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階層並列モデルによる運動学習とブレイン・マシン・インターフェースへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 16H02873
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ソフトコンピューティング
研究機関京都大学

研究代表者

石井 信  京都大学, 情報学研究科, 教授 (90294280)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2017年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワード脳型人工知能 / ブレイン・マシン・インターフェース / 順逆強化学習 / 模倣学習 / ソフトコンピューティング / ブレイン・マシン・インタ-フェ-ス
研究成果の概要

階層型逆強化学習を、動物行動およびヒト意思決定過程に適用した。線虫には記憶に依存した戦略と記憶に依存しない戦略があることを発見、ヒトのメタな学習戦略を変化させながら環境適応するモデル化が可能になった。ヒトの脳波および機能的核磁気共鳴図からのデコーディング研究を進めた。動画観視時のヒト脳波から動画に含まれる顕著度が 解読可能であることが分かった。視覚注意に関わる被験者間転移デコーディング法を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

動物や人間の環境適応能力の同定は、自然科学のみならず、人間と共存する機械(人工知能)の開発(工学)において重要である。本研究では、動物の見まね学習を数理モデル化した「順逆強化学習」のアルゴリズムを導出し、それを、動物および人間の行動データに適用することに成功した。また、モデルを用いたデコーディング法を開発し、視覚注意課題に適用した。その成果は、脳と機械を直接つなぐブレイン・マシン・インターフェースの開発につながる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 11件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Semi-supervised learning of brain tissue segmentation2019

    • 著者名/発表者名
      Ito, R., Nakae, K., Hata, J., Okano, H., & Ishii, S
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 116 ページ: 25-34

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of animal behavioral strategies by inverse reinforcement learning.2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi S, Honda N*, Ikeda M, Tsukada Y, Nakano S, Mori I and Ishii S
    • 雑誌名

      PLoS Computational Biology

      巻: 14(5) 号: 5 ページ: e1006122-e1006122

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1006122

    • NAID

      120006469168

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of electroencephalography signals for estimating saliency features in videos2018

    • 著者名/発表者名
      Liang, Z., Hamada, Y., Oba, S. & Ishii, S
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 105 ページ: 52-64

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zero-shot fMRI decoding with three-dimensional registration based on diffusion tensor imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Fuchigami, T., Shikauchi, Y., Nakae, K., Shikauchi, M., Ogawa, T., & Ishii, S
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 12342-12342

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30676-3

    • NAID

      120006652973

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Virtual Adversarial Training: A Regularization Method for Supervised and Semi-Supervised Learning2018

    • 著者名/発表者名
      Miyato, T., Maeda, S., Koyama, M., & Ishii, S
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence

      巻: - 号: 8 ページ: 1979-1993

    • DOI

      10.1109/tpami.2018.2858821

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Binary classifiers ensemble based on Bregman divergence for multi-class classification2017

    • 著者名/発表者名
      Takenouchi, T., & Ishii, S
    • 雑誌名

      Neurocomputing

      巻: 273 ページ: 424-434

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Constructing a meta-tracker using dropout to imitate the behavior of an arbitrary black-box tracker2017

    • 著者名/発表者名
      Meshgi, K., Maeda, S., Oba, S., & Ishii, S
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 87 ページ: 132-148

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Constructing a meta-tracker using dropout to imitate the behavior of an arbitrary black-box tracker.2017

    • 著者名/発表者名
      Meshgi, K., Maeda, S., Oba, S., & Ishii, S.
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 87 ページ: 132-148

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2016.12.009

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust encoding of scene anticipation during human spatial navigation.2016

    • 著者名/発表者名
      Shikauchi, Y., & Ishii, S.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 37599-37599

    • DOI

      10.1038/srep37599

    • NAID

      120005954472

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Decoding the scene prediction and its confidence during maze exploration2019

    • 著者名/発表者名
      Katayama, R., Yoshida, W., & Ishii, S
    • 学会等名
      第19回脳と心のメカニズム冬のワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Artificial intelligence methods for identification of large-scale brain structures2019

    • 著者名/発表者名
      Ishii, S
    • 学会等名
      International Symposium of Brain/MINDS
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 計測と情報科学の融合による新しいサイエンスの展望2019

    • 著者名/発表者名
      石井 信
    • 学会等名
      SPRUC 第1回 BLs アップグレード検討ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Efficient diverse ensemble for discriminative co-tracking2018

    • 著者名/発表者名
      Meshgi, K., Oba, S., & Ishii, S
    • 学会等名
      Computer Vision and Pattern Recognition 2018 (CVPR)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inherent feature connection (I-Con) Map for linking emotion detection: an EEG study2018

    • 著者名/発表者名
      Liang, Z., Oba, S., & Ishii, S
    • 学会等名
      32nd Human Computer Interaction Conference (BHCI 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reproducing the cognitive function with the robustness against the brain structure and with the efficient learning algorithm2018

    • 著者名/発表者名
      Fujita, Y., & Ishii, S
    • 学会等名
      Computational Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deep Q-network regularized by adversarial examples2018

    • 著者名/発表者名
      Sasaki, W., Yasui, Y., Nakanishi, K., & Ishii, S
    • 学会等名
      The 28th Annual Conference of the Japanese Neural Network Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Saliencyに基づく動画観視時の事象関連電位解析2017

    • 著者名/発表者名
      濱田恭行, 石井 信
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      機械振興会館
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 行動履歴データによる行動方策学習者の探索戦略変化の推定2017

    • 著者名/発表者名
      内田滋穂里, 大羽成征, 石井 信
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      機械振興会館
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Active discriminative tracking using collective memory2017

    • 著者名/発表者名
      Meshgi, K., Oba, S., & Ishii, S
    • 学会等名
      IAPR International Conference on Machine Vision Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient version-space reduction for visual tracking2017

    • 著者名/発表者名
      Meshgi, K., Oba, S., & Ishii, S
    • 学会等名
      14th Conference on Computer and Robot Vision
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient asymmetric co-tracking using uncertainty sampling2017

    • 著者名/発表者名
      Meshgi, K., Mizaei, M. S., Oba, S., & Ishii, S
    • 学会等名
      International Conference on Signal and Image Analysis Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Individual identification by resting-state EEG using common dictionary learning2017

    • 著者名/発表者名
      Nishimoto, T., Morioka, H., & Ishii, S
    • 学会等名
      Artificial Neural Networks and Machine Learning-ICANN 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of the change of agent’s behavioral strategy using state-action history2017

    • 著者名/発表者名
      Uchida, S., Oba, S., & Ishii, S
    • 学会等名
      Artificial Neural Networks and Machine Learning-ICANN 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Saliencyに基づく動画観視時の事象関連電位解析2017

    • 著者名/発表者名
      濱田 恭行, 石井 信
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術報告
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 行動履歴データによる行動方策学習者の探索戦略変化の推定2017

    • 著者名/発表者名
      内田 滋穂里, 大羽 成征, 石井 信
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術報告
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Data-driven mimicking neural encoding/decoding systems2017

    • 著者名/発表者名
      Ishii, S
    • 学会等名
      CRCNS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decoding neural decision making2017

    • 著者名/発表者名
      Ishii, S
    • 学会等名
      Okinawa Computational Neuroscience Course 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] データベースに基づくブレインマシンインタフェース2017

    • 著者名/発表者名
      石井 信
    • 学会等名
      電子情報通信学会音声研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Robust discriminative tracking via query-by-bagging2016

    • 著者名/発表者名
      Meshgi, K., Oba, S., & Ishii, S
    • 学会等名
      AVSS2016
    • 発表場所
      Colorado, USA
    • 年月日
      2016-08-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brain decoding can be improved by diffusion imaging based registration2016

    • 著者名/発表者名
      Fuchigami, T., Shikauchi, Y., Nakae, K., Shikauchi, M., & Ishii, S
    • 学会等名
      4th AINI 2016 and 14th INCF Nodes Workshop
    • 発表場所
      RIKEN, Wako,Japan
    • 年月日
      2016-05-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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