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Neural representation of 3D Shitsukan

Planned Research

Project AreaAnalysis and synthesis of deep SHITSUKAN information in the real world
Project/Area Number 20H05954
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (IV)
Research InstitutionAdvanced Telecommunications Research Institute International

Principal Investigator

神谷 之康  株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 研究室長 (50418513)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 土橋 宜典  北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (00295841)
Project Period (FY) 2020-11-19 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥82,030,000 (Direct Cost: ¥63,100,000、Indirect Cost: ¥18,930,000)
Fiscal Year 2024: ¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000)
Fiscal Year 2023: ¥15,210,000 (Direct Cost: ¥11,700,000、Indirect Cost: ¥3,510,000)
Fiscal Year 2022: ¥15,210,000 (Direct Cost: ¥11,700,000、Indirect Cost: ¥3,510,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,430,000 (Direct Cost: ¥11,100,000、Indirect Cost: ¥3,330,000)
Fiscal Year 2020: ¥23,400,000 (Direct Cost: ¥18,000,000、Indirect Cost: ¥5,400,000)
Keywordsブレイン・デコーディング / 認知科学 / コンピュータグラフィックス / 脳情報デコーディング / 認知計算神経科学 / コンピューターグラフィックス
Outline of Research at the Start

リアルな外界の認識は、物体表面の見えだけではなく、その背後にある世界の実在感を伴う。脳は、知識や身体状態と組合せて外的世界をモデル化することで、リアルな質感を生み出していると考えられる。本課題では、大規模データで訓練した機械学習モデルと脳の情報表現の相同性を利用して、実世界のリアルな経験の脳情報表現を定量的な予測にもとづき明らかにする。研究代表者が世界をリードしてきた脳機械信号変換アプローチと最新のコンピュータグラフィックス・コンピュータビジョン技術を融合し、見えの背後にある深い質感の脳内表現の解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、脳-機械信号変換を大規模データで訓練された多様な深層学習モデルに拡張することで、3次元質感の脳内表現の解明を進めた。2022年度に開発した個人間の脳活動パターン変換手法(脳コード変換)を発展させ、視覚野の階層的な対応関係の自動学習を実現した。この手法により、限られたデータからでも脳活動パターンを階層的な深層学習特徴量に変換し、視覚イメージを再構築できるようになり、多様な質感表現の可視化への応用可能性が広がった。3次元再構成については、脳内の3次元情報表現を直接利用しているのか、脳内2次元情報から生成AIモデルが変換しているのかを明らかにするため、以下の研究を進めた。(1)ポイントクラウドを入出力とするオートエンコーダーを用いて2次元特徴に依存しない3次元特徴抽出方法を確立し、脳からのデコーディングのターゲットとした。(2)ランダムドットステレオグラムによる3次元刺激を用いて、脳内の3次元表現を直接利用した再構成が可能であることを確認した。また、2次元シルエットが同一で奥行きのみ異なる立体の再構成にも成功した。さらに、本課題で開発した手法を音声再構成にも応用し、被験者が聞いた音の脳からの再構成を実現した。加えて、CGの少数のパラメータを用いて脳活動からの再構成をモデルベースに行う手法の開発に着手し、単純な形状の最適化に成功した。本研究の成果は、脳内の3次元質感や情動の表現を解明し、脳-機械インタフェースの高度化に寄与すると期待される。2024年度は、これまでの研究成果を総括し、3次元質感解読技術の確立と脳内の空間表現メカニズムの解明を目指す。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究プロジェクトは全体として順調に進展している。2023年度中には、田中美里、青木俊太郎、長野祥大、白川 健、北海道大学の鈴木りえると鈴木勇翔がメンバーとして参加し、メンバー等とともに東京医科歯科大学のPARK Jongyun、京都大学の井戸孝哉ら共同研究者が領域会議に参加した。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画に従って研究を進めつつ、神谷グループと土橋グループの連携を更に強化する。本研究プロジェクトの最終年度にあたり、これまでの研究成果を総括し、3次元質感解読技術の確立と成果の取りまとめを行う。具体的には 以 下の点について研究開発を進める。 (1)脳活動からの3次元再構成が、脳内のどのような空間表現の抽出にもとづいているかについての検証実験を進め、成果の取りまとめを行 う。
(2)CGモデルを用いたモデルベースの再構成手法を確立する。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (57 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (21 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Open Access: 18 results,  Peer Reviewed: 17 results) Presentation (32 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 2 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of California, Berkeley(米国)

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    • Journal Title

      Frontiers

      Volume: 15 Pages: 1350631-1350631

    • DOI

      10.3389/fpsyg.2024.1350631

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      Volume: E106.D Issue: 2 Pages: 267-270

    • DOI

      10.1587/transinf.2022EDL8038

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • Year and Date
      2023-02-01
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      Volume: 15 Pages: 545037-545037

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      Horikawa Tomoyasu、Kamitani Yukiyasu
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      bioRxiv

      Volume: 56 Pages: 474501-474501

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      10.1101/2021.12.31.474501

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      Volume: 76 Issue: 1 Pages: 150-155

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      10.3169/itej.76.150

    • NAID

      130008138591

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      Volume: J104-D Issue: 10 Pages: 776-777

    • DOI

      10.14923/transinfj.2021JDL8003

    • ISSN
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      Volume: 24 Issue: 9 Pages: 103013-103013

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      Volume: 75 Issue: 3 Pages: 448-453

    • DOI

      10.3169/itej.75.448

    • NAID

      130008032731

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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] A study on physically based rendering of night sky using WebGL2021

    • Author(s)
      Naoto Ishikawa, Yoshinori Dobashi
    • Organizer
      The 7th IIEEJ International Conference on Image Electronics and Visual Computing (IEVC 2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesizing high-resolution clouds using 2D and 3D simulations2021

    • Author(s)
      Ryosuke Kawazumi, Yoshinori Dobashi
    • Organizer
      The 7th IIEEJ International Conference on Image Electronics and Visual Computing (IEVC 2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 人工光源を考慮した夜空の効率的な描画に関する一検討2021

    • Author(s)
      石川 尚登, 土橋 宜典
    • Organizer
      情報処理学会CGVI研究会第183回研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 参照画像を用いた霧パラメータの推定2021

    • Author(s)
      新重 俊樹,土橋 宜典
    • Organizer
      情報処理学会CGVI研究会第183回研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Reconstructing visual and subjective experience from the brain2020

    • Author(s)
      Yukiyasu Kamitani
    • Organizer
      Feindel Virtual Brain and Mind Lecture Series
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Micro-specular-highlight real-time rendering2020

    • Author(s)
      Namo Podee, Nelson Max, Kei Iwasaki, and Yoshinori Dobashi
    • Organizer
      情報処理学会CGVI第181回研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Interactive Modeling of Polyhedral Crystals2020

    • Author(s)
      Masayuki Tamiya, Yoshinori Dobashi
    • Organizer
      International Workshop on Advanced Image Technology 2021 (IWAIT 2021)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 衝突判定を考慮したインタラクティブな結晶集合体のモデリング2020

    • Author(s)
      田宮聖之、土橋宜典
    • Organizer
      情報処理学会CGVI第180回研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 照明パラメータの最適化を用いた半透明物体の質感再現2020

    • Author(s)
      工藤 寛樹、土橋宜典
    • Organizer
      情報処理学会CGVI第179回研究発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Book] 習慣と脳の科学2023

    • Author(s)
      ラッセル・A・ポルドラック、神谷之康、児島修
    • Total Pages
      296
    • Publisher
      みすず書房
    • ISBN
      9784622095880
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 脳と心の科学の「ミッドライフクライシス」

    • URL

      https://www.note.kanekoshobo.co.jp/n/nd90894f959b1

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] dissonant imaginary ライゾマティクス_マルティプレックス

    • URL

      https://www.mot-art-museum.jp/exhibitions/rhizomatiks/

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-11-24   Modified: 2024-12-25  

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