2019 Fiscal Year Annual Research Report
ロボットの統合認知アーキテクチャによる実世界に根ざした言語的思考の実現
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19J23364
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
宮澤 和貴 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 発達ロボティクス / 記号創発ロボティクス / マルチモーダル / 強化学習 / 自然言語処理 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は，ロボットの高次認知機能(言語的思考)の実現，つまりボトムアップに形成した概念上での記号操作の実現に向けて取り組んだ．具体的には，1) 行動・言語を自律的に学習するためのロボットの統合認知アーキテクチャの提案, 2) 1で提案したアーキテクチャを時間発展させたモデルの提案である．
1) ロボットが自律的に行動することで，行動と言語をボトムアップに学習する統合認知アーキテクチャを提案した．提案モデルを検証するために，親子間インタラクションを模した実験を行った．この実験では，ロボットは環境や親役のユーザーとのインタラクションの中での遊びを通して行動・言語を学習する．実験の結果，ロボットはインタラクションを繰り返す中で適切な行動を徐々に獲得した．また，ロボットはユーザーの発話を聞くことで言語を学習した．そして，学習した言語を用いることで，ユーザーの命令を理解して行動したり，ロボット自身が行ったことを言語で説明したりすることが可能となった．
提案したモデルにより，自律ロボットによる，単純な言語の理解と言語生成が可能となった．これは，言語を介して物事を思考することの第一歩であると考える．しかし，このモデルでは，ある時刻の関係性しかモデル化できないという問題点があった．そこで，時系列情報をモデル化することで，より高次な思考を可能とすることを目指した．
2) 上記で説明したモデルに，時系列情報をモデル化するモジュールを追加した統合認知モデルを提案した．このモデルにより，時間的な関係性をとらえたうえで，言語理解や言語生成などの様々な推論が可能になる．形成した概念は，時間的依存関係を捉えたうえで，言語情報が結びついている．そのため，ロボットは実際に起こっていないことを言語で考える，また，ある事物の原因を推論して言語で説明するなどの高次認知機能が可能となる．
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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
本年度は，ベイズ統計モデルを用いたロボットの行動・言語学習のための統合認知アーキテクチャを提案し，国際論文誌で報告した．また，提案したモデルをさらに拡張したモデルを提案し，国内外の会議において発表した．さらに，深層学習を用いた行動・言語を学習するモデルの提案や，シミュレーションやVRシステムを用いたロボット学習のための環境構築も進めており，今までのモデルや実験環境では実現できなかった質や量のデータから学習可能なシステムを用いた研究に取り掛かる予定である．以上により，当初の研究計画に従い，おおむね順調に研究が進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は，ロボットの高次認知機能(言語的思考)の実現に向けて，ベイズ統計モデルによる統合認知アーキテクチャの提案を行った．今後は，提案モデルにより，他者と協調するために必要なレベルの高次認知機能（言語的思考）の実現を進め，研究課題の2つ目のステージである，社会的機能の実現を目指し研究を進める．具体的には，現在提案している拡張した統合認知アーキテクチャや深層学習を用いたモデルを用いて，他者とのコミュニケーションが可能な言語と概念の学習を進める．その後，学習した自己のモデルを用いて他者の内部状態の推論を行うモデルを実現し，他者との協調を可能とするモデルを目指す．また，マルチエージェント強化学習で用いられる手法を参考にすることで，他者と協調しつつ自身の行動決定を可能とすることを目指す．また，実ロボットだけではなく，現在構築している、シミュレーションやVRシステムを用いたロボット学習環境を用いることで，効率的に研究を進める．
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Research Products
(6 results)
