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個人差を考慮した脳波分析法を用いた意思伝達BCI構築のための基盤研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K12768
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 感性情報学
研究機関徳島大学

研究代表者

伊藤 伸一  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 助教 (90547655)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード脳波 / 個人差 / 灰色理論 / 嗜好 / 意思検出 / BCI / 深層学習 / 性格 / サポートベクターマシン / 聴く意思 / 意思 / ノイズ除去 / 感性情報学 / 感性計測評価 / 独立成分分析 / 遺伝的アルゴリズム / 意思伝達
研究成果の概要

本研究では、特別な訓練が不要なBCI構築を目標とし、個人差(個体間差、個体内差)を緩和する手法を考案した。個体間差の緩和では、個体ごとにモデルを構築することで対応した。個体内差の緩和では、統計モデルまたは深層学習を適用し、ノイズ除去ならびに特徴抽出を実装することで対応した。学習理解の有無の検出では68.3%の判別精度、聴取音に対する好みの音の検出では88.27の検出精度、聴取音楽に対する聴く意思の検出では99.4%の分類精度、を実現するに至った。とくに、聴く意思の検出では、前頭前皮質と側頭部に意思を意味する脳活動が確認され、新たな知見を得るに至った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

学習理解の有無の検出では68.3%の判別精度、聴取音に対する好みの音の検出では88.35の検出精度、聴取音楽に対する聴く意思の検出では99.4%の分類精度、を実現するに至った。これらの研究成果は、意思を司る前頭前野脳波からその意思を直接的に検出するため、訓練を必要としない意思伝達BCI の構築が可能になるという学術的意義をもつ。また、IoTでも使用可能な感性インタフェースの構築に役立つという社会的意義をもつ。とくに、介護・医療や教育現場などにおいて、真意を伝えるコミュニケーションの支援、などの新たなヒューマンインタフェースの構築など、幅広い分野での貢献が期待できる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 その他

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

  • [雑誌論文] An Electroencephalogram Analysis Method to Detect Preference Patterns Using Gray Association Degrees and Support Vector Machines2019

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Ito, Momoyo Ito and Minoru Fukumi
    • 雑誌名

      Advances in Science, Technology and Engineering Systems

      巻: 3 号: 5 ページ: 105-108

    • DOI

      10.25046/aj030514

    • NAID

      120006532433

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A Method to Detect Presence or Absence of Learning Understanding Using Center Cumulative Frequency Comparison Method and Multistage ICA2019

    • 著者名/発表者名
      Hisaki Omae, Shin-ichi Ito, Momoyo Ito and Minoru Fukumi
    • 学会等名
      SAMCON 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Electroencephalogram Analysis Method to Detect Answers of Questions Using Machine Learning Techniques2019

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Ito
    • 学会等名
      2019 International Conference for Leading and Young Computer Scientists
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Method to Check whether Human Understands Contents of Learning Using Electroencephalogram2018

    • 著者名/発表者名
      Hisaki Omae, Shin-ichi Ito, Momoyo Ito and Minoru Fukumi
    • 学会等名
      6th IIAE International Conference on Intelligent Systems and Image Processing 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Electroencephalogram Analysis Method to Detect Preference Using Gray Association Degree2018

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Ito
    • 学会等名
      International Conference on Electronics, Information, and Communication 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 研究活動総覧

    • URL

      http://pub2.db.tokushima-u.ac.jp/ERD/person/189119/work-ja.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 研究教育総覧 伊藤伸一

    • URL

      http://pub2.db.tokushima-u.ac.jp/ERD/person/189119/profile-ja.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] ヒューマンセンシング研究室

    • URL

      https://sites.google.com/view/humansensinglab

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] 研究教育総覧 伊藤伸一

    • URL

      http://pub2.db.tokushima-u.ac.jp/ERD/person/189119/work-ja.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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