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2022 年度 実績報告書

ディープラーニングのホワイトボックス化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H04106
研究機関東京大学

研究代表者

岡田 真人  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (90233345)

研究分担者 永田 賢二  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 統合型材料開発・情報基盤部門, 主任研究員 (10556062)
楽 詠コウ  青山学院大学, 理工学部, 准教授 (30612923)
庄野 逸  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (50263231)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワード深層学習畳み込みニューラルネットワーク / 人工知能
研究実績の概要

今年度は,深層学習畳み込みニューラルネットワーク(DCNN)における並進対称性と識別率に関する調査を行った.その結果,現在の提案されているDCNNは,並進対称入力に対する頑健性が弱くなっており,入力画像のシフトに対して識別制度が左右されることが判明した.そこで,ニューラルネットワークの構造を変更せずに,並進対称入力に対応させるためのロス関数を提案し,画像のシフトに対する頑健性を向上させることに成功した.
ヒトが書いた絵画例示画像を元に、描写対象物の照明・視点・幾何情報から、ストローク(筆跡)を自動合成するためのホワイトボックス化されたモデル化を進め、ゴッホ調油彩画スタイルからなるアニメーションを、フレーム間のコヒーレンスを保つ形でコンピュータが自動合成できる方法を開発した。また、雲や煙などの硬い表面を持たないボリューメトリックな物体への応用や、水彩画などの半透明画材への応用を研究した。
DCNNによるパターン認識の研究は近年飛躍的に発展している.DCNNは脳の一次視覚野(V1)を模擬して構築されている.一方,脳内のパターン情報処理はV1からTE野に渡ってなされる.顔などの複雑なパターンの情報処理をする場合,TE野では時間的初期に大まかな分類をし,その後詳細な分類を行う.このような時間的な情報表現の変化はV1のみの性質を反映したDCNNでは再現されていなかった.この特性の差異に注目することで,TE野の時間特性までも模擬するニューラルネットワークモデルを構築することができると考えられる.そのために,本研究では脳内のカテゴリー情報の処理過程を明らかにすることを試みる.特に,本発表ではTE野と視覚情報処理においてTE野の前にある領野であるTEO野のニューロン活動を記録した実験で得られた結果を解析することでTE野とTEO野とのニューロン特性の差異を議論する.

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022

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 5件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Adversarial Training with Knowledge Distillation Considering Intermediate Representations in CNNs2023

    • 著者名/発表者名
      Higuchi Hikaru、Suzuki Satoshi、Shouno Hayaru
    • 雑誌名

      ICONIP2022

      巻: - ページ: 683~691

    • DOI

      10.1007/978-981-99-1639-9_57

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fracture mode classification by texture analysis of fracture surface scanning electron microscope images2022

    • 著者名/発表者名
      Endo Akihiro、Furuya Yoshiyuki、Nagata Kenji、Yoshikawa Hideki、Shouno Hayaru
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials: Methods

      巻: 2 ページ: 129~138

    • DOI

      10.1080/27660400.2022.2065185

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Knowledge Transferred Fine-Tuning: Convolutional Neural Network Is Born Again With Anti-Aliasing Even in Data-Limited Situations2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Satoshi、Takeda Shoichiro、Makishima Naoki、Ando Atsushi、Masumura Ryo、Shouno Hayaru
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 68384~68396

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2022.3186101

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stroke Transfer: Example-based Synthesis of Animatable Stroke Styles2022

    • 著者名/発表者名
      Todo Hideki、Kobayashi Kunihiko、Katsuragi Jin、Shimotahira Haruna、Kaji Shizuo、Yue Yonghao
    • 雑誌名

      SIGGRAPH2022

      巻: 54 ページ: 1~10

    • DOI

      10.1145/3528233.3530703

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recurrent Connections Might Be Important for Hierarchical Categorization2022

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Narihisa、Taguchi Yusuke、Shimizu Masaumi、Katakami Shun、Okada Masato、Sugase-Miyamoto Yasuko
    • 雑誌名

      Frontiers in Systems Neuroscience

      巻: 16 ページ: 1~6

    • DOI

      10.3389/fnsys.2022.805990

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Adversarial Training with Knowledge Distillation Considering Intermediate Representations in CNNs2023

    • 著者名/発表者名
      Higuchi Hikaru、Suzuki Satoshi、Shouno Hayaru
    • 学会等名
      ICONIP2022
    • 国際学会
  • [学会発表] マカクザル側頭葉TE野ニューロンの顔表面特性の表現2023

    • 著者名/発表者名
      塩谷佳介
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
  • [学会発表] Stroke Transfer: Example-based Synthesis of Animatable Stroke Styles2022

    • 著者名/発表者名
      Todo Hideki、Kobayashi Kunihiko、Katsuragi Jin、Shimotahira Haruna、Kaji Shizuo、Yue Yonghao
    • 学会等名
      SIGGRAPH2022
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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