連続時間ニューロン素子から成る神経回路網モデルのダイナミックスとその機能的役割

• 研究課題/領域番号: 13780285
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 知能情報学
• 研究機関: 福井大学 (2002); 広島大学 (2001)
• 研究代表者: 黒岩 丈介 福井大学, 工学部, 助教授 (10282104)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 2002年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2001年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
• キーワード: 連続時間パルスニューロン素子 / 単一カオスニューロン素子 / ノイズ頑健性 / 瞬時の記憶探索 / カオスニューラルネットワーク / ロジステック写像 / フラクタル的ベイスン構造

研究概要

我々がこれまでに提案してきた連続時間パルス発火ニューロン素子の外部入力に対する動的応答特性,カオス応答特性の機能潜在性に関する研究を行ない,その成果を学術論文誌・国際会議で報告した.
1.周期的入力に対する単一カオスニューロン素子の応答特性
連続時間パルスニューロン素子の応答特性にも,カオス的な応答特性が見られることが分っている.そこで,カオス応答特性の機能潜在性を示すために,シヌソイダル入力に対する応答特性を調べた.
・単一カオスニューロン素子に,シヌソイダル入力を与えると,入力強度が大きくなると,応答のスパイク間隔が短かくなる.更に,応答特性は,入力によって有意に異なる. 以上の結果より,単一カオスニューロン素子は,入力強度変化を応答のスパイク間隔でコード化する機能を有するといえる.
・単一カオスニューロン素子がカオス応答を示すパラメータ領域で,コード化機能はノイズに対して頑健性を有する.
2.カオスダイナミックスを用いた瞬時の記憶サーチ
ネットワークモデルに発生するカオスダイナミックスの機能潜在性を示すために,ここでは簡単のため合原らによって提案されたカオスニューロン素子から成るネットワークモデルの動的応答特性を,瞬時の記憶サーチと関連して研究を行なった.
・カオスの強さによって,アトラクタベイスンの遍歴の仕方が記憶パターンの重なりの大きさと関連して変化する.つまり,階層的な構造を持った記憶探索が可能である.
・アトラクタベイスンを遍歴している状態に,記憶パターンの一部を与えると,瞬時にそのパターンのアトラクタベイスンへ到達することが可能である.つまり,カオスダイナミックスを用いた瞬時の記憶サーチが可能であることを意味している.

研究成果

• [文献書誌] Masato Wada, Jousuke Kuroiwa, et al.: "Completely reproducible description of digital sound data with cellular automata"Phys. Lette. A. 306. 110-115 (2002)
• [文献書誌] Sakari Inawashiro, Jousuke Kuroiwa, et al.: "Formation of an Orientation Preference Map -Gradual Inhibition Method-"Neural Computing & Applications. 10. 367-373 (2002)
• [文献書誌] Jousuke Kuroiwa, et al.: "Chaotic Wandering and its Sensitivity to External Input in a Chaotic Neural Network"Proceedings of Int. Conf. on Neural Information Processing (ICONIP'2000). 1849(CD-ROM). (2002)
• [文献書誌] Teruhiko Tamura, Jousuke Kuroiwa, et al.: "An Idea of Errorless Coding and Reproduction of Arbitrarily Given Multiple Cyclic Binary Patterns by Means of Totalistc Rule of Cellular Automata"Proceedings of 2002 Int. Symp. on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA 2002). 183-186 (2002)
• [文献書誌] Jousuke Kuroiwa, et al.: "Nonlinear Dynamics Generated by Rule Sequences of Cellular Automata which Enable Compressive Coding and Errorless Reproduction of Digital Sound Data"Proceedings of 3rd Int. Nat. Conf. on Discrete Chaotic Dynamics in Nature and Society (DCDNSC3). 5-5(CD-ROM). (2002)
• [文献書誌] Jousuke Kuroiwa, et al.: "Dynamical Properties of Chaotic Wandering in Chaotic Neural Network Model"Procedding of 3rd Int. Sympo. on Human and Artificial Intelligence Systems (HART'02). 337-346 (2002)
• [文献書誌] 井上渉, 黒岩丈介, 他1名: "外部入力を有する単一カオスニューロン素子の応答特性"信学技報NLP2001. 101・135. 25-30 (2001)
• [文献書誌] 三木隆史, 黒岩丈介, 他2名: "ロジステック写像のシステムパラメータ変化の影響"信学技報NLP2001. 101・135. 31-36 (2001)
• [文献書誌] Takafumi Miki, Jousuke Kuroiwa, et al.: "Response Properties of Logistic Map by Changing System Parameter"Proc.Int.Symp.Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA'2001). 1. 115-118 (2001)
• [文献書誌] Wataruru Inoue, Jousuke Kuroiwa, et al.: "Response Properties of Single Chaotic Neuron"Proc.Int.Symp.Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA'2001). 1. 263-266 (2001)