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対故障性を指標とした脳の解剖構造の機能的役割の解明に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K11527
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
研究機関山口大学

研究代表者

佐村 俊和  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (30566617)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020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)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード脳 / リカレントニューラルネットワーク / 故障耐性 / 過学習抑制 / 初期構造 / 初期化 / 解剖構造 / 興奮性 / 抑制性 / 対故障性
研究成果の概要

脳は,神経細胞同士が繋がったネットワークである.脳の様々な領域に共通する神経細胞間の解剖構造に着目し,本研究では,それらを脳同様に相互結合するリカレントニューラルネットワークの初期構造として導入し,興奮性神経細胞と抑制性神経細胞を区別する構造で,過学習が抑制され性能向上に寄与することを示した.また,部分的な結合性が故障に対する頑健性向上に寄与することを示した.これらの寄与は相補的であり,脳構造の性能向上と故障に対する頑健性向上への機能的役割が示唆される.

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳の様々な領域に共通する解剖構造によるリカレントニューラルネットワーク(RNN)の性能向上と故障に対する頑健性向上への寄与を示した.初期構造として導入するだけで学習後の性能向上につながるため,計算コストが少なくて済む.そのため,これらの知見は,計算資源が乏しく,一部が故障しても性能を維持する必要のある状況におけるRNNに適用でき,適用範囲の広いRNNの初期化手法としての応用が考えられる.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2019 2018

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] Improvement on Performance of Recurrent Neural Network through Initializing of Input and Output Structures Similar to Partial Connection2021

    • 著者名/発表者名
      Toshikazu Samura, Tomohiro Fusauchi
    • 学会等名
      RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Application of Initialization Method Inspired by Brain Structure to Recurrent Neural Network and Long Short-Term Memory2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Fusauchi, Toshikazu Samura
    • 学会等名
      The 42th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (NEURO2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Suppression of Overfitting in a Recurrent Neural Network by Excitatory-Inhibitory Initializer2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Fusauchi, Toshikazu Samura
    • 学会等名
      The 2019 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of performance and robustness of recurrent neural network constrained by anatomical brain structure2019

    • 著者名/発表者名
      Fusauchi Tomonori, Toshikazu Samura
    • 学会等名
      The 5th International Symposium “Green and Smart Technologies for a Sustainable Society"
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Roles of brain-inspired initial constraint on structure of recurrent neural network for its performance and robustness2019

    • 著者名/発表者名
      Fusauchi Tomonori, Toshikazu Samura
    • 学会等名
      The 7th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain Computer
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Recurrent neural network initialized by brain structure improves time series prediction2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Fusauchi, Toshikazu Samura
    • 学会等名
      The 41th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Initial Constraint on Structure of Recurrent Neural Network for Improvement of Time Series Prediction2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Fusauchi, Toshikazu Samura
    • 学会等名
      The 28th Annual Conference of the Japanese Neural Network Society
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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