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昆虫の神経模倣システムによる解析とその工学的応用

研究課題

研究課題/領域番号 17J09719
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 ソフトコンピューティング
研究機関東京大学

研究代表者

名波 拓哉  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2018年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードシリコン神経ネットワーク / ショウジョウバエ / ジョンストン器官
研究実績の概要

ショウジョウバエは、その神経系の構造の多くが明らかになっている、神経細胞数が比較的少ない、にもかかわらず求愛歌を用いたコミュニケーション等の知性を持つ、といった点から神経科学および神経模倣システムの対象として有用である。ショウジョウバエの聴覚器であるジョンストン器官は約200個のscolopidiaから成り、各scolopidiaはscolopale cell、ligament cell、 cap cell、及び2つ又は3つの神経細胞からなり、音、重力や風といった刺激を受容する。本年度は、昨年度に提案したscolopidiaの数理モデルについて、共同研究先から提供された実験データを基に、モデルの改良に向けた検討を行った。研究成果について、非線形数学の国際学会で口頭及びポスター発表を行い、学生論文賞を受賞した。
加えて、神経模倣システムの工学的な応用に向けて、神経ネットワークモデルによる時系列データの教師無しパターン認識の研究を行った。ここで、ニューロンの発火特性のパターン認識の精度への影響に着目し、いくつかのパラメータを差分進化法により最適化することで、様々なニューロンの発火特性を公平に比較する手法を開発した。シミュレーション結果から、いくつかの発火特性がパターン認識の精度を大幅に向上することを明らかにし、神経模倣システムにおいて、発火特性を忠実に再現することの重要性を示した。
これらの研究成果は、昆虫の神経ネットワークを模倣した神経模倣システムの発展に貢献することが期待できる。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Development and Applications of Biomimetic Neuronal Networks towards BrainMorphic Artificial Intelligence (BMAI)2018

    • 著者名/発表者名
      Timothe Levi, Takuya Nanami, Atsuya Tange, Kazuyuki Aihara, Takashi Kohno
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs

      巻: 65 号: 5 ページ: 577-581

    • DOI

      10.1109/tcsii.2018.2824827

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Metaheuristic Approach for Parameter Fitting in Digital Spiking Silicon Neuron Model2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Nanami, Filippo Grassia, and Takashi Kohno
    • 雑誌名

      Journal of Robotics, Networking and Artificial Life

      巻: 5

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Modeling Primary Neurons in Drosophila Auditory System2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Nanami, Azusa Kamikouchi, Takashi Kohno
    • 学会等名
      The 2018 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Metaheuristic Approach for Parameter Fitting in Digital Spiking Silicon Neuron Model2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Nanami, Filippo Grassia, and Takashi Kohno
    • 学会等名
      The 2018 International conference on Artificial ALife and Robotics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling Primary Neurons in Drosophila Auditory System2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Nanami, Azusa Kamikouchi, and Takashi Kohno
    • 学会等名
      The 2018 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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