の増加と共に減少するトライアル(カオス的な眼球運動)
2)予測精度がステップ数に関係なく低いトライアル(ランダムな眼球運動)
これより探索時の乳児の眼球運動は,周期的な運動をするよりはむしろランダムな運動とともにカオス的な運動をすることが示唆される。
これまでの乳児研究では,乳児の注視行動を「注視時間」というマクロな指標にのみ基づいて分析しされてきたが,本研究によって開発された分析手法を他の行動実験にも適用することにより新たな知見が得られることが期待できる。

Research Products

• [Publications] Hiraki, K.: "Causality and Prediction : Detection of Delayed Intermodal Contingency in infancy"Emergence and Development of Embodied Cognition 2. 1-2 (2001)
• [Publications] 開一夫: "心の起源を求めて・赤ちゃん研究とロボット研究"JSTシンポジウム「脳とシステム」論文集. 26-30 (2001)
• [Publications] 開一夫: "心の起源を求めて-認知発達メカニズムの探究-"精神神経学雑誌. 104(2). 133-137 (2002)
• [Publications] Hiraki, K., Dan, N., Shimada, S., Itakura, S.: "A study of intermodal perception using delayed display"International Conference on Infant Studies. (2002)
• [Publications] Kobayashi, T., Hiraki, K., Hasegawa, T.: "Intermodal numerical correspondences in 6-month-old infants"International Conference on Infant Studies. (2002)
• [Publications] 小松孝徳, 開一夫, 岡夏樹: "人間とロボットとの円滑なコミュニケーションを目指して"人工知能学会誌. 17(6). 679-686 (2002)
• [Publications] 開一夫, 松井孝雄: "空間認知と参照枠. 乾敏郎・安西祐一郎(編),「イメージと認知」(認知科学の新展開4)"岩波書店. 30 (2001)