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深層学習を用いた大規模な感覚運動データの統合によるロボットの実環境理解

研究課題

研究課題/領域番号 14J05114
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 知能ロボティクス
研究機関早稲田大学

研究代表者

野田 邦昭  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード深層学習 / ロボット / 感覚運動統合 / 記憶連想 / 視聴覚統合音声認識 / ロボット聴覚
研究実績の概要

本研究は、深層学習を実世界信号処理に応用するための計算モデルを構築し、実環境下で活動するロボット、自動運転車などに将来搭載されることが期待される環境認識技術やヒューマンインターフェースなどを実現する際に直面する、大規模な感覚運動統合学習の問題を解決することを目的とした。これに基づき、深層学習の知見を応用した感覚運動統合メカニズムを提案し、以下の2つの研究成果を得た。
(1)ロボットの感覚運動統合学習:深層学習モデルの持つスケーラビリティの高い特徴量抽出能力により、生の画像データや音響データを直接学習器で扱うことが可能になった。これにより、人間の作り込みによる特徴抽出器に依存せず感覚運動統合学習を実現することが可能になった。提案モデルはロボットの複数物体操作行動の記憶学習タスクによって検証実験を行い、環境の変化に合わせて適切に行動選択を行うことや、画像、音響、運動など複数モーダル間で記憶連想を行うことにより、欠損した情報の補完が可能となることを示した。以上の結果から、実環境下におけるロボットの感覚運動処理において、深層学習が安定的な行動生成と環境認識に貢献することを示した。
(2)視聴覚統合音声認識:従来、音響情報、画像情報それぞれ独立なモーダルについて音声認識への応用研究が進められていた深層学習を統合的に扱うための計算モデルの提案を行った。具体的には、音声データの処理には全結合型の、唇領域画像データの処理には2次元の畳み込み層を持った階層型神経回路モデルを用いた。さらに、視聴覚統合にはマルチストリーム型隠れマルコフモデルを用いることにより、雑音による音響情報の信頼性の低下を画像情報で補完することを可能にした。提案手法により、深層学習の持つ高い汎化能力によってモーダル毎の認識率を向上させるだけでなく、視聴覚統合によって雑音に頑健な音声認識を実現できることを示した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Audio-Visual Speech Recognition using Deep Learning2015

    • 著者名/発表者名
      Kuniaki NODA, Yuki YAMAGUCHI, Kazuhiro NAKADAI, Hiroshi G. OKUNO, and Tetsuya OGATA
    • 雑誌名

      Applied Intelligence

      巻: 42 号: 4 ページ: 722-737

    • DOI

      10.1007/s10489-014-0629-7

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multimodal Integration Learning of Robot Behavior using Deep Neural Networks2014

    • 著者名/発表者名
      Kuniaki NODA, Hiroaki ARIE, Yuki SUGA, and Tetsuya OGATA
    • 雑誌名

      Robotics and Autonomous Systems

      巻: 62 号: 6 ページ: 721-736

    • DOI

      10.1016/j.robot.2014.03.003

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] CNNによる画像認識技術を応用したマンガ作家判別システム2014

    • 著者名/発表者名
      寺田翔太,野田邦昭,尾形哲也
    • 学会等名
      第15回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      東京ビッグサイト
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 再帰結合型神経回路モデルによる描画像からの描画運動連想2014

    • 著者名/発表者名
      佐々木一磨,Hadi Tjandra,野田邦昭,高橋城志,尾形哲也
    • 学会等名
      第15回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      東京ビッグサイト
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Tactile Object Recognition Using Deep Learning and Dropout2014

    • 著者名/発表者名
      Alexander SCHMITZ, Yusuke BANSHO, Kuniaki NODA, Hiroyasu IWATA, Tetsuya OGATA, Shigeki SUGANO
    • 学会等名
      IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots (Humanoids 2014)
    • 発表場所
      HOTEL MELIA CASTILLA 4, Madrid, Spain
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習を用いたロボットの感覚運動統合と共起性の理解2014

    • 著者名/発表者名
      野田邦昭,有江浩明,菅佑樹,尾形哲也
    • 学会等名
      日本発達神経科学学会第3回大会
    • 発表場所
      東京大学、本郷キャンパス
    • 年月日
      2014-10-18 – 2014-10-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Lipreading using Convolutional Neural Network2014

    • 著者名/発表者名
      Kuniaki NODA, Yuki YAMAGUCHI, Kazuhiro Nakadai, Hiroshi G. OKUNO, and Tetsuya OGATA
    • 学会等名
      Interspeech 2014
    • 発表場所
      MAX Atria, Singapore EXPO, Singapore
    • 年月日
      2014-09-14 – 2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Deep Neural Networkを用いたマルチモーダル音声認識2014

    • 著者名/発表者名
      野田邦昭,山口雄紀,中臺一博,奥乃博,尾形哲也
    • 学会等名
      第32回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      福岡県、九州工業大学
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Deep Neural Networkを用いた視覚運動情報の統合化による空間表現の汎化2014

    • 著者名/発表者名
      出来寛祥,野田邦昭,尾形哲也
    • 学会等名
      第32回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      福岡県、九州工業大学
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Deep neural network を用いたヒューマノイドロボットの適応的行動選択2014

    • 著者名/発表者名
      野田邦昭,有江浩明,菅佑樹,尾形哲也
    • 学会等名
      GPU Technology Conference Japan
    • 発表場所
      東京ミッドタウンホール
    • 年月日
      2014-07-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Deep neural network を用いた感覚運動統合メカニズムによるヒューマノイドロボットの物体操作行動認識2014

    • 著者名/発表者名
      野田邦昭,有江浩明,菅佑樹,尾形哲也
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会
    • 発表場所
      富山県、富山市総合体育館
    • 年月日
      2014-05-25 – 2014-05-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 神経回路モデルと身体バブリングによる道具身体化と道具機能の獲得2014

    • 著者名/発表者名
      高橋城志,尾形哲也,Hadi Tjandra,野田邦昭,村田真悟,有江浩明,菅野重樹
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会
    • 発表場所
      富山県、富山市総合体育館
    • 年月日
      2014-05-25 – 2014-05-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Deep neural network による映像・音響・運動データの統合と共起2014

    • 著者名/発表者名
      野田邦昭,有江浩明,菅佑樹,尾形哲也
    • 学会等名
      第28回人工知能学会全国大会
    • 発表場所
      愛媛県、松山市、ひめぎんホール
    • 年月日
      2014-05-12 – 2014-05-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 身体バブリングと再帰結合型神経回路モデルによる道具身体化 ~深層学習による画像特徴量抽出~2014

    • 著者名/発表者名
      高橋城志,尾形哲也,Hadi Tjandra,野田邦昭,村田真悟,有江浩明,菅野重樹
    • 学会等名
      第28回人工知能学会全国大会
    • 発表場所
      愛媛県、松山市、ひめぎんホール
    • 年月日
      2014-05-12 – 2014-05-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 早稲田大学尾形研究室ホームページ

    • URL

      http://ogata-lab.jp/ja/member_ja/kuniaki-noda-ja.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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