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2015 Fiscal Year Research-status Report

モース理論に基づく脳型タッチセンサーの設計

Research Project

Project/Area Number 26520202
Research InstitutionKwansei Gakuin University

Principal Investigator

三浦 佳二  関西学院大学, 理工学部, 准教授 (60520096)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中田 一紀  広島市立大学, 情報科学研究科, 特任助教 (40404107)
Project Period (FY) 2014-07-18 – 2017-03-31
KeywordsApplied Topology / Touch Counter / Neural Networks
Outline of Annual Research Achievements

本年度においては、本研究課題の当初の目的どおり、トポロジー分野におけるモース理論に基づいたタッチセンサーを開発することができた。トポロジカルである事を目指して、すなわち、タッチする手の形状や位置に依存せずに、連続変形で不変な連結成分数や穴の数を認識できるセンサーを開発した。特に、モース理論を用いる事により、タッチされた画素の中でも、極値となる少数の点の数のみを数えるだけで計算できる並列アルゴリズムを開発した。これによりリアルタイムで演算できるようになり、実時間の手書き数字認識などへの応用が期待されるものである。またこのアルゴリズムは工学的に有用であるばかりでなく、分散された神経細胞から大域的整合性のある不変量を取り出す脳の情報処理のモデルともなっている。研究成果は、査読付き英語論文の他、各種学会においても発表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究課題の目的を達成するような、モース理論に基づく定式化によるトポロジカルなタッチセンサーを、最終年度を待たずして、論文発表することができた。さらに、開発されたアルゴリズムは、並列実装によりリアルタイムで動作できるという特性を持たせる事ができたため、今後、実時間の手書き数字判別などへの応用が期待できるものとなった。

Strategy for Future Research Activity

トポロジカルなセンサーのさらなる発展を目指して、ジェスチャーの運動軌跡の交点検出への応用も目指す。アルゴリズム開発だけでなく、物理的な実装も進める事で、デモ発表も行いたい。また、本研究課題は、新しい分野を切り開く研究であり、総説論文を執筆して広く本分野における成果を知ってもらうことも重要であると考えている。

Causes of Carryover

三浦が異動して専任教員となり、学生が配属される状況が未知数であるなどして、必要な物品を初年度には判断できなかったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

研究を補助してくれる学生用のPC購入費用に充てる予定である。

  • Research Products

    (11 results)

All 2015

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Real-Time Computing of Touch Topology via Poincare-Hopf Index2015

    • Author(s)
      Keiji Miura, Kazuki Nakada
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 3 Pages: 2566-2571

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2015.2504387

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Scaling of Hodge-Kodaira decomposition distinguishes learning rule of neural networks2015

    • Author(s)
      Keiji Miura, Takaaki Aoki
    • Journal Title

      Proc. IFAC CHAOS 2015

      Volume: 48-18 Pages: 175-180

    • DOI

      10.1016/j.ifacol.2015.11.032

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Visualization of topological landscape in shear-flow dynamics of amorphous solids2015

    • Author(s)
      Takeshi Fujita, Koji Ohara, Keiji Miura, Akihiko Hirata, Motoko Kotani, Yasumasa Nishiura, Mingwei Chen
    • Journal Title

      EPL (Europhysics Letters)

      Volume: 110 Pages: 38002

    • DOI

      10.1209/0295-5075/110/38002

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] データの見方を変える脳理論を現代幾何学から探る2015

    • Author(s)
      三浦佳二
    • Organizer
      数理モデリング研究会
    • Place of Presentation
      湖邸滋びわこクラブ (滋賀県大津市)
    • Year and Date
      2015-11-28
  • [Presentation] リズム運動における位相リセット制御の最適化2015

    • Author(s)
      中田一紀, 三浦佳二, 我妻 広明
    • Organizer
      第38回日本生体医工学会中国四国支部大会
    • Place of Presentation
      広島市立大学 (広島県広島市)
    • Year and Date
      2015-11-28
  • [Presentation] Poincare-Hopf 指数を用いた実時間手書き入力の位相不変量計算2015

    • Author(s)
      三浦佳二, 中田一紀
    • Organizer
      さきがけ・CREST「数学」探索における収穫と今後の熟成について
    • Place of Presentation
      甲州市勝沼ぶどうの丘 (山梨県甲州市)
    • Year and Date
      2015-11-14
  • [Presentation] Hodge-小平分解のスケーリングは神経回路網の学習則を区別する2015

    • Author(s)
      三浦佳二, 青木高明
    • Organizer
      JST CREST-さきがけシンポジウム「22世紀創造のための数学」
    • Place of Presentation
      ステーションコンファレンス東京 (東京都)
    • Year and Date
      2015-09-30
  • [Presentation] A Pulse Current Synchronization Scheme for Spin Torque Nano Oscillators2015

    • Author(s)
      Kazuki Nakada, Keiji Miura, Takashi Kimura
    • Organizer
      SSDM 2015
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター (北海道札幌市)
    • Year and Date
      2015-09-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Poincare-Hopf 指数を用いた実時間手書き入力の位相不変量計算2015

    • Author(s)
      三浦佳二, 中田一紀
    • Organizer
      JST CREST-さきがけシンポジウム「22世紀創造のための数学」
    • Place of Presentation
      富士ソフトアキバプラザ (東京都)
    • Year and Date
      2015-09-28
  • [Presentation] Scaling of Hodge-Kodaira decomposition distinguishes learning rules of neural networks2015

    • Author(s)
      Keiji Miura, Takaaki Aoki
    • Organizer
      ICIAM 2015
    • Place of Presentation
      Beijing (China)
    • Year and Date
      2015-08-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pulse-coupled Synchronization in an Array of Spin Torque Nano Oscillators2015

    • Author(s)
      Kazuki Nakada, Keiji Miura
    • Organizer
      INTERMAG 2015
    • Place of Presentation
      Beijing (China)
    • Year and Date
      2015-05-15
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

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