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量子情報理論と量子バイオロジーに立脚した計算知能論の確立と知的センシング処理応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K00337
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 ソフトコンピューティング
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

松井 伸之  兵庫県立大学, 工学研究科, 特任教授 (10173783)

研究分担者 礒川 悌次郎  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (70336832)
研究協力者 幸田 憲明  
伊丹 哲郎  
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
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード量子ビットニューロン / 四元数表示ニューラルネットワーク / 量子ダイナミクス / 時系列予測 / 搬送システム / 群ロボット / 量子計算知能 / 四元数ニューラルネットワーク / ブラウン運動 / 予測システム / 複素数表示 / 四元数 / ニューラルネットワーク / シュレディンガー方程式 / 量子波動 / 四元数極表示 / 量子論理ゲート / カオス時系列予測 / 量子粒子群最適化 / 量子バイオロジー / 臭気識別 / ソフトコンピューティング / 計算知能 / 量子情報
研究成果の概要

本課題では、四元数に基づく量子計算知能記述法や量子力学的手法によるダイナミックマクロシステム記述の探究並びに量子生物知能としての実システム応用の探究を相互に関連させながら研究を進め、その結果、量子ビットニューロンモデルのもつれ効果の示唆や時系列予測における優位点を明示できた。さらにその拡張型モデルや深層化モデルの端緒を得るとともに、連想記憶型やExtreme学習における四元数表示の有効性の吟味も行い得た。また量子力学的手法による群ロボットの搬送システムを開発し、その性能評価を行い得た。実システム応用の探究としては、量子バイオロジーにヒントを得た臭気識別の端緒や疾病予測システムの構築も行い得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

得られた結果はまだ十分でなく、今後の精査とともに理論的根拠も明確にしていくことが課題として残ったが、本課題で達成し得た全体としての研究成果は、計算知能アルゴリズムに新展開をもたらす独創的な成果であると考えている。
また「量子力学的手法によるシステムと制御」と題した関連学会のテクノシリーズの書籍出版並びに招待講演も行い得て、本課題でめざした新手法の普及も達成できたと考えている。これらのことから、専門分野での一定の高い評価が得られたこと、そして社会的にも研究成果を発信できたことは当該分野に顕著な貢献をなし得たと考えている。

報告書

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

    (36件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Heterogeneous recurrent neural networks for natural language model2019

    • 著者名/発表者名
      M.Tsuji, T.Isokawa, N.Yumoto, N.Matsui, and N.Kamiura
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 未定 号: 2 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1007/s10015-018-0507-1

    • 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] A universal Brownian cellular automaton with 3 states and 2 rules2018

    • 著者名/発表者名
      T.Isokawa, F.Peper, K.Ono, and N.Matsui
    • 雑誌名

      Natural Computing

      巻: 17 号: 3 ページ: 499-509

    • DOI

      10.1007/s11047-017-9651-0

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Convolutional Autoencoder for Detecting Tumors in Double Contrast X-ray Images2018

    • 著者名/発表者名
      M.Tanaka, T.Isokawa, N.Matsui, T.Yumoto, and N.Kamiura
    • 雑誌名

      Proceedings of Joint 7th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV) and 2nd International Conference on Imaging, Vision, & Pattern Recognition (icIVPR)

      巻: 1 ページ: 384-387

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Macroscopic robots as microscopic liquid molecules -- Brownian motion and quantum dynamics2018

    • 著者名/発表者名
      Itami, T.; Matsui, N.; Kouda, N
    • 雑誌名

      Proceedings of the SICE Annual Conference (SICE2018)

      巻: 1 ページ: 1776-1781

    • DOI

      10.23919/sice.2018.8492589

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Neural Language Model by Heterogeneous Recurrent Neural Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Tsuji, Teijiro Isokawa, Takayuki Yumoto, Nobuyuki Matsui, Naotake Kamiura
    • 雑誌名

      Proceedings of the 23rd International Symposium on Artificial Life and Robotics 2017 (AROB 23rd 2018) & the 3rd International Symposium on BioComplexity (ISBC 3rd 2018)

      巻: - ページ: 250-253

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complex-Valued Associative Memories with Projection and Iterative Learning Rules2018

    • 著者名/発表者名
      Isokawa Teijiro, Yamamoto Hiroki, Nishimura Haruhiko, Yumoto Takayuki, Kamiura Naotake, Matsui Nobuyuki
    • 雑誌名

      Journal of Artificial Intelligence and Soft Computing Research

      巻: 8 号: 3 ページ: 237-249

    • DOI

      10.1515/jaiscr-2018-0015

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pseudo-orthogonalization of Memory Patterns for Complex-valued and Quaternionic Associative Memories2017

    • 著者名/発表者名
      Toshifumi Minemoto, Teijiro Isokawa, Haruhiko Nishimura, Nobuyuki Matsui
    • 雑誌名

      Journal of Artificial Intelligence and Soft Computing Research

      巻: 7 号: 4 ページ: 257-264

    • DOI

      10.1515/jaiscr-2018-0018

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A learning vector quantization approach for odor recognition2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakai, T. Minemoto, T. Isokawa, N. Matsui
    • 雑誌名

      Proceedings of the 22nd International Symposium on Artificial Life and Robotics 2017

      巻: - ページ: 396-400

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Feed forward neural network with random quaternionic neurons2017

    • 著者名/発表者名
      T.Minemoto, T.Isokawa, H.Nishimura, and N.Matsui
    • 雑誌名

      Signal Processing

      巻: 136 ページ: 59-68

    • DOI

      10.1016/j.sigpro.2016.11.008

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Chaotic Time Series Prediction by Qubit Neural Network with Complex-Valued Representation2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ueguchi, N. Matsui, T. Isokawa
    • 雑誌名

      Proceedings of the SICE Annual Conference 2016

      巻: - ページ: 1353-1358

    • DOI

      10.1109/sice.2016.7749232

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Performance of Qubit Neural Network in Chaotic Time Series Forecasting2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ueguchi, N. Matsui, T. Isokawa
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Sciences

      巻: 9949 ページ: 253-260

    • DOI

      10.1007/978-3-319-46675-0_28

    • ISBN
      9783319466743, 9783319466750
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 一般化されたボルツマン分布 ― 巨視的な少数ロボット群の制御モデルとしての ―2019

    • 著者名/発表者名
      伊丹哲郎,松井伸之,幸田憲明
    • 学会等名
      第6回 制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 簡素な数台のロボットを使ったトラッキング・シ ステムにおける量子揺らぎ2018

    • 著者名/発表者名
      伊丹哲郎,松井伸之,幸田憲明
    • 学会等名
      計測自動制御学会第13回コンピューテェーショナル・インテリジェンス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高速ブロック学習型自己組織化マップに基づく健康診断結果による疾病予測システムの構築2018

    • 著者名/発表者名
      成田健, 礒川悌次郎, 松井伸之, 湯本高行, 上浦尚武, 岡本稔, 高山哲郎
    • 学会等名
      第28回インテリジェント・システム・シンポジウム (FAN2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 分子としてのロボットによるブラウン運動2018

    • 著者名/発表者名
      伊丹哲郎,松井伸之
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会「高次元ニューロダイナミクスとそのニューロハードウエア構築への展開」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 相互通信機能を持たない少数ロボット群による複数物体の搬送2018

    • 著者名/発表者名
      伊丹哲郎,松井伸之,幸田憲明
    • 学会等名
      第61回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 複数個の物体をトラックするための相互通信を持たない群ロボット・システム2018

    • 著者名/発表者名
      伊丹哲郎,松井伸之,幸田憲明
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習による健康診断結果による疾病予測システムの構築ならびに評価2018

    • 著者名/発表者名
      成田健, 礒川悌次郎, 松井伸之, 湯本高行, 上浦尚武, 岡本稔, 高山哲郎
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] エネルギーのボルツマン分布に基づく複数物体の搬送システム設計2018

    • 著者名/発表者名
      伊丹哲郎,松井伸之,幸田憲明
    • 学会等名
      第27回計測自動制御学会 中国支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 半導体アレイセンサとニューラルネットワークを用いた臭い識別システムの構築2018

    • 著者名/発表者名
      岸田直也, 礒川悌次郎, 松井伸之, 湯本高行, 上浦 尚武
    • 学会等名
      第14回コンピューテーショナル・インテリジェンス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] AI技術革命:ディープラーニング、そして量子へ2018

    • 著者名/発表者名
      松井伸之
    • 学会等名
      エレクトロニクス実装会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] QELMニューラルネットワークの性能評価2017

    • 著者名/発表者名
      藤井航基, 峯本俊文, 礒川悌次郎, 松井伸之
    • 学会等名
      電子情報通信学会第63回機能集積情報システム研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 拡張した量子ビットニューロンモデルによるネットワーク2017

    • 著者名/発表者名
      幸田憲明, 松井伸之
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 「量子ダイナミクス」に従うロボット群による巨視的物体の搬送システム2017

    • 著者名/発表者名
      伊丹哲郎, 松井伸之
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工知能革命~ニューラルネットワークの復活:Deep Learning, そして量子へ~2017

    • 著者名/発表者名
      松井伸之
    • 学会等名
      半導体産業人協会(SSIS)フォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 量子ダイナミクスによる群ロボットの知的タスク処理2017

    • 著者名/発表者名
      伊丹哲郎, 松井伸之
    • 学会等名
      計測自動制御学会第12回コンピューテェーショナル・インテリジェンス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ブラウン運動と量子ダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      伊丹哲郎, 松井伸之
    • 学会等名
      第1回分子ロボティクス年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 重み付き量子ビットニューロンモデルによるネットワークの学習評価2016

    • 著者名/発表者名
      幸田憲明, 松井伸之
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
    • 発表場所
      ウカルちゃんアリーナ(滋賀県立体育館)(大津市におの浜)
    • 年月日
      2016-12-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ニューラルネットワークを用いた臭い識別システム2016

    • 著者名/発表者名
      酒井祐輔, 峯本俊文, 礒川悌次郎, 松井伸之
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
    • 発表場所
      ウカルちゃんアリーナ(滋賀県立体育館)(大津市におの浜)
    • 年月日
      2016-12-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] カオス時系列予測問題における量子ビットニューラルネットワークの性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      上口大晴, 松井伸之, 礒川悌次郎
    • 学会等名
      計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会
    • 発表場所
      ウカルちゃんアリーナ(滋賀県立体育館)(大津市におの浜)
    • 年月日
      2016-12-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 改良型量子ビットニューロンモデルの提案2016

    • 著者名/発表者名
      大平義輝, 幸田憲明, 松井伸之, 西村治彦
    • 学会等名
      平成28年電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      神戸大学(神戸市灘区六甲台)
    • 年月日
      2016-08-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子ビットニューラルネットワークの学習評価2016

    • 著者名/発表者名
      笹川真人, 幸田憲明, 松井伸之, 西村治彦
    • 学会等名
      平成28年電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      神戸大学(神戸市灘区六甲台)
    • 年月日
      2016-08-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子描像ニューラルネットワーク2016

    • 著者名/発表者名
      松井伸之
    • 学会等名
      第13回原子・分子・光科学(AMO)討論会
    • 発表場所
      理化学研究所大河内記念ホール(和光市広沢)
    • 年月日
      2016-06-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] 量子力学的手法によるシステムと制御2017

    • 著者名/発表者名
      伊丹哲郎, 松井伸之, 乾徳夫, 全卓樹
    • 総ページ数
      242
    • 出版者
      コロナ社
    • ISBN
      9784339033564
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 兵庫県立大学大学院工学研究科電子情報工学専攻 知能数理計算科学研究グループ

    • URL

      http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/group/group48/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 知能数理計算科学研究グループホームページ

    • URL

      http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/group/group48/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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