| 研究課題/領域番号 |
20H03331
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分45050:自然人類学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
荻原 直道 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70324605)
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| 研究分担者 |
伊藤 幸太 大阪大学, 大学院人間科学研究科, 助教 (20816540)
叶賀 卓 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (40803903)
村井 昭彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究チーム長 (90637274)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
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| キーワード | 歩行シミュレーション / 深層強化学習 / 歩行生成 / 順動力学 / 足部モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ヒトの精密3次元神経筋骨格モデルを構築し、深層強化学習を活用してヒトの実3次元歩行運動を相応の精度で再現できる二足歩行運動の動力学的シミュレーションを構築することを目的とする。そして計算機内に再現する歩行の神経筋骨格系全体の振る舞いを解析することを通して、ヒトの二足歩行運動の神経情報処理と、ヒトの身体構造に内在する歩行生成知能を構成論的に読み解くとともに、その人類学への応用、具体的には直立二足歩行の起源の解明、および加齢や疾患に伴う歩行障害の予測や介入法の確立、への応用可能性を示すことを目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、精密3次元神経筋骨格モデルと深層強化学習を活用して、ヒトの実3次元歩行運動を再現できる二足歩行運動の動力学的シミュレーションを構築した。具体的には、97の感覚情報から22の運動指令を出力する深層ニューラルネットワークを構築し、運動制御の深層強化学習を試みた。その結果、実歩行データと必ずしも類似しないなど問題が残されているが、二足歩行生成を実現することが可能となった。また解剖学的に精密なヒト足部の3次元有限要素モデルを構築し、ヒト二足歩行中の運動力学データをもとに立脚期中の下腿運動を強制変位として与え、歩行中の足部骨格動態やそれによって生じる力作用を計算機内に再現することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の学術的・社会的意義は、ヒトの歩行生成メカニズムにかかわる様々な仮説を検証するプラットフォームの基礎を構築した点にある。具体的には、二足歩行の進化の道筋に構成論的に迫るための、「仮想進化シミュレーション」、高齢者における転倒リスクの増大メカニズムを検討する「仮想歩行障害シミュレーション」など歩行シミュレーションの実用化への道筋をつけた。
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