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身体から得られる個々の経験を記憶する脳型人工知能ハードウェアとホームロボット応用

研究課題

研究課題/領域番号 21K21318
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 1002:人間情報学、応用情報学およびその関連分野
研究機関九州工業大学

研究代表者

田中 悠一朗  九州工業大学, ニューロモルフィック AI ハードウェア研究センター, 助教 (70911288)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード脳型人工知能 / 身体性 / ロボット / ハードウェア
研究開始時の研究の概要

ホームロボットの人工知能(AI)に身体を取り入れることで,高効率な情報処理が実現できると考えられるが,現行の統計的AIでは個々のロボットの身体から得られる情報を取り扱うことは難しい.また,現行AIはソフトウェア実装が主流で消費電力が高く,ロボット応用の障壁となっている.本研究は,身体として柔軟ロボットハンドを導入し,身体から得られる個々の情報を学習可能なAIハードウェアの実現を目指す.このため,海馬・扁桃体を模倣したAIモデルと,ナノ材料による低電力レザバーデバイスを中心としたAIハードウェアシステムを提案する.

研究成果の概要

ロボットの身体から得られる固有の経験を記憶し,思い起こすことができるAIモデルとそのハードウェアの実現に向けた研究を行った.ここでは,レザバー計算をベースとした学習にかかる計算コストが低いAIモデルを考案し,ロボットの経験データが少量であっても学習を完了できるようにした.このモデルを使うことで,ロボットは「この物体を触ったことがあるか」を記憶を参照して判断できるようになった.また,モデルの低消費電力化に向けて,ナノ材料を用いたレザバー計算デバイスを用いてこのAIモデルを実装した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

現行主流の統計的AIは大量のデータによる学習に基づいているため,少量の経験に基づいた記憶獲得の実現は困難である.本研究が開発に取り組んだ少量の経験に基づくAIは,現行AIが対応していない機能を備える新しいタイプのAIである.このAIは例えば,ホームロボットがその固有の環境で得られる経験の獲得などに活用できると考えられ,本研究はホームロボットの社会実装に貢献するものと考える.

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 11件、 招待講演 1件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Random network device fabricated using Ag2 Se nanowires for data augmentation with binarized convolutional neural network2023

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kotooka, Yuichiro Tanaka, Hakaru Tamukoh, Yuki Usami, Hirofumi Tanaka
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 16 号: 1 ページ: 014002-014002

    • DOI

      10.35848/1882-0786/acae6a

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reservoir-based convolution2022

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Tanaka, Hakaru Tamukoh
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 13 号: 2 ページ: 397-402

    • DOI

      10.1587/nolta.13.397

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] In-Material Reservoir Implementation of reservoir-Based Convolution2023

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Tanaka, Yuki Usami, Hirofumi Tanaka, Hakaru Tamukoh
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiple memory accumulation and recall by a hippocampus model reflecting emotional values2023

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Mizutani, Yuichiro Tanaka, Hakaru Tamukoh, Katsumi Tateno, Osamu Nomura, Takashi Morie
    • 学会等名
      The 11th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain Computer (BFBC2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Material computing based on electrochemical dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Usami, Yuichiro Tanaka, Takumi Kotooka, Hakaru Tamukoh, Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Neuromorphic AI Hardware
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reservoir-based 1D convolution2022

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Tanaka, Hakaru Tamukoh
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Neuromorphic AI Hardware
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reservoir computing in the matter based on electrochemical dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Usami, Yuichiro Tanaka, Hakaru Tamukoh, Takuya Matsumoto, van der Wiel W, Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      16th International Conference on Nanostructured Materials (NANO2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電気化学ダイナミクスリザバーを用いた分類用データ拡張2022

    • 著者名/発表者名
      宇佐美 雄生,田中 悠一朗,琴岡 匠,田向 権,田中 啓文
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Ag2Seナノワイヤネットワークインマテリオリザバーデバイスの音声分類2022

    • 著者名/発表者名
      琴岡 匠,Lilak Sam,Stieg A. Z.,Gimzewski J. K.,田中 悠一朗,田向 権,宇佐美 雄生,田中 啓文
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ロボットの触覚の記憶獲得と記憶に基づいた違和感の検知2022

    • 著者名/発表者名
      徳野 将士,田中 悠一朗,川節 拓実,細田 耕,田向 権
    • 学会等名
      第40回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A Memory-based LSI Architecture for Entorhinal-hippocampal Model2022

    • 著者名/発表者名
      Osamu Nomura, Ichiro Kawashima, Seiji Uenohara, Yuichiro Tanaka, Akinobu Mizutani, Kensuke Takada, Katsumi Tateno, Hakaru Tamukoh, and Takashi Morie
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Neuromorphic AI Hardware
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Memory-based Action Planning Inspired by Hippocampal Replay2022

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Mizutani, Yuichiro Tanaka, Ichiro Kawashima, Hakaru Tamukoh, Katsumi Tateno, and Takashi Morie
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Neuromorphic AI Hardware
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Situation-dependent Navigation System by Brain-inspired Neural Networks with Hippocampus, Prefrontal Cortex, and Amygdala Functions2022

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Mizutani, Yuichiro Tanaka, Hakaru Tamukoh, Yuichi Katori, Katsumi Tateno and Takashi Morie
    • 学会等名
      The 10th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain Computer
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reservoir-based Convolutional Neural Network2021

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Tanaka, Hakaru Tamukoh
    • 学会等名
      The 2021 NonLinear Science Workshop
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Data Collection System for Home Environment Adaptation of Service Robots2021

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Mizutani, Yuichiro Tanaka and Hakaru Tamukoh
    • 学会等名
      9th International Symposium on Applied Engineering and Sciences
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brain-inspired neural network navigation system with hippocampus, prefrontal cortex, and amygdala functions2021

    • 著者名/発表者名
      Akinobu Mizutani, Yuichiro Tanaka, Hakaru Tamukoh, Yuichi Katori, Katsumi Tateno, and Takashi Morie
    • 学会等名
      2021 International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 柔軟接触センサを搭載したロボットハンドを用いたアクティブセンシングによる物体認識2021

    • 著者名/発表者名
      徳野 将士,田中 悠一朗,川節 拓実,細田 耕,田向 権
    • 学会等名
      第39回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 海馬・扁桃体・前頭前野の機能を統合した脳型AIハードウェア2021

    • 著者名/発表者名
      田中 悠一朗,田向 権,立野 勝巳,田中 啓文,森江 隆
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会,AIアクセラレータ:人工知能デバイスの新展開
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 九州工業大学研究者情報

    • URL

      https://hyokadb02.jimu.kyutech.ac.jp/html/100001426_ja.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/tanaka-yuichiro

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 九州工業大学田向研究室

    • URL

      https://www.brain.kyutech.ac.jp/~tamukoh/achievement/

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム2021

    • 発明者名
      田中 悠一朗,田向 権
    • 権利者名
      田中 悠一朗,田向 権
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-202492
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2024-01-30  

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