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2013 Fiscal Year Research-status Report

フェロモン源探索行動のモデル化に基づく新しい探索アルゴリズムの開発

Research Project

Project/Area Number 25870915
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Research InstitutionNational Institute of Informatics

Principal Investigator

小林 亮太  国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 助教 (70549237)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords知能情報学 / 探索アルゴリズム / 最適化 / 機械学習 / シミュレーション / 確率過程
Research Abstract

動物は、時々やってくる匂い情報を頼りに匂い源に到達できる。例えば、オスのカイコガはフェロモンを頼りにメス (フェロモン源) まで効率的に到達することが知られている。もし、このような高度な探索行動を実現するアルゴリズムを提案できれば、情報工学と生物学に同時に貢献できるだろう。本研究課題では、探索者 (昆虫) が時々流れてくるフェロモンを頼りにフェロモン源を探索する問題を考える。この問題は簡単に見えるが、フェロモンの拡散領域から外れると目標に到達できなくなる。早く確実に目標にたどり着くためには高度なアルゴリズムを必要とする。平成25年度は本探索課題を考察するための理論およびシミュレーション基盤の整備を行った。具体的には、一番単純な系である2次元格子上でシミュレーション、ベイズ統計に基づく探索アルゴリズムの構築に着手した。また、実験グループとの共同研究により昆虫 (カイコガ) の嗅覚神経回路において神経細胞が匂い情報をどのように表現しているか調べた(Kobayashi, Namiki, Kanzaki, Kitano, Nisihkawa and Lansky, Brain Research 2013)。本課題とは若干異なるが、多細胞同時計測データから神経回路の設計図 (神経細胞間のシナプス結合) を推定する手法を提案し、提案手法は既存手法に比べて推定精度が向上することを示した (Kobayashi and Kitano, Journal of Computational Neuroscience 2013)。本成果は、神経回路がどのような仕組みによって情報処理を実現しているかを研究する上で必要となる技術である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

フェロモン源探索問題の理論およびシミュレーション基盤の整備は当初計画に比べて若干の遅れがあるが、実験グループとの共同研究、神経データマイニングアルゴリズムについての成果を国際学術誌で発表できたため。

Strategy for Future Research Activity

今年度も引き続きフェロモン源探索問題の理論およびシミュレーション基盤の整備を進める。また、フェロモン源探索について実験的研究を行っている研究者との連携を検討する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

フェロモン源探索問題の理論およびシミュレーション基盤の整備において、当初計画に比べて若干の遅れが出たため。人件費、謝金は英語論文の校閲に使うことを予定していたが、平成25年度には本課題について論文を執筆する段階まで研究を進めることができなかった。
関連研究を進めている研究者との研究打ち合わせを行うための旅費および物品購入に使用し、当初計画通りに研究を遂行することを目指す。また人件費、謝金は英語論文の校閲に執行することを予定している。

  • Research Products

    (13 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Impact of network topology on inference of synaptic connectivity from multi-neuronal spike data simulated by a large-scale cortical network model.2013

    • Author(s)
      Ryota Kobayashi, Katsunori Kitano
    • Journal Title

      Journal of computational neuroscience

      Volume: 35 Pages: 109-124

    • DOI

      10.1007/s10827-013-0443-y

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Population coding is essential for rapid information processing in the moth antennal lobe.2013

    • Author(s)
      Ryota Kobayashi, Shigehiro Namiki, Ryohei Kanzaki, Katsunori Kitano, Ikuko Nishikawa, Petr Lansky
    • Journal Title

      Brain research

      Volume: 1536 Pages: 88-96

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2013.05.007

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 遅いカリウム電流は神経細胞のスパイク閾値へ影響を与える2014

    • Author(s)
      小林 亮太, 北野 勝則
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] 神経回路シミュレーションデータを用いた結合推定2014

    • Author(s)
      栗田修平, 小林亮太, 北野勝則, 篠本滋
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] Slow potassium currents underlie the spike threshold dynamics of multi-timescale adaptive threshold model2013

    • Author(s)
      Ryota Kobayashi, Katsunori Kitano
    • Organizer
      Neuroscience 2013
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Year and Date
      20131109-20131113
  • [Presentation] Inferring synaptic connections from multiple spike train data2013

    • Author(s)
      Ryota Kobayashi
    • Organizer
      Talk at Forschungszentrum Julich
    • Place of Presentation
      Forschungszentrum Julich
    • Year and Date
      20130722-20130722
    • Invited
  • [Presentation] Conductance estimation of a conductance-based neuron model by the differential evolution algorithm2013

    • Author(s)
      Mao Suzuka, Kobayashi Ryota , Katsunori Kitano
    • Organizer
      CNS 2013
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      20130713-20130718
  • [Presentation] Estimating synaptic connections from multiple spike trains based on a coupled escape rate model2013

    • Author(s)
      Ryota Kobayashi, Katsunori Kitano
    • Organizer
      CNS 2013
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      20130713-20130718
  • [Presentation] A simple model that can accurately predict spike timings generated by various kinds of neurons2013

    • Author(s)
      Ryota Kobayashi
    • Organizer
      Neural Coding: Information Beyond Shannon
    • Place of Presentation
      Prague, Czech Republic
    • Year and Date
      20130703-20130704
    • Invited
  • [Presentation] Inference of synaptic connections from multiple spike train data based on a coupled escape rate model2013

    • Author(s)
      Ryota Kobayashi, Katsunori Kitano
    • Organizer
      Modeling Neural Activity: Statistics, Dynamical Systems, and Networks
    • Place of Presentation
      Hawaii, USA
    • Year and Date
      20130626-20130628
  • [Presentation] Decoding odor identity from neural activity in the moth antennal lobe.2013

    • Author(s)
      Ryota Kobayashi, Shigehiro Namiki, Ryohei Kanzaki, Katsunori Kitano, Ikuko Nishikawa, Petr Lansky
    • Organizer
      Neuro 2013
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館
    • Year and Date
      20130620-20130623
  • [Presentation] 多様な神経細胞のスパイク時系列を予測できる神経細胞モデル2013

    • Author(s)
      小林亮太
    • Organizer
      2013年度第1回電子情報通信学会複雑コミュニケーションサイエンス時限研究会
    • Place of Presentation
      立命館大学
    • Year and Date
      20130603-20130604
  • [Remarks] 小林 亮太- 国立情報学研究所

    • URL

      http://www.nii.ac.jp/faculty/informatics/kobayashi_ryota/

URL: 

Published: 2015-05-28  

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