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Creation of Self-organizing Cognitive Architecture Integrating Probabilistic Generative Model and Deep Learning

Research Project

Project/Area Number 18H03308
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 61040:Soft computing-related
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

谷口 忠大  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (80512251)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 萩原 良信  立命館大学, 情報理工学部, 講師 (20609416)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywords機械学習 / 深層学習 / 確率的生成モデル / 認知アーキテクチャ / 自己組織化
Outline of Annual Research Achievements

実世界の経験から言語を獲得する知能を実現するためには,分散開発が効率的に可能であり,再統合後に自己組織的な環境適応が可能となる認知アーキテクチャをいかにして作るか?という「問い」に答える必要がある.本研究では,確率的生成モデルと深層学習の双対的関係に着目し,それぞれの長所を活用可能な自己組織型認知アーキテクチャの分散開発フレームワークを確率モデルの理論的基盤の上で提案し,その有効性を示すことを目指して研究を行ってきた.以下の項目に基づいて研究を進めてきている.
1. 確率的生成モデルと深層学習の双対的関係を活用した教師なし学習モジュールの開発
2. 自己組織型認知アーキテクチャの分散開発フレームワークの構築:(2-A) 信念伝播に基づく生成モデルの分割法の定式化,(2-B) 双対的関係に着目した開発フ
レームワークの定式化,(2-C) フレームワークに基づく統合的認知アーキテクチャの開発
3. 自己組織型認知アーキテクチャの実ロボットへの実装と実世界タスクによる検証
本年度では,2.に関して研究開発を大きく進めることができた.具体的にはニューラルネットワークに基づく深層生成モデルや従来の確率的生成モデル(混合モデルなど)を異種混合して全体最適化を行うフレームワークであるNeuro-SERKETを提案し,学術論文として発表した.また,知能ロボティクスの国際会議であるIROSでWorkshopを主催し国際的な議論を深めた.また,3.に関して2.の実応用として,言語獲得ロボット,及び,場所概念を学習するロボットにおいて実証的な研究事例を作ってきている.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

研究計画の最も重要な要素である認知アーキテクチャを構築するためのフレームワークに関して基礎的な理論の構築と,その実験的検証を終えることができたため.

Strategy for Future Research Activity

以下の各項目を推進していく.
1. 確率的生成モデルと深層学習の双対的関係を活用した教師なし学習モジュールの開発
2. 自己組織型認知アーキテクチャの分散開発フレームワークの構築:(2-A) 信念伝播に基づく生成モデルの分割法の定式化,(2-B) 双対的関係に着目した開発フ
レームワークの定式化,(2-C) フレームワークに基づく統合的認知アーキテクチャの開発
3. 自己組織型認知アーキテクチャの実ロボットへの実装と実世界タスクによる検証
特に,深層生成モデルに基づく認知アーキテクチャ実現事例の構築をより重点的に推進していく.また,敵対的生成ネットワークも含んだシステム構築の可能性を探索していく.

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(11 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 6 results) Remarks (1 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Journal Article] Neuro-SERKET: Development of Integrative Cognitive System through the Composition of Deep Probabilistic Generative Models2020

    • Author(s)
      Tadahiro Taniguchi, Tomoaki Nakamura, Masahiro Suzuki, Ryo Kuniyasu, Kaede Hayashi, Akira Taniguchi, Takato Horii, Takayuki Nagai
    • Journal Title

      New Generation Computing

      Volume: 38 Pages: 23-48

    • DOI

      10.1007/s00354-019-00084-w

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Survey on frontiers of language and robotics2019

    • Author(s)
      Tangiuchi T.、Mochihashi D.、Nagai T.、Uchida S.、Inoue N.、Kobayashi I.、Nakamura T.、Hagiwara Y.、Iwahashi N.、Inamura T.
    • Journal Title

      Advanced Robotics

      Volume: 33 Pages: 700-730

    • DOI

      10.1080/01691864.2019.1632223

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Symbol Emergence in Cognitive Developmental Systems: a Survey2018

    • Author(s)
      Taniguchi Tadahiro、Ugur Emre、Hoffmann Matej、Jamone Lorenzo、Nagai Takayuki、Rosman Benjamin、Matsuka Toshihiko、Iwahashi Naoto、Oztop Erhan、Piater Justus、Worgotter Florentin
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems

      Volume: in press Pages: 1-1

    • DOI

      10.1109/tcds.2018.2867772

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 知能を創るー汎用人工知能への挑戦2019

    • Author(s)
      谷口忠大
    • Organizer
      AIビジネスインフォマティクス2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 記号創発ロボティクスにおける確率的生成モデルと深層学習の融合2019

    • Author(s)
      谷口忠大
    • Organizer
      「深層学習の先にあるもの ー 記号推論との融合を目指して(2)」公開シンポジウム,東京大学
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 記号創発ロボティクスによる汎用人工知能への挑戦2018

    • Author(s)
      谷口忠大
    • Organizer
      第10回人工知能学会汎用人工知能研究会(SIG-AGI)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ロボティクスと確率モデルに基づく汎用人工知能に向けて ~記号創発ロボティクスのアプローチ~2018

    • Author(s)
      谷口忠大
    • Organizer
      第36回 日本ロボット学会 学術講演会, OS19: 確率ロボティクスとデータ工学ロボティクス ~認識・行動学習・記号創発~
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Symbol Emergence in Robotics: Towards Architecture for Embodied Developmental General Artificial Intelligence2018

    • Author(s)
      Tadahiro Taniguchi
    • Organizer
      AEGAP 2018 Architectures and Evaluation for Generality, Autonomy & Progress in AI, IJCAI-ECAI 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 記号創発ロボティクスが目指す自律適応型AIアーキテクチャ2018

    • Author(s)
      谷口忠大
    • Organizer
      2018年度 人工知能学会全国大会(第32回)(JSAI2018), OS-6 自律・創発・汎用AIアーキテクチャ
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 立命館大学 創発システム研究室 研究業績

    • URL

      http://www.em.ci.ritsumei.ac.jp/publications/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Funded Workshop] The Workshop on Deep Probabilistic Generative Models for Cognitive Architecture in Robotics2019

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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