2021 Fiscal Year Research-status Report
情報処理過程のモデル化に基づく調性知覚の神経基盤の解明
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18K18139
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
森本 智志 慶應義塾大学, 先導研究センター(日吉), 特任助教 (90794230)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 音楽知覚 / 音楽的期待 / 和音 / 計算モデル / 脳波 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、音楽刺激聴取時に調性知覚を生じる現象の神経基盤を計算論的な立場から明らかにし、その情報処理が音楽刺激以外の時系列刺激に対する知覚においても共通して用いられているという仮説の検証を目的としている。
前年度に引き続き脳活動計測の実施を模索したが、状況が厳しく断念した。しかし複数の他研究者から共同研究の打診があり、実験データを提供いただいて分析するという形で間接的に当初の目標であった脳活動の検証を行っていく目途を付けることができた。想定されていた分析ではないため、データサンプルの偏りやラベルの不足等があるものの、現時点では当初仮説と矛盾のない結果が得られている。
全体としては前年度に検討したシミュレーションとオンライン実験を中心とする研究体制への移行を進めた。特に行動や脳活動を想定した時系列間の相互作用について、情報量尺度を用いた定量化手法の開発を進めた。前処理にあたる時系列の離散化については、距離の定義や最適化の過程を見直した結果、頑健な結果を得ることができるようになった。一方で情報量の計算については計算量やベースラインの設定など課題を残しているが、簡単なシミュレーション条件下においては相互作用の時間的な推移を定量化できることを確認した。また新たな取り組みとして、過去の計測データと深層学習を用いて調性知覚に対応する変数の存否を示す方法論を模索している。現時点では参加者応答のばらつきに対して過学習してしまう問題が克服できておらず、より一般的な知覚モデルを推定できるようにコスト関数の設計方法について見直しを進めている。
対外的には、前年度のシミュレーション実験の結果の一部を先行研究の紹介と併せて国内会議内で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2021年度は新型コロナウィルスによる社会情勢の変化を受けて当初計画を変更し、一年延期した最終年度であった。当初予定の主軸であった脳活動計測を2022年年明けから小規模に実施することを念頭に実験環境の整備を進めたが、一時安定した感染状況が再び悪化したため最終的に断念した。またオンライン行動実験による和音知覚モデルの検証を年度内に完了させる計画だったが、脳計測実験の可能性を第一に優先した影響で準備が間に合わなかった。以上の事情から、さらに一年の延長申請を行うこととした。なおオンライン実験に必要な倫理審査手続きは既に完了している。
分析手法の開発については、およそ想定通りの進捗である。また実験を実施できなかったため、代わりに深層学習を用いた分析手法の開発を進めており、データに基づいたボトムアップの知覚メカニズム検証の方法論に関する当初予定にはない進捗があった。
既存の公開脳活動データを使った知覚モデルの検証も予定していたが、予備的な分析で芳しい成果を得られなかったため中止した。しかし共同研究の形でデータを提供いただくことができ、実験断念の影響をある程度カバーできたと考えている。
以上のように、期間内に達成したかった実験等が行えていない一方で当初想定以外の面では一定の進捗があることから、状況を「(3)やや遅れている」と自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
オンライン形式による計算モデルの評価のための実験を、年度前半のなるべく早いタイミングで実施する予定である。脳波実験や計算関連の環境整備に多くの予算を使ったため、20名程度を目途として実施する。過去データを用いたシミュレーションによる予測と併せ、個人差を考慮しつつ比較・分析して結果をまとめて、年度内に対外発表する方針である。当初目的であった期待に対応する脳活動の評価については、現時点で自力での推進は困難であり、共同研究先からの新たなデータ提供の状況に応じて検討したい。
また、前年度に整備した計算資源を活用して、シミュレーションを中心とした相互作用の時系列分析手法や深層学習による新たなデータ駆動科学的分析手法の開発を進める。可能であれば学会発表等を行うことを検討する。
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| Causes of Carryover |
実施できなかったオンライン実験と研究発表用の予算として、僅かであるが繰り越しを生じた。
オンライン実験の謝金と研究発表の参加費用として使用予定である。
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