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ベイズ潜在木構造生成過程による脳内身体表現スローダイナミクスモデル

Publicly Offered Research

Project AreaUnderstanding brain plasticity on body representations to promote their adaptive functions
Project/Area Number 15H01670
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

谷口 忠大  立命館大学, 情報理工学部, 准教授 (80512251)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Keywords身体図式 / 身体地図 / ベイズ推論 / ノンパラメトリックベイズ / 木構造推定 / クラスタリング / ソフトコンピューティング / 知能ロボティクス
Outline of Annual Research Achievements

本研究では人間がマルチモーダルな感覚運動情報から,その骨格構造としての多リンク系表現に基づく脳内身体表現の状態空間モデルを構築する計算論を構成的に明らかにすることを目指した.この実現のためにベイズ潜在木構造生成過程に基づく脳内身体表現の確率モデルを研究した.脳内身体表現は,視覚,触覚,力覚等のマルチモーダルな感覚運動情報から形成される.本研究では,身体骨格構造のスローダイナミクスを表現する潜在的な確率過程として木構造生成過程を仮定し,感覚運動情報を潜在的な木構造からの観測情報として表現し,状態空間モデルの形成過程をモデル化した.具体的には潜在的な木構造生成過程をもったクラスタリング手法であるDPGMM-LJ(Dirichlet Process Gaussian Mixture Model with Linked Joints)を既存のクラスタリング手法であるDPGMMを拡張することで提案し,この有効性検証を行った.
多リンク系の表面に配置された触覚センサから得られる時系列情報を観測とし,それらを低次元表現した身体マップを形成し,これにDPGMM-LJを適用することで,多リンク系の木構造が推論可能であることを示した.また,各関節が完全に独立に動作した場合には推定結果は低下し,一定の依存性を持った時に推定結果が改善されることから,身体骨格構造推論と身体部位の協調構造との関係性を示唆することが出来た.また,このモデルに基き,身体部位が損傷した際の動態に関する分析を行った.これにより,身体構造を学習ベースで推定する工学的モデルを新たに開発することが出来たとともに,脳内身体表現のスローダイナミクスに関して示唆を与える事ができた.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2016 2015

All Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Presentation] Clustering latent sensor distribution on body map for generating body schema2016

    • Author(s)
      Tomohiro Mimura, Yoshinobu Hagiwara, Tadahiro Taniguchi, Tetsunari Inamura
    • Organizer
      International Conference on Intelligent Autonomous Systems
    • Place of Presentation
      Shanghai, China
    • Year and Date
      2016-07-05
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simultaneous Localization, Mapping and Self-body Shape Estimation by a Mobile Robot2016

    • Author(s)
      Akira Taniguchi, Lv Wanpeng, Tadahiro Taniguchi, Toshiaki Takano, Yoshinobu Hagiwara, Shiro Yano
    • Organizer
      International Conference on Intelligent Autonomous Systems
    • Place of Presentation
      Shanghai, China
    • Year and Date
      2016-07-05
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 身体地図からの骨格構造推定のためのベイズ生成モデル2016

    • Author(s)
      三村知洋, 萩原良信, 高野敏明, 谷口忠大, 稲邑哲也
    • Organizer
      第60回システム制御情報学会研究発表講演会 (SCI'16)
    • Place of Presentation
      京都テルサ, 京都
    • Year and Date
      2016-05-27
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimation of Number of Links in a Body Schema from a Latent Sensor Distribution on a Body Map2016

    • Author(s)
      Tomohiro Mimura, Yoshinobu Hagiwara, Tadahiro Taniguchi, Tetsunari Inamura
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS 2016)
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo, Tokyo
    • Year and Date
      2016-05-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 身体図式の形成のための身体地図のクラスタリング2015

    • Author(s)
      三村知洋, 萩原良信, 高野敏明, 谷口忠大, 稲邑哲也
    • Organizer
      計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会2015 (SSI2015)
    • Place of Presentation
      函館アリーナ(北海道函館市)
    • Year and Date
      2015-11-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 身体図式の形成のためのベイズ生成モデルの研究2015

    • Author(s)
      三村知洋, 萩原良信, 谷口忠大
    • Organizer
      第21回創発システム・シンポジウム
    • Place of Presentation
      諏訪東京理科大学(長野県茅野市)
    • Year and Date
      2015-08-30
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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