| 研究課題/領域番号 |
22K19816
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分61:人間情報学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大分大学 |
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研究代表者 |
末谷 大道 大分大学, 理工学部, 教授 (40507167)
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| 研究分担者 |
赤穗 昭太郎 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, 上級主任研究員 (40356340)
一宮 尚志 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (90455618)
矢尾 育子 関西学院大学, 生命環境学部, 教授 (60399681)
三浦 佳二 関西学院大学, 生命環境学部, 教授 (60520096)
松木 俊貴 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群情報工学科, 助教 (00915928)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | 位相データ解析 / ニューラルネットワーク / 自己駆動粒子集団 / 計算トポロジー / 数知覚 / 群れ運動 / 視覚計算理論 / 質量顕微鏡イメージング / 太陽系外惑 / 位相的データ解析 / 深層学習 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ヒトの高度な視覚認知機能を模した神経計算モデルを位相的データ解析(TDA) と融合させ、タスク・スペシフィックにデータの位相幾何学的情報を抽出する解析技術を開発し、天文学や神経科学など科学の諸分野へ応用することを目指す。注視の機構を取り入れた変分オートエンコーダにホモロジーやその他の位相不変量を拘束条件として課した神経回路と畳み込み神経回路を一体化させて学習する解析技術を開発する。
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| 研究成果の概要 |
本課題では、様々な科学分野で計測されるデータのトポロジカルな性質を捉えるための研究アプローチを探索した。まず、生物学分野では、質量顕微鏡イメージングで計測したマウスの脳切片試料の画像データを使用し、image-to-image回帰の一つであるU-Netを用いたニューラルネットワークによるパーシステント図の生成を試みた。また、認知科学分野では、ニューラルネットワークが数感覚を獲得する上でのトポロジカルな情報の役割を考察した。そして、非線形動力学分野では自己駆動粒子集団で現れる様々な群れパターンをパーシステントホモロジーを用いて分類し、t-SNEによる相図の新たな可視化法を提案した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本課題では、数知覚の研究を通じて神経系がトポロジカルな特徴をどのように捉えるかを理解し、その知見を通じてトポロジカルな特徴抽出から予測や分類までを一続きのモデルに統合することを試みた。このアプローチが発展することにより、アクティブマターなど広範な科学分野でのデータ解析が進化して多様な応用が期待されるとともに、新たな技術の開発に貢献することができる。
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