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神経振動の計算論的役割解明に向けて:時系列の時空間分節化学習の実現

研究課題

研究課題/領域番号 16K00409
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 生命・健康・医療情報学
研究機関福岡工業大学

研究代表者

山口 裕  福岡工業大学, 情報工学部, 助教 (80507236)

研究分担者 奈良 重俊  岡山大学, 自然科学研究科, 特命教授 (60231495)
研究協力者 津田 一郎  
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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード分節化 / 同期振動 / カオス / レザバー計算 / 同期発火 / 機能分化 / リザーバーコンピューティング / 神経回路 / ガンマ波 / 非線形力学系 / 神経振動 / 脳・神経 / 非線形科学 / 時系列学習 / 神経回路網モデル
研究成果の概要

情報分節化の研究として,レザバーを利用して時系列のクラスタリングに関する研究を行い,時系列を類似した区間ごとにクラスター化して表現することに成功した.
情報伝播については主に次の2件の研究成果を得た.1)搬送波を利用して神経モデルにカオス的ダイナミクスを生成し,カオス的な同期発火を用いることで情報を多重に伝搬するためのモデルを構築し,情報の多重伝播と同時デコーディングが可能であることを示した.2)振動的ダイナミクスを利用して多重情報伝播を行う神経回路モデルを研究し,カオスが「機能的ロバストさ維持及び創発的自律機能発現」に大きな役割を果たしていることを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究において離点間同期通信,情報の多重伝搬,同時デコーディングという脳的機能の特徴の一部を実現し,情報処理機構解明研究への寄与とした.このメカニズムには同期振動やカオス,位相差,カオス的遍歴,等の非線形ダイナミクスが重要な役割を果たしていることがわかった.この成果により非線形振動現象を通じた脳機能理解や人工知能分野へにおいて役割を果たしたと考えられる.

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

    (10件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Echo state network による時系列からの非定常性の検出2019

    • 著者名/発表者名
      山口 裕 , 兒嶋 大也, 宮嵜 鋼
    • 雑誌名

      福岡工業大学総合研究機構研究所所報

      巻: 1 ページ: 43-46

    • NAID

      120007140111

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of chaos in a recurrent neural network to control in ill-posed problems: a novel autonomous robot arm2018

    • 著者名/発表者名
      Seiji Kuwada, Tomoya Aota, Kengo Uehara, Shigetoshi Nara
    • 雑誌名

      BIOLOGICAL CYBERNETICS

      巻: 112 号: 5 ページ: 495-508

    • DOI

      10.1007/s00422-018-0775-9

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Pseudo-neuron Device and Firing Dynamics of Their Networks Similar to Neural Synchronizing Phenomena Between Far Local Fields in the Brain2018

    • 著者名/発表者名
      Yano Tomoyuki、Goto Yoshitomo、Nagaya Tomoyuki、Tsuda Ichiro、Nara Shigetoshi
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics (VI)

      巻: vol. 4 ページ: 109-117

    • DOI

      10.1007/978-981-10-8854-4_14

    • ISBN
      9789811088537, 9789811088544
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective synchronization of the coupled bifurcating neurons for phase shift of background oscillation2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Yamaguchi, Yutaka Yamaguti, Masao Kubo
    • 雑誌名

      Journal of Robotics, Networking and Artificial Life

      巻: 5 号: 2 ページ: 79-82

    • DOI

      10.2991/jrnal.2018.5.2.1

    • 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] Decomposition of Superimposed Chaotic Spike Sequences by using The Bifurcating Neuron2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Yamaguchi, Yutaka Yamaguti, Masao Kubo
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics

      巻: VI ページ: 3-9

    • DOI

      10.1007/978-981-10-8854-4_1

    • ISBN
      9789811088537, 9789811088544
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous Multitask Performing with Use of Chaos in a Quasi-Three-Layered Recurrent Neural Network2016

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichiro Soma, Shigetoshi Nara
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics (V)

      巻: - ページ: 727-733

    • DOI

      10.1007/978-981-10-0207-6_98

    • ISBN
      9789811002052, 9789811002076
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Phase shift estimation of the bifurcating neuron from superimposed chaotic spike sequences2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Yamaguchi, Yutaka Yamaguti, Masao Kubo
    • 学会等名
      Proceedings of the 2019 International Conference on Artificial Life and Robotics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 拘束条件付き自己組織化による脳機能分化の数理モデル2018

    • 著者名/発表者名
      山口裕
    • 学会等名
      RIMS共同研究 "Mathematical Analysis of Self-Organization with Constraints"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Three Modules Scenario in An Interpretation of RCVH-DLB & Computer Experiment2017

    • 著者名/発表者名
      Shigetoshi Nara, Hiromichi Tsukada, Hiroshi Fujii, Ichiro Tsuda
    • 学会等名
      Joint Meeting between Japanese and British Research Groups of RCVH-DLB
    • 発表場所
      Newcastle University, Newcastle upon Tyne, United Kingdom
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ネットワーク自己再組織化の数理的基盤の創成2016

    • 著者名/発表者名
      津田一郎、行木孝夫、奈良重俊、山口裕、山口明宏、田所智、渡部大志、藤堂真登
    • 学会等名
      新学術領域「オシロロジー」第2回領域会議
    • 発表場所
      北海道札幌市シャトレーゼガトーキングダム札幌
    • 年月日
      2016-06-27
    • 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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