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累積的文化進化における敵対的模倣学習によるシグナルの構造化

公募研究

研究領域共創的コミュニケーションのための言語進化学
研究課題/領域番号 20H04989
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関北海道大学

研究代表者

飯塚 博幸  北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (30396832)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワード敵対的模倣 / 累積的文化進化 / シミュレーション / 認知実験 / パターンの複雑化 / パターンの構造化 / 敵対的模倣学習 / 複雑化 / 階層性 / 意図共有
研究開始時の研究の概要

本研究は,原始的なコミュニケーションにおいて,言語的な構造化がどのような条件のもと創発されてきたのかを実験とシミュレーションにより明らかにする.実験では,単純なシグナルのやりとりでの「真似したいが真似されたくない」という敵対的模倣関係のもと,シグナルを繰り返しやりとりする.伝達を行いたい(真似してもらいたい)味方と伝達したくない(真似されたくない)敵がいる状況で実験を行った場合に,伝達において簡単化のための構造化が生じ,非伝達において複雑化が生じることを示す.
.

研究実績の概要

最終年度では、累積的文化進化の実験室実験を拡張し、人を用いた敵対的模倣実験と敵対的模倣による時系列パターンと空間パターンの複雑化のシミュレーションを行った。
サイモンゲームを利用して開発した人を用いた敵対的模倣実験では、味方プレイヤには真似されるように,敵プレイヤには真似されないようにボタンを押して色パターンを生成する.これを繰り返していくと、敵対的模倣を通してパターンは複雑化するが、構造化は見られないことがわかった。そのため、パターンを生成するボタンの配置をグループ特有の身体性と見做し、その配置を共有する遺伝的に近い味方プレイヤと遠いプレイヤによる敵対的模倣実験を行うと、複雑化と構造化が見られることがわかった。ここでの身体性は遅いタイムスケールのダイナミクスと考えることができ、構造化にはその遅いダイナミクスが必要であることがわかった。
そこで、初年度から行っていた時系列パターンの複雑化のシミュレーションにおいて、時系列生成モデルであるニューラルネットワークを異なるタイムスケールをもつモデルに拡張した。このモデルで敵対的模倣を行うと、人による認知実験と同様に初年度には得られなかった時系列パターンの構造化が生じることが明らかになった。
空間パターンの複雑化のシミュレーションは、領域会議において、時系列パターンだけでなく、空間パターンも敵対的模倣から複雑化と構造化することがあり得るのではないかという議論があり、それを確かめるために行われた。結果としては、複雑化を示す空間パターンのエントロピーの増加と空間パターンの構造化を示すフラクタル次元の増加が敵対的模倣から生じ得ることを示した。
このように、シミュレーションと認知実験において、敵対的模倣によって異なるタイムスケールのダイナミクスを使うことによってパターンの複雑化と構造化が生じることを示した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Multi-modal shared module that enables the bottom-up formation of map representation and top-down map reading2022

    • 著者名/発表者名
      Wataru Noguchi, Hiroyuki Iizuka, Masahito Yamamoto
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 36:1-2 ページ: 85-99

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of Complex Patterns using Coupled Generative Adversarial Networks2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Iizuka, Taiki Sasaki, Wataru Noguchi, Masahito Yamamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the 2022 Conference on Artificial Life

      巻: - ページ: 298-300

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Increasing complexity of symbol sequences in adversarial imitation learning experiment2022

    • 著者名/発表者名
      Kazufumi Nomura, Wataru Noguchi, Hiroyuki Iizuka, Masahito Yamamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of AROB-ISBC-SWARM 2022

      巻: - ページ: 231-236

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of structured spatial patterns through adversarial imitation learning2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Iizuka, Wataru Noguchi, Taiki Sasaki and Masahito Yamamoto
    • 雑誌名

      The Evolution of Language Proceedings of the Joint Conference on Language Evolution 2022

      巻: - ページ: 317-324

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complexity Growth by Cooperative Interaction in Adversarial Learning2021

    • 著者名/発表者名
      Taiki Sasaki, Wataru Noguchi, Hiroyuki Iizuka, Masahito Yamamoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the twenty-sixth international symposium on Artificial life and Robotics

      巻: - ページ: 78-83

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Multiple Timescales RNNを用いた敵対的模倣学習による時系列の複雑化と構造化2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木 太樹,野口 渉,飯塚 博幸,山本 雅人
    • 学会等名
      情報処理学会第85回全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-12-25  

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