2016 Fiscal Year Annual Research Report
力学系の不変量による身体運動の分節化・認識・生成理論の構築
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16H05860
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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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, 助教 (50582912)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 身体模倣 / 行為 / 分節化 / 意図推定 / 力学系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人の認知的活動の多くは、他者との身体的な相互作用を通じてなされる。こうした社会的な相互作用の基盤を支えていると考えられるのが、人が固有に有すると考えられている(身体的)模倣である。身体模倣の実現には、複数の感覚器・効果器の間で、さらに自己と他者の間で表現を変換する必要があり、高度な計算過程を要する。しかし、人が行っているであろうこうした高度な身体の認識や協調動作の生成の理論的な側面に関して、未だ解明されるべき点が多い。本研究は、特定の種類の身体運動が固有にもつ力学系の次元を基礎として、身体運動の教師なしの分節化および動作種類の同定が可能である事を実証する。また、こうした身体運動の認識の原理が、運動の生成系の特定と同一である事を利用し、特定の運動を生成するための基礎理論の構築を目指す。
平成２８年度には、複数の運動の種類、多様な計測条件で、運動分節化の成績の向上を目標として研究を行った。この段階の主たる技術的な課題として、次元推定法の計算の効率化、および、多様な条件で取得された運動データに対する汎化性能の担保・分節化精度の向上が挙げられる。
こうした目標に対して、本研究プロジェクトでは、当初の計画に従って研究員を1名雇用して、共同して研究を進めた。具体的には、モーションキャプチャ装置などを用いた人の運動を計測する実験系を立ち上げ、予備的なデータ計測を行い運動データを取得した。現時点では、こうしたデータの解析を進め、次元推定法の有用性などを確認している。
また、当初の計画では初年度の平成28年度に行う予定ではなかったが、前倒しして、上記のデータ計測・分析と並列的に力学モデルのシミュレーション研究も進めている。この研究から、類似の動作であっても、運動制御系が異なる場合、次元推定法を用いることでその違いを識別できることなどの知見を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度の目標は、運動の分節化手法を洗練させるべく、運動計測の実験系を立ち上げて、理論・実証の研究サイクルを確立することであった。現時点では、この目標は一定程度達成されており、それに加えて、当初の計画では3年目以降に行う予定であった力学モデルベースのシミュレーション研究にも早い時点で着手している。その結果、シミュレーションに基づく理論的な予想を、実験系で試すことができつつあり、研究プロジェクトの1年目としては十分な成果が上がっていると考えられる。従って、本研究の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
運動時系列から行為を分節化し、また行為種の同定を行うにあたって、一つの要件として独立に制御されうる身体部位の特定があげられる。最近我々の進めている研究で、情報理論をベースとした集合関数の最適化計算により、複数の行為種に対して、行為ごとの事前知識を要さず、独立に制御可能な身体部位が特定できることがわかりつつある。この知見は、特に、モーションキャプチャなどで計測する身体部位の特徴点(マーカー)の空間的なずれなどに起因するノイズなどを補正するために有用である可能性がある。このような知見は、計画当初の予定にはなかった要素技術の開発につながると期待できる。今後の研究では、当初計画を部分的に修正し、こうした要素技術の開発にも注力しながら、次の研究フェーズである行為に潜在する制御系の同定の理論的枠組みを構築していく予定である。
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