2013 Fiscal Year Research-status Report
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24540410
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| Research Institution | The University of Aizu |
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Principal Investigator |
L Igor 会津大学, コンピュータ理工学部, 教授 (80600585)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 曜大 会津大学, コンピュータ理工学部, 准教授 (70360675)
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| Keywords | 創発事象 / 有限認知容量 / 非線形力学系 / 異常確率過程 / ダイナミカルトラップ / 人間の不連続制御 / 非平衡相転移 |
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| Research Abstract |
2013年度は，不安定な力学システムに対する人間の不連続制御の基礎について重点的に調べた．この概念では，制御者の行動は人間行動の能動相および受動相の交互の繰り返しから成り，能動相・受動相間の遷移はイベント駆動であると仮定される．
我々は過減衰ダイナミクスをもつ仮想逆振り子の平衡に関する実験を行い，そこで得られた結果を説明する理論を構築した．結論は以下の通りである．(1) 制御者の行動を記述するためには，制御者により直接コントロールされる変数を含む拡張された相空間を考える必要がある．調べた系においてそれは台車速度である．(2) 能動相・受動相間の遷移は確率的であり，ダイナミカルトラップの概念によりそれを適切に記述することができる．(3) 振り子の角度，台車速度および位相図の分布は普遍的な形であらわされる．(4) 調べた系において制御者により直接コントロールされる台車速度の分布は鋭いピークをもつ．(5) 開ループ制御システムにより支配される能動相を記述するには，変分法に基づく特別な定式化が必要である．
知覚閾値近傍における人間行動を理解するための試行実験として，形状認識実験を行った．その結果，形状認識は雑音のある信号の検出という枠組みでは記述できないことが分かった．さらに，この過程は顕著なヒステリシスを示した．
慣性を有する物体に対する人間の不連続制御に関する試行実験として，仮想自動車の運転における人間行動を観察した．この場合も系のダイナミクスを記述するためには拡張された相空間が必要であることが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
項目1に関する 2013年度の研究計画は完全に遂行した．有限の認知容量に由来する人間行動の例を用いて，不安定な力学システムに対する人間の不連続制御について理論・実験の双方から調べた．その主要な特徴要素である能動・受動相および両相間の遷移が独立のメカニズムにより記述されること，したがって，両者は別々に調べられるべきものであることが分かった．これにより，2013年度に分かったボトルネックを反映して2014年度の研究計画の詳細を定めることができる．ここでボトルネックとは，受動相から能動相への遷移の物理および能動相の統計的な性質である．加えて，慣性を有する不安定な力学的物体に対する人間の制御の不連続性を検出するためにこれまでに得られた基準の普遍性を証明する予定である．
項目2 (非線形確率過程)に関して，レヴィ過程の解析に関する主要部分はすでに2012年度に行われている．2013年度の主な興味は非線形確率過程を記述する一般的な問題に転じており，内在因果性をもつ確率過程という新しい概念が定式化された．それは，ランダムウォークの各無限小ステップの構造における因果関係に関する概念である．このタイプの確率過程が項目2における2014年度の研究の目標である．
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| Strategy for Future Research Activity |
上述した成果および研究の進行状況における記述に従って本研究を遂行する．重要なポイントを以下に記す．
1. 追加実験を行い，(i) さまざまな環境下の仮想逆振り子の平衡における反応遅延時間，(ii) 形状認識での知覚閾値近傍における人間の意思決定，(iii) 運転シミュレータ(TORCS，オープンソース)を用いた2次の力学系に対する人間の不連続制御，について調べる．
2. 仮想的な棒の平衡に関してこれまでに収集したデータを解析し，人間の不連続制御における能動相の確率的な性質について明らかにする．
3. 離散ランダムウォークおよび非線形確率偏微分方程式に対するルンゲ・クッタ法を用いて，内在因果性をもつ確率過程の計算機実験を行う．
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