自己組織化機能の数理

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02248108
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 北村 新三 神戸大学, 工学部, 教授 (80029131)
• 研究分担者: 吉澤 修治 東京大学, 工学部, 助教授 (90010959) ; 西川 〓一 京都大学, 工学部, 教授 (20025886) ; 蔵本 由紀 京都大学, 理学部, 教授 (40037247) ; 寺本 英 龍谷大学, 理工学部, 教授 (30025225)
• キーワード: 自己組織化 / 自律分散システム / ニュ-ラルネットワ-ク / 生態ネットワ-ク / 視覚野モデル

研究概要

本研究は自己組織化機能をシステムに内在する非線形作用の結果として捉え、その数理の体系化を図ろうとするものである。これは自律する個と協調する全体の概念を表わす自律分散システムの基礎理論を構成するものである。本年度、各分担者はそれぞれの課題についての研究を進めると共に、研究班としての会合を4回開催した。
並列分散処理ネットワ-ク、とくにニュ-ラルネットにおける自己組織化機能については、二足歩行ロボット自律的動作計画、倒立振子安定化制御、各種の逆システム構成法、ネットワ-クでのリアプノフ関数の存在性、大規模組合せ最適化問題、連想記憶、運動プログラムの記憶、時間・空間パタ-ン学習と再生といった多くの課題で研究を進めた。これらの研究で共通的であるのは、ネットワ-クにおいて個としてのセル(ニュ-ロン)およびその間の結合が目的を達成するようにミクロに自己組織化され、結果的に並列分散処理システムとしてのマクロな機能を獲得することにある。次に生物系における自己組織化機能としては、食物連鎖網などの生態ネットワ-クの時間的経過を展開する手法の開発、ネットワ-クにおける間接効果の解析、類似した種からなる群集の安定共存状態での個体数分布の解析などに成果を得た。これらは、今後、自己組織化理論への発展の基礎となるものである。次に哺乳類視覚野における自己組織化機能として、刺激応答におけるニュ-ロン発火の集団同期についての数理解析を行った。提案したモデルは各ニュ-ロンに関する位相モデルであり、このモデルにおける集団同期の出現および分岐現象、秩序変数による定量的評価等をシミュレ-ションを併用して調べた。これは従来提案されている神経回路モデルとは異ったものであり、自己組織化理論としての体系化が期待される。

研究成果

• [文献書誌] S.Kitamura,Y.Kurematsu: "Autonomous Motion Planning and Learning Control of a Biped Locomotive Robot" Proc.IFAC Congress. 9. 221-226 (1990)
• [文献書誌] 池田,斉藤,北村: "多層ネットワ-クによる倒立振子の安定化学習制御" システム制御情報学会論文誌. 3. 405-413 (1990)
• [文献書誌] K.Kawasaki,H.Nakajima,N.Shigesada,E.Teramoto: "Structure,stability and succession of model competition systems,Theoretical studies of ecosystemsーthe network perspective" ed.Higashi & T.P.Burns,Cambridge Univ.Press. 179-210 (1991)
• [文献書誌] 喜多,小谷,西川: "神経回路モデルによる最適化計算ー回路ブロック配置問題を例として" システム制御情報学会論文誌. 4. 48-56 (1991)
• [文献書誌] K.Doya,S.Yoshizawa: "Memorizing hierarchical temporal patterns in analog neuron networks" International Joint Conference on Neural Networks. III. 299-304 (1990)
• [文献書誌] 銅谷 ,吉澤: "時間パタ-ンの記憶の神経回路網モデル" 電子情報通信学会論文誌DーII. J73ーDーII. 1150-1157 (1990)