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2016 年度 実施状況報告書

単一試行脳波を利用したサイレントスピーチ認識システム-連続音声認識への拡張-

研究課題

研究課題/領域番号 15K00276
研究機関九州工業大学

研究代表者

山崎 敏正  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (50392163)

研究分担者 井上 勝裕  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (00150516) [辞退]
齊藤 剛史  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (10379654)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード脳波 / SSBCIJ / self monitoring / RNN / Elman network
研究実績の概要

将来の目標システム、サイレントスピーチ(SS)時に計測される脳波から、real timeでSSの内容を解読して、日本語で表示するreal-time SSBCIJ(silent speech Brain-Computer Interface in Japanese)の中で、脳波から心の声を解読するために必要な、脳波と音声情報の関係を記述する学習モデルを構築中である。この学習モデルは、認知心理学で知られているself-monitoring(Indefrey and Levelt, 2004)(自身の発話およびサイレントスピーチを知覚・認知することができる)に注目し、この現象を説明し得る生理・心理モデルの一つ、HSFC(hierarchical state feedback control)モデル(Hickok, 2012)のアナロジーから、RNN(recurrent neural network)を採用している。従来から知られているRNNは、①Elman network(Elman, 1990)、②Time-delay neural network(Waibel ela., 1989)、③ESN(echo state network)(Jaeger and Haas, 2004)などである。今年度は、①のElman networkを採用し、ひらがな1文字のdecodingに挑戦した。その際、脳波は、将来の実用化を考慮して、4チャネルのドライ電極で計測され、音声情報は、生の音声信号およびそのスペクトログラムを利用した。その結果、3種類(「あ」、「だ」、「ぱ」)のひらがな1文字の認識率は偶然に比べて有意に高かった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

まだ文字数は少ないが、当初の連続2文字に比べて、今年度の学習モデルは、ひらがな50音すべてを網羅する能力を秘めており、実用化がかなり見えてきた研究成果になっている。

今後の研究の推進方策

SSBCIJの学習モデルとして、他のRNN、特に、Time-delay neural networkとESNを利用する。更に、脳波データのreal time処理の方法を検討する。そのために、健常者の脳波データ(発話とサイレントスピーチ)を大量に収集する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Potential association between modular structures of brain functional connectivity networks and individual varability in foreign language ability2017

    • 著者名/発表者名
      T.Yamazaki et al.
    • 雑誌名

      認知科学

      巻: 24 ページ: 118,128

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 画像認知・想起時脳波によるトランプカードの推定-トリックなしのカード当てマジック-2016

    • 著者名/発表者名
      山ノ井高洋 他
    • 雑誌名

      日本知能情報ファジィ学会誌

      巻: 28 ページ: 639,646

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Feature extraction for finger motor imagery2016

    • 著者名/発表者名
      W.Taketoshi et al.
    • 雑誌名

      Proc. the 47th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications

      巻: 2015 ページ: 34,40

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A study on sound source tracking based on a frame-wise DOA estimation2016

    • 著者名/発表者名
      N.Iwasaki et al.
    • 雑誌名

      Proc. the 47th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications

      巻: 2015 ページ: 74,80

    • 査読あり
  • [学会発表] Dynamic generation of thesaurus from plaintext using deep learning2016

    • 著者名/発表者名
      K.Matsushita
    • 学会等名
      SAES2016
    • 発表場所
      九州工業大学(福岡県北九州市)
    • 年月日
      2016-12-17 – 2016-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Denoising ofscalp-recorded EEGs using higher-order ststistics for BCI2016

    • 著者名/発表者名
      N.Toshima
    • 学会等名
      SAES2016
    • 発表場所
      九州工業大学(福岡県北九州市)
    • 年月日
      2016-12-17 – 2016-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] A method for constructing brain functional connectivity network based on synchronization likelihood of scalp-recorded EEGs2016

    • 著者名/発表者名
      A.Watanabe
    • 学会等名
      SAES2016
    • 発表場所
      九州工業大学(福岡県北九州市)
    • 年月日
      2016-12-17 – 2016-12-18
    • 国際学会
  • [図書] Silent Speech Brain-Computer Interaface in Japanese2016

    • 著者名/発表者名
      T.Yamazaki
    • 総ページ数
      57
    • 出版者
      LAMBERT Academic Publishing

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公開日: 2018-01-16  

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