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脳・行動融合計測からのヒトの未来状態予測法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K20355
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分61030:知能情報学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

森岡 博史  国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, 特別研究員 (20739552)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード機械学習 / 計算神経科学 / 時系列予測 / 非線形解析 / 深層学習
研究開始時の研究の概要

本研究は,従来困難であるとされてきた行動計測(カメラなど)からのヒトの未来状態(位置や姿勢)予測問題に対し,新たに行動・脳計測を融合し,それら統計的性質の異なる二つの計測モダリティからの統合的なダイナミクス解析手法を開発することで,これまで捉えることが困難だった,ヒトの「潜在的な行動意思」に基づいた未来状態予測を実現し,その予測精度の飛躍的な向上を目指すものである.

研究成果の概要

脳のように複雑な非線形性をもつダイナミクスに対する新たな機械学習に基づく解析法を開発した.従来の解析法の多くは線形のダイナミクスや潜在成分を仮定したものがほとんどであった.そのような中この研究課題においては,より一般的な形の非線形ダイナミクスを対象とする新たな解析法として,深層学習に基づくデータ駆動型の教師なし表現学習法を開発し,その理論的な保証を与えることに成功した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

一般形の非線形ダイナミクスは不定性が高いことが知られており,同定性を保証した解析法はこれまで存在しなかった.提案法はそのような一般形非線形ダイナミクスの解析を理論的な保証を与えた上で実現するものであり,大きな学術的意義がある.また,提案法は汎用性の高いものであり,様々な対象に広く適用可能なものである.今後様々な理論的拡張が考えられるなど,社会的意義も大きい.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 2019 その他

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

  • [国際共同研究] ヘルシンキ大学(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Helsinki(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Georgia State University(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Helsinki(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Georgia State University(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Nonlinear ICA of fMRI reveals primitive temporal structures linked to rest, task, and behavioral traits2020

    • 著者名/発表者名
      Morioka Hiroshi、Calhoun Vince、Hyvarinen Aapo
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 218 ページ: 116989-116989

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2020.116989

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] EEG-based personal identification method using unsupervised feature extraction and its robustness against intra-subject variability2020

    • 著者名/発表者名
      Nishimoto Takashi、Higashi Hiroshi、Morioka Hiroshi、Ishii Shin
    • 雑誌名

      Journal of Neural Engineering

      巻: 17 号: 2 ページ: 026007-026007

    • DOI

      10.1088/1741-2552/ab6d89

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 非線形独立成分分析による教師なし特徴抽出とその応用2021

    • 著者名/発表者名
      森岡博史
    • 学会等名
      日本バイオインフォマティクス学会(IIBMP2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Independent Innovation Analysis for Nonlinear Vector Autoregressive Process2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Morioka, Hermanni Halva, Aapo Hyvarinen
    • 学会等名
      International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS2021)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear spatial ICA of resting-state fMRI via space-contrastive learning2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Morioka
    • 学会等名
      3rd Japanese Meeting for Human Brain Imaging
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear spatial ICA of resting-state fMRI via space-contrastive learning2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Morioka
    • 学会等名
      Neuro-inspired AI Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear spatial ICA of resting-state fMRI via space-contrastive learning2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Morioka
    • 学会等名
      Brainstorming on Primate Connectome 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nonlinear spatial ICA of resting-state fMRI via space-contrastive learning2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Morioka
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト冬のシンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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