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Studying a Brain Model based on Self-Simulation and Homeostasis

Publicly Offered Research

Project AreaCorrespondence and Fusion of Artificial Intelligence and Brain Science
Project/Area Number 19H04979
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 InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

池上 高志  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (10211715)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥23,400,000 (Direct Cost: ¥18,000,000、Indirect Cost: ¥5,400,000)
Fiscal Year 2020: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2019: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Keywordsアンドロイド / 相互模倣 / エントロピー / GAN / 意識研究 / ニューラルネットワーク / 記憶 / 模倣 / 自己シミュレーション / ニューラルネット / 予測モデル / エンパワーメント / ホメオスタシス / 脳のモデル / 深層学習
Outline of Research at the Start

自己シミュレーションを実装したロボット実験を行いながら、ホメオスタティックな自己維持と運動生成の研究を行う。具体的には、ロボットに実装したカメラを使って人間のポーズを学習し、そのポーズの模倣を生成するシステムを構築する。模倣に関してはミラーニューロン以来色々と脳科学で研究が進んでいる。ここでは脳の持つ、自己シミュレーション機能を新しく構築し、模倣を通してみた脳のホメオスタティックな新しいモデルを構築する。

Outline of Annual Research Achievements

VAEGANの研究では、予測課題を用いて認知地図の学習を行い、未来の光景がネットワークの潜在空間のパターンと相関していることがわかりました。ネットワークからの出力画像を入力画像とした「閉ループ」では、遠い未来を予測することで、カオス的なダイナミクスも埋め込まれていることがわかりました。これは、海馬の位置細胞におけるpreplay(行ったことのない風景の想起)とも関係つけられると考えています。

もうひとつの実験では、Fifthらのcomparator モデルに、自己モデル、模倣能力、メモリーを加え、それを搭載した実機アンドロイドの実験です。アンドロイドの自律性はスパイク・ニューロンによって与えられます。このアンドロイド(ALTER3)は、目のカメラから人のポーズを見て、それを模倣することができます。どのように模倣学習が進むか、アンドロイドは固有のポーズを獲得するか、人との相互作用はどう解析できるか、などを考察しました。特に注目されたのはALTER3が模倣に失敗すると、模倣されていた人間の側がALTER3の意図を慮って、逆にALTER3の模倣をし、相互模倣が生まれることを見出しました。これは移送エントロピーで定量化することが可能です。
この年度の最後には、ALTER2と3同志の同じ模倣プログラムを用いた相互模倣、人間がそれぞれALTERに憑依して行う相互模倣の実験、にこぎつけました。その時の運動空間のパターンを見ていると、それがALTERの自律生成運動によるものか、人の憑依の結果なのかを区別できます。これは 身体的なturing テストと言っても良いものです。これらの成果は3月末のEmbodied Inelligenceの国際会議で基調講演として発表しました。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Personogenesis Through Imitating Human Behavior in a Humanoid Robot “Alter3”2021

    • Author(s)
      Masumori Atsushi、Maruyama Norihiro、Ikegami Takashi
    • Journal Title

      Frontiers in Robotics and AI

      Volume: 7 Pages: 1-13

    • DOI

      10.3389/frobt.2020.532375

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Neural Autopoiesis: Organizing Self-Boundaries by Stimulus Avoidance in Biological and Artificial Neural Networks2020

    • Author(s)
      Masumori Atsushi、Sinapayen Lana、Maruyama Norihiro、Mita Takeshi、Bakkum Douglas、Frey Urs、Takahashi Hirokazu、Ikegami Takashi
    • Journal Title

      Artificial Life

      Volume: 26 Issue: 1 Pages: 130-151

    • DOI

      10.1162/artl_a_00314

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Reactive, Proactive, and Inductive Agents: An Evolutionary Path for Biological and Artificial Spiking Networks2020

    • Author(s)
      Sinapayen Lana、Masumori Atsushi、Ikegami Takashi
    • Journal Title

      Frontiers in Computational Neuroscience

      Volume: 13 Pages: 88-88

    • DOI

      10.3389/fncom.2019.00088

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Brain Equation and Personogenesis2019

    • Author(s)
      Otto E Rossler, Lisa-Ruth Vial, Frank Kuske, August Nitschke, Takashi Ikegami, Andrei Ujica
    • Journal Title

      Clinics in Pediatrics

      Volume: 2 Pages: 1-11

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Model-based empowerment computation for dynamical agents2019

    • Author(s)
      Yuma Kajihara, Takashi Ikegami and Kenji Doya
    • Journal Title

      2019 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI)

      Volume: 1 Pages: 255-261

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Offloaded Mind: the experiments of dyadic humanoid/human interaction2021

    • Author(s)
      Takashi Ikegami
    • Organizer
      2021 International Workshop on Embodied Intelligence
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Predictive Coding as Stimulus Avoidance in Spiking Neural Networks2019

    • Author(s)
      Atsushi Masumori, Lana Sinapayen, Takashi Ikegami
    • Organizer
      2019 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Model-based empowerment computation for dynamical agents2019

    • Author(s)
      Yuma Kajihara, Takashi Ikegami, Kenji Doya
    • Organizer
      2019 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Offloaded Agency2019

    • Author(s)
      池上高志
    • Organizer
      日本認知科学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] AI からALIFE へ : 生命原理のロボットを考える2019

    • Author(s)
      池上高志
    • Organizer
      AI/SUM
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] machine learning and consciousness2019

    • Author(s)
      Takashi Ikegami
    • Organizer
      mini symposium at the Barbican center London
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Offloaded Agency2019

    • Author(s)
      Takashi Ikegami
    • Organizer
      SIGEF
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2021-12-27  

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