| 研究課題/領域番号 |
24K03012
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分61040:ソフトコンピューティング関連
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
村田 真悟 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (80778168)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2026年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2025年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2024年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | 自由エネルギー原理 / 能動的推論 / ヒューマンロボットインタラクション / 世界モデル / 深層生成モデル / ロボット / インタラクション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
人とロボットの長期にわたる持続的なインタラクションの実現が期待される．本研究は，その実現のための一つのアプローチとして，人同士のインタラクションを支える脳内情報処理の「計算原理」を理解し，その原理に基づいてロボットの知的情報処理機構を開発する．具体的には，理論神経科学の分野で提唱されている自由エネルギー原理（Free-Energy Principle: FEP）に注目する．理論的枠組みであるFEPに対して，深層学習分野で培われてきた実世界応用可能なアルゴリズムを適用することでロボットの知的情報処理機構を構築し，人―ロボット間インタラクション実験を通じて，開発技術を検証する．
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では，人同士のインタラクションを支える脳内情報処理の「計算原理」を理解し，その原理に基づいてロボットの知的情報処理機構を開発することを目的とする．具体的には，理論神経科学の分野で提唱されている自由エネルギー原理（Free-Energy Principle: FEP）に注目する．理論的枠組みであるFEPに対して，深層学習分野で培われてきた実世界応用可能なアルゴリズムを適用することでロボットの知的情報処理機構を構築し，人―ロボット間インタラクション実験を通じて，開発技術を検証する．
令和6年度は，FEPを実世界環境でのインタラクションにスケールさせるためのフレームワークの構築を行なった．具体的には，高次元の観測情報時系列から潜在的なダイナミクスを抽出するための世界モデル，観測情報に応じたロボットの行動系列候補を生成可能な方策モデルを実装し，数値実験及びロボット実験による評価を行なった．世界モデルについては，時系列データの処理機構としてRNNを用いたモデルとTransformerを用いたモデルを実装した．また，方策モデルについては，RNNを用いたモデルと拡散モデルを用いたモデルを実装した．
数値実験及び実ロボット実験によって，世界モデルの自己回帰的な観測予測能力，方策モデルの観測に応じた行動系列候補の生成能力を確認した．これらの成果は，人とインタラクションしながらロボットが期待自由エネルギーを最小化する行動を選択するための基盤となるものであり，本研究の目的に向けた重要な進展である．
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
現在までに，自由エネルギー原理（FEP）に基づくロボットの知的情報処理機構の構築に向け，世界モデルおよび方策モデルの実装と評価を進めた．これらの成果の一部は，査読付き国際会議において発表を行い，対外的な評価も得ている．加えて，人とロボットの物理的なインタラクションを実現するために，ロボットのインピーダンス制御の環境整備も進めており，実験系のさらなる拡充に取り組んでいる．これらの取り組みにより，実環境下での人ーロボットインタラクションの実現に向けた基盤を着実に構築しつつある．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究では令和6年度に構築した計算フレームワークを利用して，人とロボット間のインタラクション実験を実施していく．具体的には，人の動作や力の変化に応じてロボットが適応的に行動を選択する状況を設定し，期待自由エネルギーの最小化に基づく行動選択メカニズムの有効性を検証する．また，インピーダンス制御による柔軟な力のやり取りを活用し，物理的インタラクションにおける双方向の適応過程を明らかにすることを目指す．これにより，FEPに基づくロボットの意思決定機構が実環境下で人との協調的行動にどのように寄与するかを体系的に評価する．
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