2021 Fiscal Year Annual Research Report
Mathematical model development of emotion dimensions based on variation of uncertainty and its application to inverse problems
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21H03528
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柳澤 秀吉 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20396782)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上田 一貴 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (10403594)
加藤 健郎 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70580091)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 感情 / 自由エネルギー / 数理モデル / 覚醒ポテンシャル / 音楽 / デザイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
情報量を用いて感情次元を一般的に説明する数理モデルの定式化を行った。具体的には、脳が処理する予測誤差を意味する情報論的自由エネルギーFが感情の覚醒度のポテンシャルを表すと考え、Fを構成する３つの項が、感情価（快ー不快）とどのように対応するかを美学、心理学、認知神経科学などの先行研究と対応させた。その結果、KL-divergence(KLD)が流暢性にもとづくpleasure、Bayesian surprise（BS）が新規性への驚き、inverse accuracy(IA)が不確実性と複雑さの認識に対応し、後者2項が覚醒ポテンシャルとして適度な覚醒による快を表すことを数学的に示した。
次に、ガウス分布を用いたベイズモデルにもとづき、予測誤差、予測の精度、観測の精度の３つのパラメータが、F, BS, IAに与える影響した。予測誤差の増大にしたがって、いずれの項も増加するが、その感度は予測の精度、および観測の精度により高まることを示した。さらに、FおよびBSにおいては、予測誤差と精度との交互作用を持つことが明らかとなった。さらに、BSを覚醒ポテンシャルとしたときに感情価関数を合成シグモイド関数として定式化し、予測の精度が感情価に与える影響を明らかにした。
この精度依存性を検証するために、音楽を用いた実験を行った。実験では、音楽の和音性からの逸脱を予測誤差、和声学の知識の有無を予測精度、音へのノイズを観測精度として操作し、和音列における逸脱音の意外性と感情価に関する評価を得た。その結果は数理モデルによる予測を支持する結果であった。
視覚刺激を用いた実験検証として、典型からの逸脱、および形状の複雑さを操作した自然物と人工物の形状に対する感情次元の評価を行った。その結果、新規性と複雑さの和が興味(interest）と有意な相関を示すことが分かり、提案モデルの覚醒ポテンシャル説を支持した。
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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
感情次元の自由エネルギーモデルの定式化、モデル解析による予測可能性と精度が感情次元に及ぼす影響の解明、および解析による予測を仮説とした実験について、当初の計画通りに順調に進み成果を出している。また、これらの成果は、ジャーナル論文、および国内外の会議において発表を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度解析に用いたモデルは、静的な刺激を観測した際の自由エネルギー変化と状態量が感情に及ぼす影響を説明するものであった。今後は、音楽のように、時間軸で変化する刺激列を観測した際の動的な感情をモデル化することを試みる。
また、検証実験においては、主観報告のみならず脳計測を用いた実験系を構築し、モデルの妥当性を検証する。
さらに、構築した感情次元モデルの逆問題への応用として、感情次元を操作パラメータとした形状デザインシステムの開発を行う。
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Research Products
(20 results)
