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外界と相互作用する力学系の時空間ダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 18047004
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関北海道大学

研究代表者

郷原 一寿  北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40153746)

研究分担者 塩谷 浩之  室蘭工業大学, 工学部・情報工学科, 准教授 (90271642)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
9,700千円 (直接経費: 9,700千円)
2007年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
2006年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
キーワード力学系 / 非線形ダイナミクス / 階層性 / フラクタル
研究概要

移動知を力学系とした場合、その力学系と外界(環境)との関係をどのように記述するかは、移動知を考える上で重要な問題である。外界との相互作用モデルを提案し、力学系的な記述・解析を行い、外界とターゲットシステムとの相互作用の特徴が階層性を持つフラクタルとして定量化することができることを示した。さらに、切換ダイナミクスの観点から、線形力学系および統計的縮小性を仮定できる非線形力学系に対するマルチフラクタル解析を行い、定量的な結果を得た。次に、要素が非線形微分方程式で表現される要素集団を移動知のモデルとして、力学系の観点から解析を進め、多次元状態空間の軌道が構成する不変多様体の幾何学的特徴を解析した。外部環境と移動知との相互作用は、非自励力学系として記述することができ、あるポアンカレ断面を設定することで、連続力学系から離散力学系に抽象化される。そして、相互作用によってポアンカレ断面に形成される不変集合が階層的構造を持つことを示した。
この結果をもとに、移動知に発現する"知"が、階層的なフラクタルで特徴つけられるという仮説を立てた。この仮説のもとに、位相振動子を要素として、複数の振動子が強結合でカップリングした群ロボットに対して、2つの外部入力が切り替わる環境で発現する運動について、シミュレーションを行い、理論から予想される結果との定性的一致を見た。
一連の研究で得られた結果は、移動知と環境との相互作用を扱うための基本的な枠組みを与えており、階層性は論理的な記述を可能とすることから、生物の"インテリジェンス"を創出する基礎となっている可能性を示唆している。特に運動はインテリジェンスが発現する最もプリミティブな生物特有な機能であり、運動が力学系の拘束条件として作用して、形にも特徴的な階層構造を創出している可能性がある。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Anomaly of fractal dimensions observed in stochastically switchedsystems2008

    • 著者名/発表者名
      J. Nishikawa
    • 雑誌名

      Physical Review E 77

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 教師なしアンサンブル学習に関する検討〜集合知の情報論的モデル化〜2008

    • 著者名/発表者名
      内田 真人
    • 雑誌名

      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会 技術研究報告 107

      ページ: 25-30

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adaptive Amoeboid Locomotion Induced from Embodied Coupled Oscillators2007

    • 著者名/発表者名
      M. Shimizu
    • 雑誌名

      Proc. of the 2nd International Symposium on Mobiligence

      ページ: 271-274

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脂肪細胞への分化過程における細胞および脂肪滴の挙動-タイムラプス観察による一細胞レベルでの解明-2007

    • 著者名/発表者名
      永山 昌史
    • 雑誌名

      肥満研究 13

      ページ: 84-86

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temporal and Spatial variations of Lipid Droplets during Adipocyte Division and Differentiation2007

    • 著者名/発表者名
      M.Nagayama
    • 雑誌名

      Jouranal of Lipid Research 48 (1)

      ページ: 9-18

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Generalized phase retrieval algorithm based on information measures2006

    • 著者名/発表者名
      H.Shioya
    • 雑誌名

      Optics Communications 266 (1)

      ページ: 88-93

    • NAID

      120000957793

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Fractals in Hybrid Systems2006

    • 著者名/発表者名
      K.Gohara
    • 雑誌名

      Proceedings of Nonlinear Theory and Application

      ページ: 171-174

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Unsupervised Weight Parameter Estimation Method for Ensemble Learning2006

    • 著者名/発表者名
      M.Uchida
    • 雑誌名

      Proceedings of Joint 3rd International conference on Soft computing and Intelligent systems and 7th International Symposium on advanced Intelligent Systems

      ページ: 416-421

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Stochastic Information Expressed in an Mixture Model of Bayesian Networks - Applying to Adaptive Learning for Mobile Robots in Actual Environments2006

    • 著者名/発表者名
      D.Kitakoshi
    • 雑誌名

      Proceedings of Joint 3rd International conference on Soft computing and Intelligent systems and 7th International Symposium on advanced Intelligent Systems

      ページ: 636-643

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Design of an Unsupervised Weight Parameter Estimation Method in Ensemble Learning2007

    • 著者名/発表者名
      M. Uchida
    • 学会等名
      14th International Conference on Neural Information Processing(ICONIP 2007)
    • 発表場所
      北九州(北九州学術研究都市)
    • 年月日
      2007-11-15
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Long-term measurement for spatiotemporal dynamics of cultured neural networks2007

    • 著者名/発表者名
      D. Ito
    • 学会等名
      Neuroscience 2007
    • 発表場所
      San Diego(USA)(Convention Center)
    • 年月日
      2007-11-03
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Adaptive Amoeboid Locomotion Induced from Embodied Coupled Oscillators2007

    • 著者名/発表者名
      M. Shimizu
    • 学会等名
      移動知国際シンポジウム2007 in 淡路
    • 発表場所
      淡路(淡路夢舞台国際会議場)
    • 年月日
      2007-07-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 複雑系からみた人体2007

    • 著者名/発表者名
      郷原一寿
    • 学会等名
      第46回日本生体医工学会大会シンポジウム
    • 発表場所
      仙台(仙台国際センター)
    • 年月日
      2007-04-27
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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