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2018 年度 実績報告書

階層並列モデルによる運動学習とブレイン・マシン・インターフェースへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 16H02873
研究機関京都大学

研究代表者

石井 信  京都大学, 情報学研究科, 教授 (90294280)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード脳型人工知能 / ブレイン・マシン・インターフェース / 順逆強化学習 / 模倣学習 / ソフトコンピューティング
研究実績の概要

階層型順逆強化学習モデルの開発
自由行動下での動物の探索行動データおよびヒト意思決定データへの、階層型逆強化学習法の適用を進めた。共同研究者から線虫の自由行動下での探索行動データの提供を受け、逆強化学習法を適用した結果、線虫の行動には記憶に依存した搾取戦略と記憶に依存しない探索戦略があり、感覚細胞を欠失した個体では前者が存在しないことを見出した(Yamaguchi, et al., to 2018)。動的環境において意思決定課題を行っている際のヒト行動データに階層型逆強化学習法を適用することで、メタな学習戦略を規定する逆温度を動的に変化させながら環境適応するヒト行動のモデル化を行った。このモデルを用いた順強化学習を行うことで、ヒトの動的な環境適応の模倣学習を可能とした。

ヒトイメージングからの視覚注意のデコーディング
視覚注意課題を対象に、ヒトの脳波(EEG)および機能的核磁気共鳴図(fMRI)からのデコーディング研究を進めた。ヒト動画観視時のEEGデータの解析を進めた結果、動画に含まれる特徴量(顕著度)がEEGデータに含まれる特徴量からデコード可能であることが分かった(Liang, et al., 2018)。また、視覚注意に関わる被験者間転移デコーディング法の開発を進めた。提案手法では、ヒト脳の構造的結合について非剛体変換を行うことで転移を可能とする。この手法は、従来の脳の構造に基づく被験者間転移デコーディング法よりも精度が高いことが分かった(Fuchigami, et al., 2018)。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018

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 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Semi-supervised learning of brain tissue segmentation2019

    • 著者名/発表者名
      Ito, R., Nakae, K., Hata, J., Okano, H., & Ishii, S
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 116 ページ: 25-34

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of animal behavioral strategies by inverse reinforcement learning2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi, S., Naoki, H., Ikeda, M., Tsukada, Y., Nakano, S., Mori, I., & Ishii, S
    • 雑誌名

      PLOS Computational Biology

      巻: 14 ページ: e1006122

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1006122

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of electroencephalography signals for estimating saliency features in videos2018

    • 著者名/発表者名
      Liang, Z., Hamada, Y., Oba, S. & Ishii, S
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 105 ページ: 52-64

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zero-shot fMRI decoding with three-dimensional registration based on diffusion tensor imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Fuchigami, T., Shikauchi, Y., Nakae, K., Shikauchi, M., Ogawa, T., & Ishii, S
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: e12342

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30676-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Virtual Adversarial Training: A Regularization Method for Supervised and Semi-Supervised Learning2018

    • 著者名/発表者名
      Miyato, T., Maeda, S., Koyama, M., & Ishii, S
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1109/TPAMI.2018.2858821

    • 査読あり
  • [学会発表] Decoding the scene prediction and its confidence during maze exploration2019

    • 著者名/発表者名
      Katayama, R., Yoshida, W., & Ishii, S
    • 学会等名
      第19回脳と心のメカニズム冬のワークショップ
  • [学会発表] Artificial intelligence methods for identification of large-scale brain structures2019

    • 著者名/発表者名
      Ishii, S
    • 学会等名
      International Symposium of Brain/MINDS
    • 招待講演
  • [学会発表] 計測と情報科学の融合による新しいサイエンスの展望2019

    • 著者名/発表者名
      石井 信
    • 学会等名
      SPRUC 第1回 BLs アップグレード検討ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] Efficient diverse ensemble for discriminative co-tracking2018

    • 著者名/発表者名
      Meshgi, K., Oba, S., & Ishii, S
    • 学会等名
      Computer Vision and Pattern Recognition 2018 (CVPR)
    • 国際学会
  • [学会発表] Inherent feature connection (I-Con) Map for linking emotion detection: an EEG study2018

    • 著者名/発表者名
      Liang, Z., Oba, S., & Ishii, S
    • 学会等名
      32nd Human Computer Interaction Conference (BHCI 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Reproducing the cognitive function with the robustness against the brain structure and with the efficient learning algorithm2018

    • 著者名/発表者名
      Fujita, Y., & Ishii, S
    • 学会等名
      Computational Neuroscience 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Deep Q-network regularized by adversarial examples2018

    • 著者名/発表者名
      Sasaki, W., Yasui, Y., Nakanishi, K., & Ishii, S
    • 学会等名
      The 28th Annual Conference of the Japanese Neural Network Society

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公開日: 2019-12-27  

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